Номер 2, страница 25 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 1. Внутренняя энергия. Параграф 4. Виды теплопередачи. Темы докладов - номер 2, страница 25.

Условие.

2. Такие яркие по цвету звёзды.

Решение.

Фраза "Такие яркие по цвету звёзды" указывает на два фундаментальных свойства звёзд, которые мы можем наблюдать: их цвет и их яркость. Эти характеристики тесно взаимосвязаны и позволяют астрономам узнать о природе звёзд, их температуре, размере и стадии эволюции.

Почему звёзды разного цвета?

Цвет звезды является прямым показателем температуры её поверхности (фотосферы). Звёзды излучают свет подобно физическому объекту, называемому "абсолютно чёрным телом". Чем выше температура такого тела, тем короче длина волны, на которой оно излучает максимум энергии. Эта зависимость описывается законом смещения Вина:

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

где $ \lambda_{max} $ — это длина волны с максимальной интенсивностью излучения, $\text{T}$ — абсолютная температура поверхности звезды, а $\text{b}$ — постоянная Вина.

• Самые горячие звёзды с температурой поверхности свыше 25 000 К излучают больше всего в синей и ультрафиолетовой части спектра. Поэтому они кажутся нам голубыми или бело-голубыми.
• Звёзды с температурой около 10 000 К, как Сириус, выглядят белыми.
• Наше Солнце с температурой около 5 800 К имеет пик излучения в зелёной части спектра, но из-за смешения всех цветов видимого диапазона и влияния атмосферы оно кажется нам жёлтым.
• Более холодные звёзды (3 500 – 5 000 К) выглядят оранжевыми.
• Самые холодные звёзды (ниже 3 500 К) излучают максимум в красном и инфракрасном диапазоне, поэтому они имеют отчётливый красный цвет. Примером такой звезды является Бетельгейзе.

Ответ: Цвет звезды напрямую зависит от температуры её поверхности: самые горячие звёзды — голубые, самые холодные — красные.

Спектральная классификация звёзд

Для систематизации звёзд по их температуре и другим свойствам, видимым в их спектре, используется Гарвардская спектральная классификация. Она делит звёзды на классы, обозначаемые латинскими буквами в порядке убывания температуры:

O — Голубые (T > 30 000 K)

B — Бело-голубые (10 000–30 000 K)

A — Белые (7 500–10 000 K)

F — Желтовато-белые (6 000–7 500 K)

G — Жёлтые (5 200–6 000 K) — класс нашего Солнца

K — Оранжевые (3 700–5 200 K)

M — Красные (2 400–3 700 K)

Для запоминания этой последовательности часто используют мнемоническую фразу: "Один Бритый Англичанин Финики Жевал Как Морковь".

Ответ: Звёзды классифицируются по спектральным классам (O, B, A, F, G, K, M) в зависимости от их температуры, что также определяет их цвет.

Что означает яркость звезды?

Говоря о яркости, важно различать два понятия:

1. Видимая звёздная величина — это то, насколько яркой звезда кажется нам с Земли. Эта величина зависит как от её собственной светимости, так и от расстояния до нас. Например, Сириус кажется самой яркой звездой на ночном небе не потому, что он самый мощный, а потому, что он находится относительно близко (8,6 световых лет).

2. Светимость (или абсолютная звёздная величина) — это полная энергия, которую звезда излучает в пространство за единицу времени. Это её истинная, внутренняя яркость. Светимость ($\text{L}$) определяется температурой ($\text{T}$) и радиусом ($\text{R}$) звезды согласно закону Стефана-Больцмана:

$ L = 4\pi R^2 \sigma T^4 $

где $ \sigma $ — постоянная Стефана-Больцмана. Из формулы видно, что светимость очень сильно зависит от температуры (в 4-й степени) и от размера (в квадрате). Это означает, что даже относительно холодная звезда может быть чрезвычайно яркой, если она очень большая. Например, красный сверхгигант Бетельгейзе (класс М) имеет температуру всего около 3 500 К, но его светимость в 100 000 раз превышает солнечную из-за его колоссального радиуса, который в сотни раз больше радиуса Солнца.

Ответ: Яркость звезды, которую мы видим, зависит от её истинной светимости и расстояния до неё, а истинная светимость определяется её температурой и размером.