Страница 389 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Понаблюдайте вечером созвездия и найдите их наиболее яркие звёзды. Найдите планеты, которые видны в вашем регионе.

Это задание представляет собой практическую работу по астрономии. Результаты наблюдений будут зависеть от вашего географического положения (широты), времени года и времени суток. Ниже приведено общее руководство, которое поможет вам выполнить это задание.

Понаблюдайте вечером созвездия и найдите их наиболее яркие звёзды

Для успешного наблюдения звёздного неба лучше всего выбрать место вдали от городских огней. Дайте вашим глазам привыкнуть к темноте в течение 15-20 минут. Для определения созвездий и звёзд можно использовать подвижную карту звёздного неба или специальные мобильные приложения (например, Stellarium, Star Walk, SkyView).

Вот некоторые из наиболее известных созвездий, видимых в средних широтах Северного полушария, и их самые яркие звёзды:

• Большая Медведица: Это созвездие видно круглый год. Его легко найти по знаменитому астеризму (группе звёзд) – Большому Ковшу. Самые яркие звёзды в созвездии – Алиот, Дубхе и Бенетнаш (Алькаид).
• Малая Медведица: Также видна круглый год. Главная звезда этого созвездия – Полярная звезда, которая всегда указывает на север. Она не очень яркая, но её легко найти, продолжив линию от двух крайних звёзд "стенки" ковша Большой Медведицы.
• Кассиопея: Видна круглый год и имеет характерную форму латинской буквы W или M. Самая яркая звезда – Шедар.
• Орион: Это одно из самых красивых и заметных зимних созвездий. Его легко узнать по "Поясу Ориона" – трём ярким звёздам в ряд. Ярчайшие звёзды созвездия – голубовато-белый Ригель и красноватый Бетельгейзе.
• Лебедь: Яркое летне-осеннее созвездие, вытянутое вдоль Млечного Пути. Его самая яркая звезда, Денеб, вместе с Вегой (из созвездия Лиры) и Альтаиром (из созвездия Орла) образует известный "Летне-осенний треугольник".
• Лира: Небольшое, но заметное летнее созвездие. Его главная звезда – Вега – одна из самых ярких звёзд на ночном небе.
• Волопас: Весенне-летнее созвездие. Его легко найти, если мысленно продолжить "ручку" ковша Большой Медведицы. Самая яркая звезда – Арктур, четвёртая по яркости звезда ночного неба.

Ответ: Чтобы найти созвездия и их яркие звёзды, воспользуйтесь картой звёздного неба или мобильным приложением-планетарием, выбрав тёмное место для наблюдений. Видимость созвездий зависит от времени года: например, Орион хорошо виден зимой, а Лебедь и Лира – летом.

Найдите планеты, которые видны в вашем регионе

Планеты Солнечной системы, в отличие от далёких звёзд, не мерцают, а светят ровным, спокойным светом. Это связано с тем, что для нас они являются не точечными источниками света, а крошечными дисками. Ещё одно отличие – планеты перемещаются на фоне звёзд, поэтому их положение постоянно меняется. Все видимые планеты находятся вблизи эклиптики – видимого пути Солнца по небу.

Пять планет можно увидеть невооружённым глазом:

• Венера: Самый яркий объект на небе после Солнца и Луны. Её можно наблюдать либо вечером на западе после заката, либо утром на востоке перед восходом. Из-за этого её называют "вечерней" или "утренней" звездой.
• Юпитер: Второй по яркости после Венеры. Выглядит как очень яркая звезда белого цвета.
• Марс: Имеет характерный красновато-оранжевый оттенок, что позволяет легко отличить его от других небесных тел.
• Сатурн: Заметно уступает в яркости Юпитеру и Венере, выглядит как яркая звезда желтоватого цвета.
• Меркурий: Самая сложная для наблюдения планета, так как всегда находится очень близко к Солнцу. Его можно попытаться увидеть низко над горизонтом в сумерках сразу после заката или перед восходом.

Чтобы узнать, какие именно планеты и в какой части неба видны сегодня в вашем регионе, необходимо воспользоваться астрономическим календарём или упомянутыми выше мобильными приложениями (Stellarium и др.), которые точно покажут их положение на небе для вашей конкретной даты и местоположения.

Ответ: Планеты можно отличить от звёзд по ровному, немерцающему свету и их расположению вдоль эклиптики. Пять планет – Венера, Юпитер, Марс, Сатурн и Меркурий – видны невооружённым глазом. Для определения их текущего положения на небе в вашем регионе используйте астрономические приложения или онлайн-карты звёздного неба.

Почему в обычных звёздах при термоядерных реакциях не образуются химические элементы тяжелее железа?

В обычных звёздах энергия вырабатывается в процессе термоядерного синтеза — слияния лёгких атомных ядер в более тяжёлые. Этот процесс является источником энергии звезды, но он эффективен только до определённого предела, который связан со стабильностью атомных ядер.

Стабильность ядра определяется величиной, называемой удельной энергией связи. Это энергия, приходящаяся на один нуклон (протон или нейтрон) в ядре. Чем больше эта величина, тем прочнее связано ядро и тем оно стабильнее. График зависимости удельной энергии связи от массового числа показывает, что она растёт от лёгких элементов к элементам середины периодической таблицы, достигая максимума в районе железа (в частности, у изотопа $^{56}\text{Fe}$) и никеля, а затем медленно убывает для более тяжёлых элементов.

Когда в звезде сливаются ядра элементов легче железа (например, водород превращается в гелий, а гелий в углерод), образующееся новое ядро обладает большей удельной энергией связи, чем исходные. Это означает, что часть массы исходных ядер переходит в энергию в соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна $E = \Delta m c^2$. Эта выделяющаяся энергия (экзотермическая реакция) поддерживает высокую температуру и давление в ядре звезды, противодействуя силам гравитации и заставляя звезду светиться.

Однако для синтеза элементов тяжелее железа ситуация обратная. Чтобы слить два ядра и получить элемент тяжелее железа, нужно создать ядро с меньшей удельной энергией связи. Такой процесс не только не выделяет энергию, но, наоборот, требует огромных энергетических затрат. Это эндотермическая реакция.

Ядро звезды не может служить местом для реакций, которые не производят, а потребляют энергию. Как только в ядре массивной звезды накапливается железо, источник энергии иссякает. Термоядерные реакции прекращаются, внутреннее давление падает, и звезда больше не может сопротивляться собственному гравитационному сжатию. Это приводит к гравитационному коллапсу и последующему взрыву сверхновой.

Элементы тяжелее железа образуются уже не в ходе "спокойной" жизни звезды, а в экстремальных условиях, например, во время взрывов сверхновых или слияний нейтронных звёзд, где мощные потоки нейтронов позволяют запустить другие механизмы нуклеосинтеза (например, r-процесс).

Ответ: Синтез химических элементов тяжелее железа в ходе термоядерных реакций является эндотермическим процессом, то есть он требует затрат энергии, а не выделяет её. Обычные звёзды существуют за счёт выделения энергии при синтезе лёгких элементов (экзотермические реакции). Условия в их недрах не позволяют поддерживать энергозатратные реакции, поэтому процесс нуклеосинтеза в звёздах естественным образом останавливается на железе — одном из самых стабильных элементов с максимальной удельной энергией связи.