Auringon evoluutio

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

Hertzsprungin-Russellin kaavio (alias Pääasiallinen Sekvenssi)
Useimmat tähdet ovat melko yksinkertaisia ​​asioita. He tulevat eri kokoja ja lämpötiloja, mutta suurin osa voidaan luonnehtia vain kaksi parametrit: niiden massa ja iästä. (Kemiallinen koostumus on myös jonkin verran vaikutusta, mutta ei riitä muuttamaan kokonaiskuvaa mitä me keskustelemme täällä. Kaikki tähdet ovat noin kolme neljäsosaa vetyä ja yksi neljäsosa helium syntyessään.)

Riippuvuus massa syntyy, koska pelkkä paino tähti massa määrittää sen keskeinen paine, mikä puolestaan ​​määrittää sen osuus ydin- poltto (korkeampi paine = enemmän törmäyksiä = enemmän energiaa), ja tuloksena fuusioenergia on mikä ohjaa tähti lämpötilan. Yleensä massiivisempi tähti on, kirkkaampi ja lämpimämpää se on. On myös totta, että kaasun paine mielivaltaisella korkeudella tähti (joka myös riippuu lämpötilasta siinä syvyydessä) on tasapainotettava paino kaasun yläpuolella. Ja lopuksi, tietenkin, koko energia ydin on yhtä suuri koko säteilemän pinnalla.

Tämä viimeinen seikka synnyttää vielä toinen rajoitus, koska energia säteilyä pallo keskeytetty tyhjiössä noudattaa lakia kutsutaan Stefan-Boltzmannin yhtälö:

L = C R2 T4 (Total valoisuus kuuma pallo)

Tässä L on valoisuus tähti, C on VAKIO ¹, R on säde tähti metreinä, ja T on pintalämpötila tähti K °. Huomaa, miten nopeasti säteilyenergian tähdellä nousee T: kaksinkertaistaa lämpötila aiheuttaa sen energian tuotanto kasvaa 16-kertaisesti.

¹ – Erittäin hyvin, jos täytyy tietää, vakio on yhtä kuin 5,67 x 10-8 W m-2 K-4. Tämä yhtälö on tärkeää, koska se osoittaa, kuinka pienetkin muutokset pintalämpötilan tähti voi johtaa suuriin vaihteluihin energian tuotanto. Jos Sunin lämpötila juuri nostettiin 5780 K ° 5900 K °, sen kirkkaus nousisi lähes 9%.

Tähti, joka täyttää kaikki nämä rajoitukset on sanottu olevan hydrostaattinen tasapainossa. Hydrostaattinen tasapaino on onnellisessa vaikutus, että se pyrkii tekemään tähdet vakaa. Jos tähti ydin on puristettu, puristus aiheuttaa ydin- poltto lisäämiseksi, joka tuottaa enemmän lämpöä, joka pakottaa ylös painetta ja tekee tähti laajenee. Se menee takaisin tasapainoon. Samoin jos tähti ydin tulisi puretaan, niin ydin- poltto pienenee, mikä jäähdyttää tähti ja tuo painetta alaspäin, ja siten tähti sopimukset ja jälleen palaa tasapainoon. Energia lähtö Sun ei ole vaihdellut yli kenties 0,1% 0,2% ihmiskunnan historiassa – ei huono ydinreaktorin, jossa ei ole sääntelykomitea, ei insinöörien, ja ei ole ollut turvatarkastuksen lähes viisi miljardia vuotta.

Tiukka keskinäiset lämpötilaa, painetta, massaa ja nopeutta ydin- poltto tarkoittaa, että tähti tietyn massan ja ikä voi saavuttaa vain hydrostaattinen tasapainossa yhdet arvoista. Eli jokainen tähti galaksissamme on sama massa ja ikäinen kuin aurinko on myös sama halkaisija, lämpötila, ja energian tuotanto. Ei ole muuta tietä kaiken tasapainossa. Jos joku luo erittäin kova astrophysics kuvaaja kutsutaan Hertzsprungin-Russellin kaavio (H-R kaavio lyhyitä), välistä suhdetta tähti massa ja sen muut ominaisuudet muuttuu selväksi. H-R-kaavio on esitetty kuviossa 1.

H-R kaavio vie joukon tähdet ja piirtää niiden luminositeetit (suhteessa Sun) versus niiden pintalämpötila. Huomaa, että lämpötila asteikko H-R kaavio kuvion 1 kulkee taaksepäin, oikealta vasemmalle, ja että valoisuus akseli on erittäin tiiviisti pakattu. (Historiallisesti tämä oli miten ensimmäinen HR kaavio rakennettiin, niin nyt ne kaikki ovat.) Kun tehdään suuri otos tähdet, huomaamme, että ylivoimainen enemmistö tähdet lasku pitkin yhden, erittäin kapea, joka ulottuu alhaalta oikealle sivun vasemmassa: eli himmeästä ja punaisesta kirkkaan ja valkohehkuisen. Tähtitieteilijät kutsuvat tätä bändi Pääasiallinen Sekvenssi, ja täten saman tähden pitkin bändi kutsutaan main-sekvenssin star.²

² – Tähtitieteilijät perinteisesti luokitella main-sekvenssi tähdet kirjaimilla, kuten niin:
O – 30000 40000 K °
B – 10800 30000 K °
A – 7240 ja 10800 K °
F – 6000-7240 K °
G – 5150-6000 K °
K – 3920-5150 K °
M – 2700-3920 K °
Kuhunkin ryhmään kuuluvien numerot 0-9 tarjota alaluokkien, nolla on korkein alaluokka (korkein lämpötila). Sun on luokiteltu G2 tähti.

Tärkeimmät sekvenssi olemassa juuri siksi, että joustamattoman luonteen hydrostaattisen tasapainon. Stars on hyvin alhainen massat (niin vähän kuin 7,5%, että Auringon) ovat oikeassa alakulmassa H-R kaavio. Niiden on oltava oikeassa alakulmassa. Tämä osa H-R kaavio vastaa erittäin alhainen kirkkaus – niin vähän kuin 1/10000, että Auringon – ja matalan pintalämpötilan, vastaa tylsää oranssi-keltainen hehku sulan metallin. Nämä tähdet eivät ole tarpeeksi massaa luoda painetta tarpeen tehdä ydinvoiman palava ytimissään kulje lujempaa. Korkea-massa tähdet (reilut 40 Auringon massaa) oleskella vasemmassa yläkulmassa, koska ne on. Toisin kuin pienimassaisia ​​tähdet, niiden valtava massat ja korkea keskeinen paineet aiheuttavat jättiläisiä, jotka voivat olla 160000 kertaa enemmän valoa kuin aurinko, ja niin kuuma, että ne antavat pois enemmän energiaa ultravioletti- kuin ne näkyvänä valona. Sun sijaitsee lähes täsmälleen välissä näiden ääripäiden, ja siten se ei ole äärimmäisen hämärä eikä erittäin kirkas kuin tähdet mennä. Se loistaa kirkkaan kellertävän valkoinen väri.

Yksi-yhteen luonnon välillä massan ja hydrostaattinen tasapaino tarkoittaa, että kun vaihtelevat massa tähti, kaikki mitä voi tehdä on dia pitkin yhden, ennalta määrätyn radan suhteen kaikki muut fysikaaliset ominaisuudet. Tämä kappale on juuri tärkein järjestyksessä. Mutta nyt kun olen sanonut, että toinen katsomaan H-R kaavio paljastaa, että on olemassa smattering tähdet hyvin päätien järjestyksessä: ne ovat keskittyneet “saarten” oikeassa yläkulmassa ja vasemmassa alakulmassa. Koska tähdet oikeassa yläkulmassa ovat hyvin valoisa vielä kuitenkin on viileä, punertava pinnat tähtitieteilijät kutsuvat niitä punaisia ​​jättiläisiä. Samoin koska tähtien vasemmassa alakulmassa ovat hyvin himmeä vielä myös valkohehkuisen, niitä kutsutaan valkoiset kääpiöt. Olemme täyttäneet valkoiset kääpiöt jo, on teoreettinen tavalla. Katsotaan, missä oikeita tulevat.

Punainen jättiläisiä ja valkoiset kääpiöt
Punainen jättiläisiä ja valkoiset kääpiöt saatu aikaan, koska tähdet, kuten ihmisiä, muuttuvat iän myötä ja lopulta kuolevat. Ihmisille, syy ikääntyminen on heikkeneminen biologisia toimintoja. Saat tähti, syynä on väistämätön energiakriisi kuin se alkaa loppuu ydinpolttoainetta.

Koska sen syntymän 4500000000vuosi sitten, Auringon kirkkaus on hyvin varovasti kasvanut noin 30% ³ Tämä on väistämätön kehitys, joka syntyy, koska kuten miljardeja vuosia vierähtää, Sun on kuumenemaan vedyn sen ydin. Helium “tuhka” jääneet ovat tiheämpiä kuin vety, niin vedyn / heliumin sekoita Auringon ytimessä on erittäin hitaasti tulossa tiheämpää, mikä nostaa painetta. Tämä aiheuttaa ydinreaktiot ajaa hieman lämpimämpää. Sun kirkastuu.

³ – Yksi jäljellä olevat kysymykset geologian on miten Sun olisi voinut tasaisesti tullut kirkkaampi jopa yleistä lämpötila maapallolla on pysynyt enemmän tai vähemmän vakiona. Emme tiedä tarkalleen, mutta kaksi sanaa tai vähemmän, vastaus on: kasvihuoneilmiötä. Maan ilmakehän ilmeisesti oli paljon suurempi kasvihuonekaasupitoisuuden neljä miljardia vuotta sitten, mikä piti sen lämpimänä. (Itse asiassa hyvin lämmin. Keskimäärin maapallon lämpötila voi olla niinkin korkea kuin 140 F °.) Erilaiset kompleksi bio-geologiset takaisinkytkennät ovat tasaisesti laskenut kasvihuoneilmiötä juuri siksi Aurinko on tulossa kirkkaampi.

Tämä kirkastaa prosessi liikkuu pitkin hyvin hitaasti aluksi, kun on vielä runsaasti vetyä jäljellä poltetaan keskellä tähti. Mutta lopulta, ydin tulee niin vakavasti uhanalaisten polttoainetta, että sen energian tuotanto alkaa laskea riippumatta tiheyden kasvaessa. Kun näin tapahtuu, tiheys ydin alkaa kasvaa entisestään, koska ilman lämmönlähdettä auttaa sitä vastustamaan painovoiman, ainoa mahdollinen tapa ydin voi reagoida, on sairastua kunnes sen sisäinen paine on riittävän korkea mahtuu paino koko tähti. Outoa, tämä tyhjentämisen Keski polttoainesäiliön tekee tähti kirkkaampi, ei himmennin, koska voimakas paine pinnalla ytimen aiheuttaa vedyn siellä polttaa jopa nopeammin. Tämä enemmän kuin vie löysät polttoaineen-loppuun keskus. Starin kirkastuminen paitsi jatkuu, se kiihdyttää.

Aurinko on noin puolivälissä hyvin pitkä prosessi siirtymässä tilan, jossa vetyä poltetaan ydin sen keskellä on tila, jossa vety on poltettava pallomaisen kuoren kiedottu intensiivisesti kuuma, hyvin tiheä, mutta melko inertti, helium ydin. Kun se tekee siirtymisen ydin poltto kuori polttava, se siirtymässä hämärä vuotta. Koska helium ydin kasvaa, niin ei vetyä polttamalla kuori sen yläpuolella, jolloin aurinko koskaan kirkkaampi vaikka pahaenteisesti lisätä nopeutta, jolla heliumia accreted ytimen päälle. Kasvava ydin polttaa Auringon vety vielä nopeammin, mikä puolestaan ​​vain laajentaa ytimen nopeammin.

Lyhyesti, lopulta, ydinvoima uunissa keskellä jokaisen tähti alkaa ylikuumentua. Voit laittaa numerot tähän, kun aurinko muodostettiin 4500000000vuosi sitten se oli noin 30% himmennin kuin nykyisin. Lopussa seuraavan 4800000000vuosi, Sun tulee olemaan noin 67% kirkkaampi kuin nyt. Vuonna 1600000000vuosi jälkeen joka Auringon kirkkaus nousee tappavan 2.2 Lo. (Lo = läsnä su) maapallon sitten on paahdettu paljaalle kalliolle, valtamerien ja kaikki sen elämän keitetty pois uhkaavasta Aurinko, joka on noin 60% suurempi kuin present.4 pintalämpötila maapallolla tulee olla yli 600 F °. Mutta vaikka tämä versio Aurinko on edelleen vakaa ja kultainen verrattuna siihen, mitä on tulossa.

4 – Valitettavasti palaute silmukoita mainittu alaviitteessä 3 voi suojella maapalloa ikuisesti. Kun sen kasvihuoneilmiö on laskenut nollaan, maapallo voi tehdä mitään muuta jäähtyä itsestään.

Tällä kertaa valtava energia lähtö Sun ovat aiheuttaneet sen uloimmat kerrokset puhaltaa valtavaksi, mutta hyvin heikko ilmapiiri ainakin koko radan Mercury, ja mahdollisesti yhtä suuri kuin kiertoradalla Venuksen. (Ajattele, kuinka voimakkaasti veden käyttäytyy potin nopeasti kiehuvaa vettä verrattuna että kevyesti kytevän potin. Tämä on analoginen miksi Sunin ilmakehään “kiehuu” ulospäin sen ydin kuumenee.) 5 valtavan koon auringon ilmakehässä ja valtava lämmöntuotto Sun tarkoittaa, että: # 1) maapallo on poltettu alas pelkkä piirtynyt rautasydämen tässä kohdassa, jos ei höyrystyy kokonaan – laskelmat osoittavat, että se voisi mennä joko tavalla – ja # 2) Auringon ilmakehässä on suhteellisen viileä huolimatta Auringon valtavan energian tuotanto. Siten Sun on sekä punainen ja erittäin valoisa. Se on liittynyt punainen jättiläisiä. (Katso kuva 2.)

5 – Mutta se ei ole kovin hyvä analogia. Lue täältä koko tarina, tai klikkaa kuvaketta.

Määrä tähtiä punainen jättiläinen osa H-R kaavio on vain murto-osan prosenttia, joka on tärkein sekvenssi, koska mikään tähti voi jäädä jättiläinen pitkään. Kun Sun huipussaan valoteho punaisena jättiläinen, se polttaa enemmän ydinpolttoaineen välein kuusi miljoonaa vuotta kuin se teki sen koko yksitoista miljardin vuoden käyttöikänsä tärkeimmistä järjestyksessä. Tämä ei ole kestävää. Myös ainakin yhtä tärkeää, punainen jättiläinen tähdet ovat koskaan todella vakaa samassa mielessä kuin aurinko on nyt. Ne ovat aina kasvava ja palavan polttoaineen yhä nopeammin, kunnes jotain estää heitä. Ei ole pitkän aikavälin tasapainoa varten punaisen jättiläisen.

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *