This is the translation. The original web-page (oryginalna strona): http://faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/evolution.html
Diagram Hertzsprunga-Russella (aka Sekwencji Głównego)
Większość gwiazd są raczej proste rzeczy. Pochodzą one w różnych rozmiarach i temperatury, ale zdecydowana większość można scharakteryzować przez zaledwie dwóch parametrów: ich masy i ich wieku. (Skład chemiczny ma także pewien wpływ, ale nie na tyle, aby zmienić ogólny obraz tego, co będziemy tutaj dyskutować. Wszystkie gwiazdy są około trzy czwarte wodór i hel jedna czwarta, kiedy rodzą się).
| 1 – bardzo dobrze, jeśli trzeba wiedzieć, stały się równe 5,67 x 10-8 W m-2 K-4 .
Równanie to jest ważne, ponieważ pokazuje, jak nawet niewielkie zmiany w temperaturze powierzchni gwiazdy może prowadzić do dużych wahań w produkcji energii. Jeśli temperatura Sun po prostu podniesiona od 5780 ° K do 5900 ° K, jego jasność wzrosłaby prawie 9%. |
Zależność od masy chodzi o ponieważ sama waga masy gwiazdy determinuje jego centralne ciśnienie, co z kolei decyduje o jego szybkość jądrowej płonącego (wyższe ciśnienie = więcej kolizji = więcej energii) i uzyskaną energią termojądrową, co napędza temperaturę gwiazdy, Ogólnie rzecz biorąc, bardziej masywna gwiazda, tym jaśniejsze i gorętsze musi być. Jest również prawdą, że ciśnienie gazu na dowolnej głębokości w gwiazdę (który także zależy od temperatury w tej głębokości) należy zrównoważyć ciężar gazu nad nim. I wreszcie, oczywiście, całkowita energia generowana w rdzeniu musi być równa całkowitej energii promieniowania na powierzchni.
Ten ostatni fakt generuje kolejną ograniczenie, ponieważ promieniowanie energii kuli zawieszonej w próżni przestrzega ustawę zwaną Stefana-Boltzmanna równaniem:
Tutaj L oznacza jasność gwiazdy, C jest constant1, R jest promieniem gwiazdy w metrach, a T oznacza temperaturę powierzchni gwiazdy w K°. Zauważ, jak szybko energia wypromieniowana przez gwiazda wschodzi z T: podwojenie temperatury powoduje jego produkcja energii wzrośnie o 16 razy.
Gwiazda, która spełnia wszystkie te ograniczenia mówi się w równowadze hydrostatycznej. Hydrostatyczne równowaga ma szczęśliwą efekt, który ma tendencję do gwiazdek stabilny. Rdzeń powinien być gwiazdą jest skompresowany, kompresja powoduje spalanie jądrowej wzrośnie, który wytwarza więcej ciepła, co zmusza się ciśnienie i sprawia, że gwiazda rozwijać. Wraca do równowagi. Podobnie, jeśli rdzeń gwiazdę powinna być rozpakowane, a następnie spalenie jądrowego maleje, co chłodzi gwiazdę i doprowadza ciśnienie w dół, a tym samym umowy gwiazdowe i ponownie wraca do stanu równowagi. Wyjście energia Słońca nie wahał się przez więcej niż być może 0,1% do 0,2% w historii ludzkości – nie złe dla reaktora jądrowego, który nie ma komitetu regulacyjnego, brak inżynierów, a nie miał kontrolę bezpieczeństwa prawie pięć miliardów lat.
Ciasne Wzajemne temperatury, ciśnienia masy, i szybkość spalania jądrowego oznacza, że gwiazda danej masy i wieku może osiągnąć stan równowagi hydrostatyczne na jeden zestaw wartości. Oznacza to, że każda gwiazda w naszej galaktyce o tej samej masie i wieku jak słońce ma również taką samą średnicę, temperaturę i wydajność energetyczną. Nie ma innego sposobu na wszystko zrównoważyć. Jeśli ktoś wygeneruje bardzo twardego rdzenia wykres astrofizyki zwanego Hertzsprunga-Russella Schemat (schemat HR krótka), zależność pomiędzy masy a gwiazdy, a jego inne właściwości staje się bardziej wyraźne. Schematem HR pokazano na rysunku 1.
Diagramu HR zajmuje zestaw gwiazd i działki ich jasnością (w stosunku do Słońca) w stosunku do temperatury ich powierzchni. Należy zauważyć, że skala temperatury na wykresie HR na Figurze 1, która biegnie do tyłu od prawej do lewej, a oś jasność jest silnie ściśnięty. (Historycznie rzecz biorąc, było to jak pierwszy diagram HR została skonstruowana, więc teraz wszyscy są.) Po zakończeniu dla dużej próbki gwiazd, możemy stwierdzić, że zdecydowana większość gwiazd spaść wzdłuż jednej, niezwykle wąskim paśmie, które biegnie od dolny prawy do lewego górnego, to znaczy od przyciemnione i czerwony jasny i do białości. Astronomowie nazywają ten zespół sekwencji Main, a więc każdy gwiazda wzdłuż pasma jest nazywany głównym sekwencja star.2
| 2 – Astronomers tradycyjnie klasyfikacji głównej sekwencji gwiazd z liter, tak jak poniżej: O – 30000 do 40000 K° B – 10800 do 30000 K° A – 7240 do 10800 K° F – 6000 do 7240 K° G – 5150 do 6000 K° K – 3920 do 5150 K° M – 2700 do 3920 K°W obrębie każdej grupy, cyfry od 0 do 9 zapewniają podklasy, a zera jest najwyższą podklasy (najwyższa temperatura). Słońce jest klasyfikowany jako gwiazda G2. |
Ciąg główny występuje właśnie ze względu na nieelastyczny charakter równowadze hydrostatycznej. Gwiazdy o bardzo małych masach (zaledwie 7,5% tej Słońca) leżą w dolnej prawej części diagramu HR. Muszą leżeć w prawym dolnym rogu. Ta część wykresu HR odpowiada bardzo niskiej jaskrawości – tak mało jak dziesięć tysięcznej że Słońca – i niskiej temperatury powierzchni równoważnego tępym pomarańczowo-żółte światło stopionego metalu. Te gwiazdy nie mają wystarczającej masy do wytworzenia ciśnienia potrzebnego do dokonania spalanie jądrowej w ich rdzenie iść szybciej. gwiazdek wysoka masa (w górę o 40 mas Słońca) przebywania w lewym górnym rogu, a muszą. W przeciwieństwie do gwiazd o niskiej masy, ich masy ogromne i wysokie ciśnienie centralne powodować gigantów, które mogą być 160.000 razy jaśniejsza niż Słońce, i tak na gorąco, które wydzielają więcej energii ultrafioletu niż robią światła jako widzialnego. Słońce leży niemal dokładnie w połowie drogi między tymi skrajnościami, a tym samym nie jest ani bardzo słabe i nie bardzo jasne jak gwiazdy iść. Świeci z jasnym kolorze żółto-biały.
Charakter jeden-do-jednego między masą i równowadze hydrostatycznej oznacza, że kiedy zróżnicowanie masy gwiazdy, można zrobić to przesuwają się wzdłuż jednej, określonej ścieżki w stosunku do wszystkich innych właściwości fizycznych. Ten utwór jest właśnie główny ciąg. Ale teraz, że mówiłem, że drugie spojrzenie na diagramie HR wynika, że istnieje liźnięcie gwiazd dobrze od głównej sekwencji: są one skoncentrowane na „wyspy” w prawym górnym i dolnym rogu. Ponieważ gwiazdy w prawym górnym rogu są bardzo jasne ale mimo to mają fajne, czerwonawe powierzchnie astronomowie nazywają je czerwonych olbrzymów. Podobnie, ponieważ gwiazdy w lewym dolnym rogu są bardzo słabe ale również do białości, nazywane są białe karły. Poznaliśmy białe karły już w drodze teoretycznej. Teraz zobaczmy gdzie prawdziwe te pochodzą.
Czerwone Giganty i Białych Karłów
Czerwone olbrzymy i białe karły doszło ponieważ gwiazdy, podobnie jak ludzie, zmienia się wraz z wiekiem i ostatecznie śmierć. Dla osób, przyczyną starzenia się jest pogorszenie funkcji biologicznych. Dla gwiazdy, przyczyną jest nieunikniony kryzys energetyczny, ponieważ zaczyna brakować paliwa jądrowego.
| 3 – Jeden z wybitnych pytania w geologii jest jak Słońce mogło stopniowo stają się jaśniejsze nawet jako ogólna temperatura Ziemi pozostaje bardziej lub mniej stała. Nie wiemy dokładnie, ale w dwóch słowach lub mniej, odpowiedź brzmi: efekt cieplarniany.Atmosfera Ziemi widocznie miał znacznie wyższą zawartość gazów cieplarnianych cztery miliardy lat temu, co utrzymuje go ciepło. (W rzeczywistości, bardzo ciepło. Średnia temperatura globalne może być tak wysoka jak 140° F). Różne złożone pętle sprzężenia zwrotnego biologicznego geologicznych stale zmniejszał efekt cieplarniany, właśnie dlatego, że Sun coraz jaśniejszy. |
Od momentu narodzin 4,5 miliarda lat temu, jasność Słońca jest bardzo delikatnie wzrosła o około 30%3. To jest nieunikniona ewolucja który przychodzi około, ponieważ, jak miliardy lat toczą się, słońce jest spalanie wodoru w jej rdzeniu. Hel „prochy” pozostawione są gęstsze niż atom wodoru, a więc mieszanka wodoru/helu w jądrze Słońca jest bardzo powoli staje się gęstszy, tym samym podnosząc ciśnienie. To powoduje, że reakcje jądrowe, aby uruchomić trochę cieplejsza. Słońce rozświetla.
Proces rozjaśniające porusza się wzdłuż bardzo powoli, gdy nie jest jeszcze wystarczająca wodoru pozostały do spalenia w centrum gwiazdy. Ale w końcu, rdzeń staje się tak poważnie uszczuplone paliwa, że jej produkcja energii zaczyna spadać niezależnie od rosnącej gęstości. Kiedy to nastąpi, gęstość rdzenia zaczyna wzrastać nawet bardziej, bo bez źródła ciepła, aby pomóc im się oprzeć grawitacji, jedynym możliwym sposobem rdzeń może odpowiedzieć jest przez zamawiających, dopóki jego ciśnienie wewnętrzne jest wystarczająco wysoka, aby pomieścić masę cała gwiazda. Dziwnie, to opróżnianie centralnego zbiornika paliwa sprawia, że jaśniejsze gwiazdy, nie ściemniacz, ponieważ intensywne ciśnienie na powierzchni rdzenia powoduje, że wodór nie spalić nawet szybciej. To więcej niż zajmuje luzu od centrum paliwa wyczerpany. Rozjaśnianie gwiazdy nie tylko trwa, przyspiesza.
Słońce znajduje się mniej więcej w połowie drogi przez bardzo długi proces przechodzenia z trybu gdzie wodór spala się w jądrze w środku tryb gdy wodór zostanie spalona w kulistej powłoki owinięta intensywnie gorąco, bardzo gęsta, lecz raczej obojętny rdzeń helu. Gdy to dokonuje przejścia ze spalania rdzenia do powłoki spalania, będzie wprowadzenie jego lat zmroku. Ponieważ rdzeń hel, rośnie wodór spalania powłokę ponad nią, a tym samym coraz jaśniejszy Sun nawet gdy złowieszczo zwiększenia szybkości, przy której hel naliczeniu na rdzeń. Rosnąca rdzeń spala wodór słoneczną jeszcze szybciej, co z kolei tylko powiększa rdzeń szybciej.
W skrócie, w końcu, piec jądrowej w środku każdej gwiazdy zaczyna się przegrzewać. Aby umieścić numery na to, gdy Słońce powstało 4,5 miliarda lat temu było to około 30% ciemniejszy niż w chwili obecnej. Pod koniec następnych 4,8 mld lat Słońce będzie o 67% jaśniejszy niż jest teraz. W ciągu 1,6 miliarda lat po tym, jasność Słońca wzrośnie do śmiertelnego 2.2 Lo. (Lo = obecny N.) Ziemia wtedy zostaną prażone do gołego skalne, oceany i wszystkie jego żywotność gotowanej dala przez zbliża Sun, wyniesie około 60% większy niż przy present.4 Temperatura powierzchni ziemia przekraczać 600° F. Ale nawet ta wersja Słońca jest nadal stabilna i złoty w stosunku do tego, co ma nadejść.
Całym roku 7,1 mld AD, Słońce zacznie rozwija się tak szybko, że przestanie ono być gwiazdą głównego sekwencja. Jego pozycja na diagramie HR zacznie się przesuwać z którym jest teraz, w pobliżu centrum miasta, w kierunku prawym górnym rogu, gdzie czerwone olbrzymy żyją. To dlatego, że hel rdzeń Słońca będzie w końcu osiągnąć punkt krytyczny, w którym ciśnienie od zwykłych gazów nie może pomieścić ciężar kruszenia są ułożone na nim (nawet gasses podgrzewany do dziesiątek milionów stopni). Niewielka nasiona kilku zdegenerowanych elektronów zacznie rozwijać się w środku Sun. Szczegóły tej transformacji jest przedmiotem sporów, ale obliczenia teoretyczne wskazują, że zacznie gdy obojętny rdzeń hel Słońca osiąga około 13% masy słonecznego, lub około 140 Jowiszy.
| 4 – Niestety, pętle sprzężenia zwrotnego wymienione w przypisie 3 nie może chronić Ziemię na zawsze. Po jego efekt cieplarniany spadła do zera, Ziemia nie może nic więcej zrobić, aby ochłodzić się. |
W tym momencie w jego życiu, Słońce będzie niesforny. Mechanizm, który został powoli co jaśniejsze przez ostatnie jedenaście miliardów lat – Więcej ciśnieniem rdzenia, uzyskując gorętsze spalanie jądrowej, otrzymując więcej helu aby powiększyć rdzeń – jest teraz wzrosła do poziomu katastrofalnych przez stale rosnącą elektronów degeneracji. 500 milionów lat po trafi do punktu krytycznego, jasność Słońca będzie balon do 34 Lo, wystarczy stworzyć ognisty świecące jeziorka stopionego aluminium i miedzi na powierzchni Ziemi. W zaledwie 45 milionów lat więcej osiągnie 105 Lo, a 40 milionów lat później będzie to skok do niesamowitej 2300 Lo.
W tym czasie ogromna moc energia słońce spowodowały swoje zewnętrzne warstwy nadmuchać w rozległym, ale bardzo cienką atmosferę przynajmniej wielkości orbity Merkurego, a może tak duży jak orbity Wenus. (Pomyśl, jak gwałtownie woda zachowuje się w puli szybko wrzącej wody w porównaniu do tego, w delikatnie gotującej puli. Jest to analogiczne do dlaczego atmosfera Słońca „sprowadza” na zewnątrz jak jego rdzeń staje się cieplejsza.) 5 Ogromna wielkość atmosfera słoneczna i ogromna moc cieplna Słońca oznacza to, że: 1) Ziemia została spalona na samem przypieczonego rdzenia żelaznego przez ten punkt, jeśli nie wyparował całkowicie – obliczenia pokazują, że może pójść w obu kierunkach – i #2) atmosfera słoneczna będzie stosunkowo chłodny mimo ogromnej produkcji energii słonecznej. A zatem, Słońce będzie zarówno w kolorze czerwonym i wyjątkowo świetlisty. Będzie dołączyło czerwonych olbrzymów. (Patrz rysunek 2) 
| 5 – Ale to nie jest bardzo dobra analogia. Kliknij tutaj, aby przeczytać cały artykuł, lub kliknij ikonę |
Liczba gwiazd w czerwonego olbrzyma części diagramu HR to tylko ułamek procenta, że na głównej sekwencji, ponieważ żadna gwiazda może pozostać gigant na długo. Gdy Słońce osiągnie maksymalną jasność w postaci czerwonego olbrzyma, będzie spalanie większej ilości paliwa jądrowego co sześć milionów lat, niż to miało miejsce w trakcie całego jedenaście miliardów lat życia na głównej sekwencji. To nie jest trwały. Ponadto, co najmniej równie ważne, czerwone olbrzymy nie są bardzo stabilne w tym samym sensie, jak Słońce jest teraz. Są one zawsze rośnie i spalenie ich paliwo coraz szybciej, aż coś zatrzymuje je. Nie ma długoterminowa równowaga dla czerwonego olbrzyma.