Глава VIII, страница 141, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Задания для проектно-исследовательской деятельности - страница 141.

Условие.

Глава VIII. Звёзды и галактики

1. Найдите информацию (включая иллюстрации и видео) и подготовьте презентации.

Цель: научиться искать информацию в различных источниках и представлять её в разных формах.

Возможные темы для презентаций

• Различные типы звёзд и эволюция звёзд.

• Необычные космические объекты: чёрные дыры, квазары и др.

• Исследование возможности разумной жизни во Вселенной вне Земли.

• Проекты космических полётов за пределы Солнечной системы.

Решение.

Различные типы звёзд и эволюция звёзд.

Звёзды — это массивные, самосветящиеся шары плазмы, удерживаемые силами собственной гравитации. Их жизненный путь, от рождения до смерти, является одной из самых захватывающих тем в астрономии. Для презентации на эту тему можно использовать следующую структуру и материалы.

1. Рождение звёзд

Звёзды рождаются из гигантских, холодных облаков межзвёздного газа и пыли, называемых молекулярными облаками или туманностями. Под действием гравитации в этих облаках начинают формироваться уплотнения — протозвёзды. По мере сжатия вещество в центре протозвезды разогревается. Когда температура и давление в ядре достигают критических значений (около 10-15 миллионов Кельвинов), запускаются реакции термоядерного синтеза, в ходе которых водород превращается в гелий. Этот момент считается рождением новой звезды. Звезда вступает в наиболее продолжительный этап своей жизни — главную последовательность.

2. Классификация звёзд и диаграмма Герцшпрунга-Рассела

Звёзды классифицируют по их температуре (спектральному классу) и светимости. Спектральная классификация делит звёзды на 7 основных классов, обозначаемых буквами O, B, A, F, G, K, M (от самых горячих голубых O-звёзд до самых холодных красных M-звёзд). Наше Солнце является звездой класса G. Связь между светимостью звезды и её температурой наглядно представляет диаграмма Герцшпрунга-Рассела. Большинство звёзд (около 90%) располагаются на этой диаграмме вдоль полосы, называемой главной последовательностью. Также на диаграмме выделяются области гигантов, сверхгигантов и белых карликов.

Светимость звезды на главной последовательности сильно зависит от её массы. Эта зависимость выражается примерной формулой: $L/L_{☉} \approx (M/M_{☉})^{3.5}$, где $\text{L}$ и $\text{M}$ — светимость и масса звезды, а $L_{☉}$ и $M_{☉}$ — светимость и масса Солнца. Это означает, что более массивные звёзды гораздо ярче и расходуют своё топливо значительно быстрее.

3. Эволюция звёзд (Жизненный цикл)

Дальнейшая судьба звезды целиком определяется её начальной массой.

Звёзды малой и средней массы (до 8 масс Солнца):

• Главная последовательность: Звезда проводит здесь большую часть своей жизни, стабильно сжигая водород в ядре. Для звезды типа Солнца этот этап длится около 10 миллиардов лет.
• Красный гигант: Когда водород в ядре заканчивается, ядро сжимается, а внешние слои звезды сильно расширяются и остывают. Звезда превращается в красного гиганта.
• Планетарная туманность и белый карлик: На последнем этапе жизни звезда сбрасывает свои внешние оболочки, которые образуют красивую светящуюся структуру — планетарную туманность. В центре остаётся очень горячее и плотное ядро — белый карлик. Белый карлик — это вырожденный объект, его масса не может превышать предел Чандрасекара, равный примерно $1.44 M_{☉}$. Он медленно остывает, превращаясь со временем в тёмный и холодный чёрный карлик.

Массивные звёзды (более 8 масс Солнца):

• Главная последовательность: Их жизнь на главной последовательности очень коротка — всего несколько миллионов лет, так как они сжигают топливо с огромной скоростью.
• Красный сверхгигант: Подобно звёздам меньшей массы, они расширяются до огромных размеров, становясь красными сверхгигантами. В их недрах последовательно запускаются реакции синтеза всё более тяжёлых элементов, вплоть до железа.
• Взрыв сверхновой: Ядро, состоящее из железа, не может служить источником энергии. Оно коллапсирует под действием гравитации за доли секунды, что приводит к грандиозному взрыву — вспышке сверхновой. Во время взрыва во Вселенную выбрасываются все синтезированные звездой тяжёлые элементы, а яркость звезды на короткое время может превысить яркость целой галактики.
• Конечная стадия: Судьба оставшегося после взрыва ядра зависит от его массы. Если она составляет от 1.4 до 3 масс Солнца, ядро коллапсирует в нейтронную звезду — сверхплотный объект диаметром всего около 20 км. Если же масса ядра превышает 3 массы Солнца, гравитационное сжатие ничто не может остановить, и образуется чёрная дыра.

Для иллюстрации презентации рекомендуется использовать:

• Изображения различных туманностей (Туманность Ориона, Конская Голова).
• Диаграмму Герцшпрунга-Рассела.
• Схемы жизненного цикла звёзд разной массы.
• Фотографии планетарных туманностей (Кольцо, Гантель) и остатков сверхновых (Крабовидная туманность).
• Видео-симуляции звёздной эволюции, взрывов сверхновых и формирования чёрных дыр (например, от NASA, ESA).

Ответ: Представлен развёрнутый план и материалы для подготовки презентации на тему "Различные типы звёзд и эволюция звёзд". Описаны ключевые этапы жизненного цикла звёзд в зависимости от их массы, приведена их классификация и предложены наглядные материалы для визуализации. Этот материал позволяет научиться искать и структурировать информацию из различных источников для её представления в формате презентации.