Ответьте на вопросы, страница 280 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему не обнаружены планеты у голубых и красных гигантов? У белых карликов?

2. Что произойдет с планетами Солнечной системы в момент превращения Солнца в белый карлик?

3. Какую стадию в своей эволюции должно пройти Солнце до своей смерти?

1. Почему не обнаружены планеты у голубых и красных гигантов? У белых карликов?

Планеты у этих типов звёзд либо трудно обнаружить, либо они были уничтожены в процессе звёздной эволюции.

Голубые гиганты: Это очень горячие, массивные и короткоживущие звёзды. Их жизненный цикл составляет всего несколько миллионов лет, что может быть недостаточным для формирования полноценной планетной системы из протопланетного диска. Кроме того, мощнейшее излучение и звёздный ветер таких звёзд способны просто "сдуть" газопылевое облако, не дав планетам образоваться, или разрушить уже существующие.

Красные гиганты: Это одна из финальных стадий эволюции звёзд, похожих на Солнце. На этом этапе звезда колоссально расширяется. Её внешние слои поглощают и уничтожают ближайшие планеты (в нашей системе такая участь ждёт Меркурий, Венеру и, возможно, Землю). Обнаружить планеты у красных гигантов сложно из-за их огромного размера, переменной яркости (пульсаций) и мощного звёздного ветра, которые создают "шум", маскирующий слабые сигналы от планет. Тем не менее, несколько планет-гигантов на широких орбитах у красных гигантов всё же были обнаружены, так что утверждение о полном отсутствии находок не совсем корректно, но их поиск сопряжён с большими трудностями.

Белые карлики: Это очень плотные и компактные остатки звёзд. Бурный процесс превращения звезды в белого карлика, включающий стадию красного гиганта и сброс внешних оболочек (планетарной туманности), разрушает внутреннюю часть планетной системы. Внешние планеты могут выжить, но их орбиты сильно изменятся, а некоторые могут быть выброшены из системы. Сами белые карлики очень малы и тусклы, поэтому обнаружить крошечное падение блеска при прохождении планеты по их диску (метод транзита) крайне сложно. Несмотря на это, в последние годы астрономы находят всё больше доказательств существования планет у белых карликов: от загрязнения их атмосфер тяжёлыми элементами (остатками упавших на них астероидов и планет) до прямого обнаружения планет-гигантов.

Ответ: Планеты у голубых гигантов не успевают сформироваться или разрушаются из-за короткого времени жизни и мощного излучения звезды. У красных гигантов внутренние планеты поглощаются расширившейся звездой, а внешние трудно обнаружить из-за нестабильности самой звезды. У белых карликов планетные системы в основном разрушаются на предыдущих стадиях эволюции, а сами звёзды слишком малы и тусклы для лёгкого обнаружения планет. Однако современные наблюдения всё же находят планеты и их остатки у красных гигантов и белых карликов.

2. Что произойдет с планетами Солнечной системы в момент превращения Солнца в белый карлик?

Превращение Солнца в белый карлик — это длительный процесс, который кардинально изменит всю Солнечную систему. "Момент" превращения является кульминацией предыдущих стадий.

1. Сначала Солнце превратится в красного гиганта. Его радиус увеличится примерно в 200 раз, и оно поглотит Меркурий и Венеру. Судьба Земли неоднозначна: она может быть либо тоже поглощена, либо, даже если уцелеет, её поверхность будет выжжена до состояния расплавленной породы, а атмосфера и океаны испарятся.

2. По мере расширения Солнце будет терять массу из-за сильного звёздного ветра. Ослабление гравитации приведёт к тому, что орбиты выживших внешних планет (Марса, Юпитера, Сатурна и т.д.) расширятся — они отодвинутся дальше от Солнца.

3. Затем Солнце сбросит свои внешние слои, которые образуют планетарную туманность. В центре этой туманности останется его бывшее ядро — новорождённый, очень горячий белый карлик.

Таким образом, к моменту, когда Солнце станет белым карликом, внутренняя часть Солнечной системы будет уничтожена. Уцелевшие планеты, начиная с Марса, будут вращаться по гораздо более широким орбитам вокруг маленького, тусклого, но всё ещё горячего звёздного остатка. Лишившись привычного солнечного света и тепла, эти планеты и их спутники превратятся в ледяные, тёмные и безжизненные миры.

Ответ: К моменту превращения Солнца в белый карлик внутренние планеты (Меркурий, Венера, возможно, Земля) будут уничтожены. Выжившие внешние планеты окажутся на более далёких, холодных и тёмных орбитах вокруг маленького и тусклого звёздного остатка.

3. Какую стадию в своей эволюции должно пройти Солнце до своей смерти?

"Смертью" звезды типа Солнца можно считать её полное остывание, когда она перестаёт излучать свет и тепло. Сейчас Солнце находится на середине своего жизненного пути на стадии звезды главной последовательности. Прежде чем умереть, оно пройдёт через несколько ключевых эволюционных этапов:

1. Стадия красного гиганта. Примерно через 5 миллиардов лет, когда в ядре Солнца иссякнет водород, оно начнёт сжигать водород в слое вокруг ядра. Его внешние оболочки раздуются, а температура поверхности упадёт — Солнце станет красным гигантом.

2. Горение гелия. Ядро звезды, сжимаясь, разогреется до температур, достаточных для запуска термоядерной реакции превращения гелия в углерод и кислород. На этом этапе звезда немного сожмётся и станет более стабильной.

3. Стадия асимптотической ветви гигантов (АВГ). После выгорания гелия в ядре звезда снова расширится, причём ещё сильнее, чем на первой стадии красного гиганта. В её недрах будут идти термоядерные реакции в двух слоях (водородном и гелиевом). Звезда на этой стадии нестабильна, пульсирует и интенсивно теряет массу.

4. Образование планетарной туманности. В конце концов, пульсирующая звезда сбросит свои внешние газовые оболочки. Эти оболочки, расширяясь в межзвёздное пространство и подсвечиваясь изнутри горячим ядром, образуют красивое явление — планетарную туманность.

5. Стадия белого карлика. На месте Солнца останется только его голое, очень плотное и горячее ядро, состоящее из углерода и кислорода. Это и есть белый карлик — компактный звёздный остаток, который уже не производит энергию, а лишь медленно остывает.

Остывание белого карлика — очень долгий процесс, занимающий триллионы лет. В далёком будущем он превратится в холодный и невидимый чёрный карлик — это и будет окончательная "смерть" звезды.

Ответ: До своей смерти (превращения в холодный чёрный карлик) Солнце должно пройти стадии красного гиганта, гелиевой звезды, гиганта асимптотической ветви, сбросить оболочку в виде планетарной туманности и стать белым карликом, который будет медленно остывать.