Технологии Природные Феномены

[Абармотик]

В свете сегодняшних событий на сайте, когда один из участников путал ассоциативное восприятие с феноменальными вещами (при том ещё и умудряясь цитировать википедию, в толковании феноменосоотнесения), мне пришла мысль познакомить вас с действительно парадоксальными феноменами этого мира.
Вдруг что-то из того будет для вас новым и, дай бог, интересным.

Я уже описывал некоторые вещи парадоксального характера (здесь на сайте, в других темах). Чуть позже мы их сгруппируем, в форме содержания

Вот в этом контейнере

Потом

Вы можете заглянуть позже и ознакомиться с ними.
Ну а мы начнём с главного для нашей планеты - термоядерного "светила"

 

[Абармотик]

Одно из самых важных и в то же время самых парадоксальных физических особенностей звёзд является то, что астрофизики называют отрицательной теплоёмкостью.

Феномен балансировки равновесия звезд

Теплоёмкость в термодинамике – это коэффициент пропорциональности между сообщённой телу тепловой энергией и изменением его температуры. Чем выше тёплоемкость, тем больше энергии нужно потратить, чтобы передать "икс" энергии.

У воздуха, к примеру, низкая теплоёмкость, и его можно легко нагреть даже дыханием. У воды теплоёмкость высокая, и для того, чтобы закипятить чайник, нужно сжечь немало топлива.

Но у звёзд всё происходит наоборот: если мы будем "нагревать" звезду, увеличивая её внутреннюю энергию, то температура звезды… уменьшится.

Это всё равно как если вы поставили на плиту чайник, а вода в нём, вместо того, чтобы закипеть - замёрзла!

В реальности конечно звёзды извне никто не нагревает: речь идёт об увеличении или уменьшении процессов в звезде в результате внутренних причин. И тем не менее, факт остаётся фактом.

Вот как это работает.

Равновесие звёзд обусловлено тем, что гравитационные силы, стремящиеся сжать звезду, компенсируются внутренним давлением (как обычным термодинамическим - вызванным движением частиц ионизированного газа, из которого состоит звезда,.. так и лучевым - обусловленным взаимодействием электромагнитного излучения с веществом). Для стационарной звезды эти силы равны, и звезда сохраняет одинаковую температуру и объём на протяжении миллионов лет.

Представим теперь, что вследствие каких-то причин внутренняя энергия звезды увеличилась (скажем, из-за скачка энергоотдачи термоядерных реакций, текущих в её недрах). Давление пропорционально внутренней энергии, а значит, оно увеличится и начнёт превышать гравитационное сжатие. Равновесие звезды нарушится и она начнёт расширяться.

Давление - обратнопропорционально объёму: и по-этому, по мере расширения звезды, оно уменьшается. В определённый момент звезда расширится настолько, что давление и гравитация снова уравновесят друг друга. Установится новое состояние равновесия звезды с большим объёмом (новый момент балансировки).

Но при расширении все газы охлаждаются! И ионизированный газ, из которого сделаны звёзды - не исключение. В результате: новое состояние звезды с большим объёмом будет характеризоваться меньшей температурой - звезда расширится и (!) охладится.

Обратное тоже верно: когда внутренняя энергия звезды уменьшается, она начинает сжиматься и нагреваться. Это происходит, например, при исчерпании запасов ядерного топлива (водорода) в звёздах. Так образуются белые карлики: маленькие, но очень горячие "огарки" свечек звёзд.

С другой стороны - наше Солнце, к примеру, (в ходе такого сжатия) достигнет температуры, при которой сможет запустить реакцию синтеза из следующего элемента таблицы Менделеева – гелия. Эта реакция даёт куда больший энергетический выход, и поэтому внутренняя энергия Солнца увеличится даже до более большего значения, чем была на "водородной" стадии. А из-за механизма отрицательной теплоёмкости Солнце при этом расширится (почти до орбиты Земли) и существенно охладится, став из жёлтой звезды красной.

Всем, пожалуй, известна система двойных звёзд: Сириус. Главный компонент – Сириус А (белая звезда с массой более двух солнечных). Второй компонент – белый карлик Сириус Б (при "жизни" бывший весьма похожим на наше Солнце, но сейчас сжавшийся и разогревшийся настолько, что стал даже горячее своего "большого брата" и потому светит более голубым светом – правда, очень слабо). К парадоксальному факту, что уже потухшая звезда оказывается горячее ещё горящей - приводит именно эффект отрицательной теплоёмкости.

В завершение добавим, что отрицательная теплоёмкость характерна для многих систем, равновесие которых обеспечивается гравитационными силами, включая нашу Солнечную систему, звёздные скопления и даже целые галактики.

Если вас заинтересовало гравитационное сжатие звезды, при догорании, в этом

контейнере

Разоблачение: белые карлики - вовсе не белые!

Термин "белый карлик" широко используется в научной и научно-популярной литературе: им обозначают остаток догоревшей звезды, истратившей своё ядерное топливо и скукожившейся под действием собственной силы гравитации в очень маленький и плотный сгусток вещества. Этот сгусток светится благодаря остаточному нагреву, постепенно остывая, так как не имеет собственных источников энергии.

Однако понимать термин "белый карлик" буквально не следует: на самом деле фактический цвет белых карликов варьируется в широких пределах, от оранжевого до голубого.

Цвет звезды определяется её температурой: чем звезда горячее, тем больше в её спектре голубого света, чем холоднее - тем она краснее.

В ходе гравитационного сжатия изначальной звезды, получившийся из неё белый карлик нагревается до внушительных температур (при сжатии любой газ нагревается), заметно превышающих температру исходной звезды. Классический пример - невидимый компонент Сириуса (самой яркой звезды ночного неба), белый карлик Сириус Б, температура которого составляет порядка 10 тысяч градусов, и светит он ярко-голубым светом.

Однако со временем Сириус Б будет медленно остывать (за счёт излучения) и "краснеть", сначала став действительно белым, затем - жёлтым, оранжевым и так далее.

Самым молодым известным на сегодняшний день белым карликом является RX J0439.8-6809, температура поверхности которого достигает 250 тысяч градусов. Его даже голубой звездой называть неверно: значительная часть его излучения лежит в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне. Вероятно, сжатие его завершилось около 1000 лет назад: тогда он, по видимому, был нагрет до 450 тысяч градусов, т.е. с тех пор остыл более чем вдвое.

Самым же старым известным белым карликом является красный WD-0346+246, который остывает уже около 10 миллирадов лет и в настоящий момент имеет температуру поверхности около 4 тысяч градусов.

А рано или поздно белым карликам суждено остыть окончательно: они остынут настолько, что их излучение сместится в инфракрасную область спектра. Они превратятся в чёрные карлики. Правда, таких объектов мы пока не видели: расчёты показывают, что это займёт миллионы миллиардов лет (10 в ^15 степени), тогда как возраст Вселенной в настоящее время оценивается примерно в 14 миллиардов лет.

вы можете почитать про белые карлики и процессы в них