Большая Советская Энциклопедия (КО) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 653

  При аккумуляции планет происходил их разогрев, но у планет земной группы средняя температура поверхности определялась в основном нагревом от Солнца с влиянием парникового эффекта. Из более глубоких слоев тепло выходит медленно. Достаточно было остатка в 3—4%, чтобы нагреть недра Земли и Венеры до 1000—1500 °С, а недра планет-гигантов до десятков тысяч градусов. Начальный разогрев Земли и Луны был связан как с выделением гравитационной энергии при их сжатии, так, вероятно, и с приливными деформациями этих двух первоначально близких тел. Дальнейшая эволюция их и др. планет земной группы определялась в основном накоплением тепла, выделившегося при медленном распаде радиоактивных элементов — урана, тория и др.,—имеющихся в ничтожно малых количествах во всех горных породах. Разогрев и частичное расплавление недр этих планет привело к выплавлению коры и выделению газов и паров. Последние у планет малой массы (Меркурий, Марс, Луна) полностью или в значительной мере рассеялись в пространство, а у более массивных планет в основном сохранились, образовав атмосферу и гидросферу (Земля) либо только атмосферу (Венера).

  Лит.: Вопросы космогонии, т. 1—10, М., 1952—64; Шмидт О. Ю., Четыре лекции о теории происхождения Земли, 3 изд., М., 1957; Левин Б. Ю. Происхождение Земли. «Изв. АН СССР Физика Земли», 1972, № 7; Сафронов В. С., Эволюция допланетного облака и образование Земли и планет, М., 1969; Symposium of the origine of the Solar system. Nicce, april 1972, P., 1972.

  Б. Ю. Левин.

  Звёздная космогония. Проблемы происхождения и эволюции звёзд, а также звёздных систем изучаются в разделе К., называемой звёздной К. В ходе эволюции звезда проходит стадии, которые определяются изменениями условий механического и теплового равновесия в её недрах (см. Звёзды ). В результате ядерных реакций превращения водорода в гелий (которые служат источником энергии звёзд главной последовательности на Герцшпрунга—Ресселла диаграмме и части звёзд-гигантов) постепенно изменяется химический состав ядра звезды, причём средний молекулярный вес газа увеличивается, ядро уплотняется и разогревается. Исследования показывают, что это сопровождается увеличением светимости и радиуса звезды. На диаграмме Герцшпрунга—Ресселла звезда, в начале эволюции располагавшаяся на главной последовательности, приподнимается над ней. По мере дальнейшего выгорания водорода у звёзд малой массы образуется ядро с плотностью, в сотни тыс. раз большей плотности воды, и температурой свыше 107 К. Газ при такой плотности оказывается вырожденным (см. Вырожденный газ ). В ядре звезды водорода уже нет, вследствие чего ядерные реакции идут только в оболочке ядра, где температура достаточно высока и имеется водород. Звезда вздувается, на этой стадии её радиус в десятки раз больше, чем тот, который звезда имела на главной последовательности; светимость также сильно увеличивается, и звезда превращается в гиганта. Точка, соответствующая звезде на диаграмме Герцшпрунга—Ресселла, вследствие эволюции звезды перемещается вправо вверх. Постепенно оболочка, расширяясь, становится прозрачной, и сквозь неё видно горячее ядро. Ультрафиолетовое излучение ядра заставляет газ оболочки светиться, из звезды-гиганта образуется планетарная туманность . После остывания ядра звезда превращается в белый карлик , который не имеет источников энергии и медленно остывает в течение миллиардов лет.

  У звёзд, имеющих на начальной стадии несколько большую массу, эволюционные изменения протекают иначе. У таких звёзд температура ядра повышается до 120—140 млн. градусов и начинается реакция превращения гелия в углерод; при ещё более высоких температурах синтезируются и более тяжёлые ядра. Вследствие мощного выделения энергии ядро звезды расширяется. Соответствующая точка на диаграмме Герцшпрунга—Ресселла сложным образом движется между ветвью гигантов и левой частью главной последовательности. Сбросив около половины массы, звезда также превращается в белый карлик.

  Ещё более массивные звёзды (до 2 масс Солнца) скачком переходят от главной последовательности в область красных сверхгигантов. В их ядрах образуются всё более тяжёлые элементы, вплоть до наиболее плотно упакованного ядра атома железа. При дальнейшем повышении температуры ядра железа превращаются в ядра др. элементов, но при этом энергия уже не выделяется, а поглощается, и ядро звезды не нагревается при сжатии. Давление вырожденного газа не может уравновесить вес ядра, если его масса больше 1,4 массы Солнца, и оно продолжает сжиматься до тех пор, пока плотность вещества в нём не будет того же порядка, что и плотность атомных ядер. В это время под действием огромного давления электроны объединяются с ядрами, образуя нейтроны. Такими нейтронными звёздами, имеющими радиус около 10 км, являются пульсары . Часть гравитационной энергии, выделяющейся при сжатии, передаётся оболочке, которая выбрасывается со скоростью несколько тыс. км/сек; происходит вспышка сверхновой звезды II типа. Сверхновые звёзды I типа образуются в конце эволюции звёзд меньшей массы.

  Если масса ядра звезды превышает 2 массы Солнца, то сжатие не останавливается даже при ядерной плотности и происходит с увеличивающейся скоростью. Когда скорость падения вещества к центру звезды приближается к скорости света, звезда, в силу эффектов теории относительности, как бы застывает, перестаёт излучать (см. Коллапс гравитационный ). Обнаружить такую коллапсировавшую звезду можно только по её гравитации или по излучению падающего на неё газа. Время эволюции звёзд существенно зависит от их массы. Для Солнца оно составляет 1010 лет, для звёзд спектрального класса О — несколько млн. лет (у таких звёзд запасы водорода быстро истощаются). Поэтому все наблюдаемые горячие звёзды — молодые, недавно образовавшиеся. Концентрация молодых звёзд в скопления и ассоциации показывает, что звёзды образуются группами. Связь этих групп с межзвёздной средой, в частности с тёмной полосой сжатого газа на кромке спиральных ветвей, и ряд др. фактов привели к представлению, что звёзды формируются при сжатии и дроблении больших газово-пылевых облаков на отдельные сгустки, которые продолжают сжиматься под действием собственного тяготения.

  На начальной стадии эволюции (до момента прихода на главную последовательность диаграммы Герцшпрунга — Ресселла) звезда светит за счёт энергии гравитационного сжатия. В это время точки, соответствующие звёздам, находятся на диаграмме выше и правее своего будущего положения на главной последовательности. Типичными представителями молодых звёзд средней массы, ещё не вполне сжавшимися, являются звёзды типа Т Тельца. Звёзды очень малой массы сжимаются миллиарды лет; представителями таких сжимающихся звёзд являются вспыхивающие звёзды типа UV Кита.

  При образовании звёзд большую роль играет магнитное поле. Под действием сил гравитации межзвёздный газ скользит вдоль силовых линий, собирается с большого расстояния в плотные комплексы. Когда масса комплекса становится достаточно большой, он сжимается и поперёк силовых линий. При сжатии комплекса его вращение ускоряется. Дальнейшее сжатие становится возможным только при условии передачи части МКД окружающему газу. Это осуществляется вследствие закручивания силовых линий, натяжение которых передаёт вращение во внешнюю среду.

  Галактическая космогония. Звёзды разных типов составляют в Галактике определенные подсистемы, которые образовались на различных стадиях формирования Галактики (см. Звёздные подсистемы ). Сначала Галактика была протяжённым медленно вращающимся газовым облаком. Газ сжимался к центру; в процессе этого сжатия из него формировались звёздные скопления, большая часть которых позже рассеялась. Звезды, образовавшиеся в это время, движутся по очень вытянутым орбитам и заполняют слабо сплюснутый сфероид — тот объём, в котором ранее был газ. Эти звёзды входят в звёздные подсистемы, относящиеся к сферической составляющей Галактики. В отличие от звёзд, которые движутся практически без трения, газ теряет кинетическую энергию хаотических движений и сжимается. Радиус сфероида уменьшается, он ускоряет своё вращение, пока центробежная сила не уравновесит тяготение на экваторе. После этого сжатие происходит главным образом к экваториальной плоскости. На этой стадии образовались подсистемы, относящиеся к промежуточной составляющей Галактики. После образования подсистем плоской составляющей газ уже не сжимался; он удерживался не столько движениями, сколько давлением магнитного поля. Звёзды, образовавшиеся из газа на этой стадии, входят в подсистемы плоской составляющей. Горячие звёзды и скопления, в состав которых они входят, — молодые, они входят также в плоскую составляющую. В других составляющих Галактики массивных звёзд нет, их эволюция уже закончилась. Различаются и скопления в разных составляющих. В плоских они содержат по нескольку сотен или тысяч звёзд и называются рассеянными, в сферических — десятки и сотни тысяч звёзд и называются по их виду шаровыми скоплениями. В плоских составляющих звёзды движутся в среднем по орбитам, близким к круговым, и колеблются относительно галактической плоскости. В промежуточных они движутся по более вытянутым орбитам, а в сферических составляющих плоскости вытянутых орбит ориентированы почти хаотически. Чем толще подсистема, тем больше дисперсия скоростей звёзд перпендикулярно плоскости.