地球为什么会自转宇宙星体都会自转吗

地球为什么会自转宇宙星体都会自转吗,第1张

地球为什么会自转?这个问题很多人都特别感兴趣,回答很多,但是很难让人信服。

回答问题之前,我们应该了解球体为什么会旋转。比如陀螺,我们绳子的力作用在周围,并且不是指向球心的,这样陀螺就转动起来,如果力指向球心,它会往前运动,不会转动。举这个例子的目的是为了说明万有引力不是自转的原因,引力是指向球心。

那么地球到底为什么会自转呢?我觉得是太阳系形成之初,气体星云的旋转造成的。太阳系是由一种叫星云的气体云团形成的,形成之初在银河系核心巨大引力作用下,气态星云开始旋转。因为角动量守恒,球体收缩旋转的速度越来越快。

很多人会问,什么是角动量守恒呢?我们只要知道,角动量的大小与速度、质量和旋转半径有关。角动量守恒,半径减小,速度就会增大。陀螺旋转变慢是因为受到摩擦力,星体在太空是没有空气阻力的。

地球自转形成了日夜更替和不同的时区,也使得北半球直行的物体向右偏转,南半球向左偏转。

有趣的是,太阳系中几乎都是自西向东旋转,唯有天王星和金星是自东向西旋转,这是星云说不能解释的。有人说天王星可能是太阳系外来星体,或者是受到碰撞,发生改变。

不管怎么说,这些解释都是推理和假设,我们只能不断找到更合理的想法,谁也没法重现太阳系形成之初的模样了。

星是疏远的叫法,应为它们都距离地球太远,只能遥望点点星光(比如金星)。

而地球是我们实实在在的站在上面,科学探明了它就是一个球体,当然管它叫“球”了。

月球,近地天然卫星,自古人们就能观察到如盘的明月,再怎么看它都不像“星星”,自然也就把它与星星做了区别对待,叫做月球了。

总之,某某球,一般是亲近的叫法;某某星,一般是疏远的叫法。

那么为什么星球都是圆的呢?

星体都在进行着有规律的自转,这种自转也就产生了向心力,无论是表面为气态的恒星、巨行星或是表面为固态的地行星其自转产生的向心力对其构成物质向其核心的限制、束缚(或简单的理解为拉拽)效果是相同的、均匀的,也就是其整体外观形成了世界上表面(或说结构)最为均匀的球体(或类球体,地球就是个近似球体的椭圆体)。你可以尝试用一个绳子拴连两个物体,让一端旋转起来,另一端就必定是在画圆的,这就是向心力的作用

广义相对论(1915年由阿尔伯特·爱因斯坦提出的)最精确地描述了重力,其不是将重力描述为一种普通的力,而是描述为由质量分布不均匀引起的时空曲率的一种结果。这个时空曲率的最极端的例子是黑洞,一旦经过黑洞的事件视界,任何东西,甚至连光都不能从黑洞中逃脱。然而,对于大多数应用来说,重力很接近于牛顿万有引力定律的定义,牛顿万有引力定律将重力描述为使任何两个物体相互吸引的力,与其力和质量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比。

重力是物理学的四个基本相互作用力中最弱的,大约比强相互作用力弱10的38次方倍,比电磁力弱10的36次方倍,比弱相互作用力弱10的29次方倍。 因此,它对亚原子粒子的水平没有显著影响。相反,它在宏观尺度上占据着主导力量的地位,是天体形成形状和轨迹(轨道)的原因。 例如,重力导致地球和其他行星都在围绕太阳运行,它也会导致月球绕地球运行,并导致潮汐的形成以及太阳系、恒星和星系的形成和演化。

地球并不是独立存在于宇宙中的,与其临近的星体会对它产生或大或小的 影响。地球和生活在地球上的人类都能感应到宇宙星体的变化。对地球影响最大的星体当属太阳和月亮。地球围绕太阳旋转,太阳发射的 光使地球上的万物生存、成长,然而,太阳黑子的大规模爆发却会给地球生命 带来危害。月亮围绕地球旋转,与地球上潮涨潮落、女性生理期有着密切关系, 对人类的情绪也有影响。彗星偶尔会造访地球,也会对地球气候、磁场及人类 的情绪产生影响。对于宇宙星体对地球的影响,人类也会有所察觉。天体与地球、人类的关系从很早以前就被风水师发现、研究。数辈的风水 师都投人到对天象的研究中,他们夜观星象,演算历法,摸索天体运行的规律, 总结天体对大地、人体的影响规律,从而得出了天、地、人对应的统一观。 近代科学研究证明,风水师对宇宙星体的研究结果是具备科学性的。

地球是宇宙中的一个星体,周围的星体随时对地球产生着吸引力和排斥力。太阳的吸引力让地球围绕它旋转,它的光能使万物生长,但黑子的大规模爆发却给地球的生命带来严重的负面影响。月亮则用它围绕地球的旋转来影响地球上的潮汐、人类的情绪及女性的经期。

日食、月食及慧星等特殊星体现象,不仅对地球的磁场、气温、地震、旱涝灾害等产生特殊的作用,还对人类的生理心理思维,情绪和疾病等产生影响,甚至引起社会动荡和变迁。因此,人与地球都能感应于宇宙星体的变化。

风水师在实践中发现了天体与大地及人的相互影响关系,从而形成了“天地人”和谐对应的统一观。风水师通过夜观星象、测算方法,得出了天体运行的规律,并总结出了对大地和人体的影响及应对方法,成为“天地人”和谐观的重要实践者。风水师的这些实践,在与现代宇宙星体学的接轨中得到了一一验证。

占星术是根据各种星象的异常变化来预测地球上的自然灾害及人类社会中的异常事变的学说和技术。《开元占经》是集中国古代占星术理论之大成的巨着;汉墓出土的竹简文书《五星占》是中国古代占星术的生动实例;《天文志》是中国古代占星术及其实例的渊薮。

每当太阳落山,夜晚来临之后,天上的星星也会不断出现。我们仰望星空,可以看到无数的星星,古时候的一些星宿师们正是依靠研究这些星星的位置和布局来初步探索这个宇宙的奥秘。

对于古人来说,由于没有天文望远镜等先进观测设备,只能依靠肉眼去观测天上的星星,自然也不些星星距离我们有多远,它们到底是什么?只有极少数的古代学者,初步知道天上的星星也是星体,只是不知道是什么样的星体。

直到人类走进科技发展发展的时代之后,研究发明的天文望远镜,这个时候我们才知道天上星星的真面目,它们大部分都是银河系的恒星,距离地球都较远,也有几个星星是太阳系内的行星。当我们走出地球之后,才知道宇宙的浩瀚,同时也知道宇宙中的天体多到无法估计,于是有人提出这样一个问题:既然宇宙星体如此之多,那为什么地球没有和它们发生撞击呢?

事实上,地球和其它星体的撞击事件每天都在发生,只不过是我们不知道而已。银河系的直径达10万光年,光恒星就有数千亿颗,而行星的数量则超过了万亿,那其它类的小天体那就更是多到无法估计。

不要说银河系,就拿太阳系来说,有八大行星,还有数百颗类似矮行星这样的小行星,而其它更小一些的彗星和小行星更是多到无法估计。太阳系有三个小行星等各类天体集中地,一个是位于火星和木星之间的小行星带,有着不少于10万颗小行星。

第二个是位于太阳系边缘的柯伊伯带,这里的矮行星,小行星等数量不计其数,第三个是位于星际空间的奥尔特星云,太阳系被奥尔特星云包裹在其中,这里也是太阳系最神秘的地带,里面有什么样的天体,有多少天体仍然是一个未知数。

太阳系有着如此多的小天体,自然星体撞击事件也是非常多的,这一点我们从火星上面有那么多的陨石坑就可以看出来,而且火星现在也经常被各类小星体撞击,不时有新的陨石坑出现。月球是地球唯一的天然卫星,月球更是被陨石坑占满了。

我们通过天文望远镜观测月球,看到最明显的就是上面密密麻麻的陨石坑,那都是星体撞击造成的。月球都遭受过如此多的星体撞击,那么地球自然也不可能避免,我们之所以无法感受到星体的撞击,主要还是地球本身有两大保护装置,一个是强大的磁场,另一个就是厚厚的大气层。

尤其是厚厚的大气层更是防御各类小天体的有效手段,当星体进入大气层后,就会摩擦燃烧,等到星体在撞击地面之前,基本已经燃烧完了,即使燃烧不完也只剩下很小的星体陨石,它们自然也无法在地球上留下明显的陨石坑。

地球上的陨石坑,基本都是那些大型的小行星撞击而来,比如6500万年小行星撞击地球造成了恐龙灭绝。同时被灭绝的还有地球上80%的生物。地球其实是一颗非常幸运的行星,不仅诞生了生命和人类,而且还能够让生命一直延续进化成长数十亿年。

地球之所以如此幸运,除了地球本身有厚厚的大气层和强大磁场的保护之外,还有一个重要的因素那就是有两颗星球一直在保护着地球免受星体的频繁撞击。一个天体就是太阳行星的老大哥木星,木星是太阳系最大的行星,它正好在地球的前方,给地球阻挡了无数次星体的撞击,而木星身边的64颗卫星,大部分都是小行星向内星系撞击而来的时候,经过木星的时候被木星的引力捕获成为了卫星。

如果没有木星挡在地球前方或者木星的质量和火星差不多,那么地球被小行星撞击的概率会提高至少1000倍,如果是这样,地球的生命能否一直发展到现在也是一个未知数,人类能否诞生也是一个未知数。除了木星,地球的保护神还有月球。

我们从月球上那些密密麻麻的陨石坑就可以看出,月球曾经遭受了多少次的撞击,如果没有月球,那么数十亿年无数撞向月球的星体,很大的一部分有可能会拐到向地球撞来。

虽然地球有多重保护,使地球被小行星撞击的概率非常低,但是我们仍然不能忽视小行星的撞击,这是一种毁灭性的灾难,像6500万年前那样的小行星如果再来一次,地球80%以上的生物依然难逃厄运。想要让人类完全不用担心小行星的撞击,只有努力发展科技,研究拦截小行星技术。

只要人类掌握了小行星拦截技术,那么来自于太空中的小行星将无法威胁到地球。我们才算是在太空环境中真正安全了。不过想要完全掌握小行星拦截技术可不是那么容易的,质量较小的小行星可能比较容易拦截,可如果是大质量的小行星那难度将是几何度增加。

科学家能够想到的小效拦截质量较大小行星的方法就是通过飞船撞击来迫使小行星的轨道发生改变,从而解除对地球的威胁。当然,小行星拦截技术我们现在还做不到,相信在不久的未来,小行星将永远无法威胁到人类的生存,我们期待着这一天的到来。

天体系统有不同的级别,按从低到高的级别,依次为地月系,太阳系,银河系,和总星系。

判断某一物质是不是天体,可以用“三看”来概括:一是看它是不是宇宙中物质的存在形式,星际物质尽管用肉眼看不见,但它是天体;二是看它是不是宇宙间的物质,天体的某一部分不是天体;三是看它是不是位于地球的大气层中,位于外层空间的是天体,位于地球大气层中的不是天体。

天体系统结构:

几乎没有星系是单独存在的,许多星系和一定数量的星系之间有重力的束缚。包含有50个左右星系的集团叫做星系群,更大的包含数千个星系,横跨数百万秒差距空间的叫做星系集团。星系集团通常由一个巨大的椭圆星系统治着,他的潮汐力会摧毁邻近的卫星星系,并将质量加入星系中。

超星系集团是巨大的集合体,拥有数万个星系,其中有星系群、星系集团和一些孤单的星系;在超星系集团尺度,星系会排列成薄片状和细丝,环绕着巨大的空洞。在上述的尺度中,宇宙呈现出各向同性和均质。

编辑本段地球的演变与生命的诞生

46亿年前,地球诞生了。地球演化大致可分为三个阶段。 50亿年以前的太阳系

第一阶段为地球圈层形成时期,其时限大致距今4600至4200Ma百万年。刚刚诞生时候的地球与今天大不相同。根据科学家推断,地球形成之初是一个由炽热液体物质(主要为岩浆)组成的炽热的球。随着时间的推移,地表的温度不断下降,固态的地核逐渐形成。密度大的物质向地心移动,密度小的物质(岩石等)浮在地球表面,这就形成了一个表面主要由岩石组成的地球。 第二阶段为太古宙,元古宙时期。其时限距今4200至543Ma。地球自不间断地向外释放能量。由高温岩浆不断喷发释放的水蒸气,二氧化碳等气体构成了非常稀薄的早期大气层---原始大气。随着原始大气中的水蒸气的不断增多,越来越多的水蒸气凝结成小水滴,再汇聚成雨水落入地表。就这样,原始的海洋形成了。 第三阶段为显生宙时期,其时限由543Ma至今。显生宙延续的时间相对短暂,但这一时期生物及其繁盛,地质演化十分迅速,地质作用丰富多彩,加之地质体遍布全球各地,广泛保存,可以极好的对其进行观察和研究,为地质科学的主要研究对象,并建立起了地质学的基本理论和基础知识。 为了证明生命起源与地球,人们在不断通过实验和推测等研究方法,提出各种假设来解释生命诞生。1953年美国青年学者米勒(Stanley LMiller)在实验室用充有甲烷(CH4),氨气(NH3),氢气(H2)和水(H2O)的密闭装置,以放电,加热来模拟原始地球的环境条件,合成了一些氨基酸,有机酸和尿素等物质,轰动了科学界。这个实验的结果更具说服力地表明,早期地球完全有能力孕育生命体,原始生命物质可以在没有生命的自然条件下产生出来。 一些有机物质在原始海洋中,经过长期而又复杂的化学变化,逐渐形成了更大,更复杂的分子,直到形成组成生物体的基本物质---蛋白质,以及作为遗传物质的核酸等大分子物质。在一定条件下,蛋白质和核酸等物质经过浓缩,凝聚等作用,形成了一个由多种分子组成的体系,外面有了一层膜,与海水隔开,在海水中又经历了漫长,复杂的变化,最终形成了原始的生命。 总之,地球的演变使得生命诞生于地球。

地球经10多亿年就将被正在变成红巨星的太阳吞没

太阳或恒星的演变

形成

在宇宙发展到一定时期,宇宙中充满均匀的中性原子气体云,大体积气体云由于自身引力而不稳定造成塌缩。这样恒星便进入形成阶段。在塌缩开始阶段,气体云内部压力很微小,物质在自引力作用下加速向中心坠落。当物质的线度收缩了几个数量级后,情况就不同了,一方面,气体的密度有了剧烈的增加,另一方面,由于失去的引力位能部分的转化成热能,气体温度也有了很大的增加,气体的压力正比于它的密度与温度的乘积,因而在塌缩过程中,压力增长更快,这样,在气体内部很快形成一个足以与自引力相抗衡的压力场,这压力场最后制止引力塌缩,从而建立起一个新的力学平衡位形,称之为星坯。 星坯的力学平衡是靠内部压力梯度与自引力相抗衡造成的,而压力梯度的存在却依赖于内部温度的不均匀性(即星坯中心的温度要高于外围的温度),因此在热学上,这是一个不平衡的系统,热量将从中心逐渐地向外流出。这一热学上趋向平衡的自然倾向对力学起着削弱的作用。于是星坯必须缓慢的收缩,以其引力位能的降低来升高温度,从而来恢复力学平衡;同时也是以引力位能的降低,来提供星坯辐射所需的能量。这就是星坯演化的主要物理机制。 最新观测发现S1020549恒星

下面我们利用经典引力理论大致的讨论这一过程。考虑密度为 ρ、温度为T、半径为r的球状气云系统,气体热运动能量: ET= RT= T (1) 将气体看成单原子理想气体,μ为摩尔质量,R为气体普适常数 为了得到气云球的的引力能Eg,想象经球的质量一点点移到无穷远,将球全部移走场力作的功就等于-Eg。当球质量为m,半径为r时,从表面移走dm过程中场力做功: dW=- =-G( )1/3m2/3dm (2) 所以:-Eg=- ( )1/3m2/3dm= G( M5/3 于是: Eg=- (2), 气体云的总能量: E=ET+EG (3) 灵魂星云将形成新的行星

热运动使气体分布均匀,引力使气体集中。现在两者共同作用。当E>0时热运动为主,气云是稳定的,小的扰动不会影响气云平衡;当E<0时,引力为主,小的密度扰动产生对均匀的偏离,密度大处引力增大,使偏离加强而破坏平衡,气体开始塌缩。由E≤0得到产生收缩的临界半径 : (4) 相应的气体云的临界质量为: (5) 原始气云密度小,临界质量很大。所以很少有恒星单独产生,大部分是一群恒星一起产生成为星团。球形星团可以包含105→107个恒星,可以认为是同时产生的。 我们已知:太阳质量:MΘ=2×1033,半径R=7×1010,我们带入(2)可得出太阳收缩到今天这个状态以释放的引力能 太阳的总光度L=4×1033ergs-1如果这个辐射光度靠引力为能源来维持,那么持续的时间是: 很多证明表明,太阳稳定的保持着今天的状态已有5×109年了,因此,星坯阶段只能是太阳形成像今天这样的稳定状态之前的一个短暂过渡阶段。这样提出新问题,星坯引力收缩是如何停止的?此后太阳辐射又是以什么为能源?

稳定期

主序星阶段在收缩过程中密度增加,我们知道ρ∝r-3,由式(4),rc∝r3/2,所以rc比 r减小的更快,收缩气云的一部分又达到新条件下的临界,小扰动可以造成新的局部塌缩。如此下去在一定的条件下,大块气云收缩为一个凝聚体成为原恒星,原恒星吸附周围气云后继续收缩,表面温度不变,中心温度不断升高,引起温度、密度和气体成分的各种核反应。产生热能使气温升的极高,气体压力抵抗引力使原恒星稳定下来成为恒星,恒星的演化是从主序星开始的。 哈勃观测到两颗燃烧剧烈的超级恒星

恒星的成份大部分是H和He,当温度达到104K以上,即粒子的平均热动能达1eV以上,氢原子通过热碰撞就充分的电离了(氢的电离能是136eV),在温度进一步升高后,等离子气体中氢核与氢核的碰撞就可能引起核反应。对纯氢的高温气体,最有效的核反应系列是所谓的P-P链: 其中主要是2D(p,γ)3He反应。D含量只有氢的10-4左右,很快就燃完了。如果开始时D比3He含量多,则反应生成的3H可能就是恒星早期3He的主要来源,由于对流到达恒星表面的这种3He,有可能还保留到现在。 Li,Be,B等轻核和D一样结合能很低,含量只是H 的2×10-9K左右,当中心温度超过3×106K就开始燃烧,引起(p,α)和(p,α)反应,很快成为3He和4He。 中心温度达到107K,密度达到 105kg/m3左右时,产生的氢转化为He的41H→4He过程。这主要是p-p和CNO循环。同时含有1H和4He是发生p-p链反应,有以下三个分支组成: p-p1(只有1H) p-p2(同时有1H、4He) p-p3 或假设1H 和4He的重量比相等。随温度升高,反应从p-p1逐渐过渡到p-p3, 而当T>15×107K时,恒星中燃烧H的过程就可过渡到以CNO循环为主了。 当恒星内混杂有重元素C和N时,他们能作为触媒使1H变为4He,这就是CNO循环,CNO循环有两个分支: 或总反应率取决于最慢的14N(p,γ)15O、15N的(p,α)和(p,γ)反应分支比约为2500:1。 这个比值几乎与温度无关,所以在2500次CNO循环中有一次是CNO-2。 在p-p链和CNO循环过程中,净效果是H燃烧生成He: 在释放出的267MeV能量中,大部分消耗给恒星加热和发光,成为恒星的主要来源。 前面我们提到恒星的演化是从主星序开始的,那么什么是主星序呢?等H稳定地燃烧为He时,恒星就成了主序星。人们发现有百分之八十至九十的恒星都是主序星,他们共同特征是核心区都有氢正在燃烧,他们的光度、半径和表面温度都有所不同,后来证明:主序星的定量上差别主要是质量不同,其次是他们的年龄和化学成份,太阳这段历程约千万年。 观察到的主序星的最小质量大约为01M⊙ 。模型计算表明,当质量小于008M⊙时,星体的收缩将达不到氢的点火温度,从而形不成主序星,这说明对于主序星它有一个质量下限。观察到的主序星的最大质量大约是几十个太阳质量。理论上讲,质量太大的恒星辐射很强,内部的能量过程很剧烈,因此结构也越不稳定。但是理论上没有一个质量的绝对上限。 当对某一星团作统计分析时,人们却发现主序星有一个上限,这说明什么?我们知道,主序星的光度是质量的函数,这函数可分段的用幂式表示 : L∝Mν 其中υ不是一个常数,它的值大概在35到45之间。M大反映主序星中可供燃烧的质量多,而L大反映燃烧的快,因此主序星的寿命可近似用M与L的商标来标志: T∝M-(ν-1) 即主序星寿命随质量增大而按幂律减小,如果整个星团已存在的年龄为T,那就可以由T与M的关系式求出一个截止质量MT。质量大于MT的主序星已结束核心的H燃烧阶段而不是主序星了,这就是观察到由大量同年龄星组成的星团有上限的原因。 现在我们就讨论观测到的恒星中大部分是主序星的原因,表1根据一25M⊙的恒燃烧阶段 点火温度(K) 中心温度(g cm-3) 持续时间(yr) H 4×107 4 7×106 He 2×108 6×102 5×105 C 7×108 6×105 5×102 Ne 15×109 4×106 1 O 2×109 1×107 5×10-2 Si 35×109 1×108 3×10-3 燃烧阶段的总寿命 75×106 星演化模型,列出了各种元素的点火温度及燃烧所持续的时间。从表上看出,原子序数大的核有更高的点火温度,Z大的核不仅难于点火,点火后燃烧也更剧烈,因此燃烧持续的的时间也就更短。这颗25M⊙的 表1 25M⊙恒星演化模型,模型星的燃烧阶段的总寿命为75×106年,而其中百分之九十以上的时间是氢燃烧阶段,即主星序阶段。从统计角度讲,这表明找到一颗处于主星序阶段的恒星几率要大。这正是观察到的恒星大多数为主序星的基本原因。

晚年

主序后的演化由于恒星形成是它的主要成份是氢,而氢的点火温度又比其他元素都低,所以恒星演化的第一阶段总是氢的燃烧阶段,即主序阶段。在主序阶段,恒星内部维持着稳衡的压力分布和表面温度分布,所以在整个漫长的阶段,它的光度和表面温度都只有很小的变化 。下面我们讨论,当星核区的氢燃烧完毕后,恒星有将怎么进一步演化? 恒星在燃烧尽星核区的氢之后,就熄火,这时核心区主要是氢,他是燃烧的产物外围区的物质主要是未经燃烧的氢,核心熄火后恒星失去了辐射的能源,它便要引力收缩是一个起关键作用的因素。一个核燃烧阶段的结束,表明恒星内各处温度都已低于在该处引起点火所需要的温度,引力收缩将使恒星内各处的温度升高,这实际上是寻找下一次核点火所需要的温度,引力收缩将使恒星内各处的温度全面的升高,主序后的引力收缩首先点着的不是核心区的氦(它的点火温度高的太多),而是核心与外围之间的氢壳,氢壳点火后,核心区处于高温状态,而仍没核能源,他将继续收缩。这时,由于核心区释放的引力位能和燃烧中的氢所释放的核能,都需要通过外围不燃烧的氢层必须剧烈地膨胀,即让介质辐射变得更透明。而氢层膨胀又使恒星的表面温度降低了,所以这是一个光度增加、半径增加、而表面变冷的过程,这个过程是恒星从主星序向红巨星过渡,过程进行到一定程度,氢区中心的温度将达到氢点火的温度,于是又过渡到一个新阶段--氦燃烧阶段。 在恒星中心发生氦点火前,引力收缩以使它的密度达到了103g cm-3的量级,这时气体的压力对温度的依赖很弱,那么核反应释放的能量将使温度升高,而温度升高反过来又加剧核反应速率,于是一旦点火,很快就会燃烧的十分剧烈,以至于爆炸,这种方式的点火称为"闪quot;,因此在现象上会看到恒星光度突然上升到很大,后来又降的很低。 另一方面,当引力收缩时它的密度达不到103g cm-3量级,此时气体的压力正比与温度,点火温度升高导致压力升高,核燃烧区就会有所膨胀,而膨胀导致温度降低,因此燃烧就能稳定的进行,所以这两种点火情况对演化进程的影响是不同的。 恒星在发生"氦闪光"之后又怎么演变呢?闪光使大量能量的释放很可能把恒星外层的氢气都吹走,剩下的是氦的核心区。氦核心区因膨胀而减小了密度,以后氦就有可能在其中正常的燃烧了。氦燃烧的产物是碳,在氦熄火后恒星将有一个碳核心区氦外壳,由于剩下的质量太小引力收缩已不能达到碳的点火温度,于是他就结束了以氦燃烧的演化,而走向热死亡。 由于引力塌缩与质量有关,所以质量不同的恒星在演化上是有差别的。 M<008M⊙的恒星:氢不能点火,它将没有氦燃烧阶段而直接走向死亡。 008<M<035M⊙的恒星:氢能点火,氢熄火后,氢核心区将达不到点火温度,从而结束核燃烧阶段。 035<M<225M⊙的恒星:它的主要特征是氦会点火而出现"氦闪光"。 225<M<4M⊙ 的恒星:氢熄火后氦能正常地燃烧,但熄火后,碳将达不到点火温度。这里的反应有: 在He反应初期,温度达到108K量级时,CNO循环产生的13C,17O能和4He发生新的(α,n)反应,形成16O和20Ne,在He反应进行了很长时间后,20Ne(p,γ) 21Na(β+,ν) 21Na中的21Na以及14N吸收两个4He形成的22Ne能发生(α,n)反应形成24Mg和25Mg等,这些反应作为能源并不重要,但发出的中子可进一步发生中子核反应。 4<M<8→10M⊙的恒星,这是一个情况不清楚的范围,或许碳不能点火,或许出现"碳闪光",或许能正常地燃烧,因为这是最后的中心温度已较高,一些较敏感的因素,如:中微子的能量损失把情况弄得模糊了。 He反应结束后,当中心温度达到109K时,开始发生C,O,Ne 燃烧反应,这主要是C-C反应,O-O反应,以及20Ne的γ,α反应: 8→10M⊙<M的恒星:氢、氦、碳、氧、氖、硅都能逐级正常燃烧。最后在中心形成一个不能在释放能量的核心区,核心区外面是各种能燃烧而未烧尽的氢元素壳层。核燃烧阶段结束时,整个恒星呈现由内至外分层(Fe,Si,Mg,Ne,O,C,He,H)结构。

终局

现在我们已经知道,对质量小于8→10M⊙的恒星,它会因不能到达下一级和点火温度而结束它的核燃烧阶段;对于质量更大的恒星,它将在核心区耗尽燃料之后结束它的核燃烧阶段,在这以后,恒星的最终归宿是什么 小质量的恒星(如太阳),起先会膨胀,在这个阶段的恒星我们称之为红巨星,然后会塌缩,变成白矮星,再成为黑矮星,最终消失。 大质量的恒星,≥7个太阳密度(8→10M⊙<M)的恒星则会变成超级太阳(超新星),它会选择以超新星爆发的形式结束生命,最终会成为黑洞(古代有记载,一颗超新星爆发,连续几个月都可以在晚上看书) 一旦停止了核燃烧,恒星必定要发生引力收缩,这是因为恒星内部维持力学平衡的压力是与它的温度相联系的。因此,如果恒星在一quot;最终"的平衡位形,它必须是一个"冷的"平衡位形,即它的压力与它的温度无关。 主序星核心H耗尽后,离开主序是阶段开始了它最后的历程。结局主要取决于质量。对于质量很小的星体由于质量小,物体内部的自引力并不重要,固体内部的平衡是正负离子间的净库仑引力于电子间的压力来达到平衡的。 当星体质量在大些,直到自引力不可忽略时,这时自引力加大了内部的密度和压力,压力的加大是物质发生压力电离,从而逐渐是固体的电约束瓦解,而过渡为等离子气体。加大质量,即加大密度,此时压力于温度无关,从而达到一种"冷的"平衡位形,等离子体内电子的动能一大足以在物质内部引起β衰变: 这里p是原子核中的质子,这样的反应大致在密度达到108 g cm-3的时候,它将逐渐地是负离子体中的原子核变为富中子核,原子核中出现过多的中子,导致核结构松散,当密度超过4×1011g cm-3是中子开始从原子核中分力出来,成为自由中子,自引力于中子间压力达到平衡。如果当质量变大使中子气体间压力已不能抵御物质自引力,而形成黑洞,但由于大多数恒星演化后阶段使得质量小于它的初始质量,例如恒星风,"氦闪光",超新星爆发等,它们会是恒星丢失一个很大的百分比质量,因此,恒星的终局并不是可以凭它的初始质量来判断的,它实际上取决于演化的进程。那么我们可以得出这样的结论。8→10M⊙以下的恒星最终间抛掉它的一部分或大部分质量而变成一个白矮星。8→10M⊙以上的恒星最终将通过星核的引力塌缩而变成中子星或黑洞,也就是说,质量在太阳144倍——到2两倍的恒星,最终成为中子星,质量在太阳两倍以上的恒星,最终成为黑洞。 现在观测到的恒星质量范围一般为01→60M⊙。质量小于008M⊙的天体不能达到点火温度。因此,不发光,不能成为恒星。质量大于60M⊙的天体中心温度过高而不稳定,至今仅发现20个以下。

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