Зірки – це величезні кулі, які складаються з світиться плазми. У межах нашої галактики налічується величезна їх кількість. Зірки грали важливу роль у розвитку науки. Також вони відзначалися у міфах багатьох народів, служили в якості інструментів навігації. Коли були винайдені телескопи, а також відкриті закони руху небесних тіл і гравітація, вчені зрозуміли: всі зірки, схожі на Сонце.

Визначення

До зірок головної послідовності відносять всі ті, усередині яких водень перетворюється в гелій. Так як цей процес властивий більшій частині зірок, до цієї категорії належить більшість спостережуваних людиною світил. Наприклад, Сонце також відноситься до даній групі. Альфа Оріона, або, наприклад, супутник Сіріуса не належать до зірок головної послідовності.

Групи зірок

Вперше питанням зіставлення зірок з їх спектральними класами зайнялися вчені Е. Герцшпрунга і Р. Рассел. Вони створили діаграму, на якій відображався спектр і світність зірок. Згодом дана діаграма була названа в їх честь. Велика частина світил, розташованих на ній, називається небесними тілами головної послідовності. У цю категорію входять зірки, починаючи від блакитних надгігантів, і закінчуючи білими карликами. Світність Сонця на даній діаграмі приймається за одиницю. В послідовність входять зірки різної маси. Вчені виділили такі категорії світил:

Надгіганти – I клас світності.

Гіганти – II клас.

Зірки головної послідовності – V клас.

Субкарлики – VI клас.

Білі карлики – VII клас.

Процеси всередині світил

З точки зору структури Сонце може бути розділене на чотири умовні зони, в межах яких відбуваються різні фізичні процеси. Енергія випромінювання зірки, а також внутрішня теплова виникають глибоко всередині світила, передаючись на зовнішні шари. Будова зірок головної послідовності схоже зі структурою світила Сонячної системи. Центральною частиною будь-якого світила, що відноситься на діаграмі Герцшпрунга-Рассела до даної категорії, є ядро. Там постійно відбуваються ядерні реакції, в процесі яких гелій перетворюється на водень. Для того щоб ядра водню змогли зіткнутися один з одним, їх енергія повинна бути вище енергії відштовхування. Тому такі реакції протікають тільки при дуже високих температурах. Всередині Сонця температура сягає 15 мільйонів градусів за Цельсієм. У міру віддалення від ядра зірки вона знижується. На зовнішньому кордоні ядра температура становить вже половину від центральної частини. Також знижується щільність плазми.

Ядерні реакції

Але не тільки за внутрішньою будовою зірки головної послідовності схожі на Сонце. Світила даної категорії відрізняються також і тим, що ядерні реакції усередині них відбуваються шляхом триступінчастого процесу. Інакше він називається протон-протонним циклом. На першій фазі два протони стикаються між собою. В результаті цього зіткнення з'являються нові частинки: дейтерій, позитрон і нейтрино. Далі протон стикається з часткою нейтрино, і виникає ядро ізотопу гелію-3 а також квант гамма-випромінювання. На третій ступені процесу два ядра гелію-3 зливаються між собою, і відбувається утворення звичайного водню.
У процесі цих зіткнень під час ядерних реакцій постійно виробляються елементарні частинки нейтрино. Вони долають нижні шари світила, і летять в міжпланетний простір. Нейтрино також реєструються і на землі. Кількість, яке реєструється вченими за допомогою приладів, незрівнянно менше, ніж їх має бути за припущенням вчених. Ця проблема є однією з найбільших загадок у фізиці Сонця.

Промениста зона

Наступним шаром в будові Сонця і зірок головної послідовності є промениста зона. Її кордони простягаються від ядра і до тонкого шару, що знаходиться на кордоні конвективної зони – тахоклина. Свою назву промениста зона отримала від способу, за допомогою якого енергія переноситься від ядра до зовнішніх шарів зірки – випромінювання. Фотони, які постійно виробляються в ядрі рухаються в цій зоні, стикаючись з ядрами плазми. Відомо, що швидкість цих частинок дорівнює швидкості світла. Але незважаючи на це, фотонам потрібно близько мільйона років, щоб досягти межі конвективної та променистої зон. Така затримка відбувається через постійне зіткнення фотонів з ядрами плазми і їх перевипромінювання.

Тахоклин

Сонце і зірки головної послідовності також мають тонку зону, мабуть, відіграє важливу роль у формуванні магнітного поля світил. Вона називається тахоклин. Вчені припускають, що саме тут відбуваються процеси магнітного динамо. Він полягає в тому, що потоки плазми витягають магнітні силові лінії і збільшують загальну напруженість поля. Також є припущення, що в зоні тахоклина відбувається різка зміна хімічного складу плазми.

Конвективна зона

Ця область являє собою самий зовнішній шар. Його нижня межа розташовується на глибині 200 тис. км., а верхня досягає поверхні світила. На початку конвективної зони температура ще досить висока, вона складає близько 2 млн градусів. Однак цей показник вже недостатній для того, щоб відбувався процес іонізації атомів вуглецю, азоту, кисню. Ця зона одержала свою назву із-за способу, за допомогою якого відбувається постійний перенесення речовини з глибоких шарів у зовнішні – конвекції, або перемішування.
У презентації про зірок головної послідовності можна вказати той факт, що Сонце є рядовий зіркою в нашій галактиці. Тому ряд питань, наприклад, про джерела його енергії, будові, а також освіту спектру – є загальним як для Сонця, так і для інших зірок. Наше світило є унікальним щодо свого розташування – це найближча до нашої планети зірка. Тому її поверхня і піддається детальному вивченню.

Фотосфера

Видима оболонка Сонця називається фотосферой. Саме вона випромінює практично всю енергію, яка приходить на Землю. Складається фотосфера з гранул, що представляють собою довгасті хмари з гарячого газу. Тут також можна спостерігати і невеликі цятки, які називаються факелами. Їх температура приблизно на 200 про З вище, ніж навколишня маса, тому вони відрізняються по яскравості. Факели можуть існувати до кількох тижнів. Ця стійкість виникає внаслідок того, що магнітне поле зірки не дає вертикальних потоків іонізованих газів відхилятися в горизонтальному напрямку.

Плями

Також на поверхні фотосфери іноді з'являються темні області – зародки плям. Нерідко плями можуть розростатися до діаметра, який перевищує діаметр Землі. Сонячні плями, як правило, з'являються групами, потім розростаються. Поступово вони дробляться на більш дрібні ділянки, поки не зникають зовсім. Плями з'являються по обидва боки сонячного екватора. Кожні 11 років їх кількість, а також займана плямами площа, досягають максимуму. За спостережуваного переміщення плям Галілей зміг виявити обертання Сонця. Надалі це обертання було уточнено за допомогою спектрального аналізу. Досі вчені ламають голову над тим, чому період збільшення сонячних плям становить 11 років. Незважаючи на прогалини в знаннях, інформація про сонячних плямах і періодичності інших аспектів діяльності зірки дають вченим можливість робити важливі прогнози. За допомогою вивчення цих даних можна робити передбачення про настання магнітних бур, порушень у сфері радіозв'язку.

Відмінності від інших категорій

Светимостью зірки називається кількість енергії, яка випускається світилом в одну одиницю часу. Ця величина може бути обчислена за кількістю енергії, яка досягає поверхні нашої планети, за умови, якщо відомо відстань зірки до Землі. Світність зірок головною послідовності більше, ніж у холодних зірок з малою масою, і менше гарячих зірок, маса яких становить від 60 до 100 сонячних. Холодні зірки знаходяться у нижньому правому куті щодо більшості світил, а гарячі – в лівому верхньому кутку. При цьому у більшості зірок, на відміну від червоних гігантів і білих карликів, маса залежить від показника світності. Більшу частину свого життя кожна зірка проводить саме на головній послідовності. Вчені вважають, що більш масивні зірки живуть набагато менше, ніж ті, що володіють малою масою. На перший погляд, повинно бути навпаки, адже у них більше водню для горіння, і вони повинні його витрачати довше. Однак зірки, що відносяться до масивних, витрачають своє пальне набагато швидше.