Проникающая конвекция
Проникающая конвекция (англ. convective overshoot) — явление, из-за которого часть среды, охваченная конвекцией, больше, чем часть, неустойчивая к конвекции сама по себе. Проникающая конвекция оказывает влияние, в частности, на эволюцию звёзд.
Описание
[править | править код]Конвекция — явление, при котором происходит перемешивание вещества в среде, а вместе с этим — перенос энергии в ней[1][2]. Например, можно рассмотреть идеальный газ: при большом вертикальном градиенте температуры, то есть, при её быстром росте с уменьшением высоты, плотность с уменьшением высоты будет понижаться. Это приведёт к тому, что условно выделенный элемент среды небольшого объёма при малом смещении сможет всплыть наверх или утонуть, а не вернуться в исходное положение, так что в среде будет происходить конвекция. Более строго, критерий конвективной неустойчивости состоит в том, что градиент температуры должен превышать адиабатический градиент[3].
Если имеется ограниченная область с температурным градиентом выше адиабатического, то рассмотренный элемент среды при всплытии или погружении будет двигаться с некоторой скоростью. Даже когда элемент покинет такую область, то он пройдёт ещё какое-то расстояние, прежде чем остановится. Таким образом, конвективное перемешивание вещества охватывает более широкую область, чем та, в которой температурный градиент выше адиабатического. Такое явление называется проникающей конвекцией (англ. convective overshoot)[4]. Точный расчёт величины, на которую увеличивается конвективная область из-за проникающей конвекции, затруднителен: например, для звёзд в рамках теории длины пути перемешивания[англ.] разные оценки дают результаты, отличающиеся более чем на порядок, и влияние эффекта на размер конвективной зоны, согласно этим оценкам, может быть как незначительным, так и довольно важным[5].
В звёздах
[править | править код]В звёздах явление конвекции играет важную роль. В частности, она приводит к перемешиванию химических элементов в зоне конвекции и может приводить к выносу продуктов нуклеосинтеза во внешние слои, а также конвекция к переносу водорода, который затем используется в ядерных реакциях, в центральные части звезды[6]. Поскольку проникающая конвекция расширяет конвективную зону, то это увеличивает количество водорода, который звезда может использовать в реакциях, и, следовательно, продлевает жизнь звезды[7]. Одно из свидетельств проникающей конвекции на Солнце — грануляция на его поверхности[4].
Примечания
[править | править код]- ↑ Конвекция. Большая российская энциклопедия. Дата обращения: 18 ноября 2022. Архивировано 4 февраля 2023 года.
- ↑ Darling D. Convection. www.daviddarling.info. Дата обращения: 18 ноября 2022. Архивировано 18 ноября 2022 года.
- ↑ Burrows A. Convection. Princeton University. Дата обращения: 19 ноября 2022. Архивировано 18 ноября 2022 года.
- ↑ 1 2 Darling D. convective overshoot. Internet Encyclopedia of Science. Дата обращения: 19 ноября 2022. Архивировано 19 ноября 2022 года.
- ↑ Salaris, Cassisi, 2005, p. 62.
- ↑ Jin J., Zhu C., Lu G. Convection and convective overshooting in stars more massive than 10 M⊙ // Publications of the Astronomical Society of Japan. — 2015. Архивировано 19 ноября 2022 года.
- ↑ Core Overshoot Constrained by the Absence of a Solar Convective Core and Some Solar-like Stars. Chinese Academy of Science. Дата обращения: 19 ноября 2022. Архивировано 19 ноября 2022 года.
Литература
[править | править код]- Salaris M., Cassisi S. Evolution of Stars and Stellar Populations. — Chichester: John Wiley & Sons, 2005. — 388 p. — ISBN 978-0-470-09219-X.