Условия в недрах Солнца - раздел Астрономия, Предмет и цели курса Звезды, Как И Планеты, Находятся В Состоянии Гидростатического Равновесия. Чт...
Звезды, как и планеты, находятся в состоянии гидростатического равновесия. Чтобы убедиться в том, насколько точно выполняется это утверждение, сделаем следующие оценки. Предположим вначале, что гравитация исчезла. Очевидно, Солнце будет расплываться. Оценим время td, за которое Солнце расширится, скажем, в два раза. По порядку величины ~, где - тепловая скорость атомов, m - средняя масса одной частицы вещества Солнца. Химический состав Солнца известен. Поэтому m » 1.28mH» 2.14×10-24г, где mH - масса атома водорода. В качестве характерной температуры можно принять поверхностную температуру Солнца, т.е. . Тогда td~2 суток. Таким образом, в отсутствие гравитации Солнце расплылось бы всего за несколько дней.
Предположим теперь наоборот, что исчезло давление, и оценим время tff, за которое Солнце сожмется. Очевидно, tff - это время свободного падения, в по порядку величины , где - ускорение свободного падения. Для приведенных выше параметров tff ~103с.
Эти оценки дают представление о характерных временах установления равновесия. Если в силу каких-либо причин равновесие в Солнце нарушится, то оно восстановится в течение столь коротких времен.
Итак, Солнце находится в состоянии гидростатического равновесия. Предположим, что его вещество - идеальный газ (это предположение в дальнейшем следует проверить). Тогда с помощью Задачи №15 можно оценить температуру ТO в центре Солнца:
(3.2)
(Здесь принято, что средняя масса частица вещества Солнца m » 2.14×10-24г).
При таких температурах вещество ионизируется (см. Приложение 1). Поэтому эту оценку температуры надо снизить. В самом деле, если принять, что Солнце состоит в основном из водорода, то, так как атом водорода в своем составе имеет один электрон, при ионизации из одного атома водорода получаются две частицы: ядро - протон и электрон. Следовательно, при ионизации концентрация частиц увеличится вдвое. Поэтому в уравнении состояния P = nkT. где P - давление, n - концентрация нейтральных атомов водорода, при учете ионизации надо сделать замену n®2n. Тогда температура в центре Солнца
.
Интересно отметить, что точные расчеты с помощью ЭВМ дают весьма близкое значение температуры в центре Солнца, примерно 15×106 К.
При получении своей оценки мы использовали уравнение состояния идеального газа. Насколько это правомерно? Ведь даже средняя плотность вещества на Солнце больше плотности воды, а в центре она, очевидно, будет выше.
Чтобы ответить на поставленный вопрос необходимо сравнить тепловую энергию ET отдельной частицы и энергию взаимодействия E1 частиц. Если ET>>E1, то наше предположение оправдано, и газ в недрах Солнца можно считать идеальным. Оценим соответствующие энергии. Как известно, ET= . Для ионизованного газа E1 - есть просто энергия электростатического взаимодействия. Тогда E1 ~ e2/d, где e = 4.8×10-10 ед. СГСЕ - элементарный заряд, d - характерное расстояние между зарядами. Легко видеть, d ~ n-1/3 ~ , и E1 ~ 2.5×10-11эрг << ET. Строго говоря, плотность в самом центре Солнца примерно в 100 раз больше среднего значения, однако даже с учетом этого окончательный результат не изменяется. Итак, вещество внутри Солнца находится в форме идеального газа и имеет температуру около 15 млн. градусов.
Задача №17. Оценить тепловые скорости, протонов и электронов в центре Солнца.
Задача №18. Найти гравитационную энергию однородного шара.
Ответ: Искомая энергия , где M - масса шара, R - радиус шара.
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ... ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ... Кафедра физики космоса...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Условия в недрах Солнца
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
I. Предмет и цели курса
Предметом изучения настоящего курса являются планеты, звезды, Солнце как ближайшая звезда и Солнечная система, межзвездная среда, наша Галактика, другие галактики, крупномасштабная структура Вселен
Основные этапы развития представлений о строении Мира
В развитии наших представлений о картине Мира выделяются четыре этапа: I) древний; 2) средневековый; 3)новый и 4)новейший, или современный.
В течение первого этапа был сделан ряд открытий.
В больших масштабах
Сейчас трудно определенно сказать, что побудило человека заинтересоваться звездами - практические потребности или любопытство. Скорее всего, и то и другое, хотя не исключено, что любопытство было п
Достоверность знаний о мегамире
Вопрос о достоверности наших знаний об устройстве природы в больших масштабах занимает особое место. Изучая космические объекты, приходится сталкиваться с громадными расстояниями и промежутками вре
Измерение расстояний до небесных тел
Проблема расстояний в астрофизике - проблема номер один. Ведь от ее решения зависят масштабы тех или иных объектов, следовательно, строение этих объектов и процессы, которые привлекаются для объясн
Законы Кеплера
Отталкиваясь от идеи Коперника о том, что планеты движутся по окружностям, Кеплер в течение длительного времени пытался подобрать параметры орбит так, чтобы они удовлетворяли наблюдательным данным
Движение Земли вокруг Солнца
Существуют три факта, которые непосредственно указывает на движение Земли вокруг Солнца.
1. Наблюдения показали, что угловое расстояние в полдень Солнца от экватора на одн
Солнечная система
Задача №10. Оценить отношение моментов импульса, связанных с вращением Юпитера вокруг Солнца и Солнца вокруг своей оси (табличные данные см. в Приложении 1).
Строение недр планет зонной группы
Каково строение недр планет? Наиболее изученной является Земля, поэтому естественно начать с описания недр Земли. По аналогии с Землей разрабатываются модели строения ПЗГ. Внутреннее строение недр
Химический состав Земли
Химический состав коры изучается непосредственно, информацию о составе недр Земли получают опять же с помощью сейсмических волн. Как? По зависимости r(r), а также упругих свойств среды от ра
Возраст Земли
Возраст Земли - это очень важный параметр. Знание его позволяет, в частности, сделать выбор между различными моделями эволюции Вселенной.
Но как установить возраст Земли? Идея его определе
Внутреннее строение планет-гигантов
Как уже говорилось, изучать непосредственно недра планет-гигантов (ПГ) не представляется возможным. Основную роль в их исследовании играют теоретические методы, основанные на некоторых общих данных
Окраина солнечной системы
Что находится за пределами орбиты Плутона? Возможно, за пределами орбиты Плутона располагаются еще планеты. Так, в 1992 и 1993 гг. обнаружены еще две планеты, размеры которых оказались достаточно м
Температура поверхности Солнца
Температура излучающего тела определяется с помощью законов излучения (см. Приложение 1). Первый метод заключается в следующем. Получаем спектр излучающего тела. Затем, варьируя T в формуле
Активность Солнца
Как уже говорилось, глобальные характеристики Солнца практически не менялись на протяжении нескольких миллиардов лет. Однако локальные могут претерпевать временные флуктуации. Общей причиной зарожд
Звездная величина
Приемная аппаратура регистрирует освещенность Em , создаваемую той или иной звездой на Земле, т.е. количество энергии, падающей в единицу времени на единичную площадку в некотором
Спектры нормальных звезд
Спектр звезды, т.е. распределение энергии по длинам волн является наиболее полной характеристикой ее излучения. Если известен спектр звезды, то путем интегрирования по длине волны рассчитывается ос
Диаграмма спектр - светимость
В начале нашего века Герцшпрунг и Рессел установили связь между дифференциальными и интегральными характеристиками звезд, построив по результатам наблюдений диаграмму спектр - светимость (рис. 27;
Определение расстояний до удаленных звезд
Отвлечемся на короткое время от изучения строения звезд и обратимся к проблеме расстояний. Расстояния до удаленных звезд можно определить с помощью диаграммы Г-Р. В самом деле, спектральный класс з
Определение радиусов и масс звезд
Для понимания диаграммы Г-Р очень важным является вопрос о радиусах и массах звезд.
Непосредственно измерить радиусы звезд не удается, т.к. из-за громадных расстояний их видимые размеры ок
Феноменологическая связь между параметрами для звезд ГП
После того, как были определены из наблюдений радиусы и массы звезд, встал вопрос: существует ли связь между светимостью звезды, ее массой и радиусом? Оказалось, что такая связь действительно сущес
Качественное рассмотрение проблемы
Выше получена связь между различными параметрами звезд на основе эмпирических данных. Поставим теперь такой вопрос: каковы модели строения звезд различных типов? Следует сразу оговориться: ответить
Применение методов подобия
Уравнения равновесия звезды для заданного химического состава , конкретного типа ТЯР и механизма переноса энергии можно решить численно с помощью компьютеров, и тем самым рассчитать структуру звезд
Внутреннее строение звезд
Звезда является весьма сложным природным объектом. Поэтому, как уже говорилось выше, рассчитать в деталях ее структуру можно, лишь привлекая компьютерные методы. Однако и в этом случае приходится с
Белые карлики
Задача №33. Из соображений подобия найти качественную связь между радиусом R u массой. MS звезды, вещество которой подчиняется уравнению состояния
Эволюция звезд
Проблема звездной эволюции принадлежит к числу фундаментальных проблем. Решалось она в течение нескольких десятилетий. Были и неправильные пути. Так, наличие ГП на диаграмме ГР наталкивало на мысль
Изохроны. Определение возрастов шаровых скоплений
Из рис. 42 видно, что положение той или иной звезды на диаграмме Г-Р определяется ее массой и временем, прошедшим от момента, когда звезда зажглась (на самом деле есть и другие факторы, влияющие на
Особенности эволюции тесных двойных звезд
Интерес к проблеме двойных звезд очень велик. Исследования их дают наиболее надежную информацию о массах и радиусах звезд, а также дополнительные сведения, которые позволяют более глубоко проверить
Физически переменные звезды
Задача №40. Из соображений размерности установить связь между периодом пульсации звезды и ее средней плотностью.
Указание: независимыми размерностными константами, которые
Заключительные этапы эволюции звезд
Финал звездной эволюции определяется рядом факторов: массой звезды, ее вращением, магнитным полем, входит ли звезда в состав тесной двойной системы или нет, начальным химическим составом. В дальней
Белые карлики
Сама структура красного гиганта - вырожденное ядро в центре и раздувающаяся оболочка - подсказывает, как рождается белый карлик. Если звезда сбросит оболочку, то остаток будет иметь параметры белог
Сверхновые звезды
Задача №42. Из соображений размерности найти закон расширения оболочки сверхновой. Указание: считать, что расширение оболочки, есть следств
Нейтронные звезды
Задача №45.Оценить критические значения массы и радиуса звезды вещество которой полностью состоит из нейтронов. Указания: 1) принять, что п
Рентгеновские пульсары
Выше речь ила о радиопульсарах. Известны также рентгеновские пульсары (РП). То есть объекты, излучающие строго периодические импульсы в рентгеновском диапазоне. Запись излучения одного из них приве
Черные дыры
Задача №50.Рассчитать радиус rg звезды массы M, при котором свет не может от нее оторваться (Дж. Мичел, П. Лаплас). Оценить r
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
~
, где 
- тепловая скорость атомов, m - средняя масса одной частицы вещества Солнца. Химический состав Солнца известен. Поэтому m » 1.28mH » 2.14×10-24 г, где mH - масса атома водорода. В качестве характерной температуры можно принять поверхностную температуру Солнца, т.е. 
. Тогда td ~2 суток. Таким образом, в отсутствие гравитации Солнце расплылось бы всего за несколько дней.
, где 
- ускорение свободного падения. Для приведенных выше параметров tff ~103 с.
(3.2)
.
. Для ионизованного газа E1 - есть просто энергия электростатического взаимодействия. Тогда E1 ~ e2/d, где e = 4.8×10-10 ед. СГСЕ - элементарный заряд, d - характерное расстояние между зарядами. Легко видеть, d ~ n-1/3 ~ 
, и E1 ~ 2.5×10-11 эрг << ET. Строго говоря, плотность в самом центре Солнца примерно в 100 раз больше среднего значения, однако даже с учетом этого окончательный результат не изменяется. Итак, вещество внутри Солнца находится в форме идеального газа и имеет температуру около 15 млн. градусов.
, где M - масса шара, R - радиус шара.
Новости и инфо для студентов