דלג לתוכן הראשי
מצפה הכוכבים כנרת
  • ספר לימוד
    • פרק א' – כיצד פועל המדע?
    • פרק ב' – אסטרונומיה קדומה
    • פרק ג' – המהפכה הקופרניקנית
    • פרק ד' – אנרגיה וחומר ביקום
    • פרק ה' – מערכת ארץ-ירח
    • פרק ו' – פלנטות ארציות
    • פרק ז' – פלנטות ענקיות וירחיהן
    • פרק ח' – גופים במרחב הפלנטרי
    • פרק ט' – כיצד נוצרה המערכת הפלנטרית?
    • פרק י' – גלוי קרינה מהחלל
    • פרק י"א – השמש – הכוכב שלנו
    • פרק י"ב – תכונותיהם של כוכבים
    • פרק י"ג – הולדתם ומותם של כוכבים
    • פרק י"ד – שביל החלב
    • פרק ט"ו – גלקסיות
    • פרק ט"ז – היקום המתפשט
    • פרק י"ז – קוסמולוגיה
    • פרק י"ח – החיים בכדור הארץ
    • פרק י"ט – חיים ביקום
  • הדמיות
  • עבודות זעירות
    • מהם מטאוריטים?
    • מה הם כתמי שמש?
    • מה קורה לחלקי השמש כאשר הם מתפרצים מהשמש ומה תוצאת נפילתם?
    • מדוע כוכב הלכת אורנוס מסתחרר בשכיבה על הצד?
    • מדוע צבעו של מאדים אדום?
    • מדוע כוכב הלכת אורנוס מסתחרר בשכיבה על הצד?
    • למה נעלמו המים במאדים?
    • איך כוכב הלכת צדק נוצר, הגיע למערכת השמש והחל להסתובב סביבה במסלול הקבוע?
    • כיצד נוצרו טבעותיו של שבתאי (saturn)?
  • פעילויות תלמידים
    • בית ספר יסודי
    • חטיבת ביניים
    • בית ספר תיכון
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • פרויקטים
    • מייזמים שמתקיימים כעת
    • מייזמים שהסתיימו
    • תערוכת טילאות
  • צור קשר
  • ראשי
  • ספר לימוד
  • הדמיות באסטרונומיה
  • עבודות זעירות
  • אסטרוטופ
  • פעילויות תלמידים
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • פרויקטים
  • צור קשר
מצפה הכוכבים כנרת
  • ספר לימוד
    • פרק א' – כיצד פועל המדע?
    • פרק ב' – אסטרונומיה קדומה
    • פרק ג' – המהפכה הקופרניקנית
    • פרק ד' – אנרגיה וחומר ביקום
    • פרק ה' – מערכת ארץ-ירח
    • פרק ו' – פלנטות ארציות
    • פרק ז' – פלנטות ענקיות וירחיהן
    • פרק ח' – גופים במרחב הפלנטרי
    • פרק ט' – כיצד נוצרה המערכת הפלנטרית?
    • פרק י' – גלוי קרינה מהחלל
    • פרק י"א – השמש – הכוכב שלנו
    • פרק י"ב – תכונותיהם של כוכבים
    • פרק י"ג – הולדתם ומותם של כוכבים
    • פרק י"ד – שביל החלב
    • פרק ט"ו – גלקסיות
    • פרק ט"ז – היקום המתפשט
    • פרק י"ז – קוסמולוגיה
    • פרק י"ח – החיים בכדור הארץ
    • פרק י"ט – חיים ביקום
  • הדמיות
  • עבודות זעירות
    • מהם מטאוריטים?
    • מה הם כתמי שמש?
    • מה קורה לחלקי השמש כאשר הם מתפרצים מהשמש ומה תוצאת נפילתם?
    • מדוע כוכב הלכת אורנוס מסתחרר בשכיבה על הצד?
    • מדוע צבעו של מאדים אדום?
    • מדוע כוכב הלכת אורנוס מסתחרר בשכיבה על הצד?
    • למה נעלמו המים במאדים?
    • איך כוכב הלכת צדק נוצר, הגיע למערכת השמש והחל להסתובב סביבה במסלול הקבוע?
    • כיצד נוצרו טבעותיו של שבתאי (saturn)?
  • פעילויות תלמידים
    • בית ספר יסודי
    • חטיבת ביניים
    • בית ספר תיכון
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • פרויקטים
    • מייזמים שמתקיימים כעת
    • מייזמים שהסתיימו
    • תערוכת טילאות
  • צור קשר
  • ראשי
  • ספר לימוד
  • הדמיות באסטרונומיה
  • עבודות זעירות
  • אסטרוטופ
  • פעילויות תלמידים
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • פרויקטים
  • צור קשר
12.23 להבין את הסדרה הראשית
ראשי » פרק י"ב - תכונותיהם של כוכבים » 12.23 להבין את הסדרה הראשית

12.23 להבין את הסדרה הראשית

ארתור אדינגטון (1882–1944).

למה סוגים מובחנים של כוכבים – כוכבי הסדרה הראשית, הענקים והננסים הלבנים – נמצאים במקומות שונים בדיאגרמת H-R? התשובה הפשוטה היא שלכוכבים יש מסות שונות. כוכבי סדרה ראשית בעלי מסה גדולה חמים יותר, בהירים יותר וגדולים יותר מכוכבי סדרה ראשית בעלי מסה קטנה. האם יש קשר פשוט בין המסה לנגיהות? איך מתפתחים כוכבים בחלקים שונים של דיאגרמת H-R? האם סוג אחד של כוכב יכול להפוך לסוג אחר? האסטרונומים משתמשים בדיאגרמת H-R ככלי אבחון, שבמרכזו הסדרה הראשית.

חלק גדול מהמחקר השיטתי של תכונות הכוכבים התחיל באסטרופיזיקאי האנגלי ארתור אדינגטון בשנות העשרים של המאה ה-20, ומדענים אחרים המשיכו אותו עד שנות החמישים. אדינגטון הראה שאותן שתי השפעות מנוגדות שפועלות בשמש מתחרות זו בזו בכל כוכב: הכבידה מושכת את הגז של הכוכב פנימה, ולחץ הגז דוחף החוצה. זה עקרון שיווי המשקל ההידרוסטטי: בכל כוכב יציב, הכוחות האלה מאוזנים בכל נקודה בכוכב. הכבידה הפנימית של כוכב נקבעת לפי המסה שלו, ולכן המסה היא תכונה יסודית של כוכב, אף שקשה למדוד אותה ישירות.

כשכוכב מתכווץ בכוח הכבידה, נוצר חום. כוכב יציב בסדרה הראשית הוא כוכב שהתכווץ עד שפנימו התחמם מספיק כדי שיתחילו תגובות גרעיניות בין אטומי מימן. בשלב הזה הפנים נעשה מקור חום יציב, שמקרין אור ויוצר לחץ החוצה שמאזן את משיכת הכבידה פנימה. מה שהיה כדור גז מתכווץ נעשה כוכב בגודל קבוע, שנשלט על ידי שחרור האנרגיה בפנים. כל כוכבי הסדרה הראשית הופכים מימן להליום בתהליך ההיתוך: מקור האנרגיה העיקרי בפנים כוכב בסדרה הראשית הוא תגובות גרעיניות שצורכות מימן. במובן הזה, כל כוכבי הסדרה הראשית דומים לשמש. אבל כוכבי סדרה ראשית יכולים להיות בעלי נגיהות גדולה פי מיליון משל השמש, או קטנה ממנה פי עשרת אלפים. האסטרונומים צריכים להסביר את הטווח המדהים הזה של תפוקות אנרגיה בסדרה הראשית.

מאחר שכוכבים נוצרים עם מלאי עצום של מימן, הם נשארים יציבים על הסדרה הראשית, בגודל קבוע, זמן רב יחסית. אילו כוכב יציב היה מתנפח כמו במטה קסם, הגז שלו היה מתקרר, התגובות הגרעיניות היו נחלשות והלחץ החוצה היה קטן – והשכבות החיצוניות היו חוזרות למצבן המקורי. ואילו היה נדחס כמו במטה קסם, פנימו היה נעשה צפוף יותר, התגובות היו מתגברות, הלחץ החוצה היה גדל, והכוכב היה מתנפח בחזרה. כוכב בסדרה הראשית נוטה להישאר במצב יציב, בזכות שיווי המשקל ההידרוסטטי שקיים בכל נקודה בו. שיווי המשקל ההידרוסטטי פועל כמו "תרמוסטט" של הכוכב – משוב שלילי, שמרסן שינויים ושומר על יציבות הכוכב. הכוכב יישאר יציב כל עוד ההרכב הפנימי שלו וקצב הפקת האנרגיה בו נשארים קבועים.

חישובים שמבוססים על הרעיונות האלה גילו קשר בין מסה לנגיהות בכוכבי הסדרה הראשית. לכוכב שמתיך מימן ומסתו גדולה משל השמש יש נגיהות וטמפרטורת פני שטח גבוהות משל השמש, ולכן בדיאגרמת H-R הוא נמצא משמאל לשמש ומעליה. באופן דומה, כוכב בעל מסה קטנה יותר נמצא מימין לשמש ומתחתיה. לכן הכוכבים האלה נמצאים לאורך קו בדיאגרמת H-R – הסדרה הראשית. כך מוסברת הסדרה הראשית: קבוצת הכוכבים במסות שונות שהגיעו למבנה יציב, ומפיקים אנרגיה בצריכת מימן בתגובות גרעיניות.

מבחינה מתמטית, הנגיהות של כוכב פרופורציונלית, בקירוב, למסה שלו בחזקת 3.5. ביחידות של השמש: L = M3.5. זה קשר תלול מאוד, כפי שיראו כמה דוגמאות. לכוכב שמסתו גדולה פי חמישה משל השמש תהיה נגיהות של 53.5 = 5 × 5 × 5 × √5 ≈ 280 שמשות. ולהפך, לכוכב שמסתו עשירית בלבד ממסת השמש תהיה נגיהות של 0.13.5 = 0.1 × 0.1 × 0.1 × √0.1 ≈ 1/3,160 משל השמש. כוכבים מסיביים הם כמו מגדלורים עוצמתיים, וכוכבים קלים – כמו פנסי כיס עלובים. למה הנגיהות תלויה כל כך במסה? מסה גדולה יותר פירושה טמפרטורה גבוהה בהרבה בליבה. הנגיהות של הכוכב תלויה באופן שבו הקרינה מפעפעת החוצה מהאזורים המרכזיים החמים, כששיווי המשקל ההידרוסטטי מתקיים בכל נקודה. התוצאה של החישובים האלה היא נגיהות שתלויה מאוד בטמפרטורה, ולכן במסה. ומעניין: מנגנון הפקת האנרגיה כמעט אינו משחק תפקיד בחישוב הזה. זו הסיבה שאסטרופיזיקאים כמו ארתור אדינגטון יכלו להבין את הסדרה הראשית עוד לפני שפותחה תורת ההיתוך!

אפשר לסכם את עיקר התכונות של כוכבי הסדרה הראשית כך:

• כוכבי הסדרה הראשית הופכים מימן להליום בהיתוך גרעיני.

• כוכבי הסדרה הראשית יציבים, והמבנה הפנימי שלהם נשלט על ידי עקרון שיווי המשקל ההידרוסטטי.

• כוכבי סדרה ראשית בעלי מסה גדולה גדולים יותר ובעלי נגיהות גדולה יותר, והפוטוספירות שלהם חמות יותר, מאשר כוכבי סדרה ראשית בעלי מסה קטנה.

• הסדרה הראשית בדיאגרמת H-R היא רצף של מסות, והנגיהות קשורה למסה בקירוב לפי L = M3.5.

• כל כוכבי הסדרה הראשית נמצאים בשלב הראשון של התפתחות הכוכבים – השלב שבין היווצרות הכוכב לבין סוף היתוך המימן בליבה.

בדיאגרמת H-R, המסה והנגיהות עולות ברציפות כשעולים לאורך הסדרה הראשית. עכשיו אפשר לעקוב אחרי שרשרת ההיגיון שמסבירה את הסדרה הראשית: לכוכבים מסיביים יותר יש כבידה חזקה יותר, שיוצרת טמפרטורות גבוהות יותר בפנים הכוכב. הטמפרטורה הגבוהה יותר, והאופן שבו האנרגיה מועברת החוצה, נותנים גם נגיהות גבוהה יותר וגם טמפרטורת פני שטח גבוהה יותר. (אותו היגיון אינו חל על כוכבים שמחוץ לסדרה הראשית: המיקום של כוכב בחלקים אחרים של דיאגרמת H-R אינו מדד פשוט למסה שלו. במילים אחרות, בענקים, בעל-ענקים ובננסים לבנים, הפקת האנרגיה, ההרכב או העברת האנרגיה אינם בדיוק כמו בכוכבי הסדרה הראשית).

מפקד של כוכבי הסדרה הראשית מראה שלרובם מסה קטנה משל השמש. סיבה אחת לכך היא שתהליך היווצרות הכוכבים נוטה ליצור הרבה יותר כוכבים בעלי מסה קטנה מכוכבים בעלי מסה גדולה. סיבה אחרת היא שמשך החיים של כוכב בסדרה הראשית מתארך מאוד ככל שהמסה שלו קטנה – כוכבים קלים חיים הרבה יותר מכוכבים כבדים.

→ הסעיף הקודם: 12.22 כוכבים בגדלים שונים  |  הסעיף הבא: 12.24 מבנה הכוכבים ←

« הקודם
הבא »
פוסטים אחרונים
  • 13.27 סופרנובה 1987A
  • 13.17 יצירת היסודות הכבדים
  • 12.25 התפתחות כוכבים
  • 12.24 מבנה הכוכבים
  • 12.23 להבין את הסדרה הראשית
קטגוריות
  • אור והספקטרום האלקטרומגנטי
  • אנרגית השמש
  • אסטרואידים
  • אסטרוטופ
  • אסטרונומיה במאות 16-17
  • בית ספר יסודי
  • בית ספר תיכון
  • גלקסיות
  • גרמי שמים
  • הדמיות באסטרונומיה
  • הזמנת הרצאות
  • הירח
  • המרכז לחינוך אסטרונומי כנרת
  • הצעות למחקר
  • השמש
  • חטיבת ביניים
  • טלסקופ רובוטי
  • טלסקופים
  • ימי חלל ואסטרונומיה
  • כוכבים כפולים ומשתנים
  • כללי
  • ליקויים
  • מייזמים המתקיימים כעת
  • מייזמים שהסתיימו
  • מערכת השמש
  • מפגשי חובבים
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • ספר לימוד
  • עבודות זעירות
  • פלנטה אורנוס
  • פלנטות מחוץ למערכת השמש
  • פלנטות מחוץ למערכת השמש
  • פלנטת מאדים
  • פלנטת נוגה
  • פלנטת נפטון
  • פלנטת צדק
  • פלנטת שבתאי
  • פעילויות לציבור הרחב
  • פעילויות לתלמידים
  • פרויקטים
  • פרק א' – כיצד פועל המדע?
  • פרק ב' – אסטרונומיה תצפיתית
  • פרק ג' – המהפכה הקופרניקנית ותוצאותיה
  • פרק ד' – אנרגיה וחומר ביקום
  • פרק ה' – מערכת ארץ-ירח
  • פרק ו' – פלנטות ארציות
  • פרק ז' – פלנטות ענקיות וירחיהן
  • פרק ח' – גופים במרחב הפלנטרי
  • פרק ט' – היווצרות מערכת פלנטרית
  • פרק ט"ו – גלקסיות
  • פרק ט"ז – היקום המתפשט
  • פרק י' – גלוי קרינה מהחלל
  • פרק י"א – השמש – הכוכב שלנו
  • פרק י"ב – תכונותיהם של כוכבים
  • פרק י"ג – הולדתם ומותם של כוכבים
  • פרק י"ד – שביל החלב
  • פרק י"ז – קוסמולוגיה
  • פרק י"ח – החיים בכדור הארץ
  • פרק י"ט – חיים ביקום
  • קואורדינטות ותנועות
  • קוסמולוגיה
  • שאלות נפוצות
  • תוכנות לניתוח תצלומים
  • תחרות ארצית בצילום אסטרונומי
  • תכונותיהם של כוכבים
  • תמיכה
  • תנועות גרמי שמים
  • תערוכת טילאות
  • תצפיות שמיים
תגובות אחרונות
    ארכיונים
    • נובמבר 2026
    • אוקטובר 2026
    • ספטמבר 2026
    • מאי 2026
    • מרץ 2026
    • נובמבר 2025
    • אוקטובר 2025
    • אוגוסט 2025
    • יולי 2025
    • יוני 2025
    • פברואר 2025
    • נובמבר 2024
    • אוקטובר 2024
    • אוגוסט 2024
    • יולי 2024
    • מאי 2024
    • פברואר 2024
    • ספטמבר 2023
    • אוגוסט 2023
    • אפריל 2023
    • מרץ 2023
    • פברואר 2023
    • ינואר 2023
    • דצמבר 2022
    • נובמבר 2022
    • אוקטובר 2022
    • פברואר 2022
    • דצמבר 2021
    • דצמבר 2020
    • דצמבר 2019
    • אוקטובר 2019
    • ספטמבר 2019
    • אוגוסט 2019
    • יולי 2019
    • יוני 2019
    • מאי 2019
    • אפריל 2019
    • ינואר 2019
    • נובמבר 2018
    • אוקטובר 2018
    • ספטמבר 2018
    • יולי 2018
    • יוני 2018
    • מאי 2018
    • אפריל 2018
    • מרץ 2018
    • פברואר 2018
    • ספטמבר 2017
    • אוגוסט 2017
    • יולי 2017
    • יוני 2017
    • מאי 2017
    • אפריל 2017
    • מרץ 2017
    כלים
    • הרשמה
    • התחבר
    • פיד רשומות
    • פיד תגובות
    • WordPress.org
    תוכן עניינים:
    פרק א'
    • 1.14 קנה מידה בחלל
    • 1.13 האסטרונומיה כמדע
    • 1.12 מחקר מדעי מודרני
    • 1.11 מערכות ידע מדעיות
    • 1.10 תיאוריות מדעיות
    • 1.9 חקר מקרה – חיים על מאדים
    • 1.8 בדיקת השערות
    • 1.7 סימון מדעי
    • 1.6 תצפיות ואי-וודאות
    • 1.5  ממדים
    • 1.4  אומדן
    • 1.3 מדידות
    • 1.2 ראיות
    • 1.1 טבע המדע
    פרק ב'

    יש ללחוץ על כפתור העריכה כדי לשנות את הטקסט הזה. לורם איפסום דולור סיט אמט, קונסקטורר אדיפיסינג אלית קולהע צופעט למרקוח איבן איף, ברומץ כלרשט מיחוצים. קלאצי צש בלי

    מדיניות הפרטיות | כל הזכויות שמורות ל-שיר-שירותי ידע ברשת, אשדות יעקב איחוד © 2022
    Design by Visuali

    כלי נגישות

    גודל טקסט
    הצהרת נגישות
    by Studio Visuali
    logo

    אנחנו משתמשים בעוגיות

    אנו משתמשים בעוגיות כדי לשפר את חוויית הגלישה שלך, לנתח את השימוש באתר ולהתאים עבורך תוכן שיווקי. בלחיצה על "אישור הכל" אתה מאשר את השימוש בעוגיות. באפשרותך לנהל את העדפותיך, לדחות עוגיות שאינן הכרחיות או לקרוא עוד במדיניות הפרטיות שלנו.

    מדיניות פרטיות

    Visuali — Cookie Consent

    עוגיות הכרחיות

    עוגיות אלו נדרשות לתפקוד הבסיסי של האתר ולא ניתן לכבותן.

    עוגיות פונקציונליות

    מאפשרות לאתר לזכור את העדפותיך, כגון שפה או אזור.

    עוגיות אנליטיקה

    עוזרות לנו להבין כיצד המבקרים משתמשים באתר, לשם שיפור השירות.

    עוגיות שיווק

    משמשות להצגת פרסומות רלוונטיות עבורך ולמדידת אפקטיביות קמפיינים.

    גלילה לראש העמוד