ვარსკვლავები არის მანათობელი პლაზმის უზარმაზარი ბურთები. მათი დიდი რაოდენობაა ჩვენს გალაქტიკაში. ვარსკვლავებმა მნიშვნელოვანი როლი ითამაშეს მეცნიერების განვითარებაში. ისინი ასევე აღინიშნა მრავალი ხალხის მითებში, მსახურობდნენ როგორც სანავიგაციო იარაღები. როდესაც გამოიგონეს ტელესკოპები, ისევე როგორც ციური სხეულების მოძრაობის კანონები და გრავიტაცია, მეცნიერებმა გააცნობიერეს, რომ ყველა ვარსკვლავი მზის მსგავსია.
განმარტება
მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავები მოიცავს ყველა იმ ვარსკვლავს, რომელშიც წყალბადი გადაიქცევა ჰელიუმად. ვინაიდან ეს პროცესი დამახასიათებელია ვარსკვლავების უმეტესობისთვის, ადამიანის მიერ დაკვირვებული მნათობების უმეტესობა ამ კატეგორიას მიეკუთვნება. მაგალითად, მზეც ამ ჯგუფს მიეკუთვნება. Alpha Orionis, ან, მაგალითად, სირიუსის თანამგზავრი, არ მიეკუთვნება მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავებს.
ვარსკვლავური ჯგუფები
პირველად, მეცნიერებმა ე. ჰერცსპრუნგმა და გ. რასელმა განიხილეს ვარსკვლავების მათი სპექტრული ტიპების შედარების საკითხი. მათ შექმნეს დიაგრამა, რომელიც აჩვენებდა ვარსკვლავების სპექტრს და სიკაშკაშეს. შემდგომში ამ დიაგრამას დაარქვეს მათი სახელი. მასზე მდებარე მნათობების უმეტესობას მთავარი ციურ სხეულებს უწოდებენთანმიმდევრობები. ამ კატეგორიაში შედის ვარსკვლავები, დაწყებული ლურჯი სუპერგიგანტებიდან თეთრ ჯუჯებამდე. მზის სიკაშკაშე ამ დიაგრამაში აღებულია როგორც ერთიანობა. თანმიმდევრობა მოიცავს სხვადასხვა მასის ვარსკვლავებს. მეცნიერებმა გამოავლინეს მნათობების შემდეგი კატეგორიები:
- სუპერგიგანტები - I კლასის სიკაშკაშე.
- გიგანტები - II კლასი.
- მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავები - V კლასი.
- ქვეჯუჯები - VI კლასი.
- თეთრი ჯუჯები - VII კლასი.
პროცესები სანათურებში
სტრუქტურის თვალსაზრისით, მზე შეიძლება დაიყოს ოთხ პირობით ზონად, რომლებშიც სხვადასხვა ფიზიკური პროცესები მიმდინარეობს. ვარსკვლავის გამოსხივების ენერგია, ისევე როგორც შიდა თერმული ენერგია, წარმოიქმნება სანათის სიღრმეში და გადადის გარე ფენებში. მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავების სტრუქტურა მზის სისტემის მნათობის სტრუქტურის მსგავსია. ნებისმიერი მნათობის ცენტრალური ნაწილი, რომელიც მიეკუთვნება ამ კატეგორიას ჰერცსპრუნგ-რასელის დიაგრამაზე, არის ბირთვი. იქ მუდმივად მიმდინარეობს ბირთვული რეაქციები, რომლის დროსაც ჰელიუმი წყალბადად გარდაიქმნება. იმისთვის, რომ წყალბადის ბირთვები ერთმანეთს შეეჯახონ, მათი ენერგია უფრო დიდი უნდა იყოს, ვიდრე მოგერიების ენერგია. ამიტომ, ასეთი რეაქციები მიმდინარეობს მხოლოდ ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე. მზის შიგნით ტემპერატურა 15 მილიონ გრადუს ცელსიუსს აღწევს. როგორც ის შორდება ვარსკვლავის ბირთვს, ის მცირდება. ბირთვის გარე საზღვარზე ტემპერატურა უკვე ცენტრალურ ნაწილში მნიშვნელობის ნახევარია. ასევე მცირდება პლაზმის სიმკვრივე.
ბირთვული რეაქციები
მაგრამ არა მხოლოდ მთავარი მიმდევრობის შიდა სტრუქტურაში ვარსკვლავები მზის მსგავსია. ამ კატეგორიის მნათობები ასევე გამოირჩევიან იმით, რომ მათ შიგნით ბირთვული რეაქციები ხდება სამსაფეხურიანი პროცესით. წინააღმდეგ შემთხვევაში, მას პროტონ-პროტონის ციკლი ეწოდება. პირველ ფაზაში ორი პროტონი ერთმანეთს ეჯახება. ამ შეჯახების შედეგად ჩნდება ახალი ნაწილაკები: დეიტერიუმი, პოზიტრონი და ნეიტრინო. შემდეგ პროტონი ეჯახება ნეიტრინოს ნაწილაკს და წარმოიქმნება ჰელიუმ-3 იზოტოპის ბირთვი, ისევე როგორც გამა გამოსხივების კვანტი. პროცესის მესამე ეტაპზე ორი ჰელიუმ-3 ბირთვი ერთმანეთს ერწყმის და ჩვეულებრივი წყალბადი წარმოიქმნება.
ამ შეჯახების დროს ნეიტრინოს ელემენტარული ნაწილაკები მუდმივად წარმოიქმნება ბირთვული რეაქციების დროს. ისინი გადალახავენ ვარსკვლავის ქვედა ფენებს და დაფრინავენ პლანეტათაშორის სივრცეში. ადგილზე ასევე რეგისტრირებულია ნეიტრინოები. თანხა, რომელსაც მეცნიერები ინსტრუმენტების დახმარებით აღრიცხავენ, შეუდარებლად ნაკლებია, ვიდრე უნდა იყოს მეცნიერთა ვარაუდით. ეს პრობლემა ერთ-ერთი ყველაზე დიდი საიდუმლოა მზის ფიზიკაში.
გასხივოსნებული ზონა
მზისა და მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავების სტრუქტურაში შემდეგი ფენა არის გასხივოსნებული ზონა. მისი საზღვრები ბირთვიდან ვრცელდება თხელ ფენამდე, რომელიც მდებარეობს კონვექციური ზონის საზღვარზე - ტაქოკლინი. გასხივოსნებულმა ზონამ მიიღო სახელი იმ გზით, რომლითაც ენერგია გადადის ბირთვიდან ვარსკვლავის გარე შრეებზე - რადიაციაზე. ფოტონები,რომლებიც მუდმივად წარმოიქმნება ბირთვში, მოძრაობენ ამ ზონაში, ეჯახებიან პლაზმის ბირთვებს. ცნობილია, რომ ამ ნაწილაკების სიჩქარე სინათლის სიჩქარის ტოლია. მაგრამ ამის მიუხედავად, ფოტონებს დაახლოებით მილიონი წელი სჭირდება კონვექციური და რადიაციული ზონების საზღვრამდე მისასვლელად. ეს შეფერხება განპირობებულია ფოტონების მუდმივი შეჯახებით პლაზმის ბირთვებთან და მათი ხელახალი გამოსხივებით.
ტაქოკლინი
მზეს და მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავებს ასევე აქვთ თხელი ზონა, რომელიც, როგორც ჩანს, მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ვარსკვლავების მაგნიტური ველის ფორმირებაში. მას ტაქოკლინი ჰქვია. მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ სწორედ აქ მიმდინარეობს მაგნიტური დინამოს პროცესები. ეს მდგომარეობს იმაში, რომ პლაზმური ნაკადები ჭიმავს მაგნიტური ველის ხაზებს და ზრდის ველის საერთო სიძლიერეს. ასევე არსებობს ვარაუდები, რომ პლაზმის ქიმიური შემადგენლობის მკვეთრი ცვლილება ხდება ტაქოკლინის ზონაში.
კონვექციური ზონა
ეს ტერიტორია წარმოადგენს ყველაზე გარე ფენას. მისი ქვედა საზღვარი 200 ათასი კილომეტრის სიღრმეზე მდებარეობს, ზედა კი ვარსკვლავის ზედაპირს აღწევს. კონვექციური ზონის დასაწყისში ტემპერატურა ჯერ კიდევ საკმაოდ მაღალია, ის დაახლოებით 2 მილიონ გრადუსს აღწევს. თუმცა, ეს მაჩვენებელი აღარ არის საკმარისი იმისათვის, რომ მოხდეს ნახშირბადის, აზოტის და ჟანგბადის ატომების იონიზაციის პროცესი. ამ ზონამ მიიღო სახელი იმის გამო, რომ ხდება მატერიის მუდმივი გადატანა ღრმა შრეებიდან გარეში - კონვექცია ანუ შერევა.
პრეზენტაციაში შესახებმთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავები შეიძლება მიუთითებდეს იმ ფაქტზე, რომ მზე ჩვეულებრივი ვარსკვლავია ჩვენს გალაქტიკაში. მაშასადამე, რიგი კითხვები - მაგალითად, მისი ენერგიის წყაროების, სტრუქტურისა და ასევე სპექტრის ფორმირების შესახებ - საერთოა როგორც მზისთვის, ასევე სხვა ვარსკვლავებისთვის. ჩვენი მნათობი უნიკალურია თავისი მდებარეობით - ის ჩვენს პლანეტასთან უახლოესი ვარსკვლავია. ამიტომ მისი ზედაპირი დეტალურ შესწავლას ექვემდებარება.
ფოტოსფერო
მზის ხილულ გარსს ფოტოსფერო ეწოდება. ეს არის ის, ვინც ასხივებს თითქმის მთელ ენერგიას, რომელიც მოდის დედამიწაზე. ფოტოსფერო შედგება გრანულებისგან, რომლებიც ცხელი აირის წაგრძელებული ღრუბლებია. აქ ასევე შეგიძლიათ დააკვირდეთ პატარა ლაქებს, რომლებსაც ჩირაღდნები ეწოდება. მათი ტემპერატურა დაახლოებით 200 oC უფრო მაღალია, ვიდრე მიმდებარე მასა, ამიტომ ისინი განსხვავდებიან სიკაშკაშით. ჩირაღდნები შეიძლება არსებობდეს რამდენიმე კვირამდე. ეს სტაბილურობა წარმოიქმნება იმის გამო, რომ ვარსკვლავის მაგნიტური ველი არ აძლევს იონიზებული აირების ვერტიკალურ ნაკადებს ჰორიზონტალური მიმართულებით გადახრის საშუალებას.
ლაქები
ასევე, ფოტოსფეროს ზედაპირზე ხანდახან ჩნდება მუქი ადგილები - ლაქების ბირთვები. ხშირად ლაქები შეიძლება გაიზარდოს დიამეტრამდე, რომელიც აღემატება დედამიწის დიამეტრს. მზის ლაქები ჯგუფურად ჩნდება, შემდეგ კი იზრდება. თანდათანობით, ისინი იშლება პატარა უბნებად, სანამ საერთოდ არ გაქრება. ლაქები ჩნდება მზის ეკვატორის ორივე მხარეს. ყოველ 11 წელიწადში მათი რაოდენობა, ისევე როგორც ლაქებით დაკავებული ფართობი, მაქსიმუმს აღწევს. ლაქების დაკვირვებული მოძრაობის მიხედვით გალილეომ შეძლომზის ბრუნვის აღმოჩენა. მოგვიანებით, ეს როტაცია დაიხვეწა სპექტრალური ანალიზის გამოყენებით.
ამ დრომდე მეცნიერებს აწუხებთ, რატომ არის მზის ლაქების ზრდის პერიოდი ზუსტად 11 წელი. ცოდნის ხარვეზების მიუხედავად, მზის ლაქების შესახებ ინფორმაცია და ვარსკვლავის საქმიანობის სხვა ასპექტების პერიოდულობა მეცნიერებს მნიშვნელოვანი პროგნოზების გაკეთების შესაძლებლობას აძლევს. ამ მონაცემების შესწავლით შესაძლებელია პროგნოზების გაკეთება მაგნიტური ქარიშხლების დაწყების, რადიოკავშირის სფეროში დარღვევების შესახებ.
განსხვავებები სხვა კატეგორიებისგან
ვარსკვლავის სიკაშკაშე არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც გამოიყოფა მნათობის მიერ დროის ერთ ერთეულში. ეს მნიშვნელობა შეიძლება გამოითვალოს ენერგიის რაოდენობით, რომელიც აღწევს ჩვენი პლანეტის ზედაპირს, იმ პირობით, რომ ვარსკვლავის მანძილი დედამიწიდან ცნობილია. მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავების სიკაშკაშე უფრო დიდია, ვიდრე ცივი, დაბალმასიანი ვარსკვლავებისა და ნაკლები ცხელი ვარსკვლავებისა, რომლებიც მზის მასის 60-დან 100-მდეა.
ცივი ვარსკვლავები უმეტეს ვარსკვლავებთან შედარებით ქვედა მარჯვენა კუთხეშია, ხოლო ცხელი ვარსკვლავები ზედა მარცხენა კუთხეში. ამავდროულად, ვარსკვლავების უმეტესობაში, წითელი გიგანტებისა და თეთრი ჯუჯებისგან განსხვავებით, მასა დამოკიდებულია სიკაშკაშის ინდექსზე. თითოეული ვარსკვლავი თავისი ცხოვრების უმეტეს ნაწილს მთავარ მიმდევრობაზე ატარებს. მეცნიერები თვლიან, რომ უფრო მასიური ვარსკვლავები გაცილებით ნაკლებ ცხოვრობენ, ვიდრე მცირე მასის მქონე ვარსკვლავები. ერთი შეხედვით პირიქით უნდა იყოს, რადგან მეტი წყალბადი აქვთ დასაწვავი და უფრო დიდხანს უნდა გამოიყენონ. თუმცა, ვარსკვლავებიმასიური ადამიანები საწვავს უფრო სწრაფად მოიხმარენ.
