Ответьте на вопросы, страница 271 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему спектры звезд различны?

2. Что можно определить по спектрам излучения звезд?

1. Почему спектры звезд различны?

Спектры звезд различны главным образом из-за разницы в температуре их фотосфер (видимых поверхностей). Температура определяет степень ионизации и возбуждения атомов в звездной атмосфере. Разные температуры приводят к тому, что в атмосферах звезд преобладают атомы и ионы в разных состояниях, которые поглощают свет на определенных длинах волн. Это и создает уникальный набор линий поглощения (или, реже, эмиссии) для каждого спектрального класса.

Например, у очень горячих звезд (спектральный класс O, с температурой поверхности более 30 000 К) в спектрах наблюдаются линии ионизованного гелия. У звезд средней температуры, подобных Солнцу (класс G, температура около 5800 К), спектр характеризуется интенсивными линиями металлов (например, кальция и железа) и водорода. В спектрах самых холодных звезд (класс M, температура менее 3 500 К) доминируют полосы поглощения, принадлежащие молекулам (например, оксиду титана TiO), так как при низкой температуре атомы могут объединяться в молекулы.

Хотя химический состав также влияет на вид спектра, его вариации у большинства звезд не так значительны, как различия в температуре. Поэтому именно температура является определяющим фактором для спектральной классификации.

Ответ: Основная причина различия спектров звезд — это разница в температуре их поверхностей, которая определяет, какие атомы, ионы и молекулы создают видимые в спектре линии поглощения.

2. Что можно определить по спектрам излучения звезд?

Анализ спектров излучения звезд — это один из самых мощных методов в астрофизике, позволяющий дистанционно изучать их свойства. По спектру можно определить множество характеристик:

• Температуру поверхности: определяется по распределению энергии в непрерывном спектре (по закону Вина) и по типу наблюдаемых спектральных линий, что является основой спектральной классификации звезд (O, B, A, F, G, K, M).
• Химический состав атмосферы: каждый химический элемент имеет свой уникальный набор линий поглощения. По их наличию и интенсивности судят о присутствии и количественном содержании элементов.
• Лучевую скорость: скорость движения звезды вдоль луча зрения (к нам или от нас) вычисляется по доплеровскому смещению спектральных линий в синюю или красную сторону спектра.
• Скорость вращения: вращение звезды вокруг своей оси вызывает уширение спектральных линий из-за эффекта Доплера, что позволяет оценить эту скорость.
• Давление и плотность в атмосфере: от этих параметров зависит ширина линий. У звезд-гигантов с разреженной атмосферой линии узкие, у карликов с плотной атмосферой — широкие. Это помогает определить класс светимости и оценить размер звезды.
• Магнитное поле: наличие и напряженность магнитного поля определяются по расщеплению спектральных линий (эффект Зеемана).
• Наличие компаньонов: периодические смещения спектральных линий могут указывать на присутствие другой звезды или массивной планеты, вращающейся вокруг звезды.

Ответ: По спектрам излучения звезд можно определить их температуру, химический состав, скорость движения и вращения, размер, давление в атмосфере, наличие магнитного поля и присутствие спутников (других звезд или планет).