Astronet Астронет: В. А. Батурин, И. В. Миронова Звезды: их строение, жизнь и смерть
http://variable-stars.ru/db/msg/1170638/structure/equation/traspher/convect/convection.htm
Звезды: их строение, жизнь и смерть
   
предыдущая

Конвективный перенос энергии в звездах

Критерии конвективной неустойчивости

Обычным для звезд считается перенос энергии путем переизлучения фотонов. Однако переносимый таким образом поток равен светимости звезды, а непрозрачность вещества растет с уменьшением температуры наружу. В результате для переноса даже постоянного потока требуется все больший и больший градиент температуры.

Рисунок внизу иллюстрирует ситуацию, когда градиент температуры невелик (слева) и когда градиент температуры становиться достаточно большим. Критической величиной здесь является так называемый адиабатический градиент температуры, то есть такой градиент, который соответствует изменению температуры в "воздушном шаре", изолированном от окружающей среды (это распределение нарисовано в центре).

В итоге, при малых градиентах, какой-то случайно выделенный (нагретый) элемент среды, сместившись на некоторое расстояние вверх, будет стремиться вернуться к исходному уровню. Среда оказывается устойчивой к малым возмущениям плотности, температуры или положения в элементах.

Однако если градиент темпеартуры велик (рисунок справа) смещенный элемент оказывается более горячим, чем окружающая среда - ведь большой градиент температуры означает быстрое падение ее наружу - элемент просто не успевает остыть до той же степени, как и окружающая среда. Поэтому его движение не только не замедляется, а наоборот, происходит с ускорением, удоляясь от начального положения все дальше и дальше. Среда оказывается неустойчивой к перемешиванию вещества.

В нижней части рисунка приведены формулы, которые выражают математически условия устойчивости среды (слева) по отношению к конвективному перемешиванию. Такие выражения называют критерием Шварцшильда для конвекции в звездах. (Последний критерий, выраженный через энтропию, охватывает также и критерий Леду, описывающий возникновение конвекции в среде спеременным химическим составом).

Если в той или иной части звезды выполнены критерии конвекции, то полагают, что в этой области существует перемешивание, что ведет к следующим следствиям для внутреннего строения звезды.

Для расчета того градиента, который обеспечит нужный конвективный поток, в сочетании с потоком лучистой энергии, используют полуколичественную Теорию длины пути перемешивания.

В.Батурин


предыдущая

 

Rambler's Top100 Яндекс цитирования