Éabhlóid an Ghrian

Original source: http://faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The Website/evolution.html An Diagram Hertzsprung-Russell (mar shampla an Seicheamh Príomh)

Is rudaí sách simplí iad formhór na réaltaí. Tagann siad i réimse de mhéideanna agus de theochtaí, ach ní féidir ach dhá pharaiméadar a bheith mar thréith ag an gcuid is mó díobh: a mais agus a n-aois. (Tá éifeacht éigin ag comhdhéanamh ceimiceach freisin, ach ní leor é chun an pictiúr foriomlán a bheidh á phlé againn a athrú anseo. Tá na réaltaí go léir thart ar thrí cheathrú cuid hidrigine agus héiliam ceathrú nuair a bheirtear iad.)

Tagann an spleáchas ar mhais de bharr go gcinnfidh meáchan an mhais an brú lárnach, rud a chinneann a ráta dó núicléach (brú níos airde = imbhuailtí níos mó = níos mó fuinnimh), agus is é an fuinneamh comhleá a thiocfaidh as a thiomáineann teocht an réalta . Go ginearálta, is ea is ollmhór a bhfuil réalta ann, is é is gile agus níos teo é. Is amhlaidh freisin go gcaithfidh an brú gáis ag aon doimhneacht sa réalta (a bhraitheann freisin ar an teocht ag an doimhneacht sin) meáchan an gháis os a chionn a chothromú. Agus ar deireadh, ar ndóigh, ní mór an fuinneamh iomlán a ghintear sa chroí a bheith cothrom leis an bhfuinneamh iomlán a radaítear ag an dromchla.

Gineann an fíoras deireanach seo srian eile, mar gheall go dtéann radaíocht fuinnimh sféir atá ar fionraí i bhfolús faoi dhlí ar a dtugtar Cothromóid Stefan-Boltzmann:

L = C R² T⁴   (Luminosity iomlán i réimse te)

Anseo tá L ina luminosity an réalta, tá C tairiseach¹ Is é R ga an réalta i méadair, agus is é T teocht dhromchla an réalta i K°. Tabhair faoi deara cé chomh tapa is a ardaíonn an fuinneamh atá radaithe ag réalta le T: cuireann dúbailt an teocht faoi deara go méadóidh a aschur fuinnimh 16 huaire.

Deirtear go bhfuil réalta a chomhlíonann na srianta seo go léir i gcothromaíocht hidreastatach. Tá an t-ádh ar an gcothromaíocht hidreastatach go mbíonn na réaltaí cobhsaí. Má tá comhbhrú le réalta, cuireann an comhbhrú le dó núicléach a mhéadú, rud a ghineann níos mó teasa, a chuireann an brú suas agus a dhéanann an réalta ag leathnú. Téann sé ar ais go cothromaíocht. Ar an gcaoi chéanna, má tá croí réalta le dí-chomhbhrú, ansin laghdaíonn dó núicléach, a fhuaraíonn an réalta agus a thugann an brú síos, agus dá bhrí sin na conarthaí réalta agus a fhilleann arís ar chothromaíocht. Níor mhéadaigh aschur fuinnimh na Gréine níos mó ná b’fhéidir 0.1% go 0.2% i stair an duine – ní dona le haghaidh imoibreora núicléach nach bhfuil aon choiste rialála aige, gan aon innealtóirí, agus nach bhfuil seiceáil sábháilteachta aige i mbeagnach cúig billiún bliain.

Ciallaíonn comhghaolú daingean teochta, brú, mais agus ráta dó núicléach nach féidir le réalta de mhais agus aois áirithe cothromaíocht hidreastatach a bhaint amach ag sraith amháin luachanna. Is é sin, tá an t-aschur trastomhas, teochta agus fuinnimh céanna ag gach réalta inár réaltra den mhais agus den aois chéanna leis an nGrian. Níl aon bhealach eile ann chun gach rud a chothromú. Má ghineann ceann graf an-chriticiúil réaltfhisice ar a dtugtar Diagram Hertzsprung-Russell (léaráid H-R do ghearr), éiríonn an gaol idir mais réaltaí agus a chuid airíonna eile níos soiléire. Léirítear léaráid H-R i bhFíor 1.

Tógann léaráid H-R sraith réaltaí agus ceapann siad a n-luminosities (i gcoibhneas leis an Ghrian) i gcoinne a teochtaí dromchla. Tabhair faoi deara go ritheann an scála teochta ar an léaráid H-R i bhFigiúr 1 ar gcúl, ar dheis go dtí an taobh clé, agus go bhfuil an ais luminosity comhbhrúite go mór. (Go stairiúil, ba é seo an chaoi ar tógadh an chéad léaráid AD, mar atá anois go léir.) Nuair a dhéantar é le haghaidh sampla mór réaltaí, feicimid go dtiteann tromlach mór na réaltaí i mbanna singil cuasach a ritheann ón ar dheis ó thaobh na láimhe deise go barr na láimhe clé: is é sin, ó dim agus dearg go geal agus te-bán. Glaonn na réalteolaithe an Príomh-Seicheamh ar an mbanna seo, agus mar sin tugtar príomh-ord star.2 ar aon réalta ar feadh an bhanda

Tá an príomhsheicheamh go beacht mar gheall ar nádúr dolúbtha an chothromaíochta hidreastatach. Tá réaltaí le maiseanna an-íseal (chomh beag le 7.5% sin na Gréine) suite ar dheis íochtarach den léaráid H-R. Ní mór dóibh a bheith ar dheis dheas. Freagraíonn an chuid seo den léaráid H-R do luminosity an-íseal – chomh híseal le deichiú míle an Ghrian – agus teocht íseal dromchla, atá comhionann le luisne éadrom oráiste-buí miotail leáite. Níl go leor mais ag na réaltaí seo chun an brú is gá a chruthú chun go mbeidh an dó núicléach ina chroíthe níos tapúla. Tá réaltaí maise arda (os cionn 40 maise gréine) ina gcónaí ar an taobh clé uachtarach, mar is gá. Murab ionann agus na réaltaí íseal-mhaise, eascraíonn fathaigh ar féidir leo a bheith 160,000 uair níos luminous ná an Ghrian a gcuid maiseanna ollmhóra agus a mbrúnna lárnacha, agus mar sin go dtugann siad níos mó fuinnimh amach sa ultraivialait ná mar a fheictear iad. Tá an Ghrian beagnach leathbhealach díreach idir na foircinn seo, agus dá bhrí sin níl sé thar a bheith éadrom ná thar a bheith geal mar a théann na réaltaí. Tá dath geal buí-bán air.

Ciallaíonn an cineál duine le duine idir an mhais agus an chothromaíocht hidreastatach, agus tú ag athrú maise réalta, go léir is féidir leat a dhéanamh ná sleamhnú ar feadh rian amháin réamhshocraithe maidir lena chuid airíonna fisiciúla eile. Is é an rian seo an príomh-ord díreach. Ach anois a dúirt mé go nochtann an dara breathnú ar an léaráid H-R go bhfuil réabadh réaltaí go maith as an bpríomhshraith: tá siad comhchruinnithe i “oileáin” ar thaobh na láimhe deise uachtair agus ar chlé íochtarach. Ós rud é go bhfuil na réaltaí ar dheis uachtarach an-lonrúil ach go bhfuil dromchlaí fuara, reddish acu, glaonn réalteolaithe orthu fathaigh dhearga. Ar an gcaoi chéanna, ós rud é go bhfuil na réaltaí ar an taobh clé níos lú fós bán-te, tugtar abhaic bhána orthu. Táimid tar éis na habhaí bána a chomhlíonadh cheana féin, ar bhealach teoiriciúil. Anois, déanaimis a fheiceáil cá as a dtagann na cinn réadacha.

Airseacha Dearg Agus Abhaic Bhána Tagann fathaigh dhearga agus abhaic bhána chun cinn mar go n-athraíonn réaltaí, cosúil le daoine, le haois agus go bhfaigheann siad bás ar deireadh thiar. I gcás daoine, is é an chúis aosaithe ná meath na bhfeidhmeanna bitheolaíochta. I gcás réalta, is é an chúis atá leis an ngéarchéim fuinnimh dosheachanta agus í ag tosú ag éirí as breosla núicléach.

Ón uair a rugadh é 4.5 billiún bliain ó shin, tá méadú de thart ar 30% tagtha ar lonrúlacht na Gréine. Tá an héiliam “luaithreach” a fhágtar taobh thiar de níos dlúithe ná hidrigin, mar sin tá an meascán hidrigine / héiliam i gcroílár na Gréine ag éirí níos dlúithe go mall, rud a chuireann leis an mbrú. Fágann sé seo go mbíonn na himoibrithe núicléacha ag rith beagán níos teo. Gileann an Ghrian.

Gluaiseann an próiseas gileála seo go han-mhall ar dtús, nuair a bhíonn dóthain hidrigine fós le bheith dóite i lár na réalta. Ach sa deireadh, laghdaítear an breosla i gcroílár an chroí go dtosaíonn a tháirgeadh fuinnimh beag beann ar an dlús méadaitheach. Nuair a tharlaíonn sé seo, tosaíonn dlús an chroí ag méadú níos mó, mar gheall ar gan teas a bheith in ann é a dhiúltú, is é an t-aon bhealach is féidir leis an gcroí freagairt freagairt ná go dtí go bhfuil a bhrú inmheánach ard go leor chun meáchan an réalta iomlán. Go hachomair, mar gheall ar an bhfolmhú seo sa phríomh-umar breosla, ní bhíonn an réalta níos gile, toisc go gcuireann an brú dian ar dhromchla an chroí an sruth hidrigine ann níos tapúla. Sin níos mó ná an t-easóg ón ionad ídithe breosla. Ní hamháin go leanann láidriú na réalta air, luathaíonn sé.

Tá an Ghrian thart ar leathbhealach trí phróiseas an-fhada chun aistriú ó mhodh ina ndéantar hidrigin a dhó i eithne ina lár go dtí modh ina ndóitear hidrigin i mblaosc sféarúil atá fillte thart ar dhlúth-the, an-dlúth, ach go leor croí támh, héiliam. Chomh luath agus a dhéanann sé an t-aistriú ó chroídhó go dó a bhlaosc, beidh sé ag dul isteach ina bhlianta oíche. De réir mar a fhásann an croí héiliam, mar sin ní dhéanann an bhlaosc dóite hidrigine os a chionn, rud a fhágann go mbíonn an Ghréine níos gile fós fiú agus an ráta ag a dtugtar héiliam ar an gcroílár a mhéadú. Cuireann an croílár atá ag fás hidrigin na Gréine níos gasta fós, agus ní mhéadaíonn sé seo an croí níos gasta. . . .

I mbeagán focal, sa deireadh, tosaíonn an foirnéis núicléach i lár gach réalta ag róthéamh. Chun uimhreacha a chur air seo, nuair a bunaíodh an Ghrian 4.5 billiún bliain ó shin bhí sé thart ar 30% níos lú ná mar atá faoi láthair. Ag deireadh na chéad 4.8 billiún bliain eile, beidh an Ghrian thart ar 67% níos gile ná mar atá sé anois. Sa 1.6 billiún bliain ina dhiaidh sin, tiocfaidh suaitheadh ​​marfach 2.2 L_o.  (L_o =Faoi láthair beidh an Domhan rósta le carraig lom, a aigéin agus a shaol go léir á bruite ar shiúl le Grian atá ag teacht chun cinn a bheidh thart ar 60% níos mó ná mar atá faoi láthair.4 Beidh an teocht dromchla ar an Domhan níos mó ná de 600 F°. Ach tá an leagan seo den Ghrian fós cobhsaí agus órga i gcomparáid leis an méid atá le teacht.

Timpeall na bliana 7.1 billiún AD, tosóidh an Ghrian ag teacht chun cinn chomh tapa sin go mbeidh sé ina phríomhstáisiún seicheamh. Tosóidh a shuíomh ar an léaráid H-R ón áit a bhfuil sé anois, gar don lár, i dtreo na láimhe deise uachtair ina gcónaíonn na fathaigh dhearga. Tá sé seo toisc go mbeidh croí chriticiúil ag croílár héiliam na Gréine sa deireadh, nuair nach féidir leis an mbrú ó ghnáth-gháis an meáchan brúite atá á thochailt air a choinneáil suas (ní fiú gáis a théitear i ndeich milliún céim). Tosóidh síol beag bídeach d’ábhar leictreon-degenerate ag fás i lár na Gréine. Tá sonraí an aistrithe seo faoi réir díospóireachta, ach léiríonn ríomhanna teoiriciúla go dtosóidh sé nuair a shroicheann croí héiliam támh an Ghrian thart ar 13% de mhais na gréine, nó thart ar 140 Iúpatar.

Ag an bpointe seo ina shaol, beidh an Ghréig neamhrialta. Tá an mheicníocht a bhí níos géire fós ag déanamh níos gile don aon bhilliún bliain déag anuas – níos mó brú lárnaí, a chruthaíonn dó núicléach níos teo, a bhfuil níos mó héiliam mar thoradh air chun an croí a mhéadú – ag luathadh anois go leibhéil tubaisteacha ag an leictreon-mheathlúchán atá ag méadú go seasta. 500 milliún bliain tar éis dó an pointe criticiúil a bhaint amach, beidh balún na Gréine go 34L_o, ie go leor chun lochanna glowing de alúmanam leáite a chruthú ar dhromchla an Domhain. Ní shroichfidh sé ach 105 milliún bliain L_o, agus 40 milliún bliain ina dhiaidh sin rachaidh sé go 2,300 dochreidte L_o.

Faoin am seo beidh aschur mór fuinnimh na Gréine tar éis a sraitheanna seachtracha a atmaisféar isteach in atmaisféar ollmhór ach an-fhliuchrach ar a laghad méid na fithise Mearcair, agus b’fhéidir chomh mór leis an bhfithis i Véineas. (Smaoinigh ar an gcaoi a n-iompraíonn an t-uisce i bpota uisce atá ag fiuchadh go tapa i gcomparáid leis an bpota i bpota atá ag suanbhruith go réidh. Tá sé seo ar aon dul leis an gcúis go gcuireann atmaisféar na Gréine “boils” amach de réir mar a éiríonn a chroí níos teo). Ciallaíonn atmaisféar gréine agus aschur teasa ollmhór na Gréine: # 1) go mbeidh an Domhan dóite go dtí rud ar bith ach croí iarann farraige faoin bpointe seo, mura ndéantar é a galú ar fad – taispeánann ríomhaireachtaí go bhféadfadh sé dul ar bhealach amháin – agus # 2) beidh an t-atmaisféar gréine sách fionnuar in ainneoin aschur ollmhór fuinnimh na Gréine. Dá bhrí sin, beidh dath dearg ar an nGrian agus beidh sé thar a bheith lonrúil. Beidh sé tar éis dul isteach sna fathaigh dhearga. (Féach Figiúr 2.)