Номер 13, страница 72, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 1. Строение и свойства вещества. Тепловые явления. Параграф 17. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 13, страница 72.

Условие.

• Такие разные по цвету звёзды.

Решение.

Цвет звезды является одним из её важнейших физических параметров и напрямую связан с температурой её поверхности (фотосферы). Разнообразие цветов звёзд, которое мы наблюдаем на ночном небе, — от красноватых и оранжевых до белых и голубых — это прямое следствие различий в их температуре.

Основной физический принцип, объясняющий цвет звезды, — это закон излучения абсолютно чёрного тела. Звезду можно с высокой степенью точности рассматривать как абсолютно чёрное тело, то есть объект, который поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение и сам излучает энергию. Спектр этого излучения зависит исключительно от его температуры.

Чем выше температура поверхности звезды, тем короче длина волны, на которую приходится пик её излучения. Этот закон называется законом смещения Вина и описывается следующей формулой:

${\lambda_{max} = \frac{b}{T}}$

где ${\lambda_{max}}$ — длина волны максимальной интенсивности излучения, ${T}$ — абсолютная температура поверхности звезды в кельвинах (K), а ${b}$ — постоянная Вина, равная примерно ${2.898 \times 10^{-3} \text{ м} \cdot \text{К}}$.

Это означает, что горячие звёзды с температурой поверхности свыше 30 000 K излучают больше всего энергии в синей и ультрафиолетовой частях спектра и кажутся нам голубыми. Звёзды со средней температурой, как наше Солнце (около 5 800 K), имеют пик излучения в жёлто-зелёной части видимого спектра, но из-за интенсивного излучения во всех цветах радуги их свет воспринимается как белый или слегка желтоватый. Холодные звёзды с температурой поверхности ниже 3 500 K излучают максимум энергии в красной и инфракрасной частях спектра, из-за чего они выглядят красными или оранжевыми.

Для удобства классификации астрономы используют систему спектральных классов, которая напрямую связана с температурой и, следовательно, с цветом звезды. Основные спектральные классы в порядке убывания температуры: O (голубые, T > 30 000 K), B (бело-голубые, T = 10 000–30 000 K), A (белые, T = 7 500–10 000 K), F (жёлто-белые, T = 6 000–7 500 K), G (жёлтые, как Солнце, T = 5 200–6 000 K), K (оранжевые, T = 3 700–5 200 K), M (красные, T = 2 400–3 700 K).

Хотя температура является главным фактором, на воспринимаемый цвет могут влиять и другие явления, например, межзвёздное поглощение. Пыль в межзвёздном пространстве рассеивает синий свет сильнее, чем красный, из-за чего свет далёких звёзд может казаться более красным, чем он есть на самом деле. Однако их истинный, собственный цвет всё равно определяется температурой их поверхности.

Ответ: Разный цвет звёзд объясняется в первую очередь разной температурой их поверхности (фотосферы). Согласно законам теплового излучения, более горячие объекты излучают свет с более короткой длиной волны, поэтому самые горячие звёзды (с температурой более 30 000 К) имеют голубой цвет. По мере уменьшения температуры пик излучения смещается в сторону более длинных волн: звёзды становятся белыми, затем жёлтыми (как наше Солнце, ~5 800 К), оранжевыми и, наконец, красными (самые холодные, с температурой менее 3 500 К). Эта зависимость цвета от температуры лежит в основе спектральной классификации звёзд (O, B, A, F, G, K, M).