Номер 6, страница 238 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

6. Какова природа излучения звезд?

Природа излучения звёзд многогранна и включает в себя несколько фундаментальных физических процессов, происходящих на разных глубинах звезды. Основным источником энергии и, следовательно, излучения звёзд являются термоядерные реакции, протекающие в их недрах.

1. Источник энергии в ядре. В центре звезды, где температура и давление достигают колоссальных значений (миллионы и миллиарды градусов и атмосфер соответственно), происходит синтез лёгких атомных ядер в более тяжёлые. В звёздах, подобных Солнцу, преобладает протон-протонный цикл, в ходе которого четыре протона (ядра водорода) превращаются в одно ядро гелия. Масса итогового ядра гелия немного меньше суммы масс исходных протонов. Эта разница в массе (дефект масс) превращается в огромное количество энергии согласно знаменитой формуле Эйнштейна: $E = \Delta m c^2$, где $\Delta m$ – дефект масс, а $c$ – скорость света. Эта энергия выделяется в виде высокоэнергетичных гамма-квантов и нейтрино.

2. Перенос энергии к поверхности. Энергия, родившаяся в ядре, проделывает долгий путь к поверхности звезды.

- В зоне лучистого переноса, примыкающей к ядру, энергия переносится фотонами. Гамма-кванты постоянно поглощаются и переизлучаются частицами вещества (плазмы) в случайных направлениях. Этот процесс "случайных блужданий" может занимать от десятков тысяч до миллионов лет. За это время фотоны многократно теряют энергию, и их спектр смещается от жёсткого гамма-излучения к рентгеновскому, ультрафиолетовому и, наконец, видимому свету.

- Во внешних слоях звезды (конвективной зоне) вещество становится менее прозрачным для излучения, и основным механизмом переноса энергии становится конвекция. Горячие потоки плазмы поднимаются к поверхности, отдают тепло, остывают и опускаются обратно вглубь, подобно кипению воды в чайнике.

3. Излучение с поверхности (фотосферы). Видимая поверхность звезды, называемая фотосферой, является тем слоем, откуда излучение наконец уходит в космос. Природа этого излучения в первом приближении – тепловая. Звезда излучает как нагретое тело, и её спектр близок к спектру абсолютно чёрного тела. Это непрерывный спектр, максимум интенсивности которого зависит от температуры поверхности звезды (согласно закону смещения Вина). Именно поэтому горячие звёзды (с температурой поверхности 25 000 K и выше) имеют голубоватый цвет, а относительно холодные (около 3 000 K) – красный. Наше Солнце с температурой поверхности около 5 800 K имеет жёлтый цвет.

На этот непрерывный спектр накладываются тёмные линии – линии поглощения. Они возникают, когда свет из более горячих глубоких слоев фотосферы проходит через её более холодные и разреженные верхние слои (атмосферу звезды). Атомы химических элементов в атмосфере поглощают фотоны строго определённых длин волн, что и создаёт тёмные линии в спектре. Анализ этих линий (спектральный анализ) позволяет точно определить химический состав, температуру, давление и другие параметры звезды.

Таким образом, излучение звёзд — это в основном тепловое электромагнитное излучение их поверхности (фотосферы), энергия для которого генерируется в результате термоядерных реакций в ядре.

Ответ: Природа излучения звёзд — тепловая. Источником энергии для этого излучения служат термоядерные реакции синтеза лёгких элементов в тяжёлые, протекающие в ядре звезды. Энергия от ядра к поверхности переносится излучением и конвекцией, а с поверхности (фотосферы) звезда излучает в космос как абсолютно чёрное тело, спектр которого содержит линии поглощения, указывающие на её химический состав.