Uravnenie sostoyaniya

Prosteishii vid imeet U.s. ideal'nogo gaza: , gde R - gazovaya postoyannaya, - molekulyarnaya massa, t.e. sr. massa, prihodyashayasya na odnu chasticu (vklyuchaya elektrony), vyrazhennaya v atomnyh edinicah massy (1 a.e.m. ravna 1/12 massy nuklida ugleroda ¹²C, ili kg). Massy atomov him. elementov, voobshe govorya, razlichny, poetomu molekulyarnaya massa zavisit ot sostava gaza. Massy naibolee obil'nyh elementov zvezdnogo veshestva - vodoroda ¹H i geliya ⁴He, vyrazhennye v a.e.m., ravny sootvetstvenno A_H=1,00783, A_He=4,00260. Pri polnoi ionizacii chislo chastic, poluchivshihsya iz odnogo atoma s atomnym nomerom Z i massoi A, ravno Z+1 (yadro i Z elektronov), otkuda dlya veshestva, sostoyashego celikom iz takih atomov. Dlya vseh naibolee rasprostranennyh v zvezdnom veshestve tyazhelyh () elementov imeet mesto primernoe ravenstvo , poetomu pri polnoi ionizacii atomov . V obshem sluchae, kogda veshestvo sostoit iz smesi vodoroda, geliya i tyazhelyh elementov, massovye doli k-ryh prinyato oboznachat' X, Y, Z (oni normirovany tak, chto X+Y+Z=1), spravedlivo sootnoshenie . Shirokoe rasprostranenie v astrofizicheskih issledovaniyah poluchila bolee prostaya f-la: , k-raya vo mn. sluchayah okazyvaetsya horoshim priblizheniem. Soglasno dannym nablyudenii, dlya zvezd, za isklyucheniem ochen' staryh, Z lezhit v predelah ot 0,02 do 0,04. Dlya naruzhnyh sloev Solnca X=0,71, Y=0,265, Z=0,025 i =0,617. Eto uravnenie primenimo kak k veshestvu zvezd (zvezdnoi plazme), gde kinetich. energiya chastic (vysokaya temp-ra) znachitel'no prevyshaet energiyu vzaimodeistviya, tak i k holodnoi razrezhennoi plazme mezhzvezdnoi sredy, gde chasticy nahodyatsya na bol'shih rasstoyaniyah drug ot druga. Primenyaya k zvezdnoi plazme U.s. ideal'nogo gaza, prenebregayut tem samym tremya effektami: vyrodzhdennogo gaza (sm. Vyrozhdennyi gaz), elektrostaticheskim vzaimodeistviem chastic i davleniem izlucheniya. Pervye dva effekta sushestvenny pri vysokih plotnostyah i nizkih temp-rah (osobenno v belyh karlikah i neitronnyh zvezdah), tretii - pri nizkih plotnostyah i vysokih temp-rah (harakternyh, napr., dlya zvezd spketral'nogo klassa O). Poetomu U.s. ideal'nogo gazaluchshe vsego opisyvaet sostoyanie veshestva t.n. normal'nyh zvezd, nahodyashihsya v sr. chasti glavnoi posledovatel'nosti, v t.ch. i Solnca (sm. Gercshprunga-Ressella diagramma).

Uchet vklada v U.s. temrodinamicheski ravnovesnogo izlucheniya ne predstavlyaet truda: k davleniyu veshestva nuzhno pribavit' davlenie izlucheniya, ravnoe , gde E/r=aT⁴ - plotnost' energii izlucheniya, erg/(sm³K), gde - postoyannaya Stefena-Bol'cmana.

Osobenno slozhnym okazyvaetsya U.s. sverhplotnogo i goryachego zvezdnogo veshestva, voznikayushego pri gravitacionnom kollapse. Zdes' sushestvennuyu rol' igrayut takie processy, kak neitronizaciya veshestva, dissociaciya tyazhelyh atomnyh yader na svobodnye nuklony, rozhdenie elektron-pozitronnyh par, mezonov i giperonov, poyavlenie razlichnyh sortov neitrino.

Dlya naruzhnyh sloev holodnyh zvezd (krasnyh gigantov, a takzhe krasnyh karlikov, prinadlezhashih nizhnei chasti glavnoi posledovatel'nosti) U.s. takzhe imeet dovol'no slozhnyi vid vsledstvie sushestvovaniya razlichnyh stadiiionizacii atomov i vozmozhnosti obrazovaniya i dissociacii molekul.

V astrofizike pod U.s. v shirokom smysle chasto ponimayut vsyu sovokupnost' zavisimostei osn. termodinamich. velichin (davleniya, ud. energii, entropii i dr.) ot temp-ry, plotnosti i him. sostava veshestva.

(D.K. Nadezhin)