Часові шкали зір — характерні часові проміжки, за які проходять різні етапи зоряної еволюції. Хоча існує безліч стадій зоряної еволюції, що протікають по-різному в різних зір, всі вони описуються трьома характерними часами: ядерним , тепловим та часом вільного падіння , причому для більшості зір .

Ядерний час

Ядерний час — це час, за який зоря випромінює всю енергію, доступну їй унаслідок термоядерних реакцій. Для оцінки зазвичай достатньо розглядати лише перетворення водню на гелій.

Еквівалентність маси та енергії виражається формулою . З урахуванням того, що під час такого перетворення в енергію переходить 0,7 % маси водню, а в більшості зір використовується лише 10 % водню, ядерний характерний час можна записати так:

де  — енергія, яку зоря може виробити в ядерних реакціях,  — маса зорі,  — швидкість світла,  — світність зорі. Для Сонця ядерний час становить близько 10 мільярдів років, тому справедлива й така формула:

Через залежність маса — світність у масивніших зір ядерний час коротший, ніж у маломасивних. Для зорі масою 30 він становить близько 2 мільйонів років. Ядерний час можна визначати і для горіння гелію, але він значно коротший, оскільки при цій реакції на одиницю маси виділяється приблизно на порядок менше енергії, ніж під час горіння водню.

Тепловий час

Тепловий час (час Кельвіна — Гельмгольца) — це час, протягом якого зоря може випромінювати енергію, якщо в ній припиняться термоядерні реакції.

Якщо термоядерні реакції в зорі припиняються, а випромінювання триває, на випромінювання витрачається її внутрішня та гравітаційна енергія. У такому разі порушується гідростатична рівновага, і зоря починає стискатися. Потенціальна енергія її гравітаційного поля дорівнює , але згідно з теоремою віріалу половина вивільненої енергії випромінюється, а інша половина йде на нагрів. Таким чином, тепловий час визначається як:

де  — маса зорі,  — її радіус,  — світність,  — гравітаційна стала. Для Сонця тепловий час становить близько 20 мільйонів років, що приблизно у 500 разів менше за ядерний. Його також можна записати так:

Як і у випадку ядерного часу, він тим коротший, чим масивніша зоря.

Динамічний час

Час вільного падіння (динамічний час) — це час, за який зоря колапсує під дією власної гравітації, якщо тиск всередині неї зникне, або ж час, за який структура зорі перебудується при порушенні балансу між силами тиску та гравітації. Його можна оцінити як час падіння частинки до центра зорі — за допомогою третього закону Кеплера:

де  — маса зорі,  — її радіус,  — гравітаційна стала. Для Сонця динамічний час становить близько пів години.

Характерні часи для різних стадій еволюції Не лише для Сонця, а й для більшості інших зір ядерний час значно перевищує тепловий, а тепловий — динамічний. Тому протягом більшої частини життя зорі в ній відбуваються термоядерні реакції, і тривалість цієї стадії визначається ядерним часом.

Тепловий час відповідає стадії протозорі, коли зоря ще не має достатньої густини й температури в ядрі, щоб компенсувати термоядерними реакціями втрати енергії на випромінювання. Динамічний час характерний для стискання молекулярної хмари, з якої згодом формується протозоря, а також для вибуху наднової наприкінці життя зорі, коли її ядро колапсує й утворює нейтронну зорю або чорну діру.

Примітки