Konvektivno območje

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Pojdi na navigacijo Pojdi v iskanje
Struktura sonca

Konvekcijsko območje - območje zvezde (in zlasti Sonca ), v katerem pride do prenosa energije iz notranjih v zunanja področja predvsem z aktivnim mešanjem snovi - konvekcijo .

Lokacija in struktura

Na Soncu se fotosfera nahaja nad konvekcijskim območjem, spodaj pa je območje prenosa sevanja . Živahen analog procesov, ki se pojavljajo v konvekcijskem območju, je segrevanje vode v posodi. Plamen segreje spodnje plasti vode, zaradi toplotnega raztezanja pa jih premaknejo navzgor druge, hladnejše in težje plasti. Podoben proces poteka na Soncu, kjer je vir energije sončno jedro s termonuklearnimi reakcijami .

Gibanje snovi v konvekcijskem območju se ne dogaja kaotično, ampak v obliki stabilnih šesterokotnih cirkulacijskih celic - snov se dviga vzdolž osi celice in se spušča na obrobju. Poleg tega je vzdolž navpičnice konvekcija razdeljena na plasti, katerih debelina je blizu debeline "homogene atmosfere", kjer se gostota spremeni za faktor e ≈ 2,7. Zato se velikost celic spreminja, ko se premikate proti površini zvezde. Na dnu konvekcijske cone se velikanske celice tvorijo približno polovico polmera zvezde; v vmesnih plasteh se njihova velikost zmanjšuje, v zgornjem sloju pa je nekaj sto km. Na površini Sonca so vidne sledi vseh plasti celic v obliki zrnc in večjih struktur ( supergranulacija ).

Hitrost konvekcije je odvisna od globine. Na dnu konvekcijske cone je majhna (več deset m / s); pod fotosfero doseže vrednosti 1-2 km / s.

Fizični procesi v konvekcijskem območju

Slika Sončeve površine z visoko ločljivostjo z največjega 4-metrskega sončnega teleskopa na svetu [sl] avtorja Daniel C. Inoue (DKIST)

Gibanje snovi v konvekcijskem območju je tesno povezano s procesi ionizacije in rekombinacije atomov vodika in helija in je v veliki meri posledica njih.

Konvektivna območja zvezd različnih mas

Lokacija sevalnih in konvekcijskih con v zvezdah različnih mas

Navadno konvekcijsko območje

Sonce, pa tudi zvezde glavnega zaporedja s povprečno maso in blizu spektralnega tipa , imajo konvektivno območje, ki zaseda približno tretjino volumna zvezde. Ko se vroča plazma dvigne na zgornjo mejo konvekcijske cone, se zaradi sevanja energije v fotosfero ohladi, ohladi in potone v globino, kjer se zaradi sevanja sevalne cone segreje. cikel se ponovi. Ker je območje jedrskih reakcij ločeno od območja mešanja snovi z območjem prenosa sevanja, se helij praktično ne izvaja v površinske plasti Sonca, ampak se nabira v njegovem jedru.

Konvektivno območje na Soncu in podobnih zvezdah je območje delno ioniziranega vodika in helija . Konvektivno območje sega do globine, kjer sta vodik in helij popolnoma ionizirana. Nižja kot je temperatura zvezde, debelejša je njena konvektivna cona; v hladnih rdečih zvezdah njena debelina doseže polovico polmera. Nasprotno, v vročih zvezdah spektralnega razreda A je vodik opazno ioniziran že na površini, zato sta že pri majhni globini vodik in helij popolnoma ionizirana, zato je debelina konvekcijske cone v takšnih zvezdah majhna.

Jedrsko konvektivno območje

V masivnih zvezdah zgodnjih spektralnih tipov (O in B) sintezo helija ne izvaja proton-proton , ampak cikel dušik-ogljik . Hitrost te reakcije je zelo odvisna od temperature, zato temperatura v jedru narašča zelo hitro, ko se premika proti središču zvezde. Velik temperaturni gradient znotraj jedra ustvarja pogoje za nastanek drugega, intranuklearnega konvekcijskega območja, ki leži pod območjem prenosa sevanja in v katerem se masa snovi, ki sodeluje v jedrskih reakcijah, aktivno meša. To vodi do enakomernega izgorevanja vodika po celotnem jedru, kar pomembno vpliva na razvoj takšnih zvezd.

Zvezde brez sevalne cone

V zvezdah glavnega zaporedja z nizko maso (manj kot 0,26 sončne mase) - rdečimi pritlikavci , konvekcijsko območje zaseda celotno prostornino zvezde. Sevalno območje je odsotno tudi pri mladih zvezdah povprečne mase (do tri sončne mase), ki še niso zaključile procesa gravitacijskega stiskanja in so na poti v glavno zaporedje . Pri rdečih velikanih se konvekcijsko območje razteza tudi neposredno do jedra.

Literatura

Povezave