المحتوى
- دائرة نصف قطرها ، لمعان ودرجة الحرارة العلاقة
- قياس درجة الحرارة واللمعان
- قانون ستيفان بولتزمان كآلة حاسبة بحجم النجوم
إذا كنت تعتقد أنك لا تستطيع قياس نصف قطر النجم مباشرةً ، فكر مرة أخرى ، لأن تلسكوب هابل قد جعل الكثير من الأمور ممكنة قبل ذلك ، وحتى ذلك. ومع ذلك ، فإن حيود الضوء عامل محدود ، وبالتالي فإن هذه الطريقة تعمل بشكل جيد فقط للنجوم الكبيرة.
هناك طريقة أخرى يستخدمها علماء الفيزياء الفلكية لتحديد حجم النجوم وهي قياس المدة التي تستغرقها حتى تختفي وراء عقبة ، مثل القمر. حجم النجوم الزاوي θ هو نتاج الأجسام الغامضة والسرعة الزاوية (الخامس) ، وهو معروف ، والوقت الذي يستغرقه النجم ليختفي (∆تي): θ = الخامس × ∆تي.
إن حقيقة أن تلسكوب هابل يدور خارج الغلاف الجوي المشتت للضوء يجعله قادرًا على الدقة القصوى ، لذا فإن طرق قياس نصف قطر النجوم هذه أكثر جدوى مما كانت عليه في السابق. ومع ذلك ، فإن الطريقة المفضلة لقياس نصف قطر النجوم هي حسابها من اللمعان ودرجة الحرارة باستخدام قانون ستيفان بولتزمان.
دائرة نصف قطرها ، لمعان ودرجة الحرارة العلاقة
بالنسبة لمعظم الأغراض ، يمكن اعتبار النجم جسمًا أسود وكمية من القوة P يشع من قبل أي جسم أسود يرتبط لدرجة الحرارة تي ومساحة السطح أ بموجب قانون ستيفان بولتزمان ، الذي ينص على ما يلي: P/أ = σT4، أين σ هو ثابت ستيفان بولتزمان.
بالنظر إلى أن النجم هو كرة مساحتها 4π_R_2، أين R هو نصف القطر ، وهذا P ما يعادل النجوم اللمعان Lوهو قابل للقياس ، يمكن إعادة ترتيب هذه المعادلة للتعبير L من ناحية R و تي:
L = 4πR ^ 2σT ^ 4يتنوع اللمعان مع مربع نصف قطر النجوم والقوة الرابعة لدرجة حرارته.
قياس درجة الحرارة واللمعان
يكتسب علماء الفيزياء الفلكية معلومات عن النجوم أولاً وقبل كل شيء من خلال النظر إليها من خلال التلسكوبات وفحص أطيافها. لون الضوء الذي يضيء به النجم هو مؤشر على درجة الحرارة. النجوم الزرقاء هي الأكثر سخونة بينما اللونان البرتقالي والأحمر هما الأروع.
يتم تصنيف النجوم إلى سبعة أنواع رئيسية ، يتم تحديدها بالأحرف O و B و A و F و G و K و M ، ويتم تصنيفها على مخطط Hertzsprung-Russell ، والذي يشبه إلى حد ما آلة حاسبة لدرجة حرارة النجوم ، درجة حرارة السطح إلى معان.
لهذه الجزئيه، لمعان يمكن اشتقاقها من حجم النجوم المطلق ، وهو مقياس لسطوعه ، يتم تصحيحه للمسافة. تم تعريفه على أنه كم سيكون النجم ساطعًا لو كان على بعد 10 أكواب. بهذا التعريف ، تكون الشمس أغمق قليلاً من سيريوس ، على الرغم من أن حجمها الواضح أكبر بكثير من ذلك.
لتحديد حجم النجوم المطلق ، يجب على علماء الفيزياء الفلكية أن يعرفوا كم هو بعيد ، والذي يحددونه من خلال مجموعة متنوعة من الطرق ، بما في ذلك المنظر والمقارنة مع النجوم المتغيرة.
قانون ستيفان بولتزمان كآلة حاسبة بحجم النجوم
بدلاً من حساب نصف القطر النجمية في وحدات مطلقة ، وهو أمر غير ذي معنى ، يحسب العلماء عادةً كسور أو مضاعفات نصف قطر الشمس. للقيام بذلك ، أعد ترتيب معادلة ستيفان-بولتزمان للتعبير عن نصف القطر من حيث اللمعان ودرجة الحرارة:
R = frac {k sqrt {L}} {T ^ 2} {Where} ؛ k = frac {1} {2 sqrt {πσ}}إذا قمت بتكوين نسبة نصف قطر النجمة إلى نسبة الشمس (R / Rس) ، يختفي ثابت التناسب وتحصل على:
frac {R} {R_s} = frac {T_s ^ 2 sqrt {(L / L_s)}} {T ^ 2}كمثال على كيفية استخدامك لهذه العلاقة لحساب حجم النجمة ، ضع في اعتبارك أن أكثر نجوم التسلسل الرئيسية ضخامة هي مليون مرة مضاءة بالشمس ولديها درجة حرارة سطح تبلغ حوالي 40000 كلفن. عند توصيل هذه الأرقام ، ستجد أن نصف القطر من هذه النجوم حوالي 20 مرة من الشمس.