Звезды разного цвета
Наше Солнце - бледно-желтая звезда. Вообще цвет звезд - потрясающе разнообразная палитра красок. Одно из созвездий так и называется «Шкатулка с драгоценностями». По черному бархату ночного неба рассыпаны сапфирные, голубые звезды. Между ними, в середине созвездия, находится яркая оранжевая звезда.
Различия в цвете звезд
Различия в цвете звезд объясняются тем, что звезды имеют разную температуру. Вот отчего это происходит. Свет - это волновое излучение. Расстояние между гребнями одной волны называется ее длиной. Волны света очень коротки. Насколько? Попробуйте разделить дюйм на 250000 равных частей (1 дюйм равен 2,54 сантиметра). Несколько таких частей составят длину световой волны.
Несмотря на столь ничтожную длину световой волны, малейшая разница между размерами световых волн резко меняет цвет картинки, которую мы наблюдаем. Это происходит от того, что световые волны различной длины воспринимаются нами как разные цвета. Например, длина волны красного цвета в полтора раза больше, чем длина волны синего. Белый цвет - это луч, состоящий из фотонов световых волн различной длины, то есть из лучей разного цвета.
Материалы по теме:
Цвет пламени
Из повседневного опыта нам известно, что цвет тел зависит от их температуры. Положите в огонь железную кочергу. Нагреваясь, она сначала приобретает красный цвет. Затем она покраснеет еще больше. Если бы кочергу можно было нагреть еще сильнее, не расплавив ее, то из красной она превратилась бы в оранжевую, потом в желтую, потом в белую и наконец, в сине-белую.
Солнце - желтая звезда. Температура на его поверхности 5 500 градусов Цельсия. Температура на поверхности самой горячей голубой звезды превышает 33000 градусов.
Физические законы цвета и температуры
Ученые сформулировали физические законы, которые связывают цвет и температуру. Чем горячее тело, тем больше энергия излучения с его поверхности и тем короче длина излучаемых волн. Синий цвет имеет более короткую волну, чем красный. Поэтому если тело излучает в синем диапазоне волн, то оно горячее, чем тело, излучающее красный свет. Атомы раскаленных газов звезд излучают частицы, называемые фотонами. Чем горячее газ, тем выше энергия фотонов и тем короче их волна.
В ясную ночь, присмотревшись, можно увидеть на небе мириады разноцветных звезд. Задумывались ли вы, от чего зависит оттенок их мерцания, и какие бывают цвета небесных светил?
Цвет звезды определяется температурой ее поверхности . Россыпь светил, словно драгоценные камни, имеет бесконечно разнообразные оттенки, словно волшебная палитра художника. Чем горячее объект, тем энергия излучения с его поверхности выше, а значит, короче длина испускаемых волн.
Даже незначительная разница в длине волны меняет воспринимаемый человеческим глазом цвет. Самые длинные волны имеют красный оттенок, с увеличением температуры он меняется на оранжевый, желтый, переходит в белый, а затем становится бело-синим.
Газовая оболочка светил выполняет функции идеального излучателя. По цвету звезды можно вычислить ее возраст и температуру поверхности. Конечно, оттенок при этом определяется не «на глаз», а с помощью специального инструмента - спектрографа.
Изучение спектра звезд - фундамент астрофизики нашего времени. То, какие бывают цвета небесных светил, является чаще всего единственной доступной для нас информацией о них.
Голубые звезды
Звезды голубого цвета - самые большие и горячие. Температура их внешних слоев составляет, в среднем, 10000 по Кельвину, а может достигать и 40000 для отдельных звездных гигантов.
В этом диапазоне излучают новые звезды, только начинающие свой «жизненный путь». Например, Ригель , одна из двух главных светил созвездия Ориона, голубовато-белая.
Желтые звезды
Центр нашей планетной системы - Солнце - имеет температуру поверхности, превосходящую 6000 по Кельвину. Из космоса оно и подобные ему светила выглядят ослепительно белыми, хотя с Земли кажутся, скорее, желтыми. Золотые звезды имеют средний возраст.
Из других известных нам светил белой звездой является и Сириус , хотя на глаз его цвет определить довольно сложно. Это происходит потому, что он занимает низкое положение над горизонтом, и по пути к нам его излучение сильно искажается за счет многократного преломления. В средних широтах Сириус, часто мерцая, способен всего за полсекунды продемонстрировать весь цветовой спектр!
Красные звезды
Темный красноватый оттенок имеют звезды с низкой температурой , например, красные карлики, масса которых составляет менее 7,5% от веса Солнца. Их температура ниже 3500 по Кельвину, и хотя их свечение представляет собой богатый перелив множества цветов и оттенков, мы видим его красным.
Гигантские светила, чье водородное топливо закончилось, также выглядят красными или даже коричневыми. В целом, в этом диапазоне спектра находится излучение старых и остывающих звезд.
Отчетливый красный оттенок имеет вторая из главных звезд созвездия Ориона, Бетельгейзе , а чуть правее и выше ее располагается на карте неба Альдебаран , имеющий оранжевый цвет.
Старейшая красная звезда из ныне существующих - HE 1523-0901 из созвездия Весов - гигантское светило второго поколения, найденное на окраинах нашей галактики на удалении в 7500 световых лет от Солнца. Ее возможный возраст составляет около 13,2 миллиарда лет, что не намного меньше предполагаемого возраста Вселенной.
Специалисты выдвигают несколько теорий их возникновения. Наиболее вероятная из низ гласит о том, что такие звезды голубого цвета, очень давно были двойными, и у них происходил процесс слияния. Когда 2 звезды объединяются, то возникает новая звезда с гораздо большой яркостью, массой, температурой.
Голубые звезды примеры:
- Гамма Парусов;
- Ригель;
- Дзета Ориона;
- Альфа Жирафа;
- Дзета Кормы;
- Тау Большого Пса.
Звезды белого цвета — белые звезды
Один ученый обнаружил очень тусклую звезду белого цвета, которая была спутником Сириуса и она получила название Сириус В. Поверхность это уникальной звезды разогрета до 25000 Кельвинов, а радиус её маленький.
Белые звезды примеры:
- Альтаир в созвездии Орла;
- Вега в созвездии Лиры;
- Кастор;
- Сириус.
Звезды желтого цвета — желтые звезды
Такие звезды имеют свечение желтого цвета, а их масса находиться в пределах массы Солнца — это около 0,8-1,4. Поверхность таких звезд обычно разогрета до температуры 4-6 тыс. Кельвинов. Живет такая звезда около 10 млрд. лет.
Желтые звезды примеры:
- Звезда HD 82943;
- Толиман;
- Дабих;
- Хара;
- Альхита.
Звезды красного цвета — красные звезды
Первые красные звезды открыли в 1868 году. Их температура довольно таки низкая, а внешние слои красных гигантов заполнены большим количеством углерода. Ранее подобные звезды составляли два спектральных класса — N и R, но сейчас ученые смогли определить еще один общий класс — C.
Карпов Дмитрий
Это исследовательская работа ученика 1 класса МОУ СОШ №25.
Цель исследования
: выяснить почему звёзды на небе бывают разных цветов.
Методы и приемы:
наблюдения, эксперимент, сравнение и анализ результатов наблюдений, экскурсия в планетарий, работа с различными источниками информации.
Полученные данные:
Звезды - раскаленные газовые шары. Ближайшая к нам звезда - это Солнце. Все звезды разного цвета. Цвет звезды зависит от температуры на ее поверхности. Благодаря эксперименту, мне удалось выяснить, что нагреваемый металл сначала начинает светиться красным светом, потом желтым и, наконец, белым при увеличении температуры. Также и со звездами. Красные - самые холодные, а белые (или даже голубые!) - самые горячие. Тяжелые звезды - горячие и белые, легкие, немассивные - красные и относительно холодные. По цвету звезды можно определить и ее возраст. Молодые звезды – самые горячие. Они светят белым и голубым светом. Старые, остывающие звезды, излучают красный свет. А желтым светом светятся звезды среднего возраста. Энергия, излучаемая звездами, настолько огромна, что мы можем их видеть на тех далеких расстояниях, на которые они от нас удалены: десятки, сотни, тысячи световых лет!
Выводы:
1. Звезды разноцветны. Цвет звезды зависит от температуры на ее поверхности.
2. По цвету звезды мы можем определить её возраст, массу.
3. Звезды мы можем видеть благодаря огромной энергии, излучаемой ими.
Скачать:
Предварительный просмотр:
XIV городская научно-практическая конференция школьников
«Первые шаги в науку»
Почему звезды разного цвета?
Г. Сочи.
Руководитель: Мухина Марина Викторовна, учитель начальных классов
МОУ СОШ №25
г. Сочи
2014
ВВЕДЕНИЕ
Звездами можно любоваться вечно, они загадочны и привлекательны. Еще с древних времен люди придавали большое значение этим небесным телам. Астрономы от древности и до наших дней заявляют, что расположение звезд на небе особенным образом влияет чуть ли ни на все стороны человеческой жизни. По звездам определяют погоду, составляют гороскопы и предсказания, находят дорогу в открытом море заблудившиеся корабли. Какие они на самом деле, эти сияющие светящиеся точки?
Тайна звездного неба интересна всем ребятам без исключения. Ученые и астрономы провели много исследований, раскрыли много тайн. Про звезды написано много книг, снято много познавательных фильмов, и все же, многие ребята не знают всех тайн звездного неба.
Для меня звездное небо остается загадкой. Чем больше я смотрел на звезды, тем больше вопросов у меня появлялось. Одним из которых был: какого цвета эти мерцающие, завораживающие звезды.
Цель исследования: объяснить, почему звёзды на небе разного цвета.
Задачи, которые я перед собой ставил: 1. поискать ответ на вопрос, беседуя со взрослыми, читая энциклопедии, книги, материалы ИНТЕРНЕТА;
2. провести наблюдения за звездами невооруженным взглядом и с помощью телескопа;
3. с помощью эксперимента доказать, что цвет звезды зависит от её температуры;
4. рассказать о разнообразии звёздного мира своим одноклассникам.
Объект исследования – небесные тела (звезды).
Предмет исследования – параметры звезд.
Методы исследования :
- Чтение специальной литературы и просмотр научно-популярных программ;
- Исследование звездного неба с применением телескопа и специального программного обеспечения;
- Эксперимент по изучению зависимости цвета объекта от его температуры.
Результатом моей работы является возникновения интереса к данной теме у моих одноклассников.
Глава 1. Что такое звезды?
Я часто смотрел на звездное небо, состоящее из множества светящихся точек. Особенно хорошо звезды видны по ночам и в безоблачную погоду. Они всегда притягивали мое внимание своим особым, завораживающим сиянием. Астрологи полагают, что они могут влиять на судьбу и на будущее человека. Но вот на вопрос, что они собой представляют, могут ответить немногие.
Изучив справочную литературу, мне удалось выяснить, что звезда – это небесное тело, в котором идут термоядерные реакции, представляющее собой массивный светящийся газовый шар.
Звезды – наиболее распространенные объекты во вселенной. Количество существующих звезд очень сложно представить. Оказывается, только в нашей галактике более 200 миллиардов звезд, а во вселенной громадное число галактик. Невооружённым взглядом на небе видно около 6000 звёзд, по 3000 в каждом полушарии. Звезды находятся от Земли на огромных расстояниях.
Самая известная звезда, которая находится ближе всего к нам – это, конечно же, Солнце. Именно поэтому нам кажется, что оно очень большое по сравнению с остальными светилами. Днём оно своим светом затмевает все остальные звёзды, поэтому мы их не видим. Если Солнце находится от Земли на расстоянии 150 миллионов километров, то другая звезда, которая находится ближе остальных, Кентавра, расположена уже в 42000 миллиардов километров от нас.
Как появилось Солнце? Изучив литературу, я понял, что подобно остальным звёздам, Солнце появилось из скопления космического газа и пыли. Такое скопление называется туманностью. Газ и пыль сжались в плотную массу, которая нагрелась до температуры в 15 000 000 кельвинов. Такая температура держится в центре Солнца.
Таким образом, мне удалось выяснить, что звезды – это газовые шары во Вселенной. Но почему тогда они светятcя разными цветами?
Глава 2. Температура и цвет звезд
Сначала я решил найти самые яркие звёзды. Я предположил, что самая яркая звезда – это Солнце. В связи с отсутствием специальных приборов, светимость звезд я определял невооружённым взглядом, затем с помощью своего телескопа. В телескоп звезды видны как точки той или иной степени яркости без каких–либо деталей. Солнце наблюдать можно только со специальными фильтрами. Но не все звезды можно увидеть, даже в телескоп и тогда я обратился к информационным источникам.
Я сделал следующие выводы: самые яркие звезды: 1. Звезда-гигант R136a12 (область звездообразования 30 Золотой Рыбы ) ; 2. Звезда-гигант VY СМа (в созвездии Большого Пса) 3. Денеб (в созвездии α Лебедь); 4. Ригель (в созвездии β Ориона ); 5. Бетельгейзе (в созвездии α Ориона). Названия звезд мне помог определить папа с помощью программы Star Rover для iPhone. При этом, первые три из звезд имеют голубоватое свечение, четвертая – бело-голубое, а пятая – красновато-оранжевое. Открытие самой яркой звезды ученые сделали с помощью космического телескопа НАСА «Хаббл».
В ходе своего исследования я заметил, что яркость звезд зависит от их цвета. Но почему все звёзды разные?
Давайте рассмотрим Солнце – звезду, видимую невооруженным взглядом. С самого раннего детства мы изображаем её желтым цветом, потому что эта звезда на самом деле желтая. Я стал изучать свойства этой звезды. Температура на её поверхности около 6000 градусов. В энциклопедиях и в ИНТЕРНЕТЕ я узнал и о других звездах. Оказалось, что все звезды разного цвета. Одни из них белые, другие голубые, третьи оранжевые. Есть белые и красные звезды. Оказывается, цвет звезды зависит от температуры на ее поверхности. Самые горячие звезды кажутся нам белыми и голубыми. Температура на их поверхности от 10 до 100 000 градусов. Звезда средней температуры имеет желтый или оранжевый цвет. Самые холодные из звезд – красные. Температура на их поверхности около 3 000 градусов. И эти звезды во много раз горячее, чем пламя костра.
Я с родителями провел такой эксперимент: мы нагрели на газовой горелке железную спицу. Сначала спица была серого цвета. После нагревания она накалилась и стала красной. Температура у неё увеличилась. После охлаждения спица снова стала серого цвета. Я сделал вывод: что при увеличении температуры изменяется цвет звезды. Причем у звезд все не так, как у людей. Люди обычно краснеют, когда им жарко, и синеют, когда холодно. А вот у звезд все наоборот: чем горячее звезда, тем она голубее, а чем холоднее, тем
Как известно, нагреваемый металл сначала начинает светиться красным светом, потом желтым и, наконец, белым при увеличении температуры. Также и со звездами. Красные - самые холодные, а белые (или даже голубые!) - самые горячие.
Глава 3. Масса звезды и её цвет. Возраст звезды.
Когда мне было 6 лет, мы с мамой в городе Омске ходили в планетарий. Там я узнал, что все звезды бывают разных размеров. Одни большие, другие маленькие, одни тяжелее, другие легче. С помощью взрослых я попробовал выстроить изучаемые звезды от самой легкой до самой тяжелой. И вот что я заметил! Оказалось, голубые тяжелее белых, белые - желтых, желтые - оранжевых, оранжевые - красных.
По цвету звезды можно определить и ее возраст. Молодые звезды – самые горячие. Они светят белым и голубым светом. Старые, остывающие звезды, излучают красный свет. А желтым светом светятся звезды среднего возраста.
Энергия, излучаемая звездами, настолько огромна, что мы можем их видеть на тех далеких расстояниях, на которые они от нас удалены: десятки, сотни, тысячи световых лет!
Чтобы мы смогли увидеть звезду, ее свет должен пройти воздушные слои атмосферы Земли. Колеблющиеся слои воздуха несколько преломляют прямой поток света, и нам кажется, что звезды мерцают. На самом же деле от звезд идет прямой беспрерывный свет.
Солнце не самая большая звезда, оно относится к звёздам, названным Жёлтыми Карликами. Когда зажглась эта звезда, она состояла из водорода. Но под действием термоядерных реакций это вещество начало превращаться в гелий. За время существования этого светила (около 5 миллиардов лет) сгорела примерно половина водорода. Таким образом, Солнцу осталось «жить» столько же, сколько оно уже существует. Когда водород практически весь сгорит, эта звезда станет больше по размеру и превратится в Красного Гиганта. Это очень сильно повлияет на Землю. На нашей планете наступит невыносимая жара, океаны выкипят, жизнь станет невозможна.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в результате моего исследования я и мои одноклассники получили новые знания о том, что такое звезды, а также от чего зависит температура и цвет звезд.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
Звезды принадлежат к горячейшим объектам Вселенной. Именно высокая температура нашего Солнца сделала возможной на Земле. Но причина такого сильного нагрева звезд долгое время оставалась неизвестной людям.
Разгадка секрета высокой температуры звезды лежит внутри нее. Имеется в виду не только состав светила - в буквальном смысле весь накал звезды исходит изнутри. - это горячее сердце звезды, в котором происходит термоядерная реакция синтеза, самая мощная из ядерных реакций. Этот процесс является источником энергии для всего светила - тепло из центра поднимается наружу, а затем и в открытый космос.
Поэтому температура звезды сильно различается в зависимости от места измерения. К примеру, температура в центре ядра нашего достигает 15 миллионов градусов Цельсия - а уже на поверхности, в фотосфере, жар спадает до 5 тысяч градусов.
Почему температура звезды такая разная?
Первичное объединение атомов водорода - первый шаг процесса ядерного синтеза
Действительно, отличия в нагреве ядра звезды и ее поверхности удивляют. Если бы вся энергия ядра Солнца распределится по звезде равномерно, температура поверхности нашего светила составит несколько миллионов градусов по Цельсию! Не менее поразительные отличия в температуре между звездами разных спектральных классов.
Все дело в том, что температуру звезды определяют два главных фактора: уровень ядром и площадь излучающей поверхности. Рассмотрим их подробнее.
Излучение энергии ядром
Хотя ядро накаляется до 15 миллионов градусов, не вся эта энергия передается соседним слоям. Излучается только то тепло, которое было получено от термоядерной реакции. Энергия , несмотря на свою мощь, остается в пределах ядра. Соответственно, температуру верхних слоев звезды определяет только сила термоядерных реакций в ядре.
Различия тут могут быть качественные и количественные. Если ядро достаточно большое, в нем «сгорает» больше водорода. Этим путем энергию получают молодые и зрелые звезды размеров Солнца, а также голубые гиганты и сверхгиганты. Массивные звезды вроде красных гигантов тратят в ядерной «топке» не только водород, но и гелий, или даже углерод и кислород.
Процессы синтеза с ядрами тяжелых элементов дает намного больше энергии. В рамках термоядерной реакции синтеза, энергия получается за счет избыточной массы соединяющихся атомов. Во время , которая происходит внутри Солнца, 6 ядер водорода с атомной массой 1 объединяются в одно ядро гелия с массой 4- грубо говоря, 2 лишних ядра водорода переходят в энергию. А когда «горит» углерод, сталкиваются ядра с массой уже 12 - соответственно, выход энергии куда больше.
Площадь излучающей поверхности
Однако звезды не только генерируют энергию, но и тратят ее. Следовательно, чем больше энергии звезда отдает, тем меньше ее температура. А количество отдаваемой энергии первоочередно определяет площадь излучаемой поверхности.
Истинность этого правила можно проверить даже в быту - белье сохнет быстрее, если его развесить пошире на веревке. А поверхность звезды расширяет ее ядро. Чем оно плотнее, тем выше его температура - и при достижении определенной планке, от накала зажигается водород вне звездного ядра.
