Еруптивно изпъкналост издуха Слънцето през 2013 г. Тази синя точка до него? Ето колко голяма е Земята в сравнение с нея. Сладки сънища.

синтез

Снимка от НАСА/SDO

Знам, че това може да изглежда очевидно, но ... Слънцето е голямо.

Наистина, наистина голям. Той е повече от 100 пъти по-широк от Земята и повече от един милион Земи биха се побрали в него. Ако можете да ги претеглите в космически мащаб, ще откриете, че Слънцето е повече от 300 000 пъти масата на Земята!

Но последното число намалява. Бавно, с течение на времето, Слънцето губи маса. Всъщност прави това по два начина: директно, чрез слънчевия си вятър и индиректно, като преобразува масата в енергия и свети ярко.

Това повдига очевиден въпрос: Кой е по-бърз? Кой метод е по-добър в това Слънцето да хвърли тези килограми?

Диетата на слънчевия вятър

Слънчевият вятър е точно това: огромен поток от субатомни частици, отвеждащи се от Слънцето. Състои се от различни видове частици, включително електрони, протони и дори неща като хелиеви ядра. Оформени от мощното и сложно магнитно поле на Слънцето, тези частици се хвърлят в космоса с висока скорост, варираща от няколкостотин километра в секунда до много хиляди.

Снимка от Дейвид Картие

Слънцето издухва точно толкова електрони, колкото протоните, но протоните са толкова по-масивни, че можем да игнорираме електроните (а хелийът е само около 4 процента от общия брой, така че можем да го игнорираме и ние). Използвайки сателити, можем директно да измерим колко протони прелитат покрай Земята в слънчевия вятър. Ако имате малка мрежа в космоса на сантиметър отстрани, бихте уловили около 300 милиона протони всяка секунда на разстоянието на Земята от Слънцето.

Но това означава, че ще пропуснете много. Слънцето ги изпраща във всички посоки (макар че, за да бъдем честни, повече по екватора на Слънцето, отколкото на полюсите, което ще игнорираме), а малката ви мрежа е по-малка от пощенска марка. За да уловите всички протони, ще трябва да направите черупка около Слънцето в орбитата на Земята. Тази черупка би имала площ от зашеметяващите 3 х 10 27 квадратни сантиметра - това са 3 октилионни малки мрежи!

Ако една мрежа улавя 3 x 10 8 протона всяка секунда, тогава нашата голяма черупка ще улови 9 x 10 35 от тях. Всеки протон има маса 1,7 х 10 -24 грама, така че всяка секунда, което означава, че Слънцето издухва около 1,5 трилиона грама, или 1,5 милиона тона материал!

Добре, това е Diet Plan 1, който губи Слънцето 1,5 милиона тона в секунда. И какво да кажем за диетичен план 2?

Диетата за ядрен синтез

Рисунка от Borb чрез Wikimedia Commons

Слънцето дава енергия и тази енергия трябва да дойде отнякъде. Дълбоко в сърцевината си Слънцето оживено преобразува масата в енергия. Тази енергия си пробива път от Слънцето и отлита в космоса под формата на светлина.

Знаем колко ярко е Слънцето, тоест колко светлина излъчва. И ние знаем - благодарение на Айнщайн - колко маса е необходима, за да се създаде енергия. Така че нека да видим ...

Правейки същия вид математика, както по-горе, с изключение на измерването на светлината, която виждаме от Слънцето на квадратен сантиметър, измерена от Земята, откриваме, че общата енергия, излъчвана от Слънцето, е 4 х 10 33 ерга в секунда (ерг е малка единица енергия).

Но също така знаем, че енергията = маса х скоростта на светлината на квадрат. Пренареждане за решаване на масата и използване на обичайната константа ° С за скоростта на светлината (3 х 10 10 см/сек), получаваме

Маса = енергия/c 2

Запушване и забиване: маса = 4 x 10 33/9 x 10 20 = 4,4 x 10 12 грама в секунда или повече от 4 милиона тона в секунда.

И така. Слънцето губи 4 милиона тона маса в секунда поради синтез. Fusion печели над слънчевия вятър като звезден диетичен план, с коефициент два или три.

За да бъда честен, намирам за изненадващо, че цифрите са толкова близки. Без каквито и да било предварителни знания, изглежда, че едното може да бъде хиляди или дори милиони пъти другото. И все пак те са почти еднакви.

Избягал!

Интересна мисъл: Земята обикаля около Слънцето, задържана от гравитацията. Но докато масата на Слънцето пада надолу, Земята се задържа малко по-слабо. Какво се случва тогава?

Ще ви спестя математиката, но това е свързано с ъгловия импулс и това е константа. Това, което се случва в крайна сметка е, че радиусът на орбитата на Земята се увеличава, когато Слънцето губи маса, и това става линейно със загубата на маса. С други думи, ако Слънцето загуби 1% от масата си, орбитата на Земята се увеличава с 1%.

Слънцето губи около 6 х 10 12 грама в секунда и има маса 2 х 10 33 грама. Така че частта от неговата маса, която губи всяка година, е около 10 -13. Орбитата на Земята е 150 милиона километра и ако умножите това по 10 -13, ще получите около 1,5 сантиметра. Ето колко по-голяма е орбитата на Земята всяка година! По-малко от инч. Щеше да отнеме 65 000 години, докато Земята се отдалечи на един километър (мога да стигна толкова далеч за няколко минути). Ако приемем, че загубата на маса е постоянна, Земята се е отдалечила от Слънцето само на 70 000 км за един милиард години! Това е само няколко пъти собствения диаметър на Земята. Дори през целия си живот орбитата на Земята не се е променила много поради загубата на маса на Слънцето. За да бъдем честни, загубата на маса на Слънцето може да е била по-висока в миналото, но дори и тогава Земята не се е отдалечила много от този процес.

Снимка от Discovery Communications/Big Wave Productions

Живот на масови загуби

Но почакай! Колко маса е загубило Слънцето през целия си живот? Губи около 5 или 6 милиона тона материал всяка секунда и това звучи много.

Слънцето е на около 4,5 милиарда години и една година е с дължина около 31 милиона секунди. Умножавайки всичко това, Слънцето е загубило общо около 10 24 тона материал. Това е повече от 100 пъти масата на Земята!

Но както казах, Слънцето е голямо. Това все още е малка част от общата му маса: През целия си живот тя е загубила само около 0,05 процента от своята маса. Това е доста лош план за отслабване.

Но това означава, че Слънцето е добре да продължи дълго, дълго време. С тази скорост той би могъл весело да разтопи материята и да издуха слънчев вятър в продължение на трилиони години.

Но няма да стане. Много преди това условията в ядрото на Слънцето ще се променят. Ще остане без водород, който да се използва за ядрено гориво, ще набъбне в червен гигант, ще погълне Меркурий и Венера (ще спечели малко маса), ще изпържи Земята, след което ще издуха далеч по-интензивен слънчев вятър. Той ще изхвърли материята със скорост, която напълно ще надмине целия диетичен режим, губейки половината от масата си само за няколко милиона години.

След това ще остане само бяло джудже; гореща, плътна, земна топка материал, която бавно ще се охлажда в продължение на милиарди години и ще изчезне.

Ако има житейски урок за днешния живот, диетите и мисленето в много дълги граници, можете да го намерите сами. Що се отнася до мен, мисля, че сега ще изляза на мотора и ще се насладя на малко слънце. Останаха само няколко милиарда години.

Дълго, дълго мислех да напиша тази статия, но туит от mxyzplx ме накара да се замисля отново. Направих си бележка и се радвам, че най-накрая написах това. Междувременно Слънцето загуби повече от 100 трилиона тона маса. Трябва да се планирам по-добре.

Освен това, ако обичате да мислите за подобни неща, ще дам много повече подробности за остаряването на Слънцето в моята книга „Смърт от небето“!

  • Препечатки
  • Рекламирайте: Сайт/Подкасти
  • Коментиране
  • Контакт/обратна връзка
  • Насоки за терена
  • Корекции
  • За нас
  • Работете с нас
  • Изпращайте ни съвети
  • Споразумение с потребителя
  • Политика за поверителност
  • AdChoices