Жұлдыздар әлемі. жұлдыздық шамалар. Физика, 11 сынып, презентация.

Жұлдыздар әлемі

Оқыту мақсаты:

11.9.1.1 - жұлдыздар жарықтығы бойынша көрінетін жұлдызды шама және абсолюттік жұлдызды шама деп жіктелетінін, осы ұғымдармен сипатталатындығын түсіндіру

Астрономия - табиғат туралы көне ғылымдардың бірі. Оның дамуына ертедегі адамдардың тұрмыс тіршілігіне байланысты қажеттілік себеп болды. Ол кезде уақытты, бағыт-бағдарды дәл көрсететін құралдар мен жабдықтар болмаған. Сондықтан да адамдар КүнКүн мен АйғаАй, аспандағы жұлдыздарға қарап жыл мерзімі мен уақытты айыратын болған. Ал мұндай жұмыс аспан денелерінің қозғалысын үнемі бақылап отыруды талап етті. 

Гиппарх Никейский - көне уақыттың ғаламат астрономы атанатын II ғасырда өмір сүрген грек астрономы, механик, географ, математик. Гиппархтың ең бағалы еңбегі оның Көне Вавилон астрономиясына грек геометриясындағы аспан денелері қозғалысы моделіне жуық дәлдік алып келгені болып саналады. 

Клавдий Птолемей (100 - 178 жыл шамасы) — грек математигі және астрономы. Птолемейдің бірінші кітабында гректердің триогеометриясы жүйелі түрде баяндалған. Мұнда 0º бастап 180º дейінгі хордалардың таблицалары келтірілген. Тарихи жазбалар бойынша хордалар таблицасын алғаш жасаушы ретінде б.з.д. 2 ғасырда өмір сүрген астраном математик Гипарх екен. Бірақ ол таблицалар бізге жеткен жоқ. 

Шоқжұлдыз

Шоқжұлдыз деп нені айтады?

2. Аспанда неше шоқжұлдыз бар?

3. Шоқжұлдыздарда жұлдыздар қалай анықталады?

4. Аспан сферасы дегеніміз не?

Халықаралық астрономиялық одақ шешімі бойынша Ресми түрде, көкжиектің бойында 88 жұлдыздар орналасқан. Солтүстік жарты шарда 37 шоқжұлдыздар, Онтүстік жарты шарда 51 шоқжұлдыз орналасқан.

Шоқжұлдыз дегеніміз – аспанның нақты шекарасы анықталған белгілі бір бөлігі.

Жұлдыз деген не?

Бейне көргеннен кейін сұрақтарға жауап

Жұлдыздар қалай пайда болады?

Ядролық синтез дегеніміз не?

Жұлдыздық эволюция қалай жүреді?

Жұлдыздар қалай жойылады?

Планетарлық тұман дегеніміз не?

Нейтронды жұлдыз дегеніміз не?

Қара құрдым деген не?

Көрінетін және абсолютті жұлдызды шамалар.

Бірдей қашықтықтағы жұлдыздар көрінетін жарықтығы бойынша (яғни жарқылдауы бойынша) ерекшеленуі мүмкін. Жұлдыздар әртүрлі жарықтыққа ие.

Күн аспандағы басқа жұлдыздардан әлдеқайда жақын болғандықтан, ең жарқын нысан болып көрінеді.

Жарық- бұл уақыт бірлігінде жұлдызбен сәулеленетін толық энергия.

Жарықтық абсолюттік бірліктерде (ваттарда) немесе күннің жарықтық бірліктерінде көрінеді.

Жұлдыздың жарықтық өлшемін мына формуламен есептеуге болады:

 Вт·м−2·К−4

Астрономияда жұлдыздарды жарықтығы бойынша салыстыра отырып, олардың жарқылын (жұлдызды шама) бір стандартты қашықтық үшін есептеу қабылданған – 10 пк.

Жұлдыз ие болатын, көрінетін жұлдыз шамасы бізден D0 = 10 пк қашықтықта болған жағдайда М абсолютті жұлдызды шаманың атауын алды.

Ғарыштағы өлшемдер алдамшы: Жерден алынған Денеб Антареске қарағанда қаттырақ жарқырайды, бірақ Пистолет мүлдем көрінбейді. Дегенмен, біздің планетамыздағы бақылаушыға Денеб пен Антарес Күнмен салыстырғанда, шамалы ғана болып көрінеді. Қаншалықты қате екенін мына қарапайым фактімен айтуға болады . Күн бір жылда қанша жарық шығарса, Тапанша дәл соны секундына шығарады!

D жұлдызына (немесе параллакс – р) дейінгі қашықтықты және оның көрінетін жұлдызды М шамасын біле отырып, m абсолюттік жұлдызды шаманы қалай анықтауға болатынын қарастырайық.

Жұлдызды шамалары m1 және m2 тең жұлдыз үшін, олардың жылтырлығының қатынасы I1 және арақатынасымен анықталады:

І2

I2

I1=2,512m2−m1 .

Бір жұлдыздың көрінетін және абсолютті жұлдызды шамалары үшін :

I = 2,512M−m

I0

,

Мұнда I0 – бұл D0 = 10 пк арақашықтығында орналасқан осы жұлдыздың жылтыры.

Сонымен қатар жұлдыздың жарқырауы оған дейінгі қашықтық квадратынапропорционалды түрде өзгереді.

I0

I 𝐷

𝐷

2 2

𝐷2 𝐷2

= 0 . 2,512𝑀−𝑚 = 0 .

Логарифм арқылы өрнектесек: 0,4 𝑀 − 𝑚 = lg102 − lg𝐷2,

немесе 𝑴 = 𝒎 + 𝟓 − 𝟓 𝐥g 𝑫, немесе 𝑴 = 𝒎 + 𝟓 + 𝐥g 𝒑.

Күннің абсолютті жұлдызды шамасы М= 5m, яғни 10 пк қашықтығынан біздің күн бесінші жұлдызды шаманың жұлдызы ретінде көрінеді.

Блеск некоторых небесных светил в шкале звездных величин

М жұлдызының абсолюттік жұлдызды шамасын біле отырып, оның L жарықтығын есептеу оңай.

Күн сәулесін жарқырауын есептей отырып, біз мынаны аламыз: L = 1, L = 2,5125-M,

немесе

lgL = 0,4 (5 – М).

Жарық қуаты (сәуле шығару қуаты) бойынша Жұлдыздар бір – бірінен айтарлықтай ерекшеленеді: кейбіреулері энергияны күн сәулесінен бірнеше миллион есе артық, басқалары-жүздеген мың есе аз.

Ең жоғары жарықтық жұлдыздардың абсолюттік жұлдызды шамалары (алыптар мен аса гиганттар) М = -9m жетеді.

Ең аз жарық беретін жұлдыз-карликтер М = +17m абсолюттік жұлдызды шамаға ие .

Көрінерлік жұлдыздық шамасы m=2 болатын жұлдыз 250 пк қашықтықта орналасқан. Осы жұлдыздың абсолютті жұлдызды шамасын анықтаңыз.

Шешуі. Теңдеуден абсолютті жұлдыздық шаманы өрнектеп аламыз

Есеп шығару мысалы

Жұлдыздардың спектрлері, түсі және температурасы

Кез келген қыздырылған дененің түсі, оның ішінде Жұлдыздың температурасына байланысты.

Бұл тәуелділік туралы толық түсінікті жұлдызды спектрлерді зерттеу береді. Көптеген жұлдыздар үшін бұл үздіксіз спектрде қараңғы сызықтар байқалатын сіңіру спектрлері.

Сәуле шығаратын жұлдыздың сыртқы қабатының температурасын үздіксіз спектрде энергияны бөлу бойынша, сондай-ақ әртүрлі спектральды желілердің қарқындылығы бойынша анықтайды.

Әр түрлі температураларда күн мен қара дененің үздіксіз спектрінде энергияның таралуы.

Сандық жағынан, бұл тәуелділік Винн заңымен көрінеді : 𝝀 𝒎𝒂𝒙 =

𝟎,00𝟐 𝟗

𝑻

,

Мұнда, 𝜆 𝑚𝑎𝑥 – толқын ұзындығы (см), оған тиесілі максимум сәуле шығару, ал Т - абсолютті температура.

Қара дененің сәулелену қуатының толқын ұзындығынан тәуелділігі әртүрлі температурадағы абсолютті қара денелердің көрінетін түсі

Жұлдыздардың түрлі типтеріне арналған Температура

2500-ден 50 000 К-ге дейін.

Жұлдыз спектрлерінің бірқатар сипатты ерекшеліктері бойынша латын әріптерімен белгіленген спектралдық кластарға бөлінген және температураның кемуіне сәйкес келетін тәртіпте орналасқан:

О, В, A, F, G, К, М.

Температураның өзгеруі жұлдыздар атмосферасындағы атомдар мен молекулалардың күйін өзгертеді, бұл олардың спектрлерінде көрсетіледі.

М класындағы ең суық (қызыл) жұлдыздарда температурасы 3000 К (Антарес және Бетельгейзе), спектрлерде кейбір екі атомдық молекулалардың (титан оксидтері, цирконий және көміртегі) сіңіру желілері байқалады.

G класты сары жұлдыздардың спектрінде 6000 К (күн, Капелла) температурасымен металл сызықтары басым: темір, натрий, кальций және т. б.

Температурасы 10 000 К (Вега, Денеб және Сириус) болатын А класты ақ жұлдыздардың спектрлері үшін сутегі сызықтары мен иондалған металдардың әлсіз сызықтары аса тән.

Ең ыстық жұлдыздардың спектрінде бейтарап және иондалған гелий желілері пайда болады.

Жұлдызды спектрлердің айырмашылықтары олардың химиялық құрамының әртүрлілігімен емес, Жұлдыздар атмосферасындағы температура мен басқа да физикалық жағдайлардың айырмашылығымен түсіндіріледі.

Спектрлерді зерттеу жұлдызды атмосфералардың (және жалпы жұлдыздардың) құрамында сутегі мен гелий басым екенін көрсетеді.

Қалған барлық химиялық элементтердің үлесіне бірнеше пайыздан артық емес.

Спектрлік желілердің орналасуын өлшеу жұлдыздардың химиялық құрамы туралы ақпаратты ғана емес, сонымен қатар олардың қозғалыс жылдамдығын анықтауға мүмкіндік береді.

Бақылаушы мен жұлдыз арасындағы қашықтық азайған жағдайда толқын ұзындығы азаяды және тиісті сызық спектрдің көк-күлгін ұшына ығыстырылады.

Жұлдыз жойылған кезде сәулелену толқынының ұзындығы артады, ал сызық оның қызыл бөлігіне ығысады.

Сәуле шығару көзінің қозғалысы және бақылаушының қозғалысы салдарынан бақылаушының қабылдайтын сәуле шығару толқынының жиілігінің және тиісінше ұзындығын өзгерту құбылысы Доплер эффектісі атауын алды.

Доплердің эффектісіне сәйкес толқын ұзындығы айырмасының көру сәулесінің көзінің 𝜐 жылдамдығына және с жарық жылдамдығына тәуелділігі формуламен көрінеді:

𝜆−𝜆0

𝜆0 𝑐

= 𝜐 ,

Мұнда, λ0 - қозғалмайтын көз үшін спектральды желінің толқын ұзындығы, ал

λ - қозғалатын көз спектріндегі толқын ұзындығы.

(I) Есеп шығару

Мюррей – көрінерлік шамасы +8 болатын жұлдыз. Бұл нашар көретін жұлдыз, бірақ Күнге жақын емес, бірақ салыстырмалы жақын жұлдыздардың қатарында. Оның параллакс 0,0063" тең. Спектрлік класс-F, температурасы – 8 500 К.

а) Мюррей жұлдызына дейінгі арақашықтық қандай? Жауапты парсек, жарық жылы және километрде келтір

б) Жұлдыздық шаманы анықта

Рефлексия

Жұлдыздың түсі неге байланысты?

Жұлдыздар спектрлерінің айырмашылығының басты себебі неде?

Жұлдыздың жарығы неге байланысты?

Көрінетін жарықтық пен жұлдызға дейінгі қашықтықты өлшей отырып, біз алдымен қандай қасиеттерді анықтаймыз?

Қосымша

№1. Сириус Альдебаранға қарағанда қанша есе жарық? Күн Сириусқа қарағанда жарық па?

№2. Бір жұлдыз екіншісінен 16 есе жарық. Олардың жұлдызды шамаларының айырмашылығы неге тең?

Күн

Бір жалын

Бүкіл әлемді жылытады