Dlaczego Słońce jest nazywane “ średnią gwiazdą ”?

Opisanie słońca jako gwiazdy średniej jest prawdopodobnie bardziej reakcją na pogląd, że jest w nim coś wyjątkowego. Oczywiście jest dla nas, ponieważ jest to gwiazda, wokół której akurat znajdujemy się na orbicie i znacznie bliżej niż jakakolwiek inna gwiazda, a zatem historycznie słońce było uważane za raczej wyjątkowe. Ale przez wieki odkryliśmy, że ani słońce, ani ziemia nie są centrum wszechświata, że gwiazdy, które widzimy na nocnym niebie, są takie same jak nasze własne słońce i że niektóre z nich są znacznie jaśniejsze i / lub dużo większe (pod względem masy lub objętości).

Mówienie, że Słońce jest przeciętną gwiazdą, jest głównie artefaktem historycznym. odkrył, że w naszej gwieździe nie ma nic szczególnie niezwykłego w porównaniu z jakąkolwiek inną gwiazdą w naszej galaktyce.

Nie można twierdzić, że Słońce jest przeciętne w jakimkolwiek konkretnym matematycznym sensie. poczucie „typowego” lub „nietypowego”. Okazuje się, że większość gwiazd jest w rzeczywistości mniejsza i mniej świecąca niż nasze Słońce, więc jest nieco niecodzienna w tym sensie.

Komentarze

• Jeśli rozkład jasności i / lub rozmiaru jest zgodny z prawem potęgi lub rozkładem wykładniczym lub czymś podobnym, nadal może być tak, że słońce jest averą ge w sensie matematycznym.
• @DavidZ Sprawdziłem kilka opcji w oparciu o gwiazdową funkcję masy początkowej, np. średnia ważona masy, średnia w skali logarytmicznej i ' znacznie odbiega od średniej. Jasność jest … bardziej skomplikowana, podobnie jak rozmiar, ale nie ' uważam, że to też nie pomaga. Szybko doszedłem do wniosku, że ' musisz wybrać tak wymyślną metrykę, aby Słońce wyszło ” średnio ” że nie było ' zbyt znaczące, więc zdecydowałem, że powyższa odpowiedź jest w zasadzie poprawna i po prostu przegłosowana.
• Gwiazdy ” widzimy, że ” na nocnym niebie zdecydowanie w niczym nie przypomina Słońca, z dziwnym wyjątkiem. Słońce jest bardzo słabo oświetlone w porównaniu z gwiazdami, które widzimy.
• @Rob Co dziwne, to ' jest przeciwieństwem tego, co mówi Phill w swojej odpowiedzi.
• @LightnessRacesinOrbit Moje sformułowanie jest ostrożne. Gwiazdy , które widzimy są całkowicie niereprezentatywne. Możesz porównać wykresy dla (a) jasnych gwiazd; (b) pobliskie gwiazdy, w mojej odpowiedzi poniżej. Słońce nie jest przeciętne w żadnym z nich.

Jako uzupełnienie notatki @honeste_vivere ” jeśli chodzi o diagram HR, nasze słońce naprawdę mieszka w środku przeciętnego miasta:

Obraz z Wikipedii przedstawia 22 000 gwiazd. Kiedy wykreślasz temperaturę i jasność gwiazdy, wydają się podążać za pewnymi wzorami.

Nasza gwiazda leży w samym środku nudnej głównej sekwencji .

Komentarze

• Powyższy diagram naprawdę NIE jest pomocny. Jest to masowo niereprezentatywne gwiazdy w próbce o ograniczonej objętości. Diagramy takie jak ten pokazują, dlaczego ludzie myślą , że Słońce jest przeciętne.
• @RobJeffries Więc gdyby dodano niedoreprezentowane gwiazdy, w jaki sposób Słońce poruszyłoby się na diagramie?
• @hyde Porównaj to z diagramem w mojej odpowiedzi. Jest to raczej ' przypadek masywnej nadreprezentacji jasnych gwiazd.
• Tak, ale tak nie jest ' t Słońce ” pośrodku ” właściwie z definicji? Jasność jest podawana w jednostkach jasności Słońca ' s, ze środkiem na Słońcu. Pozostałe są nieco inne, ale nadal dość wyśrodkowane na Słońcu, ponieważ ' tak zbudowaliśmy skale.
• @MartinArgerami It ' jest dość standardowe, gdy rzeczy są dystrybuowane normalnie (jak wiele rzeczy). Na przykład. W tym pytaniu masy gwiazd mają rozkład logarytmiczny normalny, ze środkiem w log (podstawa 10) o masie równej około -0,5. tj. nie wyśrodkowany na Słońcu, ale bliżej niż w przypadku zastosowania osi liniowej.

Dlaczego Słońce jest nazywane„ przeciętną gwiazdą ”?

słońce jest żółtym karłem , a gwiazdy karłowate są najpowszechniejszymi we wszechświecie. Technicznie rzecz biorąc, widmo słońca osiąga szczyt w zakresie zielonego światła, ale postrzegamy je jako efektywnie białe.

Jestem skłonny pomyśl, jeśli astronom lub fizyk powiedział ci, że słońce jest „przeciętne”, to dlatego, że jest częścią głównej sekwencji linii Hertzsprunga-Russella (patrz poniżej).

Większość gwiazd w tej linii jest klasyfikowanych jako gwiazdy karłowate .

… około 75% gwiazd we Wszechświecie to czerwone karły, które znacznie różnią się od słońca.

Nie jestem pewien bardzo to najlepsze słowo. Tak, czerwone karły są generalnie chłodniejsze, mniej masywne, a ich wnętrza są zdominowane przez konwekcję, ale z samego wyglądu ich różnice nie są aż tak wielkie.

Próbowałem trochę zrobić r esearch i ja „stwierdziliśmy, że Słońce jest” przeciętne „, jeśli wykluczysz wszystkie karły z obliczeń.

Wszystkie karły gwiazdki czy masz na myśli pomarańczowy , żółty, czerwony , białe i brązowe krasnale itp.? Jeśli wyeliminujesz je wszystkie z wyjątkiem słońca, słońce będzie wyjątkowo dziwne.

Czy istnieje dobry powód, dla którego tak się dzieje?

Nie jestem pewien, co dokładnie zrobiłeś, ale myślę, że mogłeś źle zrozumieć, co oznacza „średnia” (zobacz moje komentarze powyżej).

Komentarze

• Czy możesz wyjaśnić, czy żółte lub czerwone karły są rzeczywiście najpowszechniejszym typem gwiazd we wszechświecie? Ta odpowiedź wydaje się mówić, że oba typy są najpowszechniejsze.
• @ToddWilcox: 85% wszystkich gwiazd to czerwone karły . Jeśli jednak uwzględnisz wszystkie krasnoludy , ' uwzględnisz pomarańczowy (K), czerwony (M), żółty (G), biały i brązowy (nie -main-sequence) stars. Ta większa klasa znacznie przewyższa liczbę wszystkich gwiazd olbrzymów, więc kiedy honeste_vivere powiedział ” … i krasnoludy są najpowszechniejsze we wszechświecie ” miał rację. Nie mogę ' znaleźć procentu dystrybucji tylko dla żółtych karłów (G).
• Zobacz także Terminologia krasnoludów .
• @RossPresser Ach, źle odczytałem odpowiedź. W głowie wstawiłem słowo ” żółty ” i przeczytałem ” … i żółte karły są najbardziej powszechnymi … ” co wydaje się zaprzeczać 75% początków będących czerwonymi karłami. Tylko moje starzejące się oczy znów mnie okłamują. Dziękuję za naprawienie mojego mózgu.

Słońce zdecydowanie NIE jest przeciętną gwiazdą, z wyjątkiem tego, że jest na głównej sekwencji spalającej wodór, gdzie znajduje się $ \ sim 90 $% gwiazd w lokalnej populacji gwiazd.

Znacznie lepsze zrozumienie „nieśredniej” „nieśredności” Słońca uzyskuje się patrząc na wykresie Hertzsprunga-Russella (jasność a temperatura efektywna lub równoważnie, wielkość bezwzględna w porównaniu z kolorem) gwiazd w próbce o ograniczonej objętości wokół Słońca. Jest to o wiele bardziej reprezentatywne dla populacji gwiazdowej niż patrzenie na próbka o ograniczonej jasności.

Poniżej przedstawiam wykres koloru z ograniczeniem objętości w porównaniu z wielkością absolutną, który otrzymałem (patrz Jeffries & Elliott 2003 – artykuł, który ma odpowiedzieć dokładnie na to pytanie) z 1000 najbliższych Słońcu gwiazd, pobrane z Gliese & Jahreiss (1991) trzeci katalog pobliskich gwiazd. Dodałem typy widmowe i pokazałem położenie Słońca na takim diagramie. Poniżej pokazuję histogram częstotliwości gwiazd ciągu głównego (tak zwana „funkcja jasności”), który pokazuje, gdzie znajduje się Słońce w odniesieniu do lokalnej populacji.

Widać z tego, że Słońce znajduje się w gęsto zaludnionym paśmie ciągu głównego, ale w rzeczywistości jest jaśniejsze (i masywniejsze) niż 88% gwiazd w ciągu głównym. Mediana gwiazdy w sekwencji głównej ma absolutną wielkość wizualną $ \ sim 11 $, jest około 100 razy mniej jasna niż Słońce (300 razy słabszy pod względem bezwzględnej wielkości wizualnej) i ma masę około 0,3 mln USD _ {\ odot} $. W rzeczywistości nawet próbka, którą pokazuję poniżej, nie jest kompletna, aw ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci znaleziono jeszcze więcej przykładów słabych gwiazd i brązowych karłów.

Powodem, dla którego ludzie myślą, że Słońce jest „średnia” wynika z diagramów, takich jak te na stronie wikipedii (jak widać w odpowiedzi Iana Boyda). To zestawia diagramy HR zarówno dla lokalnej populacji, jak i z próbką o ograniczonej wielkości , która nadmiernie podkreśla populacje bardzo świecących gwiazd ciągu głównego i czerwonych olbrzymów, które są w rzeczywistości bardzo rzadkie.

Porównaj powyższy diagram HR z diagramem poniżej, który został skonstruowany na podstawie paralaksy Hipparcosa dla wszystkich gwiazd, które można zobaczyć gołym okiem (tych z $ V < 6 $). Słońce byłoby dokładnie na dole tego diagramu – tam są nie „typowymi” (modalnymi) gwiazdami widocznymi gołym okiem.

Komentarze

• Kolejną ważną kwestią jest to, że wiele naszych ” jednostek astronomicznych ” opiera się na naszym własnym Słońcu – 1 Jasność Słońca, 1 Masa słoneczna itp. Ponieważ wiele z tych wykresów jest logarytmicznych, sensowne jest umieszczenie 1 na środku, co sprawia, że Słońce wydaje się być środkiem, ponieważ ' to właśnie zbudowałem te wykresy wokół: P
• @Luaan Jakie jednostki temperatury są wyrażone w jednostkach słonecznych?
• Nie ' nie powiedziałem wszystkie z nich to: D Właściwie ' nie mówię nawet o twoich wykresach, w których umieściłem słońce ” pośrodku ” – raczej to samo ” wikicharts ” wspomniałeś jako przyczynę zamieszania.
• Czy dobrze zrozumiałem: pierwsze dwa wykresy pokazują, że nasze Słońce ma znacznie większą wielkość bezwzględną niż prawie wszystkie lokalne gwiazdy? Ostatni wykres pokazuje, że gdyby nasze Słońce zostało zamienione na jedną z lokalnych gwiazd, ledwo znalazłoby się na liście gwiazd widocznych w nocy? Innymi słowy, nie ma sensu mówić o naszym Słońcu jako ” średniej „, niezależnie od tego, czy mówisz o zestawie lokalnych gwiazd, czy zestaw gwiazd widocznych w nocy?
• @pentane ' już go masz. Ostatni wykres pokazuje, że istnieje prawdopodobnie 20-30 gwiazd gołym okiem (z około 5000) podobnych do Słońca lub mniej świecących (alfa Cen A jest najjaśniejsza). Większość gwiazd, które widzimy na nocnym niebie, znajduje się znacznie dalej (więc pobieramy próbki z większej objętości) niż gwiazdy z pierwszego wykresu i DUŻO jaśniejsze. Słońce nie byłoby widoczne, gdyby było dalej niż około 20 parseków.

Jak już wspomniałem w pierwszym komentarzu pod pierwotnym pytaniem diagram Hertzsprunga-Russella jest prawdopodobnie najlepszą miarą „średniej”, jeśli trzeba wybrać tylko jedną miarę. Ale ponieważ wydaje się, że jest o wiele więcej dodatkowych odpowiedzi i komentarzy, niż przypuszczałem, że zostanie opublikowanych, pozwolę sobie dodać następujące uwagi, które wydają się przeoczone.

Jeśli chodzi o gwiezdną ewolucję, całe życie Historię gwiazdy można przewidzieć na podstawie zaledwie trzech parametrów: masy początkowej, początkowego składu chemicznego i początkowego momentu pędu. To wszystko. Więc jeśli chcesz ilościowo omówić „średnią”, to właśnie o tych trzech rzeczach powinieneś mówić.

Ale ponieważ istnieje wiele relacji, np., relacji masa-jasność, możesz sprowadzić cały bałagan do wykresu Hertzsprunga-Russella, jeśli nie musisz być zbyt ilościowy.

I zwróciłbym również uwagę na to, co wydaje się być ładnym Wszechobecny błąd w powyższych uwagach wskazuje, że Słońce nie jest „średnią jasnością”, ponieważ jest o wiele więcej gwiazd, które są mniej jasne. To prawda, ale oznacza to, że słońce nie jest „t >> mediana < < jasność. Dla >> średniej < <, „chciałbyś wziąć całkowitą jasność galaktyki” i podzielić przez $ \ sim2,5 \ times10 ^ {11} $ (#stars po mlecznej drodze). Zatem, produkcja energii galaktyki wynosi $ \ sim5 \ times10 ^ {37} \ mbox {watts} $, a słońce „s to $ \ sim3.85 \ times10 ^ {26} \ mbox {watts} $. Całkiem cholernie blisko średniej.

Komentarze

• To ' to nie ” błąd ” kiedy mówisz, co robisz. Skąd masz nu mber dla jasności Drogi Mlecznej? Nie można tego zmierzyć. Podejrzewam, że oblicza się go na podstawie liczby gwiazd, założonej funkcji masy i stosunku masy do jasności. Nie są więc niezależne i musisz się upewnić, że są spójne. Oczywiście prawdą jest, że gwiazdy o małej masie dominują w liczbie, ale rzadsze gwiazdy o dużej masie i olbrzymy dominują w jasności. Dzielenie jednego przez drugie daje coś bardziej podobnego do Słońca. cd.
• Myślę jednak, że ta liczba jest nadal nieco niższa niż jasność Słońca. Stosunek masy gwiazd do światła jest zwykle podawany jako około 1 w jednostkach słonecznych. Ponieważ średnia gwiazda ma masę znacznie mniejszą niż Słońce, myślę, że oznacza to, że średnia jasność jest niższa o podobny współczynnik.
• W rzeczywistości średnia (średnia) jasność jest mniej więcej tak daleko od Słońca jasność jako średnia (lub mediana) masy pochodzi z masy Słońca.