A Nap Evolúció

Script: http://faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/evolution.html

A Hertzsprung-Russell diagram (más néven a Fősorozat)

A legtöbb csillag meglehetősen egyszerű dolgok. Jönnek a különböző méretű és hőmérséklet, de a nagy többség jellemzi mindössze két paramétert: a tömegük és az életkor. (Kémiai összetétel is van valami hatása, de nem elég ahhoz, hogy változtatni a teljes képet, hogy mi fogunk beszélni itt. Minden csillag mintegy háromnegyedét a hidrogén és hélium egynegyedét, amikor megszületett.)

A függőség tömege jön létre, mert a puszta súlya a csillag tömegének határozza meg a központi nyomás, ami viszont meghatározza annak mértékét a nukleáris égés (nagyobb nyomás = több ütközés = több energia), és a kapott fúziós energia mi hajtja a csillag hőmérséklete . Általában a nagyobb tömegű egy csillag, annál fényesebb és melegebb is lehet. Az is igaz, hogy a gáz nyomása bármilyen mélységben a csillag (amely szintén függ a hőmérséklet, hogy a mélység) egyensúlyt kell teremtenie a súlya a gáz fölötte. És végül, természetesen, a teljes energia a magban kell egyeznie a teljes sugárzott energia a felszínre.

Ez utóbbi tény generál újabb megszorítás, mert az energia sugárzás egy gömb felfüggesztett vákuum engedelmeskedik a jog szerint a Stefan-Boltzmann egyenlet:

L = C R2 T4   (Összesen fényesség forró gömb)

Itt L a csillag fényessége, C egy constant1, R sugara a csillag méterben és T jelentése a felületi hőmérséklete a csillag K°. Figyeljük meg, hogy gyorsan kisugárzott energia egy csillag emelkedik T: megduplázódott a hőmérséklet hatására az energia termelés növelésére 16 alkalommal.

A csillag, amely megfelel ezeknek a korlátok azt mondják, hogy a hidrosztatikus egyensúlyt. Hidrosztatikus egyensúlyi helyzetet a szerencsés hatása, hogy inkább arra csillagokat stabil. Amennyiben a csillag magjából lehet tömöríteni, a tömörítési okozza a nukleáris égő növelése, ami több hőt, amely arra kényszeríti a nyomást, és teszi a csillag bővíteni. Úgy nyúlik vissza egyensúlyát. Ugyanígy, ha egy csillag magjából kell kibontja, majd a nukleáris égő csökken, ami lehűti a csillag, és hozza a nyomást, és így a csillag szerződések és újra visszatér az egyensúlyi. A leadott energiát a Nap nem ingadozott több mint talán 0,1%-ról 0,2% az emberiség történetében – nem rossz egy atomreaktor, amely nem rendelkezik a szabályozási bizottság nem mérnökök, és nem volt biztonsági ellenőrzés közel öt milliárd év.

A szoros összefüggést a hőmérséklet, nyomás, tömeg, sebesség nukleáris égés azt jelenti, hogy a csillag egy adott tömegű és kor csak akkor tudja elérni a hidrosztatikai egyensúlyt egy értékrend. Azaz, minden csillag a mi galaxisunkban az azonos tömegű és korú, mint a Nap is azonos átmérőjű, a hőmérséklet, és az energiatermelést. Nincs más út mindent egyensúlyt. Ha az egyik generál egy nagyon kemény mag asztrofizikát gráf ismert Hertzsprung-Russell diagram (H-R diagram rövid), a kapcsolat egy csillag tömegének és egyéb tulajdonságaitól válik világossá. Egy H-R rajz az 1. ábrán látható.

Egy H-R diagram vesz egy sor csillag telek és azok luminosities (viszonyítva a Nap) versus azok felületi hőmérséklet. Vegye figyelembe, hogy a hőmérséklet skála a H-R 1. ábrán látható diagram visszafelé forog, jobbról balra, és hogy a fényesség tengely erősen tömörített. (Történelmileg ez volt, hogy az első HR diagram épült, így most mindannyian.) Ha kész a nagy mintát a csillagok, azt találjuk, hogy a túlnyomó többség a csillagok lehullanak mentén egyetlen, rendkívül szűk sávban, hogy fut a jobb alsó, hogy a bal felső: azaz, a homályos és vörös, hogy világos és fehéren izzó. Hívják a csillagászok Ebben a sávban a Fősorozat, és így minden csillag szalag mentén az úgynevezett fősorozaton csillag.2

A fő szekvenciát létezik pontosan azért, mert a merev jellegét hidrosztatikus egyensúlyt. Csillag nagyon kis tömegeket (mindössze 7,5%, hogy a nap) fekszenek a jobb alsó sarkában a H-R diagram. Úgy kell lennie a jobb alsó. Ez a rész a H-R diagram megfelel rendkívül alacsony fényesség – mindössze 1/10000, hogy a Nap – és alacsony felületi hőmérséklet, amely egyenértékű a tompa narancssárga izzás az olvadt fém. Ezek a csillagok nem elég tömeges, hogy megteremtse a szükséges nyomás, hogy a nukleáris égő saját magok gyorsabban menni. Nagy tömegű csillagok (felfelé a 40 napenergia tömegek) tartózkodnak a bal felső, ahogy kell. Ellentétben a kis tömegű csillagok, a roppant tömegek és a nagy központi nyomás vezethet óriások lehet 160.000-szer nagyobb, mint a fénylő Nap, és olyan forró, hogy adnak le több energiát az ultraibolya, mint ők, mint a látható fény. A Nap jogok szinte pontosan félúton két véglet között, és így ez sem túl gyenge, sem túl fényes csillagként menni. Úgy ragyog fényes sárgás-fehér színű.

Az egy-egy természetben a tömeg és a hidrosztatikus egyensúly azt jelenti, ha változik a tömege egy csillag, csak annyit tehetünk, elcsúsznak egy egységes, előre meghatározott pályán képest minden egyéb fizikai tulajdonságait. Ez a pálya pontosan fősorozat. De most, hogy már azt mondta, hogy egy második pillantást a H-R diagram azt mutatja, hogy van egy felületes csillagok jómódú fősorozatba: ők koncentrálódnak “szigetek” a jobb felső sarokban, és a bal alsó. Mivel a csillag a jobb felső nagyon világos még azonban hűvös, vöröses felületek csillagászok hívják őket a vörös óriások. Hasonlóképpen, mivel a csillag a bal alsó nagyon halvány mégis fehéren izzó, ezek az úgynevezett fehér törpe. Találkoztunk a fehér törpék már, egy elméleti úton. Most lássuk, ahol a valódi is származik.

Vörös óriások és fehér törpék

Vörös óriások és fehér törpék jönnek létre, mert csillagok, mint az emberek, változik a korral, és végül elpusztulnak. Azoknak az embereknek, az oka az öregedés a romlás biológiai funkcióit. Egy csillag, az ok az elkerülhetetlen energiaválság, mert kezd kifogyni a nukleáris fűtőanyag.

Mivel a születés 4,5 milliárd évvel ezelőtt, a Nap fényességét még nagyon finoman nőtt mintegy 30%.3 Ez elkerülhetetlen evolúció, amely jön, mert mint az évmilliárdok tekercs által, a Nap égő hidrogén saját mag. A hélium “hamu” maradt sűrűbbek hidrogén, így a hidrogén/hélium keveréke a Nap magja nagyon lassan sűrűbb, így növelve a nyomást. Ez okozza a nukleáris reakciók futtatni egy kicsit melegebb. A Nap világosítja.

Ez felragyogó folyamat mozog nagyon lassan először, amikor még van bőven visszamaradó hidrogén kell égetni középpontjában a csillag. De végül, a mag már olyan súlyosan kimerült üzemanyagot, hogy az energiatermelés csökkenni kezd, függetlenül a növekvő sűrűsége. Amikor ez megtörténik, a sűrűsége a mag növekedni kezd még, mert e nélkül a hőforrás, hogy segítsen ellenállni a gravitáció, az egyetlen lehetséges út a mag képes reagálni az ajánlatkérő, amíg a belső nyomás elég nagy, hogy tartsa fel a súlyát az egész csillag. Bizarr, ez kiürítése a központi üzemanyagtartály teszi a csillag fényesebb, nem halványabb, mert az intenzív nyomást a mag felületére okozza a hidrogén ott éget még gyorsabb. Ez több, mint vesz fel a laza a tüzelőanyag-kimerült központ. A csillag fényesítő nemcsak folytatódik, akkor felgyorsul.

A Nap mintegy félúton egy nagyon hosszú folyamat a váltás a a mód, ahol a hidrogén égetünk el a kernel a közepén, hogy a mód, ahol a hidrogén fogják égetni egy gömbhéj köré egy intenzíven forró, nagyon sűrű, de elég közömbös, hélium mag. Miután ez teszi az átmenetet a mag égő héj égő, akkor adja meg annak alkonyán. Mivel a hélium mag növekszik, úgy nő a hidrogén-égő héj fölötte, így a Nap elveszett fényesebb miközben vészjóslóan növeli a sebességet, amellyel héliumot összenőtt a magra. A növekvő mag éget a Nap hidrogén még gyorsabban, ami viszont csak tovább növeli a mag gyorsabban . . .

Röviden, a végén, a nukleáris kemence közepén minden csillag elkezd túlmelegedhet. Ahhoz, hogy a számok ezen, amikor a Nap alakult 4,5 milliárd évvel ezelőtt ez az arány körülbelül 30% halványabb, mint jelenleg. A végén a következő évben 4,8 milliárd, a Nap lesz mintegy 67% -kal fényesebb, mint most. A 1,6 milliárd követő években, hogy a Nap fényességét emelkedik a halálos 2.2 Lo. (Lo = jelen Nap) A Föld addigra lesz pörkölt, hogy csupasz rock, annak óceánok és minden életet kiforraljuk egy fenyegető Sun, hogy lesz néhány 60% -kal nagyobb, mint present.4 A felületi hőmérséklet a Földön lesz meghaladhatja a 600 F°. De még ez a változat a Nap továbbra is stabil és arany képest, ami jönni fog.

Egész évben 7,1 milliárd AD, a Nap megkezdi fejlődik olyan gyorsan, hogy megszűnik lenni fősorozaton csillag. Helyzete a H-R diagram kezd áttérni a hol van most, közel a közép felé, a jobb felső ahol a vörös óriások élnek. Ez azért van, mert a Nap hélium mag végül eléri a kritikus pontot, amikor a nyomás a normális gázok nem tartja magát a mázsás súlyokat, hogy halmoztak rajta (nem is gázok melegítjük tízmillió fok). Egy apró mag elektron-degenerált anyag elkezd nőni a közepén a Nap A részleteket az átmenet a vita tárgya, de az elméleti számítások azt mutatják, hogy akkor kezdődik, amikor a Nap semleges hélium mag eléri a 13% -át a Nap tömegű, azaz mintegy 140 Jupiters.

Ezen a ponton kell az életet, a Nap lesz rakoncátlan. A mechanizmus, amely már lassan így fényesebb az elmúlt tizenegy milliárd év – több mag nyomás, így melegebb nukleáris égő, így több hélium bővíteni a mag – most gyorsított katasztrofális mértékben a folyamatosan növekvő elektron-degenerációja. 500 millió évvel azután, hogy eléri a kritikus pontot, a Nap fényességét fog ballon 34 Lo, tüzes elég létrehozni izzó tavak olvadt alumínium és réz a Föld felszínén. A mindössze 45 millió évvel több eléri 105 Lo, és 40 millió évvel azt követően, hogy ugrik a hihetetlen 2300 Lo.

Ekkorra a hatalmas energia termelés a Nap okozott külső rétegeit felfújni egy hatalmas, de nagyon vékony légkör legalább a mérete a Merkúr pályája, és esetleg olyan nagy, mint a pályára a Vénusz. (Gondolj bele, milyen hevesen a víz viselkedik egy fazék gyorsan forró vizet, mint hogy egy finoman fortyogó fazék. Ez analóg ezért a Sun légkör „forr” kifelé, mint a mag lesz melegebb.)5. A hatalmas mérete napenergia légkör és a hatalmas hőteljesítmény a Nap azt jelenti, hogy: # 1) a Föld már leégett semmit, csak egy sült vasmag ezen a ponton, ha nem elpárolgott összesen – a számítások azt mutatják, hogy ez lehet menni mindkét irányban – és a # 2) a szoláris atmoszféra viszonylag hűvös ellenére a Nap hatalmas energia kimenet. Így a nap lesz a vörös színű, és rendkívül fényes. Ez csatlakozott a vörös óriások. (Lásd: 2. ábra)

A csillagok száma a vörös óriás része a H-R rajz csak egy töredék százalékát hogy a fősorozatban, mert nem csillag maradhat egy óriás sokáig. Amikor a Nap eléri a maximális fényesség, mint egy vörös óriás, akkor égő több nukleáris tüzelőanyag hat millió évvel, mint tette során teljes tizenegy milliárd éves élettartam a fő sorozatot. Ez nem fenntartható. Emellett legalább ilyen fontos, hogy a vörös óriás csillagok nem igazán stabil abban az értelemben, ahogy a Nap is most. Ők mindig növekszik, és égő üzemanyag egyre gyorsabban, amíg valami megállítja őket. Nincs hosszú távú egyensúlyi egy vörös óriás.

 

1 – nagyon jól, ha tudni akarod, az állandó egyenlő 5,67 x 10-8 W m-2 K-4.

Ez az egyenlet fontos, mert bizonyítja, hogy még a kis változások a felületi hőmérsékletét egy csillag vezethet nagy eltérések leadott energia. Ha a Nap hőmérséklete csak emelt 5780 K° 5900 K°, annak fényessége emelkedne közel 9% -kal.

 

2 – A csillagászok hagyományosan osztályozza fősorozaton csillagok betűkkel, valahogy így:
O – 30.000–40.000 K°
B – 10.800–30.000 K°
A – 7240–10.800 K°
F – 6000–7240 K°
G – 5150–6000 K°
K – 3920–5150 K°
M – 2700–3920 K°

Minden osztályon belül, szám 0-tól 9 nyújt alosztályokat, ahol a nulla jelenti a legmagasabb alosztály (legmagasabb hőmérséklet). A Sun minősül G2 csillag.

 

3 – Az egyik kiemelkedő kérdése geológia is, hogy a Sun volna folyamatosan egyre világosabb lesz még akkor is, az általános hőmérséklet a Föld maradt többé-kevésbé állandó. Nem tudjuk pontosan, de a két szó, vagy annál kevesebb, a válasz: az üvegházhatást. A Föld légköre nyilván sokkal nagyobb volt a üvegházgáz tartalom négymilliárd évvel ezelőtt, ami tartotta melegen. (Valójában, nagyon meleg. Átlagos globális hőmérséklet lehetett olyan magas, mint 140 F°.) Különböző komplex bio-geológiai visszacsatolási hurkok meredeken csökkent az üvegházhatás pontosan azért, mert a Nap egyre fényesebb.

 

4 – Sajnos, a visszacsatolások 3. lábjegyzetben említettük nem képes megvédeni a Földet örökre. Miután a üvegházhatás nullára csökkent, a Föld nem tud semmit jobban hűteni magát.

 

5 – De ez nem egy nagyon jó analógia. Kattintson ide, hogy olvassa el a teljes történetet, vagy kattintson az ikonra.

About The Author

admin

Comments are closed.