Boş feza içinde az miqdarda sıcaq gaz tutqan hayaliy bir qapnı açayıq: gaz keñişlemege başlar. Şimdi Küneşni köz ögüne ketirelim. Onıñ da maddesini qapatıp tutqan qattı qabığı yoq. Öyle ise, Küneş ne içün dağılıp ketmey? Onı çekim bir arada tutsa, ne içün soñsuz sıqılıp barmaz?
Küneş — yıldız: esasen hidrogen ve geliyden ibaret sıcaq maddeniñ öz çekimi ile bir arada turğan pek büyük cismi. Bu maddeniñ büyük bir qısmı plazma alındadır. Çekim onı merkezge doğru çeke, basımnıñ tışarı doğru eksilüvi ise sıqılmağa qarşı dayanç bere. Añlatmağa esas sıra yıldızı olğan Küneşten başlamaq qolay; yıldız ömrüniñ soñraki devirleri ve yıldız qalıntıları içün qoşma izaat kerek. NASA: Küneşniñ qurulışı, yıldızlarnıñ ömür devirleri.
Hidrogen ve plazma başqa-başqa suallerge cevap bere
«Hidrogen» ve «geliy» kimyeviy elementlerniñ adlarıdır: yıldıznıñ qanday maddeden yapılğanını bildire. «Plazma» ise maddeniñ alını tarif ete. Şunıñ içün «Küneş hidrogenden degil, plazmadan ibaret» demek eki çeşit tarifni qarıştırmaq olur. Hidrogenniñ özü plazmanıñ bir parçası ola bile.
Bunı atomlar aqqında ayrı derssiz añlamaq içün kiçik bir model yeterlidir. Atomnıñ müsbet yüklü çekirdegi ve menfiy yüklü elektronları bar. Neytral atomda bu yükler bir-birini qapatır. Elektronlarnıñ bir qısmı ayrılsa, müsbet ionlar ve serbest elektronlar qala. Böyle parçacıqları olğan gaz plazma kibi davrana bile: elektrik aqımını keçire ve elektrik ile magnit meydanlarına toplu olaraq cevap bere. DOE: plazma nedir.
Küneşniñ sıcaq iç qısımlarında toqquşuvlar maddeni küçlü ionlaşqan alda tutmağa yardım ete. Lâkin «plazma» er bir qatlamdaki er bir atom bütün elektronlarını coyğan demek degil. Küneşniñ tış qısımlarında qısmen ionlaşuv müimdir. Elektronnı ayırmaq hidrogenni geliyge de çevirmey: yük alı deñişti, amma çekirdek aynı qaldı. Christensen-Dalsgaard: Küneş maddesiniñ al teñlemesi.
«Gaz şarı» sözü faydalıdır, yeter ki onı er yerde birdey sıqlıqtaki Yer avası kibi tüşünmeyik. Küneşniñ qattı qabığı yoq, şartlar terenliknen pek deñişe. Onıñ körüngen «yüzeyi», fotosfera, körüngen ışıqnıñ çoqusı çıqqan saadır; ayaq basacaq zemin degil.
Yıldız ölçüsini saqlasa da, parçacıqlar areket ete
Gaz qapına qaytayıq. Parçacıqlar başqa-başqa yönelişlerde toqtamadan areket ete. Divarğa urulğanda, oña impuls bere: onıñ areketini ya da onı yerinde tutmaq içün kerek quvetni deñiştire. Meydan birligine kelgen ortalama quvet basımnı bere. Hacim ve parçacıq sayısı deñişmese, qızdırılğan gaz, umumiyetle, daa küçlü basım yapa: parçacıqlarnıñ ısı areketi küçlene. OpenStax: gaznıñ molekulyar modeli.
Yıldız içinde qatlamlar arasında divarlar yoq, amma qonşı madde saaları da impuls alış-verişi yapa. Demek, qapsız da basım bar. Aynı zamanda çekim bütün massağa tesir ete ve sıcaq maddeni bir arada tuta. Küneşte iç basımnıñ esas qısmını parçacıqlarnıñ ısı areketi bere; ışınlanuv da pay qoşa. Bu ilk tasvir magnit meydanları ve aqımlarnıñ bütün tesirlerini içine almay.
Dal · FormulalarnenMecburiy degil · keçirip kete bilesiñiz
«Daa sıcaq — daa yüksek basım» demek içün ne şart kerek?
İdeal gaz yaqınlaşmasında parçacıqlarnıñ basımı:
P ≈ nk_(B)T.
Mında P — paskalnen basım, n — bir küb metrdeki gaz parçacıqlarınıñ sayısı, T — kelvinnen mutlaq araret, k_(B) — Boltsman daimiyidir. n içine ionlar, serbest elektronlar ve mevcut olsa, neytral atomlar ya da molekulalar kire; atomğa bağlı elektron ayrı bir gaz parçacığı olaraq sayılmaz.
Bu yaqınlaşmada n birdey olğan eki alnı qıyaslayıq:
(P_(2))/(P_(1)) ≈ (T_(2))/(T_(1)).
Kelvinnen araret eki qat artsa, basım da taqriben eki qat artar. Bu, qızdırılğan yıldız evelki ölçüsi ve sıqlığını saqlar demek degil. O keñişe bile, bir hacim birligine kelgen parçacıqlar sayısı deñişir; ionlaşuv da deñişe bile. Biz belli şart altında yerli allarnı qıyasladıq, Küneşniñ kelecegini esaplamadıq. Tam modeller içün ideal gazğa tüzeltmeler kerek. Al teñlemesi ve onıñ sıñırları.
Qatlamnı basımlar arasındaki farq tuta
Küneş içinde kiçik ince bir qatlam saylayıq. Onıñ iç tarafı merkezge yaqın, tış tarafı ise uzaq. Qonşı madde oña eki taraftan basım yapa. İç taraftaki basım daa yüksek, şunıñ içün tışarı baqqan quvet tış taraftan kelgen ters quvetten büyüktir. Aralarındaki farq saylanğan qatlamnıñ özüne tesir etken çekimni muvazenetleştire bile.
Bu — gidrostatik muvazenet: ortalama olaraq basım gradiyenti, yani basımnıñ mesafenen deñişüvi, çekim quvetini muvazenetleştire. Müim olğanı — basımnıñ tışarı doğru eksilüvidir. Meydanı birdey eki yüzge aynı basım tesir etse, bu eki quvet bir-birini qapatır edi, amma çekim qalır edi. Princeton: yıldızlarnıñ gidrostatik muvazeneti.
Şemada «yuqarı» yalnız bu kiçik parça içün tışarı demektir. Eki basım quvetini ve çekimni ayrı-ayrı közetiñiz, soñ olarnı zihnen toplayıñız.
Kiçik qatlamnıñ muvazeneti
Merkezden tışarı ↑
Merkezge doğru ↓
- Fout
- Tıştaki daa alçaq basımnıñ quveti
- Fin
- İçteki daa yüksek basımnıñ quveti
- Fg
- Qatlamğa tesir etken çekim
İçteki daa yüksek basımnıñ quveti, tış basım quveti ve qatlamnıñ ağırlığını beraber muvazenetleştirir.
Muvazenet parçacıqlarnıñ ısı areketini toqtatmay. O, ortalama qurulış etrafındaki aqımlar ve salınımlarnen beraber de ola bile. Küneş — donıp qalğan şar degil, areket etken maddedir. Belli bir yerde dayanç yetmese, madde sıqılmağa başlar; neticeleyici quvet tışarı baqsa, madde tışarı doğru tezleşir. Soñraki yañıdan quruluv basımnıñ, sıqlıqnıñ ve araretniñ özüni de deñiştire.
Sıcaq madde ışıq saça; coyulğan enerji tolturılmalı
Mum ve Küneş ışıq saça, amma olarnıñ enerji menbaları başqadır. Adetiy mum alevinde yaqıt ile oksigen arasındaki kimyeviy reaktsiyalar enerji çıqara. Küneşniñ ışıq saçması içün böyle reaktsiya kerek degil. Onıñ sıcaq maddesi ışınlana, enerji ise daa teren saalardan kele. Bugün Küneş çekirdegindeki nükleer reaktsiyalar hidrogenni geliyge çevirip, enerji çıqara. NASA: Küneş ne içün adetiy ateş degil.
Eki sual arasındaki farq müimdir. «Madde ne içün ışıq saça?» suali sıcaq ortamnıñ ışınlanuvına aittir. «O ne içün uzun vaqıt sıcaq qala?» sualine ise coyulğan energiyanı tolturğan menba kerek. İçteki sintez Küneşniñ uzun müddet ışıq saçuvını ve basım içün kerek şartlarnı saqlay, amma er bir qatlamnı itergen ayrı mehanik divar degil.
Çekirdekte devamlı hidrogen sintezi olğan devirge esas sıra deyler. Soñra yıldız çekirdeginiñ terkibi ve nükleer reaktsiyalar olğan yerler deñişe bile. Beyaz cüce — yıldız qalıntısı — böyle sintezsiz, yavaş-yavaş suvup, ışıq saça bile. Şunıñ içün bugünki Küneşniñ tarifini «yıldız» dep adlandırılğan er şeyge izaatsız köçürmek olmaz. NASA: yıldızlarnıñ ömri ve qalıntıları.
Dal · DelillerMecburiy degil · keçirip kete bilesiñiz
Işıq ne köstere, neni ise netice olaraq çıqarmaq kerek?
Astronomlar ışıqnı spektrge ayıra ve başqa-başqa elementlerniñ has çizgi toplularını tapa. Bu, o çizgiler şekillengen saalardaki madde aqqında delildir. Elementniñ miqdarını tapmaq içün araretni, sıqlıqnı ve ışıqnıñ şekillenüvini esapqa almaq kerek: eñ qara çizgi er vaqıt eñ bol elementni bildirmey. NASA/ESA: spektrni nasıl oquylar.
Fotosferanıñ adetiy fotosı ışıq keçirmegen iç qısımlarnı açıp köstermey. Olarnıñ qurulışı fizikiy modellerden çıqarıla ve mümkün olğan közetüvlernen teşkerile. Meselâ, Küneş yüzeyiniñ salınımları iç qurulış aqqında malümat taşıy; olarnı gelioseysmologiya talil ete. Bu, ne qazuv, ne de çekirdekniñ doğrudan-doğru fotosıdır; model neticelerini teşkermek yoludır. Christensen-Dalsgaard: gelioseysmologiya.
Hayaliy qapqa qaytayıq. Küneşniñ onıñ kibi qattı divarı yoq: gaznı öz çekimi tuta. İçeri doğru artqan basım sakin yıldıznı soñsuz sıqıluvdan saqlay. Hidrogen ve geliy esas maddeniñ adları, plazma — serbest yüklü parçacıqları olğan al, ışıq ise yıldızdan çıqqan energiyadır.
Kiçik qatlamımıznıñ eki yüzünde büyük, amma birdey basım olsa, yeterli olur edimi? Yoq. Basımnıñ birdey quvetleri bir-birini qapatır, qatlamnıñ ağırlığı ise qalır edi. Bu teşkerüv «çekimge qarşı basım» degen sözlerde basımlar farqını coymamaq kerekligini añlata. Öz ışığı ile qaytqan ışıq arasındaki farqnı Küneş ve Ay ışığında baqıp çıqa bilesiñiz. Kursnıñ devamında böyle yıldıznıñ madde bulutından nasıl doğğanını ögrenecekmiz.