Предыдущее
Охлаждаясь, нагревается
В равновесии энергия звезды, как и полная
энергия двойной системы, отрицательна. Это общее свойство любых
гравитационно связанных систем. Тепловая
энергия К в равновесии всегда оказывается одного порядка с
гравитационной (взятой с обратным знаком). Это
обстоятельство приводит к удивительному свойству
звезд - отрицательной теплоемкости. У окружающих нас
предметов при нагревании (при увеличении их энергии)
температура повышается - их теплоемкость положительна. А
у звезды все наоборот. При увеличении полной энергии звезды (при ее
нагревании) тепловая энергия уменьшается, т. е. понижается средняя
температура. Действительно, если увеличить энергию звезды (нагреть), то
она
расширится и перейдет в новое равновесное состояние.
Но при этом уменьшится по абсолютной величине гравитационная энергия (возрос
радиус), а следовательно,
уменьшится и тепловая энергия. Звезда остынет! Причина этого состоит в том,
что после увеличения энергии
звезда расширилась и совершила работу против сил гравитации. Вот она и
остыла.
Здесь нет нарушения законов термодинамики. Это выглядит
для нас непривычно, потому что на Земле мы
сталкиваемся с предметами,
равновесие которых обеспечивается короткодействующими силами. Как
правило,
это силы молекулярного притяжения (в сущности, это
обычные электрические силы,
действующие между поляризованными, но в среднем нейтральными системами
зарядов - молекулами). Рассматривая некоторый малый
элемент тела, мы пренебрегаем его взаимодействием
с другими, непосредственно
не соприкасающимися частями. Мы можем так делать
потому, что в природе есть
электрические заряды обоих
знаков, которые экранируют
друг друга. А вот гравитационные заряды - массы -
всегда одного знака.
Отрицательная теплоемкость звезд
Поэтому
гравитационная сила остается дальнодействующей. Любой элемент звезды
"чувствует" притяжение не только своего соседа, но и всех остальных участков
звезды. Общее гравитационное поле создает резерв
отрицательной энергии. При расширении звезды это,
скорее, не резерв, а наоборот, ненасытный потребитель.
А вот при охлаждении и сжатии звезды это уже резерв, повышающий ее
температуру. Звезды светят - значит, они должны сжиматься, теряя свою
энергию.
Продолжение следует
Обозрение "Физические явления на небесах" профессора В.М.Липунова.
