Громадные звезды во много раз превосходящие солнце

§ 63. Источники света. Распространение света

Ещё в глубокой древности учёные интересовались природой света. Что такое свет? Почему одни предметы цветные, а другие белые или чёрные?

Опытным путём было установлено, что свет нагревает тела, на которые он падает. Следовательно, он передаёт этим телам энергию. Вам уже известно, что одним из видов теплопередачи является излучение. Свет — это излучение, но лишь та его часть, которая воспринимается глазом. В этой связи свет называют видимым излучением.

Поскольку свет — это излучение, то ему присущи все особенности этого вида теплопередачи. Это значит, что перенос энергии может осуществляться в вакууме, а энергия излучения частично поглощается телами, на которые оно падает. Вследствие этого тела нагреваются.

Тела, от которых исходит свет, являются источниками света. Источники света подразделяются на естественные и искусственные.

Естественные источники света — это Солнце, звёзды, атмосферные разряды, а также светящиеся объекты животного и растительного мира. Это могут быть светлячки, гнилушки и пр.

Искусственные источники света, в зависимости от того, какой процесс лежит в основе получения излучения, разделяют на тепловые и люминесцирующие.

К тепловым относят электрические лампочки, пламя газовой горелки, свечи и др.

Люминесцирующими источниками являются люминесцентные и газосветовые лампы. Мы видим не только источники света, но и тела, которые не являются источниками света, — книгу, ручку, дома, деревья и др. Эти предметы мы видим только тогда, когда они освещены. Излучение, идущее от источника света, попав на предмет, меняет своё направление и попадает в глаз.

На практике все источники света имеют размеры. При изучении световых явлений мы будем пользоваться понятием точечный источник света.

• Если размеры светящегося тела намного меньше расстояния, на котором мы оцениваем его действие, то светящееся тело можно считать точечным источником.

Громадные звёзды, во много раз превосходящие Солнце, воспринимаются нами как точечные источники света, так как находятся на колоссальном расстоянии от Земли.

Ещё одно понятие, которым мы будем пользоваться в этом разделе, — световой луч.

• Световой луч — это линия, вдоль которой распространяется энергия от источника света.

Если между глазом и каким-нибудь источником света поместить непрозрачный предмет, то источник света мы не увидим. Объясняется это тем, что в однородной среде свет распространяется прямолинейно.

Прямолинейное распространение света — факт, установленный в глубокой древности. Об этом писал ещё основатель геометрии Евклид (300 лет до нашей эры).

Древние египтяне использовали закон прямолинейного распространения света для установления колонн по прямой линии. Колонны располагались так, чтобы из-за ближайшей к глазу колонны не были видны все остальные (рис. 122).

Прямолинейностью распространения света в однородной среде объясняется образование тени и полутени. Тени людей, деревьев, зданий и других предметов хорошо наблюдаются на Земле в солнечный день.

На рисунке 123 показана тень, полученная на экране при освещении точечным источником света S непрозрачного шара А. Поскольку шар непрозрачен, то он не пропускает свет, падающий на него. В результате на экране образуется тень.

• Тень — это та область пространства, в которую не попадает свет от источника.

Такую тень можно получить в тёмной комнате, освещая шар карманным фонарём. Если провести прямую через точки S и А (см. рис. 123), то на ней будет лежать и точка В. Прямая SB является лучом света, который касается шара в точке А. Если бы свет распространялся не прямолинейно, то тень могла бы не образоваться. Такую чёткую тень мы получили потому, что расстояние между источником света и экраном намного больше, чем размеры лампочки.

Теперь возьмём большую лампу, размеры которой будут сравнимы с расстоянием до экрана (рис. 124). Вокруг тени на экране образуется частично освещённое пространство — полутень.

• Полутень — это та область, в которую попадает свет от части источника света.

Описанный выше опыт также подтверждает прямолинейное распространение света. Поскольку в данном случае источник света состоит из множества точек и каждая из них испускает лучи, то на экране имеются области, в которые свет от одних точек попадает, а от других нет. Там и образуется полутень. Это области А и В.

Часть поверхности экрана окажется совершенно неосвещённой. Это центральная область экрана. Здесь наблюдается полная тень.

Образованием тени при падении света на непрозрачный предмет объясняются такие явления, как затмения Солнца и Луны.

При движении вокруг Земли Луна может оказаться между Землёй и Солнцем или Земля — между Луной и Солнцем. В этих случаях наблюдаются солнечные или лунные затмения.

Во время лунного затмения Луна попадает в тень, отбрасываемую Землёй (рис. 125). Во время солнечного затмения (рис. 126) тень от Луны падает на Землю.

В тех местах Земли, куда упала тень, будет наблюдаться полное затмение Солнца. В местах полутени только часть Солнца будет закрыта Луной, т. е. произойдёт частное затмение Солнца. В остальных местах на Земле затмение наблюдаться не будет.

Поскольку движения Земли и Луны хорошо изучены, то затмения предсказываются на много лет вперёд. Учёные пользуются каждым затмением для разнообразных научных наблюдений и измерений. Полное солнечное затмение даёт возможность наблюдать внешнюю часть атмосферы Солнца (солнечную корону, рис. 127). В обычных условиях солнечная корона не видна из-за ослепительного блеска поверхности Солнца.

Вопросы

1. Что такое луч света?
2. В чём состоит закон прямолинейного распространения света?
3. Какое явление служит доказательством прямолинейного распространения света?
4. Пользуясь рисунком 123, объясните, как образуется тень.
5. При каких условиях наблюдается не только тень, но и полутень?
6. Пользуясь рисунком 124, объясните, почему в некоторых областях экрана получается полутень.

Упражнение 44

1. Какие источники света изображены на рисунке 128?

2. На рисунке 129 изображена схема опыта по получению тени от двух источников света S₁ и S₂. Источник S₁ — маленькая лампочка красного цвета, источник S₂ — синего. Перечертите схему в тетрадь и раскрасьте рисунок. Объясните, почему опыт доказывает прямолинейность распространения света.

3. При солнечном затмении на Землю падает тень и полутень от Луны (см. рис. 126). Видит ли Солнце человек, находящийся в области тени; полутени? Ответ обоснуйте.

Задание

1. В куске плотного картона сделайте отверстие диаметром 3—5 мм. Расположите этот кусок картона на расстоянии примерно 10—15 см от стены, находящейся против окна. На стене вы увидите уменьшенное, перевёрнутое, слабо освещённое изображение окна. Получение такого изображения предмета через малое отверстие служит ещё одним доказательством прямолинейного распространения света. Объясните наблюдаемое явление.

2. Чтобы получить изображение предмета при помощи малого отверстия, изготовьте прибор, называемый «камера-обскура» (тёмная комната). Для этого картонную или деревянную коробку обклейте чёрной бумагой, в середине одной из стенок проделайте маленькое отверстие (примерно 3—5 мм в диаметре), а противоположную стенку замените матовым стеклом или плотной бумагой. Получите при помощи изготовленной камеры-обскуры изображение хорошо освещённого предмета. Такие камеры раньше использовали для фотографирования, но только неподвижных объектов, так как выдержка должна была составлять несколько часов.

3. Подготовьте презентацию по теме «Солнечные и лунные затмения».

Источник

Какая самая большая звезда во Вселенной её название

Знаете ли вы, какая самая большая звезда во Вселенной? Солнце, являющееся главным светилом и основой нашей планетарной системы, не входит даже в десятку крупнейших и ярчайших объектов космического пространства. При этом этот рейтинг постоянно претерпевает изменения за счет развития технологий астрономический исследований.

Снимок UY Щита

Вы узнаете о самых крупных и ярких звездах, обнаруженных на данный момент. Мы расскажем про их основные особенности и расположение, а также сравним эти светила с Солнцем.

Крупнейшая звезда из известных

Название самой большой звезды во Вселенной — UY Щита (по-латыни — UY Scuti). Она находится в одноименном созвездии в 9,5 тысячах световых лет от Солнечной системы. Гигантский объект был открыт еще в 1860 году астрономами из немецкого города Бонн.

UY Щита

Физические параметры

Самая огромная звезда во Вселенной имеет радиус, превышающий солнечный в 1708 раз. А на пике пульсации она расширяется до 1900 Солнц. Но, несмотря на свои гигантские размеры, UY Щита достаточно легковесна. Она постоянно теряет большое количество вещества и на данный момент ее масса равняется массе десяти Солнц.

По яркости UY Щита вторая во всем космическом пространстве. По этому показателю она превышает наше светило в 340 тысяч раз. Но вокруг нее скопилось столько газа и пыли, что ее невозможно разглядеть на небе невооруженным глазом (11 уровень видимой звёздной величины). При этом ее блеск непостоянен, что делает UY Щита переменным светилом.

Самая тяжелая звезда

Первое место на пьедестале самых массивных звезд Вселенной занимает R136a1, расположенная в туманности Тарантул. Эта область плазмы находится в галактике Большое Магелланово Облако, удаленной от Млечного пути на 163 тысячи световых лет.

R136a1

R136a1 была открыта британский астрономом Полом Кроутером и его исследовательской группой в 2010 году. При изучении скопления RMC 136a они обнаружили объект невероятно больших размеров. Светило оказалось наиболее крупным в данном формировании, да и во всей наблюдаемой Вселенной.

Характеристики звездного исполина

R136a1 является голубым гипергигантом. Это редкий разряд звезд, обладающих самыми большими размерами, массой и яркостью, но имеющих короткий срок жизни.

Масса звездного великана превышает солнечную в 315 раз. Это одна из загадок для ученых, т.к. ранее считалось, что ни одно светило не может иметь массу больше 150 масс Солнца. Но это правило действует для первичных небесных светил, образованных из гелиево-водородных облаков. R136a1, скорее всего, сформировалась путем слияния нескольких больших объектов.

Радиус этой звезды равен 36 солнечным, а по яркости она превосходит Солнце почти в 9 млн. раз. Из-за своих размеров гипергигант выбрасывает очень мощные потоки ионов, схожих с солнечным ветром. Это делает невозможным существование жизни на телах вблизи нее.

Продолжительность жизни R136a1, как и других светил с массой от 150 солнечных, довольна коротка. После истощений запаса водорода в ядре эти космические объекты взрываются, образуя гиперновые. Мощность такого взрыва превышает мощность сверхновой более чем в 10 раз. При этом образуются огромные всплески гамма-излучения. Считается, что именно взрыв одной из таких гиперновых вблизи Солнечной системы обусловил вымирание жизни на Земле около 450 млн. лет назад. «Смерть» самой тяжелой звезды по Вселенной, по расчетам астрономов, не принесет какого-либо вреда нашей планете.

Самая большая звезда в нашей галактике

С самой большой известной звездой во Вселенной мы разобрались. Но она находится далеко от Земли и без помощи хорошей оптики ее невозможно обнаружить на ночном небе. В нашей галактике тоже есть великаны. Возглавляет их список Эта Киля. Этот необычный объект является системой двух объектов, вращающихся вокруг общего центра тяжести.

Крупнейшая звезда Млечного пути расположена в созвездии Киля, которое можно наблюдать в южном полушарии звездного неба. Свет от нее до Земли доходит за 7500 лет.

Система Эта Киля состоит из двух объектов – голубого гипергиганта Эта Киля А и голубой звезды η Car B.
Основной компонент системы относится к переменным светилам, имеет массу 150 Солнц и радиус около 800 солнечных. При этом светило быстро теряет звездное вещество и вскоре станет сверхновой. η Car B в 30 раз тяжелее и в 20 раз больше Солнца. Температура ее поверхности превышает 37*103 К. В отличие от основного компонента, эта составляющая системы Эта Киля изучена мало.

Компоненты системы Эта Киля значительно различаются по массе и размерам. Основной является гипергигант Эта Киля А – огромная переменная звезда. Оно тяжелей Солнца в 150 раз и больше почти в 800 раз. Это одно из самых неустойчивых тел космического пространства. Она быстро теряет свое вещество, что скоро приведет к взрыву сверхновой.

Компонент В, или η Car B, относится к спектральному классу О. Ее масса равняется 30 массам Солнц, а радиус превышает солнечный в 20 раз. η Car B, словно спутник, вращается вокруг основного компонента системы.

Из-за переменчивой светимости Эта Киля А яркость всей системы постоянно меняется. Последний наблюдаемый пик светимости пришелся на 40-е годы 19 века. Тогда самая большая звезда Млечного пути светила ярче Солнца в 50 миллионов раз. Потом произошел взрыв псевдосверхновой, который в 10 раз уменьшил блеск Эта Киля. На этом уровне он находится и сегодня. Второй компонент системы ярче Солнца в несколько сотен тысяч раз.

Взрыв Эта Киля А не принесет вреда всем живым существам на поверхности Земли. Однако, это событие может вывести из строя спутники на околоземной орбите, а также повлиять на толщину озонового слоя атмосферы.

Топ-10 гигантов

Объектов, крупнее Солнца в Метагалактике много. Мы перечислим лишь 10 самых больших звезд во Вселенной:

• UY Щита.
• VY Большого Пса – гипергигант одноименного созвездия, удаленного от Солнечной системы на 1170 парсек. Радиус составляет 2000 солнечных. По яркости превосходит наше светило в 270000 раз.
• VV Цефея – двухкомпонентная звездная система в созвездии Цефея. Удалена от Земли на 5 тысяч световых лет. Относится к группе красных гипергигантов. В 1700 раз больше и в 200000 раз ярче Солнца.
• MY Цефея – еще одна крупная звезда созвездия Цефея. Относится к группе красных гипергигантов. Радиус – 1600 солнечных.
• V838 Единорога – удалена от Земли на 20000 световых лет. Обладает переменной светимостью. Размер меняется от 1200 до 1900 радиусов Солнца по данным разных групп исследователей.
• WOH G64 – красный сверхгигант из созвездия Рыбы. До Солнечной системы свет от нее доходит за 163000 лет. Ее размер – 1540-2200 радиусов нашего светила, а светимость — 500000 Солнц.
• V354 Цефея – больше Солнца в 690-1250 раз и ярче него в 400000 раз.
• KY Лебедя – находится в одноименном созвездии, расположенном в 5 тысячах световых лет от Земли. Ее радиус – 1450 солнечных.
• KW Стрельца – красный супергигант, превышающий наше светило в 1460 раз.
• RW Цефея – ее размеры от 1250 до 1650 солнечных радиусов.

Источник