Химический состав звёзд [Солнца]

Очень скоро после открытия спектрального анализа были получены спектры Солнца и было доказано, что вещество Солнца состо­ит из тех же химических элементов, что и Земля. Правда, по­сле того как появились спектры звёзд, ясности стало меньше. Удивительным было то, что гелий был открыт в спектре сол­нечной короны, а в спектре Солнца его обнаружить не уда­лось. Удивляло разнообразие звёздных спектров. В одних из них не было ничего, кроме линий гелия, и даже ионизован­ного гелия, в других один водород, в третьих водорода нет, но есть множество линий самых разнообразных элементов.

Появление квантовой механики позволило разобраться во всем этом разнообразии. Выяснилось, что особенности спект­ров определяются главным образом температурой того слоя, в котором образуются спектральные линии. При различных тем­пературах создаются условия для появления разных спект­ральных линий.

Когда удалось провести расчёты спектральных линий, смог­ли определить и истинный химический состав звёзд. Он ока­зался удивительно одинаковым. Во всех звёздах, точнее во всей Вселенной, преобладающими элементами являются водо­род (около 65% по массе) и гелий (около 35% по массе). На долю всех остальных химических элементов приходится не бо­лее 1% по массе.

Химический состав вещества звёзд, несомненно, зависит от их возраста. В самых старых звёздах количество тяжёлых (тя­желее гелия) химических элементов не превышает 0,1%, а в самых молодых доходит до 4%. Это очень важный факт для теории эволюции звёзд, галактик и Вселенной.

Для простоты понимания можно рассмотреть появление в спек­тре звезды линий водорода.

Спектр водорода образуется при переходах электрона внутри атома с одного энергетического уровня на другой. В частности, линии водорода появятся в спектре только тогда, когда в веществе значительное количе­ство атомов водорода имеет электрон на втором энергетичес­ком уровне. Чем больше таких атомов, тем сильнее наблюда­емая линия. Материал с сайта http://wiki-what.com

В звёздах с низкой температурой атмосферы (3000— 4000 K) атомов водорода с электроном на втором уровне нет. Ведь, для того чтобы перевести электрон на второй уровень, он должен получить достаточно большую энергию при столк­новении с другим атомом или свободным электроном. Но при столь низких температурах атомов и электронов с такой боль­шой энергией просто очень мало.

При температурах около 10 000 K в большинстве атомов водорода электроны находятся именно на втором энергетиче­ском уровне и в спектре видны мощные линии водорода. При ещё больших температурах водород уже ионизован и в спект­ре его линий нет, зато появляются линии гелия, и при тем­пературах около 35 000 K в спектре видны только линии ге­лия и ионизованного гелия.

Нужно сказать, что при низких температурах почти все атомы водорода имеют электрон на самом низком, основном уровне, их линии поглощения лежат в далёкой ультрафиоле­товой области спектра.