Звезды: общая характеристика

     В звездах сосредоточена основная масса (98—99%) видимого вещества в известной  нам части Вселенной. Звезды —  мощные источники энергии. В частности, жизнь на Земле обязана своим  существованием энергии излучения  Солнца. Вещество звезд представляет собой плазму, т.е. находится в  ином состоянии, чем вещество в привычных  для нас земных условиях. (Плазма — это четвертое (наряду с твердым, жидким, газообразным) состояние вещества, представляющее собой ионизированный газ, в котором положительные  и отрицательные заряды в среднем  нейтрализуют друг друга.) Поэтому, строго говоря, звезда — это не просто газовый  шар, а плазменный шар. На поздних  стадиях развития звезды звездное вещество переходит в состояние вырожденного газа (в котором квантово-механическое влияние частиц друг на друга существенным образом сказывается на его физических свойствах — давлении, теплоемкости и др.), а иногда и нейтронного  вещества (пульсары — нейтронные звезды, барстеры — источники рентгеновского излучения и др.).⁵

3. ТАИНСТВА СОЗВЕЗДИЙ

     Яркие звезды беспорядочно разбросаны по всему  небу. Но человек уже в древности  объединил их в группы – созвездия, некоторые из которых напоминали ему людей, животных.

     Новичка, приступающего к изучению звездного  неба, прежде всего удивляют названия созвездий. Как правило, в расположении звезд даже человека с богатым воображением никак не может рассмотреть того, о чем говорит название созвездия.

     Звездное  небо прежде всего отразило в себе разные эпохи и творчество разных народов. Современные общепризнанные звездные карты с их 88 созвездиями завершили многовековые попытки увековечить на небе предметы, далеко не всегда того заслуживающие. В истории созвездий много произвольного, а иногда и просто нелепого.⁶ Зачастую не так то просто выяснить, по каким мотивам то или иное созвездие было названо. Так, например, зимой мы видим на небе Орион – группу из звезд, похожую на подпоясанного человека, а в северной части неба можно увидеть большой ковш из семи звезд второй величины, расположение которых примерно на равном расстоянии друг от друга. Южане, давшие названия созвездиям и знавшие о медведях лишь понаслышке, вообразили, что у них длинный хвост и назвали это созвездие Большой Медведицей.

     Из 88 современных созвездий  многие имеют весьма почтенную давность. Они были известны еще задолго  до нашей эры, упоминания о них  можно встретить в Библии, в  творениях Гомера, Геосида, Фалеса, Евдокса, Гиппарха и других древних авторов. Вот названия этих древнейших созвездий: Большая Медведица, Орион, Телец, Большой Пес, Малый Пес, Волопас, Малая медведица, Дракон, Геркулес, Водолей, Козерог, Стрелец, Стрела, Дельфин, Заяц, Эридан, Кит, Южная рыба, Малый Конь, Центавр, Волк, Гидра, Чаша, Ворон, Весы, Волосы Вероники, Южный Крест, Северная корона, Змееносец, Скорпион, Дева, Близнецы, Рак, Лев, Возничий, Цефей, Кассиопея, Андромеда, Пегас, Овен, Треугольник, Рыбы, Персей, Лира, Лебедь, Орел. [Приложение 1.1] Большинство из этих 46 созвездий имеет мифологическое происхождение – в них запечатлены персонажи древнегреческих мифов и легенд.

     В прекрасно иллюстрированной Уранометрии (Uranometria, 1603) немецкого астронома И. Байера (1572—1625), где изображены созвездия и связанные с их названиями легендарные фигуры, звёзды были впервые обозначены буквами греческого алфавита приблизительно в порядке убывания их блеска: α — ярчайшая звезда созвездия, β — вторая по блеску, и т. д. Когда не хватало букв греческого алфавита, Байер использовал латинский. Полное обозначение звезды состояло из упомянутой буквы и латинского названия созвездия. Например, Сириус — ярчайшая звезда в созвездии Большого Пса (Canis Major), поэтому его обозначают как α Canis Majoris, или сокращённо α CMa; Алголь — вторая по яркости звезда в Персее обозначается как β Persei, или β Per. Байер, однако, не всегда следовал введенному им правилу, и в байеровских обозначениях есть большое количество исключений.[Приложение 1.2]

     Джон Флемстид (1646—1719), первый Королевский астроном Англии, ввёл систему обозначения звёзд, не связанную с их блеском. В каждом созвездии он обозначил звёзды номерами в порядке увеличения их прямого восхождения, то есть в том порядке, в котором они пересекают меридиан. Так, Арктур, он же a Волопаса (α Bootes), обозначен как 16 Bootes.

     Некоторые необычные звёзды иногда называют именами  астрономов, впервые описавших их уникальные свойства. Например, звезда Барнарда названа в честь американского астронома Э. Барнарда (1857—1923), а звезда Каптейна — в честь нидерландского астронома Я. Каптейна (1851—1922). На современных картах звёздного неба обычно нанесены древние собственные имена ярких звёзд и греческие буквы в системе обозначений Байера (его латинские буквы используют редко); остальные звёзды обозначают согласно Флемстиду. Но не всегда на картах хватает места для этих обозначений, поэтому обозначения остальных звёзд нужно искать в звёздных каталогах.⁷

     В 17 веке был проект полной “реконструкции” созвездий, предложенный церковниками. Согласно нему “нечестивые языческие” созвездия должны быть заменены христианскими. Например, созвездие Овна

     Превращается  в созвездие апостола Петра, созвездие  Рыб – в созвездие апостола Матфея и т.д. Солнце же предлагалось назвать Иисусом Христом, а Луну – Девой Марией. Соответственные имена получили и планеты, например, Венера – Иоанн Креститель.

     Астрономы, естественно категорически отказались от такой реформы. Ее нелепость была замечена и наиболее мыслящими из церковников.

     Даже  в 19 веке были предприняты покушения  на древние узоры. В 1808 году некоторые  раболепствующие перед Наполеоном немецкие ученые предложили его именем назвать созвездие Ориона. Однако даже французским астрономам этот проект показался неприемлемым.

     В 1922 году состоялся Международный  астрономический Съезд, который  навел порядок на звездном небе. С неба были окончательно убраны и  Регалии Фридриха, и Кошка Лаланда, и другие 27 неудачных созвездий.⁸

4. НЕКОТОРЫЕ ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕРМИНЫ В ХАРАКТЕРИСТИКЕ ЗВЕЗД

    Как уже говорилось, различия в спектрах звезд вызваны главным образом  не особенностями химического состава  этих объектов, а различиями в температуре  звездных атмосфер. В настоящее время  в астрофизике принята единая классификация звездных спектров. По характеру спектров звезды распределены на классы, каждый из которых обозначен определенной буквой латинского алфавита. Вот эти спектральные классы звезд:

                                                               R   N

                             O    B   A   F   G   K   M

                                                              S

     От основной группы отходят 2 ветви – классы R, N, S. К этим классам отнесено сравнительно небольшое число холодных звезд, в спектрах которых наблюдаются полосы молекул углерода и окиси углерода (R,N). В спектрах звезд класса S заметны полосы окисей титана и циркония.

     Для того чтобы характеризовать видимую  яркость, или, как правильно говорить,  блеск звезд, введены условные единицы, называемые звездными величинами. Чтобы охарактеризовать светимость звезды, астрономы вводят понятие абсолютной звездной величины, которая обозначается буквой M. Под этим термином понимается блеск данной звезды с расстояния 10 пк (пк – парсек, единица расстояния,  равная 3,08*10¹³ км = 3,26 светового года).

     Также существует диаграмма спектр-светимость, на которой наглядно видны физические особенности звезды. По ее горизонтальной оси отложены спектральные массы, по вертикальной – абсолютные звездные величины, характеризующие светимость звезды. Каждая из звезд может быть помещена только в одну определенную точку диаграммы. [Приложение 1]

     Многие  звезды при наблюдении в телескоп распадаются на две, сливающиеся  для невооруженного взгляда в  одну звезду. Такие звезды называются двойными. Некоторые из них видны с Земли почти точно по одному направлению, но при этом находятся от нас весьма на значительных расстояниях и физически не связаны друг с другом. Их называют оптическими двойными звездами. Однако многие из двойных звезд и на самом деле расположены в пространстве по соседству друг с другом. Будучи связанными взаимными тяготением, они обращаются вокруг своего общего центра тяжести. Такие физически взаимосвязанные звездные пары называются физическими двойными звездами.

     Звезды, двойственность которых спектральным путем, называются спектрально-двойными звездами. Кроме двойных есть тройные звезды и вообще кратные звезды. И в таких системах движение звезд совершается вокруг общего центра масс.

     Есть  звезды, которые очень быстро и  резко свой блеск – за два дня  в десятки и сотни тысяч  раз. Спустя несколько лет звезда становится опять такой же, какой  была до вспышки, а возможно и бледнее. Подобные звезды получили название новых звезд. Солнце же принадлежит к числу устойчивых звезд, которым не угрожают взрывы, свойственные новым звездам.

     После вспышек особенно ярких звезд (так называемых сверхновых звезд) образуются исполинские разреженные газовые облака (туманности), которые расширяются со скоростью до 2000 км/с и интенсивно излучают радиоволны. Новые и сверхновые звезды в настоящее время относят к числу взрывных переменных звезд. Предполагают, что взрывные процессы свойственны многим звездам. В частности, они происходят и на нашем Солнце, на поверхности и в атмосфере которого время от времени наблюдаются солнечные вспышки – наиболее заметное проявление солнечной активности.⁹

5. ЗВЕЗДЫ В ПРОСТРАНСТВЕ

    В древности звезды считались неподвижными, а фигуры созвездий – неизменными. Однако в начале 18 века было обнаружено, что некоторые звезды со времен Гиппарха (2 в. до н.э.) явно сместились по отношению к другим звездам.

    В настоящее время движение звезд в пространстве является строго доказанным фактом. Это движение можно обнаружить двумя способами: во-первых, по видимому смещению одних звезд по отношению к другим и, во-вторых, по спектру звезды.

    Так как звезды чрезвычайно далеки от Земли, видимые смещения звезд на небесной сфере ничтожно малы и измеряются в лучшем случае секундами дуги за год. Поэтому, хотя и взаимно расположение звезд на звездном небе медленно изменяется, искажения знакомых фигур созвездий  станут незаметными только через  десятки тысяч лет. Перемещение  звезд на небесной сфере обнаруживается при сравнении фотографий звездного  неба, сделанных с интервалом в  несколько лет. По измерениям таких  фотоснимков можно вычислить, зная до расстояния звезды, ее тангенциальную скорость, то есть скорость в направлении, перпендикулярном к лучу зрения.

    В той стороне неба, куда “летит” Солнечная система, звезды медленно как бы расступаются перед ней.

    Хотя  скорости весьма велики, о взаимном катастрофическом столкновении звезд  говорить не приходится – слишком  далеки взаимные расстояния звезд по отношению с их поперечниками. В  учебных пособиях часто приводят на этот счет пример с вишенкой. Если представить Солнце в виде вишенки, то в том же масштабе соседние звезды выглядели бы как яблоки, орехи  или другие вишенки, лежащие на 500 км друг от друга. Планеты, которые вращаются  вокруг Солнца по стационарным орбитам, не могут на нее упасть. Столкновение с черной дырой (небольшой, но очень  массивный объект, притяжение которого столь велико, что задерживает  вблизи себя даже свет, поэтому его  невозможно увидеть¹⁰), которая засосет и уничтожит Солнце, также трудно представить. Ничего подобного не происходило с нашими ближайшими звездами, и за последние 5 миллиардов лет Солнце не сталкивалось ни с одним небесным телом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    В данной работе автор многосторонне  изучил звезды, ознакомился с историей возникновения созвездий, классификациями, научными терминами. В полной мере освящены аспекты расположения звезд на небосводе. Цель работы можно считать достигнутой.

    Лично для себя автор открыл много нового, интересного, порой забавного. Так, например, исходя из колоссальной плотности  белого карлика, если бы на него смог опуститься космонавт и взять ведро его  вещества, то в руке он бы держал массу  около 10 тысяч тонн. Данный пример демонстрирует привлекательность изучения звездного неба для простого обывателя, где земные законы физики можно наблюдать в совершенно другом виде.

    Как бы далеко не проникал до сих пор  взор человека, вооруженного телескопом, всюду он встречал и всегда будет встречать новые миры и новые материальные системы, находящиеся в состоянии непрерывного движения и изменения.