Hogyan becsülték meg a Nap maghőmérsékletét?

A kompozíció spektrum felvételével határozható meg. Ezenkívül a tömeg dinamikával meghatározható. Ha ezt a kettőt kombinálja, akkor feltételezzük, hogy a csillag hidrosztatikai egyensúlyban van (ami azt jelenti, hogy a csillag külső hőnyomása a a héliummá történő hidrogén egyensúlyban van a befelé irányuló gravitációs erővel), kijelentéseket tehet arról, hogy mi a hőmérséklet és a sűrűség kell a magban. Nagy sűrűségű és magas hőmérsékletre van szüksége ahhoz, hogy a hidrogént héliummá olvasztsa össze.

Ne feledje, mi történik: A hőmérséklet elég meleg ahhoz, hogy a magban lévő hidrogén teljesen ionizálódjon, ami azt jelenti, hogy ahhoz, hogy ezeket a protonokat héliummagokká olvasztsa össze, le kell győznie az elektromágneses taszítást, amikor két proton jön bezár (mint a töltések taszítják). Az alábbiakban egy adott fúziótípus ( proton-proton láncreakció ) folyamatának diagramja látható.

A másik fúziós reakció, amely a csillagok magjánál bekövetkezik, az szén -nitrogén-oxigén (CNO) ciklus, és a csillagok domináns energiaforrása a körülbelül 1,3 naptömegnél nagyobb tömegű csillagok számára. Az alábbiakban ezt a folyamatot mutatjuk be.

Szerkesztés:
Valaki rámutatott, hogy ez valójában nem válaszol a kérdésre – ami igaz. Elfelejtve, hogyan kell magam elvégezni a borítékszámítások néhány hátulját (bevallom, a csillag-asztrofizika határozottan nem az én szakterületem), “belebotlottam egy nagyon nyers ba és egyszerű becslés arról, hogyan lehet kiszámítani a nap központi nyomását és hőmérsékletét. A számítás azonban rámutat a helyes értékekre és arra, hogy mit kell tudni annak érdekében hogy a részletek helyesek legyenek.

Megjegyzések

• Ez a válasz nem ‘ nem igazán válaszol a kérdésre ~ 10 ^ 7 K hőmérsékleti érték meghatározásának módja.
• @ Guillochon Igen, igazad van ‘. Kicsit túl általános voltam. I ‘ megpróbálok frissíteni egy konkrétabb válasszal.
• @Guillochon I ‘ hozzáadtam egy linket. Nyugodtan a válaszom módosításához / szerkesztéséhez, ha jobb információ áll rendelkezésedre.
• A Nap hőmérséklete NEM elegendő az overco nekem egyedül a Coulomb-gát a hidrogénfúzióhoz, de kvantumalagútra van szükség.

A Nap hidrodinamikai modelljei lehetővé teszi a belső tulajdonságok becslésének egyik módszerét. Ehhez ismerni kell a Nap tömegét, sugarát, felületi hőmérsékletét és teljes fényességét (kibocsátott sugárzási energiát) / s (megfigyelés alapján). Több feltételezést feltételezve, például, hogy a Nap folyadékként viselkedik, és hogy helyi termodinamikai egyensúly érvényesül, a csillag állapotegyenletei felhasználhatók. Számos módszereket alkalmazunk ezekre az egyenletekre a Nap belső tulajdonságainak, például központi hőmérsékletének meghatározására.

Remek példa arra, hogyan kezelheti ezt a problémát, megtalálhatja Carroll és Ostlie „Bevezetés a modern asztrofizikába” című egyetemi hallgatói szövegébe (10.5. szakasz). A saját csillagmodell futtatásához a FORTRAN kódot a H. függelék tartalmazza.

Átfogó áttekintő dokumentum arról, hogy a különféle tömegű csillagok hogyan fejlődnek belsőleg (pl. T, P stb. Vonatkozásában), érdemes az olvasmány: http://adsabs.harvard.edu/abs/1967ARA%26A…5..571I

Nagyon érdekes történelmi áttekintés a Standard Solar fejlődéséről Modell: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0209080

Ez (igaz, száraz) papír jó ötletet ad arról, hogyan Nos, a “standard” szolármodellek a Nap belső tulajdonságait becsülik helioseismology és neutrino mérések segítségével, hogy elősegítsék határfeltételeik lekötését: http://adsabs.harvard.edu/abs/1997PhRvL..78..171B A válasz az, hogy hihetetlenül jól egyeznek (> 0,2% -os hiba)

Ezek voltak a legkevésbé technikai (de akadémiailag még mindig publikált) referenciák, amelyeket találtam.

Itt található egy átfogó oldal a napelem modellezésének és a belső Nap mérésének korszerűsítéséről a helioseismology segítségével: http://www.sns.ias.edu/~jnb/Papers/Preprints/solarmodels.html (rendkívül technikai jellegű)

A termonukleáris fúziónak semmi köze a központi a Nap hőmérséklete. Körülbelül becsülheti meg a hőmérsékletet (némi egyszerűsítéssel) a következő érvelés szerint:

1. A Nap anyaga ideális, teljesen ionizált gáz (az összes elektron el vannak választva a magoktól);

2. Ez azt jelenti, hogy a gáz nyomása arányos a hőmérsékletével és az egységnyi térfogatú gázrészecskék számával;

3. A Nap közepén (legbelső részén) lévő nyomásnak elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy elbírja az összes fenti réteg súlyát;

4. Ha feltételezzük, hogy a A nap csak hidrogénből készül, így a központi hőmérséklet körülbelül 23 millió fok.

Hozzászólások

• Azt hiszem Értem, mit akar mondani, de az első mondat vitatott. Ha nem lennének nukleáris reakciók, akkor a Nap jelenlegi sugarával azonos belső hőmérsékletű lenne. Ez azonban nem maradna így, és egyre melegebbé és kisebbé válna.
• Azt hiszem, megértjük egymást. Válaszom csak a hidrosztatikus egyensúlyra vonatkozik (nem regenerált gázzal a hőmérséklet oldatba kerül), vagyis választ ad arra a kérdésre, hogyan lehet megakadályozni a Nap összeomlását napok skáláján. Valójában a Nap sugárzik – vagyis a gáz belső energiája kiszivárog az űrbe, és a csillagnak ennek megfelelően kell beállítania a millió éves időtartamot -, valójában zsugorodik és a központi hőmérséklet emelkedik. Egy bizonyos ponton a hőmérséklet elég magas ahhoz, hogy lehetővé tegye a fúziót, és a csillag stabilizálódik (a fúzió által sugárzott energia keletkezik).
• Igen, tehát ebben az értelemben a magfúzió meghatározza a Nap központi hőmérséklete, vagy legalábbis megakadályozza, hogy még forróbb legyen. De egyetértek azzal, hogy a Nap aktuális központi hőmérsékletének kiszámításához – tekintettel annak jelenlegi tömegére, sugarára és összetételére – nem kell tudnia a fúzióról.
• Egyetértek. Eredetileg csak azt akartam hangsúlyozni, hogy a fúzió nem az a folyamat, amely melegen tartja a Nap belsejét (a gravitációra és a gázra van szükségünk). A fúzió valójában megakadályozza, hogy a belső tér túl meleg legyen 🙂

Általánosságban: elkészíted a nap modelljeit, majd meglátod, melyik ért egyet az összes megfigyeléssel, és ellenőrizd, hogy melyik hőmérsékletet jósolja ez a modell a mag számára.

Nagyon egyszerű modell, amely jó közelítést ad : a magban a fúzió kis térfogaton belül történik, és a felszabadult energia egy része utána száll a felszínre, amíg fényként el nem távozhat. Tudjuk, hogy a nap mennyi fényt bocsát ki, és kiszámíthatja a szükséges hőmérsékleti és sűrűségi gradienseket, amelyek szükségesek ennek az erőnek a szállításához és a nap stabilan tartásához. Dolgozzon a felszíntől befelé, és becslést kap a maghőmérsékletre.

Egy másik jó megközelítés a fúziós sebesség – ez a teljes teljesítményből is ismert, és összehasonlítható a fúziós sebességgel a nap különböző hőmérsékleteken lenne.