Как устроено солнце

stm6731712

Выдержка из статьи в википедии:
Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 миллиардов лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла. На современном этапе в солнечном ядре идут термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 миллионов тонн вещества превращается в лучистую энергию, в результате чего генерируется солнечное излучение и поток солнечных нейтрино.
Масса Солнца недостаточна для того, чтобы его эволюция завершилась взрывом сверхновой. Вместо этого, через 4—5 миллиардов лет оно превратится в звезду типа красный гигант. По мере того как водородное топливо в ядре будет выгорать, его внешняя оболочка будет расширяться, а ядро — сжиматься и нагреваться.
Читал несколько научно-популярных книг про солнце, во всех примерно такая же информация, о том, что внутри солнца идут термоядерные реакции.
Но нигде не видел ответов на такие вопросы: за счет какого механизма водородное топливо сгорает столь равномерно, что в течении нескольких миллиардов лет солнце остается в стабильном состоянии?
Почему весь водород не может за короткий промежуток времени вступить в термоядерную реакцию? Где и в каком состоянии хранится водород, который вступит в реакцию через миллиарды лет?

vvasilevskiy

Почему весь водород не может за короткий промежуток времени вступить в термоядерную реакцию?
Примерно так: вероятность реакции тем больше чем больше давление и температура, но она даже внутри Солнца очень и очень мала, так что чтобы большая доля выгорела, требуется очень много времени.

pilaf4

т.е. реакции где-то ближе к центру идут?

vvasilevskiy

Ну да, чем ближе к центру тем более вероятно, что они идут

stm6731712

В центре - область, где идет термоядерная реакция, снаружи - водород, ок. А как обеспечивается равномерность притока водорода от поверхностных слоев в центр? За счет каких сил водород туда будет продвигаться? Ведь наверху давление меньше чем в центре.
Кроме того, в результате реакций образуется гелий - куда он девается в итоге?

mtk79

когда я там был последний раз (а это было аккурат незадолго до дефолта 1998г) — то устройство было следующим: стандартная кухня хрущевки, три полутораспальных кровати и ОФИГЕННАЯ ЖАРА! Как сейчас — не знаю, не буду врать

stm7543347

когда я там был последний раз (а это было аккурат незадолго до дефолта 1998г) — то устройство было следующим: стандартная кухня хрущевки, три полутораспальных кровати и ОФИГЕННАЯ ЖАРА!
А ч0, бидон с керосином уже спиздили? В углу же стоял.

dmitry131

Почему весь водород не может за короткий промежуток времени вступить в термоядерную реакцию?
А почему он должен? :)
Вот у тебя в океане куча водорода - он же не вступает в термоядерную реакцию.
Всё дело в температуре и давлении. Они определаются с одной стороны гравитацией, с другой - термоядерной реакцией. То есть, на пальцах, гравитация сжимает газ, а энергия термояда - "разжимает".
Устанавливается равновесие, при котором всё и происходит. Если не ошибаюсь - то там нет особого притока вещества, ядро (где реакции и идут) - достаточно изолировано (и перенос энергии от ядра к ближайшему слою - излучательный).
Собственно пока есть водород - его "горение" и поддерживает температуру. Когда он кончается (и "гореть" нечему) - ядро сжимается до момента загорания гелия и т.д.

mbod

Водород выгорает медленно потому, что огромное выделение энергии при термоядерной реакции заставляет звезду расширяться, а с уменьшением плотности уменьшается и скорость реакции. В итоге эти процессы уравновешиваются и водород выгорает постепенно.

iamar

Но нигде не видел ответов на такие вопросы:
\
И не найдёшь в научпопе. Обывателю это не интересно. Обыватель читает научпопу, если чувствует себя умным. А чувствует себя умным он только тогда, когда ему всё понятно.
В центре - область, где идет термоядерная реакция, снаружи - водород, ок. А как обеспечивается равномерность притока водорода от поверхностных слоев в центр? За счет каких сил водород туда будет продвигаться? Ведь наверху давление меньше чем в центре.
Все 10 млрд лет, что Солнце находится на главной последовательности грение происходит в ядре. Оно же(ядро) содердит большую часть массы звезды(точных цифр не помню, рассчёты года три назад на праке делал).
Кроме того, в результате реакций образуется гелий - куда он девается в итоге?
Он потом тоже горит, вот стадии эволюции, если интересно.
ZAMS (Zero Age Main Sequence) модель нулевого возраста на ГП
горение водорода в ядре (главная последовательность)
горение водорода в слоевом источнике (провал Герцшпрунга )
образование красного гиганта (ветвь красных гигантов)
расширение внешней конвективной оболочки (до слоев, где идут ядерные реакции, перемешивание, изменение поверхностного хим. состава ("first dredge-up").
гелиевая вспышка (загорается гелий в вырожденном ядре)
исчезновение конвективной оболочки
горизонтальная ветвь
спокойное горение гелия в ядре и водорода в слоевом источнике
исчерпание гелия в ядре
вторичное расширение внешней конвективной оболочки ("second dredge-up" красный сверхгигант, ранняя асимптотическая ветвь сверхгигантов (early-AGB)
начало тепловой неустойчивости сверхгиганта (тепловые вспышки в слоевом гелиевом источнике пульсации
далее постепенная потеря массы, и в конце концов сброс оболочки, возникновение планетарной туманности и образование вырожденного углеродно-кислородного белого карлика из обнажившегося ядра с массой 0.6Мsun.

stm6731712

И не найдёшь в научпопе. Обывателю это не интересно.
Давайте без снобизма. Я обыватель и мне интересно. Те, кто совсем ничем не интересуется, не будет читать такие книги независимо от того, какие подробности в них содержатся.
Все 10 млрд лет, что Солнце находится на главной последовательности грение происходит в ядре. Оно же(ядро) содердит большую часть массы звезды
Снова возвращаемся к начальному вопросу - если горение происходит только в ядре и основная масса топлива там же, то почему это горение происходит равномерно миллиарды лет?
Я мб неправильно представляю себе, как идет термоядерная реакция, но если мне говорят "солнце будет стабильным столько-то милиардов лет, внутри него горит водород", то я рассуждаю так: миллиард лет назад некоторые атомы водорода вступили в реакцию, и через миллиард лет некоторые другие атомы вступят в реакцию.
Если все это время водород находится в зоне температуры, достаточной для начала реакции, то почему эти другие атомы вступят в реакцию только через миллиард лет, а не все единомоментно?

Kraft1

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%83%D0%BB%D0%BE%D0%BD%...
Только при температурах порядка миллионов кельвинов вероятность преодолеть кулоновский барьер за счёт туннелирования становится заметной, и начинает идти самоподдерживающаяся термоядерная реакция. Именно такие условия есть в центре звёзд, в частности, Солнца.
Только в ядре поддерживается условие для реакции - на поверхности как бы просто горит.

demiurg

Снова возвращаемся к начальному вопросу - если горение происходит только в ядре и основная масса топлива там же, то почему это горение происходит равномерно миллиарды лет?
Любое горение и любая химическая реакция происходит равномерно :)

svetik5623190

Не забывайте ещё, что имеются зона конвективного перемешивая и зона лучистого теплообмена. Т.е. Солнце напоминает слоёный пирог, если угодно. Средняя плотность Солнца примерно как у бензина, а удельное тепловыделение на один-два порядка меньше, чем у полевой мыши --- мы как-то в школе от нечего делать подсчитали.
Удивлён, что в Вики нет подробного описания структуры Солнца.
Спросите , он астроном, расскажет подробнее и грамотнее. Да, ещё есть юзер gAstronom, он тоже астроном, вроде.

iamar

Не забывайте ещё, что имеются зона конвективного перемешивая и зона лучистого теплообмена. Т.е. Солнце напоминает слоёный пирог, если угодно.
Cзвезданул фигню абсолютно не в тему. Мозгов нет, а язык то чешется, ага. :smirk:
Да, ещё есть юзер gAstronom, он тоже астроном, вроде.
Гастроном - это не юзер, а целый комплекс астрономов 2009ого года выпуска. :shocked:

iamar

Любое горение и любая химическая реакция происходит равномерно
Это в школе на химии проходят, нечего это на флокале писать. :mad:

demiurg

Не учи меня учить. Прежде чем отвечать на вопрос нужно понять, в чём он состоит.

iamar

Не пытайся учить меня учть как надо учить, не твоего ума дело. :smirk:

demiurg

Теперь я тебя буду вежливо называть гандошей.

iamar

Какой милый писькадрот. :o

irenape

Снова возвращаемся к начальному вопросу - если горение происходит только в ядре и основная масса топлива там же, то почему это горение происходит равномерно миллиарды лет?
Строго говоря, оно не происходит равномерно, ведь водород, выгорая, превращается в гелий.
Я мб неправильно представляю себе, как идет термоядерная реакция, но если мне говорят "солнце будет стабильным столько-то милиардов лет, внутри него горит водород", то я рассуждаю так: миллиард лет назад некоторые атомы водорода вступили в реакцию, и через миллиард лет некоторые другие атомы вступят в реакцию.
Если все это время водород находится в зоне температуры, достаточной для начала реакции, то почему эти другие атомы вступят в реакцию только через миллиард лет, а не все единомоментно?
Дело в том, что повышение температуры - это, как известно, повышение скорости атомов. Соответственно, чем с большими скоростями они летают, тем больше вероятность того, что кинетическая энергия двух атомов водорода, летящих навстречу друг к другу, окажется достаточно большой, чтобы они преодолели кулоновский барьер и слились под действием слабых взаимодействий с образованием атома гелия и выделением дефекта масс в виде энергии. На самом деле там даже сложнее реакция, т.н. "протон-протонный цикл", он состоит из трёх фаз - сначала из двух атомов водорода (точнее, из двух протонов) образуется дейтерий, потом дейтерий сливается ещё с одним атомом водорода, потом получившееся ядро изотопа He3 сливается с таким же ядром и получается He4, и именно в последней реакции выделяется наибольшее количество энергии. Итак, в одном цикле участвуют шесть протонов, четыре из которых образуют гелий, а два высвобождаются обратно.
Как ты видишь, процесс довольно сложный, и далеко не каждому протону в разогретом ядре посчастливится принять в нём участие. С другой стороны, выделение энергии в ходе синтеза разогревает эту кашу, поэтому количество таких протонов увеличивается, и если ещё вчера отдельно взятый протон не имел никаких шансов, то сегодня, получив пинок от новообразованного гелия, его шансы значительно повышаются.

svetik5623190

Не забывайте ещё, что имеются зона конвективного перемешивая и зона лучистого теплообмена. Т.е. Солнце напоминает слоёный пирог, если угодно.

Cзвезданул фигню абсолютно не в тему. Мозгов нет, а язык то чешется, ага.
Скажи-ка, пожалуйста, что я в этой фразе сказал неверно. После этого скажи верную фразу и обоснуй её. Если сделаешь это без ошибок, можешь не извиняться. Если не сделаешь --- тоже можешь не извиняться :)

svetik5623190

Любое горение и любая химическая реакция происходит равномерно

Это в школе на химии проходят, нечего это на флокале писать.
Колебательные реакции в школе тоже проходят, я их даже демонстрировал ученикам. Как думаешь, реакции они или нет, равномерные или нет? ;)

natunchik

Я, наверное, понял, в чём вопрос: у тебя (и у меня тоже только что были) совершенно неправильные ассоциации с обычным горением и с цепной ядерной реакцией.
Типа, если мы смешаем топливо и окислитель и нагреем, то после того, как они загорятся, дальшейшее повышение температуры и ускорение реакции будут происходить быстрее, чем вся эта фигня разлетится.
Рабочий материал fission бомбы специально нагревают и сжимают достаточно быстро, чтобы реакция стала цепной (и там она кстати от температуры и давления не зависит в основном, всё дело в магических протонах).
А вот например мелтдауны ядерных реакторов происходят довольно неторопливо и до полноценного ядерного взрыва дойти не могут (в Чернобыле взорвался то ли пар, то ли образовавшийся водород, да и взрыв собственно не очень сильный был, несравнимый с настоящим ядерным).
Ну и звёзды сжимаются и нагреваются тоже довольно плавно и горят крайне медленно. Цитата из Википедии: The proton-proton chain occurs around 9.2 × 10^37 times each second in the core of the Sun. Since this reaction uses four protons, it converts about 3.7 × 10^38 protons (hydrogen nuclei) to helium nuclei every second (out of a total of ~8.9 × 10^56 free protons in the Sun or about 6.2 × 10^11 kg per second. Типа, не так уж много же: полмиллиарда тонн или 10^-18 от оставшегося водорода. Типа, из каждого килограмма водорода в секунду реагирует жалкий миллион атомов.
Тут другой интересный вопрос возникает: а что, получается, в термоядерной бомбе зажигающий ядерный взрыв создаёт намного более суровые условия, чем в ядре звезды типа Солнца?

vvasilevskiy

+1 Солнце подобно не водородной бомбе, а скорее подобно навозной куче в которой медлено что-то гниет и потому она слегка излучает тепло во вне

iamar

Скажи-ка, пожалуйста, что я в этой фразе сказал неверно. После этого скажи верную фразу и обоснуй её.
Ну разговор шёл в таком ключе.
топикстартер: где растут бананы?
гонобобель: не нужно забывать, что значительную чатсь рациона обезьян составляют бананы, мандарины и прочие цитрусовые.

irenape

The proton-proton chain occurs around 9.2 × 10^37 times each second in the core of the Sun. Since this reaction uses four protons, it converts about 3.7 × 10^38 protons (hydrogen nuclei) to helium nuclei every second (out of a total of ~8.9 × 10^56 free protons in the Sun or about 6.2 × 10^11 kg per second.
Меня всегда интересовало: люди, цитирующие англоязычную Википедию там, где есть русскоязычный аналог, считают её более достоверной что-ли?

irenape

а что, получается, в термоядерной бомбе зажигающий ядерный взрыв создаёт намного более суровые условия, чем в ядре звезды типа Солнца?
Да, в термоядерной бомбе вообще кучу условий нужно создать, чтобы она взорвалась, потому-то её и не сразу придумали. Как я уже выше писал, в реакцию термоядерного синтеза вступают в разогретой среде далеко не все протоны, и чем выше температура - тем больше таких протонов, так вот в термоядерной бомбе сначала подрывается атомная бомба, которая создаёт сверхвысокую температуру, такую, что этих протонов становится очень много и реакции синтеза осуществляются почти по всему объёму. Эта температура в несколько раз выше, чем в ядре Солнца.

vnshad

Если все это время водород находится в зоне температуры, достаточной для начала реакции, то почему эти другие атомы вступят в реакцию только через миллиард лет, а не все единомоментно?
уран тоже может развалиться, но падла почему-то не делает это весь сразу

svetik5623190

Ну разговор шёл в таком ключе.
топикстартер: где растут бананы?
гонобобель: не нужно забывать, что значительную чатсь рациона обезьян составляют бананы, мандарины и прочие цитрусовые.
Аналогия не верна. Следуя твоим метафорам, чувак спросил:
- как устроен апельсин?
на что я ответил:
- имей в виду, что там есть дольки и сок, но спроси подробне у ХХХХХ, он специалист.
Поскольку ошибок в моём посте нет, то ты обругал меня зря. Был бы ты приличным человеком, то извинился бы. Но, был бы ты приличным человеком, то и не написал бы того, что написал. Так что можешь не извиняться.

iamar

Аналогия не верна. Следуя твоим метафорам, чувак спросил:- как устроен апельсин?на что я ответил:- имей в виду, что там есть дольки и сок, но спроси подробне у ХХХХХ, он специалист.
Следуя твоим метафорам, чувак спросил:- засчёт чего в центре апельсина такие твёрдые косточки? на что ты ответил:- имей в виду, что там есть дольки и сок, но спроси подробне у ХХХХХ, он специалист.

svetik5623190

Извини, но я не вижу смысла в нашем с тобой дальнейшем общении.

iamar

Извини, но я не вижу смысла в нашем с тобой дальнейшем общении.
Ну да, имея большие трудности с причинно-следственными связями бывает довольно тяжело делать правильные выводы. :(

Sergey79

В центре - область, где идет термоядерная реакция, снаружи - водород, ок. А как обеспечивается равномерность притока водорода от поверхностных слоев в центр? За счет каких сил водород туда будет продвигаться? Ведь наверху давление меньше чем в центре.
Электрический чайник устроен точно также:
в донышке есть нагревательный элемент
около нагревательного элемента образуется кипяток
кипяток поднимается вверх
за счет каких сил новая порция холодной воды попадет на дно чайника?
====================
Почему не прогорает все ядро разом. А почему там вообще что-то горит?
Горит оно, потому что гравитация сжала водород так сильно, что в ядре начинается термоядерная реакция. Реакция эта, как ей и положено, цепная. Но вот беда: чем лучше горит, тем больше оно расширяется, противодействует гравитационному сжатию. Чем больше противодействует гравитационному сжатию, тем слабее начинает гореть.
Возникает такой вот баланс. На наше счастье, для Солнца этот баланс позволяет ему гореть 10 млрд лет. А вот другие звезды выгорают гораздо быстрее.
Представьте пожар на складе боеприпасов, где каждый снаряд привязан к другому резиночкой. От огня какой-то снаряд рванул - и раскидал другие снаряды по окрестности вне зоны огня. Нет снарядов в огне - нет больше врзрывов. Через некоторое время снаряды резиночками подтянулись назад в зону огня - до взрыва другого снаряда. И вот так оно бухает, но не все разом а по чуть-чуть.

Mausoleum

оответственно, чем с большими скоростями они летают, тем больше вероятность того, что кинетическая энергия двух атомов водорода, летящих навстречу друг к другу, окажется достаточно большой, чтобы они преодолели кулоновский барьер и слились под действием слабых взаимодействий с образованием атома гелия и выделением дефекта масс в виде энергии.
Опечаточка, вместо слов "слабых взаимодействий" надо написать "сильного взаимодействия".

irenape

Блин, я ведь десять раз подумал, прежде чем выбрать, вечно я их путаю!

Nitochka

Мля, меня это тоже смутило, но я решил что физикам надо верить.

Arthur8

Это в школе на химии проходят, нечего это на флокале писать. :mad:
да неужели? нука нука напиши мне формулу Седова?
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: