Выбираем передачу или что такое соотношение зубьев

Часто можно услышать советы от знающих людей по поводу выбора передачи. «Ставь 1.6, для города самое то!». А что это за 1.6 ? На самом деле все просто. Все чем мы располагаем — это звезда спереди и на заднем колесе. Вообще такой выбор актуален только для обладателей фиксед гиров или сингл спидов, ведь только на таких велосипедах всего одна звездочка сзади.

Итак что такое это самое 1.6 ? А это всего лишь соотношение зубьев передней звезды и задней. Главный параметр любой звезды — это как раз число зубов на ней. На передних это число варьируется от 28 до 59 , а на задней от 9 до 23. Если поделить количество зубов передней на количество задней, то мы и получим это соотношение.

Например на передней у нас 37 зубов, а на задней 22; делим 37 на 22 и получаем 1.6 ! Вот и весь секрет, все очень просто. Для соотношения 1.7 вариантов куда больше: 29х17, 30х18, 31х18, 32х19 и так далее.

Скоростные возможности вашего велосипеда ограничены. И опять же все зависит от звезд и колес. Чем больше зубов на передней звезде и меньше на задней тем больше большую скорость вы можете развить. Так же и колеса, больший диаметр увеличивает скорость.

Если у меня соотношение 39 к 23 ( = 1.7) , а колеса шоссейного велосипеда 700х20, то при самых малых оборотах я буду развивать скорость 10.6 км/ч, а максимальную, которую смогу достичь при 130 оборотах — это 27.6. Как я это узнал? Благодаря калькулятору расчета передач!

http://www.surplace.fr/ffgc/ находится по адресу http://www.surplace.fr/ffgc/

Вводим зубья звезд, выбираем покрышку и готово! На скриншоте я выбрал все по максимум, 59 передняя, 9 задняя и самы большие колеса. Как видите, если бешенно крутить педали, то можно разогнаться до скорости 118.9 км/ч ! Неплохо, правда разогнаться так будет тяжело.

Калькулятор покажет соотношение зубьев (Ratio), точки проскальзывания (Skid patch), а также растояние, которое проедет велосипед при каждом обороте педалей (Development).

Далее следуют эквивалентные соотношения зубьев, и скорости, которые можно развить при обределенный оборотах в минуту (rpm).

Это не единственная программа для расчета, но зато самая лучшая. Другие мене функциональны или бесцельно усложнены.

«Bicycle Gear Ratios and Meters of Development» от Wolfram, найти эту программу можно здесь …

«Bicycle Gear Calculator«, хорошая программа, но из-за лишней усложненности не может конкурировать с Surplace. Ссылка для скачивания программы …

Что же касает самого выбора передачи, то все зависит от вас самих. Я за свои годы катания поменял большое количество звезд. Кому-то нравится низкое соотношение, что позволяет быстро разгоняться, но уменьшает максимальную скорость, кому-то наоборот. Экспериментируйте и подбирайте под себя.

Большие звезды на педалях, лучше больше

На чтение 12 мин Просмотров 521 Опубликовано 04. 11.2017
Обновлено 30.01.2018

Многие стараются крутить на больших звездах системы. Я тоже пришел к правилу: «Если можешь крутить большую звезду, значит так и нужно».Но насколько это обоснованно? Надо сказать, что в развитии велосипедной трансмиссии прослеживается тенденция уменьшения количества звезд на педалях. Несколько лет назад нормой было три, теперь две, иногда одна.

Уменьшается и суммарный диапазон больших звезд. Например, на бюджетном байке раньше ставили систему (звезды спереди) 42/32/22Т с кассетой (звездочки сзади) 11-32Т, теперь на велосипеде такого же класса система 38/24Т с кассетой 11-36Т. CasseteУвеличение малой звезды спереди вполне компенсируется увеличением большой звезды в кассете (была минимальная передача 22/32= 0.69, стала даже более тяговитая 24/36= 0.67). А вот уменьшение большой звезды спереди нельзя скомпенсировать звездочкам в кассете, поскольку звезд меньше 11 зубьев в кассетах, можно сказать, не бывает.

Может быть, очень уж большие звезды на педалях и не нужны?

Если задать вопрос Интернету, почему так, то первый ответ состоит в том, что очень уж большие звезды в системе и не нужны, поскольку необходимость проявляется только на таких расчетных максимальных скоростях, до которых конкретный байк и не разогнать. Например, при каденсе (кол-во оборотов педалей в минуту) 80, на байке с диаметром колес 27.5 дюймов максимальная передача 42/11 дает расчетную скорость 41 км/ч , а 38/11 — 37 км/ч, при том, что хорошая крейсерская скорость для байка составляет 30 км/ч. А на более низких передачах диапазона хватает. То есть, если ехать 28-29 км/ч при каденсе 80 то все равно, что на передаче 42/16 или 38/14. Поэтому большой звезды 42Т совсем не нужно, вполне достаточно 38Т или даже меньше, особенно если она всего одна

По моему опыту не могу с этим согласиться. На моем конкретном байке даже в лесу использую передачу 42/11 очень часто, на спусках. В общем, есть и другие случаи, помимо выхода на гипотетическую максимальную скорость на идеальном покрытии. Но главное, совсем не могу согласиться с тем, что все равно на какой звезде поддерживать скорость. На большой звезде спереди крутить лучше. То есть, если нужно, например, ехать в горку со скоростью 14-15 км/ч, то это можно делать на любой из трех передних звезд, соответствующие соотношения 42/24, 32/18, 22/12. И вот тут, на практике, очень заметно, что все эти передачи разные. А самая эффективная работа цепной передачи (по ощущениям) как раз на большой звезде, 42/24. На этой передаче намного выше «эластичность» — компенсация небольших изменений скорости в зависимости от внешних условий, вообще плавнее крутить и легче ускориться при необходимости. Понятно, что большая часть этих ощущений может быть просто в голове. Копание интернета показало, что не только у меня в голове. Народная велосипедная мудрость полна поговорок типа «big ring is king», «на малой звезде можно ехать очень быстро, но если перекинуть на большую и вломить, то поедешь быстрее» и т.п. Ни одной поговорки о том, что все звезды одинаковые, на глаза не попалось

В общем, нужно разобраться. Попытки такие в интернете были, видел радостное обсуждение со ссылкой на научную работу 1998 года, показывающую, что на больших звездах КПД велосипедной передачи на 0.6% больше. И это единственное подтверждение многочисленных наблюдений из практики. Не думаю, что я бы почувствовал эти 0.6%, поэтому результат исследования показывает, что если копать, то не там

Далее будет много нудных цифр и графиков, но в целом положительный результат есть, его даже можно пощупать в цифрах

1. Почему лучше не использовать малые звезды кассеты.

В этом разделе будет показано, что звезды 11, 12, 13 принципиально хуже остальных. Поэтому, если использование бОльшей звезды спереди позволяет не работать на звездах 11,12,13 сзади, это дает заметный результат.

Рис.1. Кассета с цепью на звезде 11Т

Цепные передачи сводятся к вращению многоугольников, чем больше зубьев, тем многоугольник ближе к окружности. На рис. 1 для наглядности красный цветом показан многоугольник, который образует цепь на звезде 11 зубьев. Шарниры цепи составляют вершины многоугольника. Заснят момент, когда рабочее звено цепи (то звено, за которое цепь вращает кассету) параллельно цепи. При повороте на «половину зуба», когда шарнир будет в желтой точке, цепь поднимется. При повороте еще на пол зуба, снова опустится, ситуация снова будет как на фото. Таким образом, при работе происходит биение цепи.

Это особенность вращающихся многоугольников, с этим ничего не поделать. Чем больше звезда (по кол-ву зубьев), тем меньше амплитуда биения цепи. Кстати, в инженерных расчетах цепи не рекомендуют брать кол-во зубьев меньше 13. В велосипедах ситуация хуже, поскольку зубья «подпилены», чтобы цепь могла переходить со звезды на звезду. Для этого шарниру цепи нужно подняться всего на 0.4 мм. И нижний пропил в велосипедной звезде делают примерно на 0.4 мм глубже, чем может опуститься многоугольник цепи. В общем, амплитуду биения цепи нужно сравнивать с максимально возможным перемещением ролика цепи до схода с зубца. Если биение больше, то при работе передачи цепь может плохо цепляться за зубья. Вот график амплитуды биений с отмеченной такой границей.

Рис. 2. Амплитуда биений цепи на разных звездах кассеты

Видно, что на звездах кассеты 11, 12, 13Т зацепление не надежное. 14Т тоже лучше не использовать. Если зубья не подпилены (велосипеды с одной передачей), то можно нормально использовать и 11Т и даже меньше. Но в велосипедах со скоростями не так. Поэтому если бОльшая звезда спереди дает возможность при прочих равных сместиться хотя бы на одну звезду кассеты в диапазоне 11-14Т это даст заметное преимущество в мягкости зацепления шарниров цепи за зубья звезды.

2. Большие звезды и «вламывание» в горку.

Инженерные расчеты цепи дают зависимость силы натяжения рабочего участка цепи от диаметра звезды. Чем больше диаметр (т.е. кол-во зубьев), тем меньше натяжение. Поскольку из упомянутой выше статьи 1998 года особой разницы в выборе звезд нет, то значит натяжение рабочего участка цепи не приводит к изменениям КПД при равномерном вращении педалей. Но ведь человек не мотор, человек не вращает педали равномерно. Более того, по ощущениям преимущества в большой звезде спереди именно при мощном педалировании в гору. Это еще более заметно при «вламывании» в МТБ-шный «торчок», когда о каком-то установившемся вращении педалей говорить не приходится. То есть, нужно понять, как натяжение рабочего участка цепи связано с ускорениями — изменением скорости вращения. Самое близкое — это момент трогания с места, когда скорости почти нет, а ускорение есть. То есть, прикладываем силу к педалям, и смотрим когда сдвинется велосипед. Далее сравниваем полученное усилие на близких передачах, но полученных разным соотношением звезд. Соответствующих инженерных расчетов сил при запуске цепной передачи я не нашел. К счастью, такой эксперимент проще провести, чем углубляться в теорию.

Рис. 3. Измерения силы страгивания при частично заторможенном колесе

На рисунке измерение силы, приложенной к педали для прокручивания приторможенного заднего колеса. Цепь на звезде системы 50Т. Для страгивания колеса нужно приложить усилие 3.5 кг, когда цепь на звезде кассеты 28Т и, соответственно 9 кг, когда цепь на звезде кассеты 11Т. Проведена серия из трех измерений. Данные лучше представить в виде зависимости силы страгивания от передачи.

Рис. 4. Преобразованные данные с Рис. 3 с линейной аппроксимацией

Таким образом, для звезды 50Т получена линейная зависимость силы страгивания от передачи (отношения передних и задних звезд). Теперь нужно сравнить такие прямые для всех трех передних звезд и посмотреть разницу в силе страгивания на одинаковых передачах. Если на большой звезде «вламывать» проще, то прямая «50Т» будет ниже «39Т», а прямая «30Т» должна быть самой верхней.

Рис. 5. Усилие страгивания при различных передачах на всех звездах

Увы, чуда не произошло. Данные трех звезд показывают в сумме линейную, прямо-таки идеальную «коробку передач». Совершенно все равно, на каком соотношении звезд страгивать велосипед, или то же самое — «вламывать» в «торчок» на сверхнизком каденсе. Таким образом, при силовом педалировании большая звезда не дает преимуществ в передаче силы на колесо.

3. Большие звезды и рывки цепной передачи.

Так получилось, что как раз закончив измерения поставил на систему шоссейного велосипеда новую звезду 53Т вместо 50Т, поскольку в последнем бревете использовал на кассете слишком часто самые малые звезды. И поехали кататься по нашему стандартному маршруту этого сезона на 83 км. Чудес не ждал, но к ощущениям прислушивался. Педалировать все-таки явно легче. Но если дело не в усилиях, то в чем? Педалировать явно плавнее. Причем на средних звездах в кассете, т.е. независимо от рассмотрения биения цепи в первом разделе заметки. Цепная передача, так как построена на вращающихся многоугольниках, передает вращение рывками. Вот с этим и разберемся в этом разделе

Вернемся к Рис. 1. Цепь заснята в точке, когда сила с которой шарнир тянет зубец звездочки направлена не по касательной к окружности вращения. Поэтому раскручивающая звездочку сила меньше, чем сила, с которой цепь тянет за шарнир. А в желтой точке цепь совпадает с касательной к окружности, поэтому сила цепи полностью передается во вращение звездочки. Это и приводит к рывкам вращения звездочки и, следовательно, вращения колеса. Это и должно чувствоваться на педалях как «не плавность». Такие же рывки есть и на ведущих звездах.

Рис 6. Амплитуда рывков передачи усилий на разных звездах

Амплитуда рывков на звезде 11Т составляет 4% от силы, на звезде 30Т — 0.5%. Вряд ли можно прочувствовать ногами такое колебание на один зубец. Скорее будет ощущаться количество рывков, скажем, за один оборот педалей. То есть прокрутил оборот, получил количество рывков, как от ведущей звезды, так и от ведомой. Для простоты считаем, что инерции нет, поэтому чувствительность к рывкам максимальная, то есть рывки воспринимаются как неравномерность движения велосипеда. Первая прикидка сразу дает хороший график, который соответствует ощущениям.

Рис. 7. Сумма амплитуд рывков за один оборот педалей на разных передачах и разных ведущих звездах

Плавность передачи на бОльших передних звездах выше. То есть, там, где передачу можно выбрать разным сочетанием звезд, на малой звезде спереди ход будет самый «рваный». Иными словами, при одном обороте педалей при цепи на звезде системы 50Т мы можем ощутить ногами 50 небольших рывков от ведущей звезды и 50 рывков посильнее от ведомой звезды. Если то же соотношение выбрать при звезде спереди 39Т, то мы получим за оборот педалей 39 рывков от ведущей звезды, чуть больше, чем от 50Т и 39 рывков от задней звезды, меньшей, чем в прошлом случае, и рывки от нее будут значительно больше. Произведение количества рывков на их амплитуду во втором случае будет заметно выше, например для передачи 2.5 на 30% (значение Y на графике 1.0 против 0.75 ). Как вообще устроены эти рывки?

Рис. 8. Сила раскручивания ведомой звездочки в зависимости от поворота

Рассмотрим вращение на «один зубец» звездочки 11Т и для сравнения на такой же угол звездочки 28Т. Начнем из точки максимальной передачи тянущей силы цепи (желтая точка на рис. 1). Сила вращения равна тянущей силы цепи, множитель передачи = 1. Затем эта сила плавно уменьшается. Когда рабочее звено цепи на звездочке становится параллельно линии цепи (как на фото), происходит смена тянущего шарнира. Предыдущий шарнир отрывается от звездочки, начинает работать следующий. На графике этому углу поворота звездочки соответствует резкий излом изменения вращающего усилия. После этого происходит плавное нарастание силы вращения. Думаю, что рывки как раз ощущаются на этом изломе. Если сравнить графики для звезд 11Т и 28Т, то видно, что помимо бОльшей амплитуды рывка у звезды 11Т этот рывок еще и более «резкий». Если ввести в систему инерционность, как это имеет место на реальном велосипеде, то «изломы» графика несколько сгладятся. При этом небольшие изломы вообще «уйдут», а большие все равно останутся, то есть разница от резкости изломов будет еще больше. Поэтому в рассмотрение нужно еще ввести и степень «излома». Это все тоже хорошо считается и итоговая зависимость рывков на один оборот педалей от выбранной передачи получается еще более красивая (даже без учета инерционности, то есть только «голая» геометрия).

Рис. 9. Сумма рывков (с учетом амплитуд и резкости) за один оборот педалей на разных передачах и разных ведущих звездах

Видно, что, например для передачи 2.5 плавность передачи усилий от ног до колеса при большой звезде 50 или 53Т в два раза лучше, чем на 39Т, а 39Т почти в два раза лучше, чем 30Т. Более того, действительно заметна разница между 53Т и 50Т на средних звездах кассеты. Она составляет 10-15%.

Эффект рывков усилий, по всей видимости более заметен на низких оборотах, на высоких гораздо сильнее начнет работать инерционность всей всех крутящихся элементов, которая должна сглаживать рывки. То есть, как раз на силовом педалировании с низким каденсом.

Подводя итог трех разделов нужно сформулировать следующее.

1. Нужно избегать по возможности работы на малых звездах (11-13Т) кассеты, особенно на больших оборотах. Цепь будет молотить по зубьям вплоть до проскакиваний.

2. При трогании с места и в начале разгона совсем не важно, как именно выбрано передаточное число, на каких звездах. В этом случае предпочтение для лучшего разгона на малых звездах спереди или на больших, исключительно в голове.

3. При низких и средних скоростях лучше выбирать большую звезду спереди (и соответственно бОльшие звезды сзади). Это сказывается на плавности педалирования. Здесь еще нужно отметить часто упоминаемый перекос цепи, которого якобы нужно избегать. По моему опыту и по проведенным измерениям перекос цепи ни на что не влияет

4. При увеличении инерционности крутящися элементов (например, более тяжелые колеса, или увеличения скорости вращения) зависимость от выбора ведущих звезд становится меньше.

источник

звезд главной последовательности: определение и жизненный цикл

Наше Солнце является звездой главной последовательности, желтым карликом G-типа, оценочное общее время жизни которого составляет около 10 миллиардов лет, прежде чем оно покинет фазу своей главной последовательности.
(Изображение предоставлено НАСА)

Звезды главной последовательности сливают атомы водорода с образованием атомов гелия в своих ядрах. Около 90 процентов звезд во Вселенной, включая Солнце, являются звездами главной последовательности. Масса этих звезд может составлять от одной десятой массы Солнца до 200-кратной массы.

Звезды начинают свою жизнь как облака пыли и газа. Гравитация стягивает эти облака вместе. Формируется небольшая протозвезда, питаемая разрушающимся материалом. Протозвезды часто образуются в плотно упакованных облаках газа, и их бывает сложно обнаружить.

«Природа не формирует звезды в изоляции», — сказал Марк Моррис из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLS) в заявлении . «Он формирует их скоплениями из врожденных облаков, которые схлопываются под действием собственной гравитации».

Меньшие тела — с массой менее 0,08 солнечной — не могут достичь стадии ядерного синтеза в своем ядре. Вместо этого они становятся коричневыми карликами, звездами, которые никогда не загораются. Но если тело имеет достаточную массу, коллапсирующий газ и пыль горят горячее, в конечном итоге достигая температуры, достаточной для превращения водорода в гелий. Звезда включается и становится звездой главной последовательности, питаемой водородным синтезом. Слияние создает внешнее давление, которое уравновешивается внутренним давлением, вызванным гравитацией, стабилизируя звезду.

Продолжительность жизни звезды главной последовательности зависит от ее массы. Звезда с большей массой может иметь больше материала, но она сгорает быстрее из-за более высоких температур ядра, вызванных большими гравитационными силами. В то время как Солнце проведет на главной последовательности около 10 миллиардов лет, звезда в 10 раз массивнее продержится всего 20 миллионов лет. Красный карлик, который в два раза меньше Солнца, может существовать от 80 до 100 миллиардов лет, что намного больше, чем возраст Вселенной в 13,8 миллиардов лет. Такая долгая жизнь — одна из причин, по которой красные карлики считаются хорошими источниками планет для жизни, потому что они стабильны в течение такого длительного времени.

Сирус, самая яркая звезда на ночном небе, представляет собой двойную звезду, состоящую из Сириуса B, массивного белого карлика, и Сириуса A, звезды главной последовательности А-типа. (Изображение предоставлено Getty)

Яркая сияющая звезда

Более 2000 лет назад греческий астроном Гиппарх первым составил каталог звезд в соответствии с их яркостью, по словам астронома и разработчика программного обеспечения Дэйва Ротштейна (открывается в новом tab), окончивший Корнельский университет со степенью доктора философии и магистра астрономии в 2007 г.

«По сути, он смотрел на звезды в небе и классифицировал их по тому, насколько яркими они кажутся: самые яркие звезды имели «величину 1», следующие по яркости были «величину 2» и т. д., вплоть до «величины 6». это были самые тусклые звезды, которые он мог видеть», — писал Ротштейн. Современные приборы улучшили измерения яркости, сделав их более точными.

В начале 20-го века астрономы поняли, что масса звезды связана с ее светимостью или количеством света, которое она излучает. Оба они связаны со звездной температурой. Звезды в 10 раз массивнее Солнца светят в тысячу раз ярче.

Масса и яркость звезды также связаны с ее цветом. Более массивные звезды более горячие и голубые, в то время как менее массивные звезды холоднее и имеют красноватый оттенок. Солнце попадает между спектрами, придавая ему более желтоватый вид.

«Температура поверхности звезды определяет цвет излучаемого ею света», согласно данным всемирной обсерватории Лас-Кумбрес . «Голубые звезды горячее желтых, а те горячее красных».

Это понимание привело к созданию графика, известного как диаграмма Герцшпрунга-Рассела (H-R) (откроется в новой вкладке), графика звезд, основанного на их яркости и цвете (который, в свою очередь, показывает их температуру). Большинство звезд лежат на линии, известной как «главная последовательность», которая проходит от верхнего левого угла (где горячие звезды ярче) к нижнему правому углу (где холодные звезды, как правило, тусклее).

Когда звезды гаснут

В конце концов звезда главной последовательности сжигает водород в своем ядре, достигая конца своего жизненного цикла. В этот момент он покидает основную последовательность.

Звезды, масса которых меньше четверти массы Солнца, превращаются в белых карликов. Белые карлики больше не сжигают термоядерный синтез в своем центре, но они по-прежнему излучают тепло. В конце концов, белые карлики должны превратиться в черных карликов, но черные карлики существуют только теоретически; Вселенная недостаточно стара, чтобы первые белые карлики достаточно остыли и совершили переход.

Related Stories

Внешний слой более крупных звезд схлопывается внутрь до тех пор, пока температура не станет достаточно высокой, чтобы превратить гелий в углерод. Тогда давление синтеза обеспечивает направленную наружу тягу, которая расширяет звезду в несколько раз больше, чем ее первоначальный размер, образуя красного гиганта. Новая звезда намного тусклее, чем звезда главной последовательности. В конце концов, Солнце превратится в красного гиганта, но не волнуйтесь — это произойдет еще не скоро: на самом деле, пять миллиардов лет.

«В процессе превращения Солнца в красного гиганта, — сказал Джошуа Блэкман, исследователь, специализирующийся на звездной астрономии и планетарных системах в Университете Тасмании , — он, вероятно, уничтожит внутренние планеты… вероятно, Меркурий и Венера будут уничтожены».

Представление художника об эволюции солнцеподобной звезды, от ее рождения в виде крошечной протозвезды слева до ее расширения в красный гигант, а затем в планетарную туманность справа. (Изображение предоставлено ЕКА)

Если первоначальная звезда имела массу в 10 раз больше солнечной, она прожигает свой материал в течение 100 миллионов лет и коллапсирует в сверхплотный белый карлик. Более массивные звезды взрываются насильственной смертью сверхновой, извергая более тяжелые элементы, образовавшиеся в их ядре, по всей галактике. Оставшееся ядро ​​может образовать нейтронную звезду, компактный объект, который может принимать различные формы (откроется в новой вкладке).

Долгая жизнь красных карликов означает, что даже те, которые образовались вскоре после Большого взрыва, все еще существуют сегодня. В конце концов, однако, эти маломассивные тела сожгут свой водород. Они будут становиться все тусклее и холоднее, и в конце концов свет погаснет.

Следуйте Nola Taylor Redd по адресу @nolatredd (Opens in New Tab) , FAC E (Opens in New Tab) Книга , или 77 (Google (News , или 77 (Google ( , или 77 (Google ( , или 77 (). . Следите за нами по телефону @Spacedotcom (открывается в новой вкладке) , Facebook (открывается в новой вкладке) или Google+ (открывается в новой вкладке) . Обновлено редактором Livescience Беном Биггсом 25 января 2022 г.

Дополнительные ресурсы

Узнайте больше о жизненных циклах звезд (открывается в новой вкладке) и о том, что происходит с разными звездами и их судьбами (открывается в новой вкладке) в Управлении научных миссий НАСА (открывается в новой вкладке).

Библиография

• Дж. В. Блэкман, Дж. П. Болье, Д. П. Беннетт, К. Даниельски, К. Алард, А. А. Коул, А. Вандору, К. Ранк, С. К. Терри, А. Бхаттачарья, И. Бонд, Э. Бачелет, Д. Верас, Н. Косимото, В. Батиста и Дж. Б. Маркетт, Nature.com, «Аналог Юпитера, вращающийся вокруг белого карлика (открывается в новой вкладке)»
• Джесси С. Аллен, Классификация звездных спектров (открывается в новой вкладке), Университетский колледж Лондона
• Диаграмма Герцшпрунга-Рассела (открывается в новой вкладке), Европейское космическое агентство

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space. com.

Нола Тейлор Тиллман — автор статей для Space.com. Она любит все, что связано с космосом и астрономией, и наслаждается возможностью узнать больше. Она имеет степень бакалавра английского языка и астрофизики в колледже Агнес Скотт и проходила стажировку в журнале Sky & Telescope. В свободное время она обучает своих четверых детей дома. Подпишитесь на нее в Твиттере @NolaTRedd

Жизнь звезды — Как работают звезды

Как мы упоминали ранее, звезды представляют собой большие газовые шары. Новые звезды формируются из больших холодных (10 градусов по Кельвину) облаков пыли и газа (в основном водорода), которые располагаются между существующими звездами в галактике.

1. Обычно в облаке происходит какое-то гравитационное возмущение , такое как прохождение ближайшей звезды или ударная волна от взрыва сверхновой.
2. Возмущение приводит к образованию сгустков внутри облака.
3. Сгустки схлопываются внутрь , втягивая газ внутрь под действием силы тяжести.
4. Разрушающийся комок сжимается и нагревается .
5. Разрушающийся комок начинает вращаться и распрямляться в диск.
6. Диск продолжает вращаться быстрее, втягивает внутрь больше газа и пыли и нагревается .
7. Примерно через миллион лет небольшое, горячее (1500 градусов по Кельвину) плотное ядро ​​ формируется в центре диска , называемого протостар .
8. Поскольку газ и пыль продолжают падать внутрь диска, они отдают энергию протозвезде , которая нагревает еще
9. Когда температура протозвезды достигает примерно 7 миллионов градусов Кельвина, водород начинает нагреваться до Предохранитель для получения гелия и выделения энергии.
10. Материал продолжает падать на молодую звезду в течение миллионов лет, потому что коллапс из-за гравитации больше, чем внешнее давление, создаваемое ядерным синтезом. Следовательно, внутренняя температура протозвезды повышается .
11. Если достаточная масса (0,1 солнечной массы или больше) коллапсирует в протозвезду и температура становится достаточно высокой для устойчивого синтеза, то протозвезда имеет массивный выброс газа в виде струи , называемой биполярным потоком . Если массы недостаточно, звезда не сформируется, а вместо этого станет коричневым карликом .
12. Биполярный поток очищает молодую звезду от газа и пыли . Часть этого газа и пыли может позже собраться и сформировать планеты.

Молодая звезда теперь стабильна в том смысле, что внешнее давление от синтеза водорода уравновешивает внутреннее гравитационное притяжение. Звезда выходит на главную последовательность; где он находится на главной последовательности, зависит от его массы.

Реклама

Теперь, когда звезда стабильна, она имеет те же части, что и наше Солнце:

• ядро ​​ — место, где происходят реакции ядерного синтеза
• зона излучения — место, где фотоны уносят энергию от ядра
• конвективная зона — где конвекционные потоки переносят энергию к поверхности

Однако внутренняя часть может варьироваться в зависимости от расположения слоев. Звезды, подобные Солнцу, и менее массивные, чем Солнце, имеют слои в порядке, описанном выше. Звезды, которые в несколько раз массивнее Солнца, имеют конвективные слои в глубине ядра и радиационные внешние слои. Напротив, звезды, занимающие промежуточное положение между Солнцем и самыми массивными звездами, могут иметь только лучистый слой.

Жизнь на главной последовательности

Звезды на главной последовательности сгорают, превращая водород в гелий. Большие звезды, как правило, имеют более высокую температуру ядра, чем маленькие звезды. Следовательно, большие звезды сжигают водородное топливо в ядре быстро, тогда как маленькие звезды сжигают его медленнее. Продолжительность времени, которое они проводят на главной последовательности, зависит от того, насколько быстро израсходуется водород. Следовательно, массивные звезды имеют более короткое время жизни (Солнце будет гореть примерно 10 миллиардов лет). Что произойдет, когда водород в ядре исчезнет, ​​зависит от массы звезды.