Для нас, как прилежных исследователей, изучивших нашу звездную кошку внешне,
пришло время переходить к следующему этапу познания, а именно к «препарированию» объекта
звезды.
Звезда является массивным самосветящимся небесным телом, состоящим из газа (одно из
трех основных агрегатных состояний вещества, характеризующееся очень слабыми связями
между составляющими его элементами и их высокой подвижностью) или плазмы (четвертое
классическое состояние вещества, состоящее из ионизированного, т.е. обладающего
электрическим зарядом, газа). В ее ядре на определенном этапе эволюции обязательно
происходят термоядерные реакции. Газ или плазма – это мышечный корсет нашей кошки, а
термоядерные реакции – ее пищеварительная система и процессы в ней, в ходе которых
происходит преобразование атомных ядер одних веществ в атомные ядра других (в случае звезд –
водорода в гелий). Для этого исходные ядра должны обладать большой кинетической энергией
(мера движения материальных точек, образующих рассматриваемую систему) для того, чтобы
преодолеть т.н. «кулоновский барьер» - силу электромагнитного отталкивания между ними.
Кинетическую энергию ядер можно представить в виде температуры, следовательно, нагревая
вещество, можно достичь термоядерной реакции. Именно эту взаимосвязь ядерной реакции и
нагревания вещества отражает понятие «термоядерная реакция».
Как и в процессе пищеварения живых организмов на Земле (например нашего с вами), по
ходе его проистекания внутри звезды вырабатывается колоссальное количество тепла и энергии,
благодаря чему звезды и светятся. Разобравшись с самыми глубинными процессами в организме
звездной кошки, необходимо также разобраться и с поверхностными. Начнем с «мышц» звезды и
процессов, проистекающих в них.
Внутри звезды (кроме коричневых карликов и протозвезд) энергия вырабатывается, как
было сказано выше, в ходе термоядерных реакций. Те, в свою очередь, проходят либо в ядре
звезды (где температура и давление максимальны) либо, в случае красных гигантов, в слоевом
источнике вокруг инертного ядра. Далее эта энергия передается от ядра звезды к ее поверхности.
Это происходит двумя способами: лучистым переносом и конвекцией. Лучистый перенос
характерен для веществ, достаточно прозрачных для быстрого переноса энергии фотонами.
Конвекция же возникает тогда, когда вещество оказывается слишком непрозрачным для
лучистого переноса, из-за чего возникает сильный температурный градиент между его
внутренними и внешними слоями, и вещество начинает перемешиваться. Зоны звезды, в которых
энергия переносится тем или иным способом, называются соответственно «зоной лучистого
переноса» и «конвективной зоной».
Наконец, наше «препарирование» звездной кошки добралось до ее внешних слоев кожи и
шерсти, или, иными словами, до атмосферы звезды. Звездная атмосфера – это область, которая
делает кошку похожей на кошку, иначе говоря, та область, в которой формируется
непосредственно наблюдаемое излучение звезды. «Шкурка» звездной кошки состоит из
нескольких слоев.
Фотосфера – это эпидермис «шкурки», являющийся самой нижней и непрозрачной частью
атмосферы звезды. В ней формируется непрерывный спектр излучения. Для земного наблюдателя
фотосфера выглядит как поверхность звезды. Эпидермис кошки темнеет к своему внешнему краю
(лимбу). Потемнение к краю – это оптический эффект, более подробно который мы рассмотрим в
следующих статьях.
Из эпидермиса фотосферы растет подшерсток. Этот следующий слой атмосферы
называется «обращающим слоем». Как и любая шерсть, он имеет меньшую температуру и
плотность чем кожа, на которой она растет. Здесь образуются линии поглощения в спектре. Следующий слой уже непосредственно шерсти имеет более высокую температуру, чем
фотосфера, и называется «хромосферой». В нем формируются эмиссионные линии спектра.
Однако этот слой отсутствует у горячих звезд.
И, наконец, на всем этом меховом многообразии покоится так называемая «корона». Это
самый горячий слой атмосферы отличающийся очень высокой температурой, но и очень низкой
плотностью вещества одновременно. Поэтому увидеть корону можно только при полном
звездном затмении, ведь низкая плотность вещества обуславливает и его низкую светимость. Зато
корона компенсирует это сиянием рентгеновского излучения.
Как и некоторые животные, некоторые звездные кошки склонны к линьке. Это
стационарное истечение вещества звезды из атмосферы в космос называется «звездным ветром».
Чем массивнее звезда, тем сильнее она «линяет», а «линька» маломассивных светил уносит лишь
небольшую часть их массы. Однако со временем она значительно замедляет скорость их осевого
вращения. Наличие звездного ветра указывает на то, что атмосфера звезды неустойчива
(вспомните ваших линяющих по сезонам питомцев и их безумные выходки в этот период).
Многие из нас любят кошек. Или других шерстяных питомцев. Поэтом изучены они
достаточно подробно вне зависимости от места их обитания – на земле или в космосе - чтобы весь
объем информации не уместился в ограниченном объеме одной статьи. Нам еще предстоит
разобраться в видовом разнообразии звездных кошек, способах их классификаций по различным
параметрам и эволюции этих небесных тел (нередко оканчивающейся взрывом звезды, из атомов
которых состоят наши левые и правые руки, ноги и другие части тела в том числе). В третьей же
статье про звезды мы погрузимся в темный океан пугающих мифов и легенд, связанных со
звездным небом, которые не закончили свое существование в ходе развития научного подхода, а,
наоборот, приобрели еще более пугающие формы.
До встречи в следующих выпусках!