Comment la température centrale du Soleil a-t-elle été estimée?

La composition peut être déterminée en prenant des spectres. De plus, la masse peut être déterminée par la dynamique. Si vous combinez ces deux, en supposant que létoile est dans un état de équilibre hydrostatique (ce qui signifie que la pression thermique vers lextérieur de létoile due à la fusion de lhydrogène en hélium est en équilibre avec le remorqueur de gravité vers lintérieur), vous pouvez faire des déclarations sur la température et la densité doivent être dans le noyau. Vous avez besoin de densités et de températures élevées pour fusionner lhydrogène en hélium.

Souvenez-vous de ce qui se passe: les températures sont suffisamment élevées pour que lhydrogène dans le cœur soit complètement ionisé, ce qui signifie que pour fusionner ces protons en noyaux dhélium, vous devez surmonter la répulsion électromagnétique lorsque deux protons arrivent close (comme les charges se repoussent). Voici un diagramme du processus dun type particulier de fusion ( réaction en chaîne proton-proton ).

Lautre réaction de fusion qui se produit au cœur des étoiles est appelée le carbone cycle azote-oxygène (CNO), et est la principale source dénergie pour les étoiles plus massives quenviron 1,3 masse solaire. Voici ce processus.

Edit:
Quelquun a fait remarquer que cela ne répond pas réellement à la question en cours – ce qui est vrai. Oubliant comment faire moi-même certains des calculs de base de l’arrière de l’enveloppe (j’admets que l’astrophysique stellaire n’est définitivement pas ma spécialité), je suis tombé sur un très grossier et estimation simple de la façon de calculer la pression centrale et la température du soleil à partir de. Le calcul indique cependant les valeurs correctes et ce quil faudrait savoir pour pour obtenir les détails corrects.

Commentaires

• Cette réponse ‘ ne répond pas vraiment à la question comme comment la valeur de température de ~ 10 ^ 7 K. est déterminée.
• @ Guillochon Oui, vous ‘ avez raison. Jétais un peu trop général. Je ‘ Je vais essayer de mettre à jour avec une réponse plus précise.
• @Guillochon Jai ‘ ajouté un lien. Nhésitez pas pour modifier / éditer ma réponse si vous avez de meilleures informations à portée de main.
• La température au soleil nest PAS suffisante pour surcharger moi la barrière de Coulomb seule pour la fusion dhydrogène, mais nécessite un tunnel quantique.

Modèles hydrodynamiques du Soleil permettent une méthode destimation de ses propriétés internes. Pour ce faire, la masse, le rayon, la température de surface et la luminosité totale (énergie radiative émise) / s du Soleil doivent être connus (déterminés par observation). En faisant plusieurs hypothèses, par exemple, que le Soleil se comporte comme un fluide et que léquilibre thermodynamique local sapplique, les équations détat stellaires peuvent être utilisées. Des méthodes numériques sont appliquées à ces équations pour déterminer les propriétés internes du Soleil, telles que sa température centrale.

Un excellent exemple de la manière de résoudre ce problème vous-même peut être trouvé dans le texte de premier cycle, « Une introduction à lastrophysique moderne » par Carroll et Ostlie (Section 10.5). Le code FORTRAN pour exécuter votre propre modèle stellaire est inclus dans lannexe H.

Un article de synthèse complet sur la façon dont les étoiles de différentes masses évoluent en interne (par exemple, par rapport à T, P, etc.) qui vaut la lecture est: http://adsabs.harvard.edu/abs/1967ARA%26A…5..571I

Un aperçu historique très intéressant du développement du Standard Solar Modèle: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0209080

Ce papier (certes sec) vous donne une bonne idée de bien les modèles solaires « standard » estiment les propriétés internes du Soleil à laide de mesures dhéliosismologie et de neutrinos pour aider à fixer leurs conditions aux limites: http://adsabs.harvard.edu/abs/1997PhRvL..78..171B La réponse est quils correspondent incroyablement bien (erreur> 0,2%)

Ce sont les références les moins techniques (mais toujours publiées) que jai pu trouver.

Voici une page complète sur létat de lart en matière de modélisation solaire et de mesure du Soleil interne à laide de lhéliosismologie: http://www.sns.ias.edu/~jnb/Papers/Preprints/solarmodels.html (hautement technique)

La fusion thermonucléaire na rien à voir avec la centrale température du soleil. Vous pouvez obtenir une estimation approximative de la température (avec quelques simplifications nécessaires) en suivant ce raisonnement:

1. Le matériau du Soleil est un gaz idéal, complètement ionisé (tous les électrons sont séparés des noyaux);

2. Cela signifie que la pression du gaz est proportionnelle à sa température et au nombre de particules de gaz en volume unitaire;

3. La pression au centre (la partie la plus interne) du Soleil doit être suffisamment grande pour supporter le poids de toutes les couches ci-dessus;

4. Si vous supposez que le Le soleil est fabriqué uniquement à partir dhydrogène, vous obtenez une température centrale denviron 23 millions de degrés.

Commentaires

• Je suppose Je comprends ce que vous essayez de dire, mais la première phrase est controversée. Sil ny avait pas de réactions nucléaires, le Soleil, avec son rayon actuel, aurait la même température interne. Cependant, cela ne resterait pas comme ça et deviendrait de plus en plus chaud.
• Je pense que nous nous comprenons. Ma réponse ne traite que de léquilibre hydrostatique (avec du gaz non dégénéré, la température entre dans la solution), cest-à-dire répond à la question de savoir comment éviter leffondrement du Soleil à léchelle du jour. En fait, le Soleil rayonne – cest-à-dire que lénergie interne du gaz séchappe dans lespace, et létoile doit sajuster en conséquence sur une échelle de temps dun million dannées – en fait, elle rétrécit et la température centrale augmente. À un moment donné, la température est suffisamment élevée pour permettre la fusion et létoile est stabilisée (lénergie rayonnée est générée par la fusion).
• Oui, donc dans ce sens, la fusion nucléaire détermine la température centrale du Soleil, ou du moins lempêcher de devenir encore plus chaud. Mais je conviens que vous navez pas besoin de connaître la fusion pour calculer la température centrale actuelle du Soleil – étant donné sa masse, son rayon et sa composition actuels.
• Je suis daccord. À lorigine, je voulais seulement souligner que la fusion nest pas le processus qui maintient lintérieur du Soleil chaud (la gravité et la loi des gaz sont tout ce dont nous avons besoin). En fait, la fusion empêche lintérieur dêtre trop chaud 🙂

En général: vous faites des modèles du soleil, et ensuite vous voyez lequel est daccord avec toutes les observations, et vérifiez quelle température ce modèle prédit pour le noyau.

Un modèle très simple qui donne une bonne approximation : la fusion se produit dans un petit volume dans le noyau, et une partie de lénergie libérée est ensuite transportée vers la surface jusquà ce quelle puisse séchapper sous forme de lumière. Nous savons combien de lumière le soleil émet et vous pouvez calculer les gradients de température et de densité nécessaires à lintérieur pour transporter cette puissance et maintenir la stabilité du soleil. Travaillez de la surface vers lintérieur et vous obtenez une estimation de la température centrale.

Une autre approche intéressante est le taux de fusion – cela est également connu à partir de la puissance totale, et il peut être comparé au taux de fusion du le soleil aurait à des températures différentes.