Hviezda Narodí

Link: http://faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/birth.html

Hviezdy sú tvorené, keď obrovské mračná plynu (svetelných rokov1 v priemere) zbaliť na základe svojej vlastnej gravitácie. Interstellar “mraky” by bolo veľmi, veľmi dobrý vysávač na Zemi, ale aj priestor okolo nich by to ešte lepšie vákuum, tak mraky sú. Plyn v špirálové rameno galaxia Mliečna Cesta, kde je Zem, nachádza sa skladá z asi 74% vodíka a 25% hélia, a 1% na všetko ostatné, tak to je zhruba zloženie Slnka a tiež väčšina novovzniknutých hviezd v našom okolí.

Vodík a hélium sú pozostatky Veľkého Tresku; 1% “nečistoty” pochádza z hviezd seba a budeme diskutovať tento zaujímavý kúsok seba-obohacovanie neskôr. Termín “Veľký Tresk” bol pôvodne vytvorený ako posmešné meno Britský astronóm Fred Hoyle, ktorý nebol vášnivým zástancom, v apokalyptickom kozmický výbuch. Bolo to však tak, opisný, že je prilepené a stal hrdý názov pre celý súbor kozmologických teórií založená na myšlienke, že všetky hmoty a energie vo Vesmíre pôvodne explodovala z kvantovej fluktuácie 1030 – krát menšie ako protón. Posledných presnosť práce pomocou kozmické mikrovlnné rúry kladie Veľký Tresk v 13,7 miliardami rokov. Pozorované abundances z vodíka a hélia izotopov2 v medzihviezdnych mračien boli starostlivo v porovnaní s výpočtom, ktorý izotopov by boli vytvorené v priebehu niekoľkých hodín po Veľkom Tresku, a dohoda je veľmi pôsobivé. To v podstate dokazuje, že Veľký Tresk, nemohol sa vyrába všetky prvky v množstve iných ako vodík a hélium, a to aj poskytuje silné overovanie Big Bang sám.

Väčšina pôvodnej vodíka a hélia generované Big Bang má dávno zbalené do hviezdy. Galaxia Mliečna Cesta sa skladá z asi 10% plynu a 90% hviezdy na tomto mieste. Avšak, 10% galaxy je stále veľa plynu, stačilo, aby sa o 30 miliárd Sĺnk, tak nie je tam žiadny nedostatok novorodenca hviezdičky pre nás pozorujú. (Pozri > Doska 5 pre viac informácií o star-tvorí oblaky.) A ako vždy, keď sa diskutuje o hviezdy, prvá otázka je: ako sa mraky správať tak, ako sú komprimované pomocou gravitácie?

V tomto prípade sme v oblasti ultra-slabý, skôr než ultra-komprimované. Atómy v medzihviezdny oblak sú tak ďaleko od seba, že sa málokedy stretávajú navzájom počas počiatočnej fázy kolapsu. Môžete si na nich, ako sa správajú ako dažďové kvapky padajúce smerom cloud centra. Podobná Pozemskej dažďové kvapky, oni vyzdvihnúť rýchlosť patria. Táto kinetická energia sa nakoniec premenil na teplo, ako začnú štrajkovať jeden druhého vo vnútri stále sa zmenšujúcej medzihviezdny mrak. (Vykurovací efekt je úplne paralelné, čo sa deje vo vnútri piestové z Dieselového motora, počas kompresie cyklus, ak máte nejaké oboznámenie sa s automobilový mechaniky.) Asi v polovici teplo je vyžarované preč počas cloud je kontrakcie, druhá polovica zostáva v pasci vnútri proto-star. Na začiatku kolapsu, teplota plynu cloud je zvyčajne veľmi mrazivé, iba niekoľko stupňov Kelvina (o -450 F°), a to je spočiatku niekoľko svetelných rokov po. Na konci, bude to mať zmenšiť na niekoľko miliónov kilometrov v radius – objem zníženie okolo 10 – 18x – a jej povrchová teplota sa dosiahli asi 4000 K°. Teplota na jej jadro je zvyčajne nad desať miliónov K°.

Novorodenec star je preto veľmi horúce, svetelný objekt – ako boli planét v našej Slnečnej sústave, kedysi, pretože planéty sú v podstate narodil z rovnakého rúca medzihviezdnej hmoty ako ich materské hviezdy. Je zásadný rozdiel medzi novorodenca hviezdy a planéty je tento: planétu len ochladzuje po jeho formy, ale hviezda je tak masívne, že stupňujúce sa teplota a tlak na jej jadro zapáliť jadrové reakcie, a to začne produkovať energie.

Navigačné Menu
Úvod
Ohľadu Na To, Pod Tlakom
Narodenie Slnka
Slnko je Evolúcia
Koniec Slnko
Ako Veľké Hviezdy Vyvíjať
Typ II – Ostatné Supernova
Po Supernova

1 – svetelný rok je vzdialenosť svetla sa pohybuje v jeden rok. Mnoho ľudí verí, že svetlo rok je jednotka času, ale nie je. To je jednotka vzdialenosti. Rýchlosť svetla je 186,282 mi/sek, takže svetlo rok je (186,282 mi/sek.) x (sek/rok) = 5.878 bilióna kilometrov. Astronómovia aj použite svetla-minút (vzdialenosť svetlo cestuje za minútu), svetlo-hodín, atď. Vzdialenosť medzi Zemou a Slnkom tak ako 93 miliónov míľ, alebo 8.3 svetlo-minút, ako si prajete.

2 – Izotopy sú jadier s rovnakým počtom protónov (sú rovnaké prvku), ale s rôznym počtom neutrónov. Izotopy sú určené tým, že číslo na názov prvku: teda, uhlíka-14, kde 14 znamená, že počet protónov plus neutrónov sa rovná 14. Vodík je výnimkou: vodík-2 sa nazýva deutéria, a vodík-3 sa nazýva trícia.


> Doska 5
Zdroj Energie Hviezda
Podľa definície, hviezda je objekt, ktorý “horí” vodík cez jadrovej syntézy. Táto cesta pre oslobodzujúce jadrovej energie je odlišný od toho, používaný človekom pre ponorky, elektriny, a tak ďalej. Používame jadrového štiepenia. Štiepne cesta využíva obrovské, nafúknutý, rádioaktívne jadrá na konci Periodickej Tabuľke Prvkov, napríklad uránu alebo plutónia (prvky #92 #94). Jadrové štiepenie je znázornený na Obrázok 2. Keď ťažké jadrá sú fissioned (alebo rozbili) do ľahších jadier ako bária alebo krypton, že doslova explodovať, poskytuje obrovské množstvo energie. Štiepne jadrové-energie cesta je trochu podobný zasiahnu nádrž výbušné chemikálií.

Jadrovej syntézy pôsobí v presne opačnom smere: veľmi ľahký a dokonale stabilné jadrá na začiatku Periodickej Tabuľke sú zliate (v kombinácii) do ťažšie jadrá, ktoré poskytujú energiu uvoľniť ešte viac obrovský ako jadrové štiepenie. Ako väčšina hviezd, Slnko poistky veľmi najľahší prvok, vodíka, do druhej najľahší, hélium. Vodík má atómové hmotnosti jeden a hélium má atómové hmotnosti štyri, tak to znamená, že štyri vodíkové jadrá musí byť zabezpečený, aby jedno jadro hélia. Ako sa to príde? Je tam odporné vodíka vraku vlaku, kde štyri hydrogens zrazí na rovnakom mieste, v rovnakom čase? Nie tak celkom. To by bolo veľmi nepravdepodobné. Vodík fusion vyskytuje v krokoch, tak ako:

Krok 1) Dva protóny, aka vodíkové jadrá, zrazí. Stáva sa to byť nemožné pre dvoch protónov spájať navzájom (ich elektrostatické ich odpudzovaním je príliš veľký), ale nie je sa čoho báť. Teraz a potom, pred kolízie protónov môže samostatné, jadrových síl3 spôsobiť jeden z protónov sa zase do neutrónov! Ako som už skôr (v predchádzajúcej časti), protóny a neutróny majú svoje vlastné quantum štátov. To, čo som nechcel povedať, že je protón a neutrón quantum štátov, a preto môže vymeniť identity! Č klame4. Jadro, ktoré je výsledkom kolízie je teda proton-neutrónová pár. Toto je izotop vodíka, ktoré by sa dalo nazvať vodíka-2, ale fyzikov zvyčajne volajú to deutéria. V symbolov, kde p predstavuje proton a n predstavuje neutrónov, reakcia je: p + p —> np + energie + (iné častice nazývajú neutrína, ktoré nemajú obavy nám tu, ja sa o nich neskôr).

Krok 2) proton zrazí s deutéria. To palice, dáva nám 2 protóny + 1 neutrónov = hélium-3. V symbolov:
np + p —> ppn + energie.

Krok 3) Dve hélium-3 zrazí. Vo výslednej ohnivá guľa, hélium-3 jadrá usporiadanie seba do jednej hélia-4 a dvoch protónov. V symbolov: ppn + ppn —> pnpn + p + p + energie. Výtvarné proton na hélium-3 môže zdať viac pravdepodobné, že tretí krok, ale že by vytvárať ppn + p —> pppn, ktoré je lítium-4, nie hélia-4. Lítium-4 je tak nestabilné, že to takmer rozkladá pred, je vytvorený, tak táto reakcia cesta prispieva prakticky nič slnečnú energiu na výstup.

5

3 – Tam sú dve jadrové sily, nápadito, ktorý je označený ako “silné” a “slabé”, respektíve, pretože silné jedna sa o miliardy-krát silnejšie ako ostatné. Na rozdiel od gravitácie alebo elektromagnetizmus, rozsahy jadrové sily sú výrazne obmedzené na jadrových vzdialenosti, ale v rámci obmedzuje jadro, silná sila je oveľa silnejšia než akékoľvek iné. Silná sila je zodpovedná za veľkú silu jadrovej reakcie; slabá sila je jemnejší a je zodpovedný za niekoľko typov rádioaktívneho rozpadu.

4 – Kvarky sú sub-jadrových častíc, ktoré tvoria, okrem iného, protón a neutrón. Kvarky sú veľmi radi, aby exchange identity, ako aktérov zmena kostýmy a budú tak robiť na kvapku klobúk ak to nezakazuje nedostatok energie. Prípade v bode, protón je len zmes kvarky, ktorý je stabilný ako voľné častice, a to z jednoduchého dôvodu, že je to najľahší (minimálne energetické) quarkkombináciu možné. Pretože kvarky nemôžu tvoriť rôzne kombinácie, pokiaľ energie je pridané, protón nie je možné zmeniť, ak nie je obeťou kolízie. Raz fusion je začaté, avšak kvarky môže zmeniť, a teda je možné, že protón sa zrazu stal neutrónov.

čistý výsledok je, že štyri hydrogens sa stali jedným hélium. Tento proces troch krokov sa nazýva p-p Reťazca, a je znázornené vyššie. To je primárnym zdrojom energie pre väčšinu hviezd.

Možno sa čudujete, prečo ConEd, US Navy, atď, používať jadrové štiepenie, skôr než jadrovej syntézy, vzhľadom na to, že: 1) fusion produkuje viac energie, 2) fusion spaľuje vodík = H2O = vody pre paliva, keďže štiepenie používa vzácne, drahé, rádioizotopov, 3) vodík fusion produkuje oveľa menej rádioaktívnych odpadov ako štiepenia, pretože jeho reakcie produkt nie je rádioaktívne, a 4), fusion procesov, nemôže byť “zrútenia” nehodami, napríklad štiepenie môže. Jednoduchá odpoveď je, že jadrová fúzia je strašne ťažké začať. S štiepenia, všetky človek potrebuje, je jedno jadro, ktoré je už nestabilná (t. j. rádioaktívnych), a potom môžete “rozbiť” to s ťuknite od rýchlosti neutrónov, ako je uvedené v Obrázok 2. Neutrónov nemajú elektrický náboj, teda nie je nič zastaviť od blíži všetky atómu. S fusion, musíte mať jadrá, ktoré sú ľahké, stabilné, a čo je najhoršie, kladne nabité, a presvedčiť ich, aby sa spojili. Na jadrá elektrostaticky odraziť navzájom divoko, a užšie prichádzajú spolu, viac divoko sa odpudzujú. (Pozri > Doska 6 pre ilustráciu.) Pretože jadrové sily majú veľmi krátke intervaly, môžu len prekonať elektrostatické ich odpudzovaním a iniciovať fusion, keď jadrá sú doslova na seba. Atómy v fixácie plyn preto musí byť pohybujúce sa v obrovskej rýchlosti, aby sa takéto blízke priblíženie, teda, plyn, musia byť zvýšený na úžasný teploty a tlaky skôr, než budete mať akúkoľvek nádej na získanie energie z nej.

6Doska 6

V súčasnosti jediným spôsobom, ako sme o začatí fúzie vodíka je použiť jadrové štiepenie: tzv. “vodík” bomba používa výbuchom plutónium bomby (veľmi stručne) vznietiť nekontrolované fúzie vodíka izotopov deutéria a trícia. Nemôžeme ovplyvniť, fusion, hoci oveľa výskum na túto tému prebiehala počas posledných 40 rokov. Slnko kľučiek tieto problémy a poistky vodíka cez jeho úplnej, drvivú väčšinu. Tlak na jeho center stláčanie plynu tam štrnásť krát hustotu olova. Teplota je 15 miliónov K°.

Napriek tomu, rovnako ako extrémne, ako tieto čísla sú, ale oni sa stále ešte nie sú dostatočne veľké na to, zapáliť rýchle vodíka fusion. V skutočnosti, sú len ťažko dostatočne veľký, aby sa zapáliť všetky vodíka fusion na všetko! Môžete tiež zaujímalo, čo tým myslím “sotva”, rovnako, ako jasné Slnko je, a myslím toto: Slnko už svietilo na 4.5 miliardami rokov,5 napriek tomu, že má len spálené 5% z jeho vodíkové palivové! Ak ste nikdy riadil vaše auto, ale práve otvorili plynu spp na jednu sekundu, každý deň nech niektorých výpary uniknúť, to by ste sa pomocou vášho paliva rýchlejšie ako Slnko robí. To je pevného na dosiahnutie syntézy. Tu sú niektoré čísla na ilustráciu toho, čo mám na mysli:

) Slnka jas (celkový výkon) = 3.86 X 1023 kilowattoch. V súčasnej globálnej úrovne spotreby, to by bolo na svetovej populácie 792,000 rokov na používanie energie, vyrobenej Slnko v jednej sekunde. Astronómovia určenie tohto množstvo energie ako Lo, alebo jeden solárny svetelnosťou.

B), energie, vyrobenej v jadrovej fúzie jeden kilogram (dve libry, 3 oz) z vodíka je 177,720,000 kilowatt-hodinách (!!). To predstavuje dostatok elektrickej energie pre spustenie priemerná Americká domácnosť za 3000 rokov.

C) Deliace solárny svetelnosťou (A) energetická výdatnosť z jedného kilogramu vodíka (B) nám hovorí, koľko kilogramov vodíka musia byť spálené v každej druhej moc Slnka: 603 eur. Ja to oveľa hmotnosti, ktorú by bolo potrebné vykopať celom štáte Illinois, do hĺbky 1000 metrov, za deň. Cca.

D) Slnečné hmotnosť je 1.99 X 1030 kilogramov = 332,900 násobok hmotnosti Zeme. Deliace do 603 miliardy kilogramov, vypočítaná v roku (C) dáva nám zlomok Slnko, ktoré sú spaľované každú sekundu: 3 X 10-19. To je asi rovnaký pomer ako porovnanie jeden cent brutto hospodárskych produktov z celého sveta na ďalšie 1,000 rokov. Tak uvidíme, ako Slnko paradoxne dokáže vyžarovať toľko energie a ešte spáliť (takmer) žiadne palivo, vzhľadom na jeho veľkosť. Jeho nesmiernej hmotnosť prekladá aj nanoscopic v percentách spaľovanie vodíka do ekvivalent milióny H-bomby, vybuchujúce za sekundu.

Takže, v podstate, hviezdy ako Slnko použiť tlak super, vyhrievané plyny držať mimo neúprosný gravitačná sila. Ešte lepšie a viac zábavy (ak ste astronóm), zdroj tepla pre plyny je prírodný jadrový reaktor. To znamená, že hviezdy sú tak viac násilia a dynamická ako planét, a v nasledujúcej časti sa budeme zaoberať niektoré dôsledky to.

5 – V prípade, že ste premýšľal, kde sa toto číslo pochádza, pochádza z astrofyzikálnzch teória, vek Zeme ako sa určí z geofyzikálne úvahy, a najpresnejšie zo všetkých, z rádioaktívneho datovania z najstarších známych meteoritov.