Сокровища звездного неба - [4]

С какими же типами объектов нам придется встретиться при наблюдениях?

Прежде всего — звезды. Изучение их спектра показывает, что природа этих небесных тел сходна с природой Солнца. Звезды отличаются друг от друга по размеру, плотности, цвету, температуре. Химический состав звезд примерно одинаков, хотя процентное содержание тех или иных веществ в разных звездах может быть различным. В звездах преобладают водород и гелий. Процентное содержание других химических элементов в звездах невелико.

Спектры звезд отличаются большим разнообразием, причиной которого, однако, служит не различие в химическом составе звезд, а главным образом существенная разница в их температуре.

Наблюдая звезды, можно заметить, что они имеют разные оттенки цвета: одни белы или голубоваты, другие желтоваты и даже красноваты. Разница в цветах звезд связана с их температурой. Наиболее горячими являются белые и голубые звезды. Температура их поверхности заключена в пределах от 10 000 до 30 000 К. В виде исключения встречаются даже еще более горячие звезды, с температурой поверхности порядка 100 000 К. Желтые звезды, к числу которых относится и наше Солнце, холоднее — температура их поверхности близка к 6000 К. Самыми холодными являются красные звезды — у некоторых из них температура поверхности не превосходит 2000 К. В глубоких же недрах звезд температуры измеряются многими миллионами кельвинов.

Одна из важнейших физических характеристик звезд — это их светимость. Светимостью называется число, которое характеризует силу света звезды по отношению к Солнцу. Например, если светимость звезды равна 1000, это значит, что данная звезда излучает в тысячу раз больше света, чем Солнце. Светимость звезд зависит как от размеров поверхности звезды (при одинаковых температурах звезды больших размеров излучают света больше), так и от ее температуры (при одинаковых размерах звезды с более высокими температурами интенсивнее излучают свет). Светимости звезд весьма различны. Есть звезды, излучающие в сотни тысяч раз больше света, чем Солнце. Но, с другой стороны, открыты звезды, светимость которых в сотни тысяч раз меньше светимости Солнца. Звезды большой светимости называются звездами-гигантами, а звезды малой светимости — звездами-карликами.

По размерам звезды очень сильно отличаются друг от друга. Есть гигантские звезды, поперечники которых в сотни раз больше поперечника Солнца, и, с другой стороны, в мире звезд встречаются звезды-карлики, по размерам схожие с Землей.

Заметим, что при этом массы всех звезд сходны между собой и редко можно встретить звезду, которая была бы в несколько десятков раз «тяжелее» или «легче» Солнца. Но отсюда сразу следует, что средние плотности звезд Должны отличаться большим многообразием.

И действительно, вещество звезд-гигантов необычайно разрежено: по своей плотности оно в тысячи раз меньше плотности комнатного воздуха. Зато среди звезд-карликов встречаются так называемые белые карлики (очень горячие маленькие звезды), средняя плотность которых в десятки тысяч раз больше плотности воды.

Современная астрофизика объяснила причины столь высокой плотности звездного вещества. В недрах белых карликов господствуют чудовищные по величине температуры и давления. Благодаря этому атомы веществ полностью ионизованы, то есть их ядра лишены обычных атомных электронов. Покинувшие «свои» ядра электроны вместе с оголенными ядрами атомов образуют сверхплотную смесь — вырожденный газ. В вырожденном газе ядра атомов, несущие в себе основную массу вещества, находятся друг к другу гораздо ближе, чем в обычных земных условиях.

Изучение физической природы звезд имеет большое значение для современной физики. Звезды недаром называют «небесными лабораториями». Наблюдая звезды, мы изучаем вещество в таких состояниях, которые подчас бывают недостижимы в земных лабораториях.

Сравнение физической природы Солнца и звезд доказывает, что Солнце по всем своим характеристикам (спектру, цвету, светимости, размерам и т. д.) является обычной, рядовой звездой.

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

  /

К-В—A—F— G—О—М.

  \

   S

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

рис. 2

Для более точной классификации звездных спектров по интенсивности их линий и полос поглощения введены промежуточные спектральные классы, например 05, В7, А2 и т. п. Если при этом звезда принадлежит к звездам-карликам, перед ее спектральным классом добавляют букву «d», если к гигантам — букву «g», если к сверхгигантам — букву «с» (например, (1М5, gA2 и т. д.).