Come è stata stimata la temperatura interna del Sole?

La composizione può essere determinata prendendo spettri. Inoltre, la massa può essere determinata attraverso la dinamica. Se si combinano questi due, supponendo che la stella sia in uno stato di equilibrio idrostatico (il che significa che la pressione termica esterna della stella dovuta alla fusione di lidrogeno in elio è in equilibrio con la forza di gravità verso linterno), puoi fare dichiarazioni su quale sia la temperatura e la densità devono essere nel nucleo. Occorrono densità e temperature elevate per fondere lidrogeno in elio.

Ricorda cosa sta succedendo: le temperature sono abbastanza alte da ionizzare completamente lidrogeno nel nucleo, il che significa che per fondere questi protoni in nuclei di elio, devi superare la repulsione elettromagnetica quando arrivano due protoni vicino (come le cariche respingono). Di seguito è riportato un diagramma del processo di un particolare tipo di fusione ( reazione a catena protone-protone ).

Laltra reazione di fusione che si verifica nei nuclei delle stelle è chiamata carbonio -azoto-ossigeno (CNO) ed è la fonte di energia dominante per stelle più massicce di circa 1,3 masse solari. Di seguito viene mostrato questo processo.

Modifica:
Qualcuno ha sottolineato che questo in realtà non risponde alla domanda in questione, il che è vero. Dimenticando come fare io stesso alcuni dei calcoli di base sul retro della busta (lo ammetto, lastrofisica stellare è decisamente non la mia specialità), mi sono imbattuto in un molto grezzo e semplice stima di come calcolare la pressione centrale e la temperatura del sole da. Il calcolo indica tuttavia i valori corretti e ciò che è necessario sapere per per ottenere i dettagli corretti.

Commenti

• Questa risposta ‘ non risponde realmente alla domanda in quanto a come viene determinato il valore della temperatura di ~ 10 ^ 7 K.
• @ Guillochon Sì, ‘ hai ragione. Ero un po troppo generico. I ‘ proverò ad aggiornare con una risposta più specifica.
• @Guillochon I ‘ ho aggiunto un link. Sentiti libero per modificare / modificare la mia risposta se hai informazioni migliori a portata di mano.
• La temperatura al sole NON è sufficiente per overco me la sola barriera di Coulomb per la fusione dellidrogeno, ma richiede il tunneling quantistico.

Modelli idrodinamici del Sole consentire un metodo per stimare le sue proprietà interne. Per fare ciò, la massa, il raggio, la temperatura superficiale e la luminosità totale (energia radiativa emessa) / s del Sole devono essere conosciuti (determinati osservativamente). Facendo diverse ipotesi, ad esempio che il Sole si comporti come un fluido e che si applichi lequilibrio termodinamico locale, è possibile utilizzare le equazioni di stato stellari. A queste equazioni vengono applicati metodi numerici per determinare le proprietà interne del Sole, come la sua temperatura centrale.

Un ottimo esempio di come risolvere questo problema da soli può essere trovato nel testo universitario, “An Introduction to Modern Astrophysics” di Carroll e Ostlie (Sezione 10.5). Il codice FORTRAN per eseguire il proprio modello stellare è incluso nellAppendice H.

Un documento di revisione completo su come le stelle di massa diversa si evolvono internamente (ad esempio, rispetto a T, P, ecc.) Che vale la lettura è: http://adsabs.harvard.edu/abs/1967ARA%26A…5..571I

Una panoramica storica molto interessante dello sviluppo dello Standard Solar Modello: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0209080

Questa carta (certamente asciutta) ti dà una buona idea di come beh, i modelli solari “standard” stimano le proprietà interne del Sole utilizzando leliosismologia e le misurazioni dei neutrini per aiutare a legare le loro condizioni al contorno: http://adsabs.harvard.edu/abs/1997PhRvL..78..171B La risposta è che corrispondono incredibilmente bene (errore> 0,2%)

Questi erano i riferimenti meno tecnici (ma ancora pubblicati accademicamente) che sono riuscito a trovare.

Ecco una pagina completa sullo stato dellarte nella modellazione solare e nella misurazione del Sole interno utilizzando leliosismologia: http://www.sns.ias.edu/~jnb/Papers/Preprints/solarmodels.html (altamente tecnico)

La fusione termonucleare non ha nulla a che fare con la centrale temperatura del sole. È possibile ottenere una stima approssimativa della temperatura (con qualche necessaria semplificazione) seguendo questo ragionamento:

1. Il materiale del Sole è un gas ideale, completamente ionizzato (tutti gli elettroni sono separati dai nuclei);

2. Ciò significa che la pressione del gas è proporzionale alla sua temperatura e al numero di particelle di gas nel volume unitario;

3. La pressione al centro (parte più interna) del Sole deve essere abbastanza grande da supportare il peso di tutti gli strati superiori;

4. Se supponi che Il sole è fatto solo dallidrogeno, si ottiene una temperatura centrale di circa 23 milioni di gradi.

Commenti

• Immagino Capisco cosa stai cercando di dire, ma la prima frase è controversa. Se non ci fossero reazioni nucleari il Sole, con il suo raggio attuale, avrebbe la stessa temperatura interna. Tuttavia, non rimarrebbe così e diventerebbe più caldo e più piccolo.
• Penso che ci capiamo. La mia risposta riguarda solo lequilibrio idrostatico (con gas non degenerato, la temperatura entra in soluzione), cioè dà risposta alla domanda su come prevenire il collasso del Sole su scala di giorni. Infatti il Sole irradia – cioè lenergia interna del gas che fuoriesce nello spazio, e la stella deve adeguarsi di conseguenza su una scala temporale di milioni di anni – infatti si restringe e la temperatura centrale aumenta. Ad un certo punto la temperatura è abbastanza alta da consentire la fusione e la stella si è stabilizzata (lenergia irradiata è generata dalla fusione).
• Sì, quindi in quel senso, la fusione nucleare determina la temperatura centrale del Sole, o almeno impedire che diventi ancora più caldo. Ma sono daccordo sul fatto che non sia necessario conoscere la fusione per calcolare lattuale temperatura centrale del Sole, data la sua massa, raggio e composizione attuali.
• Sono daccordo. Inizialmente, volevo solo sottolineare che la fusione non è il processo che mantiene caldo linterno del Sole (la gravità e la legge dei gas sono tutto ciò di cui abbiamo bisogno). In effetti, la fusione impedisce che linterno sia troppo caldo 🙂

In generale: crei modelli del sole, quindi vedi quale è daccordo con tutte le osservazioni e controlla quale temperatura questo modello prevede per il nucleo.

Un modello molto semplice che fornisce una buona approssimazione : la fusione avviene allinterno di un piccolo volume nel nucleo e una parte dellenergia rilasciata viene successivamente trasportata in superficie fino a quando non può sfuggire come luce. Sappiamo quanta luce emette il sole e puoi calcolare i gradienti di temperatura e densità allinterno necessari per trasportare questa potenza e mantenere stabile il sole. Lavora dalla superficie verso linterno e ottieni una stima della temperatura interna.

Un altro buon approccio è il tasso di fusione: questo è noto anche dalla potenza totale e può essere paragonato al tasso di fusione il sole avrebbe temperature diverse.