Номер 1, страница 391 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 15. Солнце и звёзды. Параграф 104. Внутреннее строение солнца и звёзд. Вопросы к параграфу - номер 1, страница 391.

Условие.

1. Равновесие между какими силами обеспечивает устойчивое состояние звезды?

Решение.

Решение 2.

1. Устойчивое состояние звезды, на протяжении которого она проводит большую часть своей жизни, обеспечивается состоянием гидростатического равновесия. Это равновесие представляет собой баланс между двумя фундаментальными силами, действующими в противоположных направлениях в каждой точке внутри звезды.

1. Сила всемирного тяготения (гравитация). Это сила, которая стремится сжать звезду. Каждый атом, каждая частица вещества в звезде притягивается ко всем остальным частицам. В результате возникает огромная сила, направленная к центру звезды, которая пытается заставить звезду коллапсировать под собственным весом.

2. Сила внутреннего давления. Эта сила противодействует гравитационному сжатию и направлена изнутри наружу, от центра звезды к ее поверхности. Она имеет две основные составляющие:

• Сила газового давления: В ядре звезды из-за колоссальной температуры (миллионы и десятки миллионов градусов) и плотности происходят реакции термоядерного синтеза (например, превращение водорода в гелий). Эти реакции выделяют огромное количество энергии, которая разогревает вещество звезды до состояния плазмы. Частицы этой горячей плазмы находятся в хаотическом тепловом движении и, сталкиваясь, создают давление, подобное давлению газа в сосуде.
• Сила лучистого (светового) давления: Энергия, выделяющаяся при термоядерных реакциях, переносится наружу в виде фотонов (квантов света). Поток этих фотонов также оказывает давление на вещество звезды, отталкивая его от центра. Для очень массивных и горячих звезд вклад лучистого давления становится сопоставим с газовым давлением.

Таким образом, в каждом слое звезды сила гравитации, тянущая этот слой вниз, к центру, точно уравновешивается силой давления, выталкивающей этот слой вверх, от центра. Если бы гравитация была сильнее, звезда бы сжалась. Если бы давление было сильнее, звезда бы расширилась. Этот баланс, описываемый уравнением гидростатического равновесия $\frac{dP}{dr} = -\frac{G M(r) \rho(r)}{r^2}$, и обеспечивает стабильность звезды на миллиарды лет.

Ответ: Устойчивое состояние звезды обеспечивается равновесием между силой гравитационного притяжения, направленной к центру звезды, и силой внутреннего давления (состоящей из газового и лучистого давления), направленной от центра.