Форум » Вопрос-Ответ » Возраст Солнца. » Ответить
Возраст Солнца.
сергей77: "Солнце является молодой звездой третьего поколения (популяции I) с высоким содержанием металлов, то есть оно образовалось из останков звёзд первого и второго поколений (соответственно популяций III и II). Текущий возраст Солнца (точнее — время его существования на главной последовательности), оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,57 млрд лет. Считается, что Солнце сформировалось примерно 4,59 млрд лет назад, когда быстрое сжатие под действием сил гравитации облака молекулярного водорода привело к образованию в нашей области Галактики звезды первого типа звёздного населения типа T Тельца. Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 млрд лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла" Возникает вопрос почему именно 4,59 млрд лет а не 4 или 6 млрд лет? Откуда нам известен первоначальный состав Солнца и так уж ли точно известен нынешний состав Солнца для построения компьютерных моделей звёздной эволюции? До открытия ядерных реакций возраст Солнца оценивался куда меньшими цифрами, с открытием ядерных реакций возникла нынешняя модель, а где гарантия что внутри Солнца не идут реакции пока не известные науке и с открытием которых возраст опять прийдётся пересматривать? Если у вас есть вопросы или ответы по возрасту Солнца то милости просим в эту тему.
Ответов - 21, стр:
1 2 All
сергей77: Астрофизики считали задачу определить возраст Солнца, достаточно простой, основываясь на термодинамических законах сохранения энергии и массы. Считается, что наше светило излучает энергию в космическое пространство непрерывно, ни энергия ни масса не возвращаются назад, то есть сумма энергии в нашей звездной системе должна уменьшаться. Вес Солнца был приближенно посчитан еще в семнадцатом веке, основываясь на этом и на данных о количестве излучаемой в единицу времени энергии была сделана попытка просчитать возраст нашей звезды. Результаты были ошеломительные, вся материя из Солнца должна была выгореть лишь за полторы тысячи земных лет. Даже если учесть очень высокую энергоемкость топлива нашей звезды, оно не могло бы существовать больше чем 6 тысяч лет. Конечно же все понимают это абсурдом, так как даже наша цивилизация существует гораздо дольше. Приемлемая теория была предложена Г. Гельмогольцем в 1853 году. В соответствии с этой гипотезой Солнце непрерывно сжимается, верхние атмосферные слои ложаться на нижние, это уменьшает их потенциальную энергию, которая и излучается в виде световых и тепловых лучей. По вычислениям Гельмгольца еще восемнадцать миллионов лет назад, диаметр солнечной сферы был больше диаметра современной земной орбиты. То есть, было определено, что возраст нашей планеты примерно 18 млн. лет. Эти цифры казались приемлемыми. Однако наука геология опровергала эти расчеты. Геолог Ч. Лайель в 1839 году сделал расчет возраста Земли, учитывая скорость развития различных геологических процессов и характеристик земной коры. Он пришел к выводу, что для достижения почвенного покрова современных характеристик возраст Земли должен быть примерно несколько сотен миллионов лет. В итоге, позднее наука выяснила, что именно теория геологов была корректной, а источник излучаемой солнечной энергии был найден другой, отличный от сжатия гравитационными силами. После того, как была открыта радиоактивность, и ядерные реакции, все стало на свои места. Ведь при таких реакциях количество выделяемой энергии намного превосходит энергию физико-химических преобразований. Позднее, Альберт Эйнштейн (в 1905 году) вывел формулу экивалентности энергии и массы, что дало возможность по новому рассчитать возраст Солнца. http://www.milkywaygalaxy.ru Возможно установить пределы возраста звезды данной массы, находящейся в той или иной стадии эволюции, но находится ли она в начале этой стадии или уже почти прошла её, выяснить значительно сложнее. Прямую оценку возраста звезды можно было бы получить, сравнив процентное содержание водорода и гелия в её ядре (находится расчётом внутр. строения звезды) и оболочке (находится по спектру звезды). При условии неперемешивання внеш. и внутр. слоев, но изменению состава звезды в центре, обусловленного термоядерными процессами, можно было бы определить её возраст. К сожалению, соотношение гелия н водорода и звёздах оценивается очень грубо, и то лишь у звёзд спектр. классов О и В, в спектрах к-рых наблюдаются сильные линии гелия. Для Солнца эта оценка очень приблизительна - 5 млрд. лет со времени начала стадии горения водорода. Это согласуется с оценками возраста Солнечной системы, но не исключено также, что Солнце старше её на 1-2 млрд. лет. Если возраст Солнца 5 млрд. лет, то, согласно формуле, оно будет находиться на главной последовательности ещё ок. 5 млрд. лет. Пройдёт ли оно затем стадию красного гиганта или же сразу будет белым карликом, пока неясно, хотя первое вероятнее. В старейших из известных звёздных скоплений звёзды с массой Солнца или несколько меньшей ещё занимают главную последовательность, и их дальнейшая эволюция пока с достаточной полнотой неизвестна. Новые вычисления, в соответствии с которыми, за секунду сгорает лишь 4.6 тысяч тонн материи, Солнце является практически неиссякаемым источником и его возраст составляет несколько сотен миллионов лет. http://www.astronet.ru Масса водородного ядра очень точно выражена в единицах атомной массы. В этих единицах масса водородного ядра составляет 1,00797; четыре таких ядра должны иметь общую массу 4,03188. Однако масса ядра гелия равна только 4,0026. Если 4,03188 единиц атомной массы водорода каким-то образом объединяются в 4,0026 единиц атомной массы гелия, это значит, что 0,0293 единицы атомной массы (0,73% всего количества) должны превратиться в энергию. В таком случае ежесекундная потеря Солнцем 4 600 000 г. массы — это потеря массы в результате превращения водорода в гелий. Водород является ядерным топливом Солнца, а гелий — его ядерным «пеплом». Поскольку потеря массы в ходе превращения водорода в гелий составляет 0,73% всей массы сливающегося водорода, ежесекундная потеря 4 600 000 т массы означает, что каждую секунду 630 000 000 т водорода превращаются в гелий. Этот факт позволяет предположительно оценить возраст Солнца. Общую массу Солнца можно вычислить, исходя из силы, с которой оно притягивает Землю на расстоянии в 150 000 000 км, она составляет 2 220 000 000 000 000 000 000 000 000 т. Каждую секунду потребляется 630 000 000 т водорода, и если мы примем, что первоначально Солнце состояло только из водорода, что атомы этого водорода все время сливались в гелий с одной и той же скоростью и что солнечное вещество всегда хорошо перемешивалось, то можно подсчитать, сколько требуется секунд, чтобы количество водорода уменьшилось со 100 до 81,76%. Оказывается, на это потребовалось бы 20 миллиардов лет А для того, чтобы израсходовать все оставшееся водородное топливо, потребуется еще 90 миллиардов лет http://vsln.ru
SWN: Вот видите, Вы уже и сами находите ответы на вопросы. Надо только помнить, что далеко не все, написанное в интернете, соответствует последним научным достижениям, а тем более, истине! В том числе и написанное на нашем форуме. сергей77 пишет: Возникает вопрос почему именно 4,59 млрд лет а не 4 или 6 млрд лет Вы уже сами ответили на этот вопрос сергей77 пишет: Текущий возраст Солнца (точнее — время его существования на главной последовательности), оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,57 млрд лет. Т.е., этот возраст Солнца определен исходя из его модели, которая наиболее близко соответствует наблюдаемым характеристикам Солнца и нынешним представлениям о нем. Потому, в принципе, и 6 млрд. лет может иметь вероятность, отличную от 0. А вот 4 млрд. лет не очень согласуется с возрастом древнейших пород Земли и Луны. сергей77 пишет: Откуда нам известен первоначальный состав Солнца и так уж ли точно известен нынешний состав Солнца для построения компьютерных моделей звёздной эволюции? Во первых, смотря что понимать под точностью. Очевидно, что эти данные известны с точностью плюс/минус полсапога разница. Особенно это касается элементов тяжелее водорода и гелия, с другой стороны их относительно немного ( если не забыл, то около 2%), хотя наличие этих элементов заметно влияет на эволюцию звезды. (можете почитать о субгигантах и субкарликах). В теоретических ( а не компьютерных ) моделях Солнца используются имеющиеся наблюдательные данные и производится подбор внутреннего строения Солнца и на их основе расчет, который должен удовлетворять наблюдениям. сергей77 пишет: а где гарантия что внутри Солнца не идут реакции пока не известные науке и с открытием которых возраст опять прийдётся пересматривать? 100% гарантию давал только Госстрах! Кардинально современные представления поменяются навряд-ли. сергей77 пишет: она составляет 2 220 000 000 000 000 000 000 000 000 т. Неграмотный кто-то написал! Точнее 1,99 х10exp27 тонн. 10% - большая ошибка. сергей77 пишет: Новые вычисления, в соответствии с которыми, за секунду сгорает лишь 4.6 тысяч тонн материи, Солнце является практически неиссякаемым источником и его возраст составляет несколько сотен миллионов лет. Это, вообще, непонятно что. сергей77 пишет: Пройдёт ли оно затем стадию красного гиганта или же сразу будет белым карликом, пока неясно, хотя первое вероятнее. Не совсем понятно, как может Солнце превратиться в белый карлик, минуя стадию красного гиганта (сброса оболочки, преимущественно водородной). сергей77 пишет: чтобы количество водорода уменьшилось со 100 до 81,76% Почему именно до 81,76%?сергей77 пишет: А для того, чтобы израсходовать все оставшееся водородное топливо, потребуется еще 90 миллиардов лет и что солнечное вещество всегда хорошо перемешивалось В том то и дело, что солнечное вещество хорошо перемешивается только в конвективной зоне, а в зоне лучистого переноса не очень. Потому. большая часть солнечного водорода не будет участвовать в термоядерных реакциях.
сергей77: "А вот 4 млрд. лет не очень согласуется с возрастом древнейших пород Земли и Луны." Древнейшие породы могут быть древнее Солнца, а могут и не быть. Например астероид не принявший участие в формировании Солнца и планет врезается в Луну, его фрагменты попадают к нам нам на исследование вместе с лунной породой, возраст такой породы может оказаться и древнее Солнца. Радио-изотопный анализ пород к сожалению не блещет точностью. А наличие древнейших пород на Земле вызывает вопросы, ведь земная кора имеет свойство обновляться. "Кардинально современные представления поменяются навряд-ли." Учителя на протяжении всей истории придерживались данного мнения. Пример с учителем Планка весьма показателен. Выдержки из статей приводятся с цифрами и мнением авторов, точность цифр и их "глубокие" выводы остаются на совести авторов. "Не совсем понятно, как может Солнце превратиться в белый карлик, минуя стадию красного гиганта " ну например сжаться вместе с оболочкой, к сожалению автор не поделился своими гипотезами. "количество водорода уменьшилось со 100 до 81,76%" у автора гелий и др.элементы не вошли в состав первоначального Солнца, поэтому расчет можно считать чисто гипотетическим. "солнечное вещество хорошо перемешивается только в конвективной зоне, а в зоне лучистого переноса не очень" эти данные подтверждены экспериментально или это теоретическое предположение?
SWN: сергей77 пишет: Древнейшие породы могут быть древнее Солнца, а могут и не быть. Например астероид не принявший участие в формировании Солнца и планет врезается в Луну, его фрагменты попадают к нам нам на исследование вместе с лунной породой, возраст такой породы может оказаться и древнее Солнца. Вы полагаете, что Солнце образовалось из астероидов? Или астероиды образовались раньше Солнца? Это противоречит теории и наблюдениям. сергей77 пишет: А наличие древнейших пород на Земле вызывает вопросы, ведь земная кора имеет свойство обновляться Речь идет от наиболее древних обнаруженных породах. Очевидно, что возраст Земли несколько больше. сергей77 пишет: Не совсем понятно, как может Солнце превратиться в белый карлик, минуя стадию красного гиганта " ну например сжаться вместе с оболочкой, к сожалению автор не поделился своими гипотезами А водород тогда куда денется? Видимо, автор к астрономии имеет отношение постольку-поскольку. сергей77 пишет: у автора гелий и др.элементы не вошли в состав первоначального Солнца, Абстрактные рассуждения. сергей77 пишет: солнечное вещество хорошо перемешивается только в конвективной зоне, а в зоне лучистого переноса не очень" эти данные подтверждены экспериментально или это теоретическое предположение? В некоторой степени экспериментально, то есть соответствие наблюдательным данным о Солнце (и звездах) теоретическим моделям. сергей77 пишет: "Кардинально современные представления поменяются навряд-ли." Учителя на протяжении всей истории придерживались данного мнения. Пример с учителем Планка весьма показателен. С одной стороны это так, но с другой стороны, Вы полагаете теорию тяготения Ньютона верной или нет?
сергей77: "В рамках классической механики гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения. Этот закон был открыт Ньютоном в 1666 г.. Он гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m1 и m2, разделёнными расстоянием R, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. В своём основном труде «Математические начала натуральной философии» (1687) Исаак Ньютон вывел закон тяготения, основываясь на эмпирических законах Кеплера, известных к тому времени. Он показал, что: наблюдаемые движения планет свидетельствуют о наличии центральной силы; обратно, центральная сила притяжения приводит к эллиптическим (или гиперболическим) орбитам.До Эйнштейна никаких принципиальных поправок к указанной модели не понадобилось, хотя математический аппарат оказалось необходимым значительно развить.Со временем оказалось, что закон всемирного тяготения позволяет с огромной точностью объяснить и предсказать движения небесных тел, и он стал рассматриваться как фундаментальный. В то же время ньютоновская теория содержала ряд трудностей. Главная из них — необъяснимое дальнодействие: сила притяжения передавалась непонятно как через совершенно пустое пространство, причём бесконечно быстро. По существу ньютоновская модель была чисто математической, без какого-либо физического содержания. Кроме того, если Вселенная, как тогда предполагали, евклидова и бесконечна, и при этом средняя плотность вещества в ней ненулевая, то возникает гравитационный парадокс. В конце XIX века обнаружилась ещё одна проблема: расхождение теоретического и наблюдаемого смещения перигелия Меркурия.На протяжении более двухсот лет после Ньютона физики предлагали различные пути усовершенствования ньютоновской теории тяготения. Эти усилия увенчались успехом в 1915 году, с созданием общей теории относительности Эйнштейна, в которой все указанные трудности были преодолены. Теория Ньютона, в полном согласии с принципом соответствия, оказалась приближением более общей теории.Однако и общая теория относительности не является окончательной теорией гравитации, так как неудовлетворительно описывает гравитационные процессы в квантовых масштабах (на расстояниях порядка планковского, около 1,6×10-35 м). Построение непротиворечивой квантовой теории гравитации — одна из важнейших нерешённых задач современной физики." из Википедии. Если бы Ньютон был на 100% прав и его теория была идеальной, то дальнейшего развития не потребовалось бы. Верных теорий не существует, все теории основываются на знаниях доступных в данный момент. Знаний становится больше и теории пересматриваются. Все силы и взаимодействия учесть невозможно, так как вселенная бесконечна не только в ширь но и в глубь, мы же не можем учесть и известных нам взаимодействий. "сила притяжения передавалась непонятно как через совершенно пустое пространство" механизм передачи силы неясен, из каких частиц состоит гравитационное поле? пока что гипотетические гравитоны не обнаружены. Возникает вопрос по скорости гравитации ( насколько я понимаю у Кеплера она была мгновенной) а Ньютон строил свою теорию на основании законов Кеплера, если принять скорость гравитации равной или близкой скорости света 300 000км/c то например Юпитер должен реагировать на Солнце с задержкой приблизительно равной времени за которое свет Солнца достигает Юпитера, а следовательно чуть иначе чем по законам Кеплера. В масштабах больших нежели солнечная система это должно проявляться ещё сильнее. Не забываем также что астрономы в свои телескопы видят прошлое а не настоящее. Может быть вы разьясните что думает современная наука по этому поводу? "Учение Ньютона правильное, потому что верное!"
SWN: сергей77 пишет: Может быть вы разьясните что думает современная наука по этому поводу? " А Вы в общем то уже разъяснили своей цитатой.
сергей77: Что вы думаете о статье "Об эволюции звезд" расположенной на этом сайте? Как вам идея о том что планеты СС это остатки бывших звезд, не слишком ли они маломассивные для бывших звезд?
SWN: сергей77 пишет: Что вы думаете о статье "Об эволюции звезд" расположенной на этом сайте? Очень мягко говоря, ничем не обоснованные рассуждения. Автор, очевидно, так называемый "альт", к тому же, по образованию явно не астроном и не физик. Скорее всего, "простой инженер".
сергей77: "Вы полагаете, что Солнце образовалось из астероидов? Или астероиды образовались раньше Солнца? Это противоречит теории и наблюдениям." Наше Солнце не относится к старейшим звездам, которые образовались из водорода,гелия,лития. Следовательно более тяжелые элементы могли присутствовать изначально, так почему не в виде астероидов? Астероиды могли достаться нам от других звезд.(какая-то часть)
SWN: сергей77 пишет: Следовательно более тяжелые элементы могли присутствовать изначально, так почему не в виде астероидов? Астероиды могли достаться нам от других звезд.(какая-то часть) Почитайте, какая общая масса всех астероидов в нашей Солнечной системе. Солнце образовалось из газо-пылевого облака, обогащенного тяжелыми элементами, остатками взоравшихся звезд.
сергей77: "Астероиды по своим размерам очень сильно отличаются, самые маленькие из них очень похожи на простые частички пыли." из http://iloveastronomy.ru/zvyozdy/asteroidy/ Определить общую массу всех астероидов входящих в облако Оорта,пояс Койпера,астероидный пояс а также одиночные астероиды и др. в солнечной системе с высокой точностью на данный момент кажется мне пока нереальным. Крупную пыль можно назвать маленьким астероидом
SWN: сергей77 пишет: Определить общую массу всех астероидов входящих в облако Оорта,пояс Койпера,астероидный пояс а также одиночные астероиды и др. в солнечной системе с высокой точностью на данный момент кажется мне пока нереальным Для нашего случая особой точности и не требуется. Масса пояса астероидов оценивается всего в 4% массы Луны. Общая масса пояса Койпера оценивается в 20-200 раз больше массы пояса астероидов, то есть, от силы составит 10% массы Земли. Мелочь даже в масштабах Солнечной системы. К тому же, по всей видимости, пояс Койпера содержит более легкие элементы.
сергей77: "Крупных тел в поясе астероидов очень мало, так, астероидов с диаметром более 100 км насчитывается около 200, ещё известно около 1000 астероидов с радиусом более 15 км, а данные исследований в инфракрасном диапазоне спектра позволяют предположить, что, помимо них, в главном поясе существует ещё от 700 тыс. до 1,7 млн астероидов диаметром от 1 км и более" и "общее число плутино диаметром более 100 км составляет более 30 000","Считается, что в поясе Койпера имеется несколько тысяч тел диаметром более 1000 км, около 7000 с диаметром более 100 км и как минимум 450 000 тел диаметром более 50 км","и предполагается, что ещё более 70 000 оПК с диаметром более 100 км пока не обнаружены" из википедии. Итак около 7000 с диаметром более 100 км,30 000 и 70 000 оценки отличаются в 10 раз и это всё в одном источнике. Получаем обьекты с диаметром более 100 км пояса Койпера в 35-350 раз массивнее аналогичных обьектов пояса астероидов и где-то в 17-175 раз массивнее пояса астероидов . Далее если принять что тело диаметром более 1000 км приблизительно в 8 раз массивнее Цереры а таких тел более 2 тысяч,то получаем 16 000 масс Цереры. Если принять массу Цереры за 1\8 массы пояса астероидов, то масса обьектов с диаметром более 100 км пояса Койпера будет в 2000 раз больше чем масса пояса астероидов. 450 000 тел диаметром более 50 км это ещё приблизительно 450 масс цереры то есть 56 масс пояса астероидов. Итого в 2073-2231 раз пояс Койпера массивней пояса астероидов при равной средней плотности обьектов и в 1036-1115 раз массивней при средней плотности обьектов пояса Койпера в 2 раза меньшей чем у пояса астероидов.И это без учета тел с диаметром меньше 50 км.Мне не понятно откуда взялась оценка "Общая масса пояса Койпера оценивается в 20-200 раз больше массы пояса астероидов", складывается впечатление что источник википедии не знаком с элементарной математикой. Надеюсь что мой опус тянет на школьный реферат по астрономии. Ошибочка вышла масса Цереры 1\3 а не 1\8 массы пояса астерроидов.Значит данные нужно умножить раза в 3. Значит в 6220-6700 раз пояс Койпера массивней пояса астероидов при равной средней плотности обьектов и в 3110-3350 раз массивней при средней плотности обьектов пояса Койпера в 2 раза меньшей чем у пояса астероидов. По моему между в 20-200 раз и 6220-6700 раз(или 3110-3350 раз) слишком большая разница. Что думают по этому поводу астрономы? Может Vladimir_K приведёт более точные оценочные данные по поясу Койпера чем в википедии?
SWN: сергей77 пишет: Итак около 7000 с диаметром более 100 км,30 000 и 70 000 оценки отличаются в 10 раз и это всё в одном источнике Уже отмечалось, что сведениями из Википедии надо пользоваться с осторожностью. сергей77 пишет: Далее если принять что тело диаметром более 1000 км приблизительно в 8 раз массивнее Цереры Это было бы примерно справедливо для объекта диаметром 2000км. сергей77 пишет: Что думают по этому поводу астрономы? В википедии ссылаются на работу The Solar System Beyond The Planets. Audrey Delsanti and David Jewitt. Institute for Astronomy, University of Hawaii, ссылкаhttp://www.google.com.ua/url?sa=t&rct=j&q=the%20solar%20system%20beyond%20the%20planets&source=web&cd=1&ved=0CCoQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.ifa.hawaii.edu%2Fpublications%2Fpreprints%2F06preprints%2FDelsanti_06-009.pdf&ei=EBRdT8GKNuvT4QS2srS7Dw&usg=AFQjCNGOsueBkkfZTk64ey5wm21OtLCTTg
сергей77: Далее если принять что тело диаметром более 1000 км приблизительно в 8 раз массивнее Цереры "Это было бы примерно справедливо для объекта диаметром 2000км." извиняюсь,это я радиус с диаметром попутал для Цереры. Но даже если принять массу тела диаметром более 1000 км равной массе Цереры,то масса этих тел в поясе Койпера более чем в 700 раз превосходит массу пояса астероидов. Поэтому либо оценки в 20-200 занижены ,либо количество тел диаметром более 1000 км завышенно. "7000 с диаметром более 100 км,30 000 и 70 000" подобных цифр в этой работе мне не встретилось,но я слаб в английском. Интересно а открытие плутиноидов как-то повлияло на оценки массы пояса Койпера? Возможно оценки 20-200 были сделаны до их открытия?
SWN: сергей77 пишет: "7000 с диаметром более 100 км,30 000 и 70 000" подобных цифр в этой работе мне не встретилось В этой работе приводилась оценка массы ОПК примерно в 0,1 массы Земли. сергей77 пишет: Интересно а открытие плутиноидов как-то повлияло на оценки массы пояса Койпера? Возможно оценки 20-200 были сделаны до их открытия? Я думаю, что все эти данные пока носят весьма приближенный характер.
сергей77: В википедии первые и последние стадии существования СС схожи. Может всё движется по кругу(сжатие-расширение-сжатие-расширение... итд) или по спирали с накоплением тяжелых элементов?
SWN: сергей77 пишет: Может всё движется по кругу(сжатие-расширение-сжатие-расширение... итд) или по спирали с накоплением тяжелых элементов?
сергей77: Половина американцев не считает Солнце звездой.(цитата из TV) Просто интересно, какие на сегодня могут быть ещё варианты? До принятия христианства Солнце считалось богом, чем стало считаться Солнце после принятия христианства? Каковыми по мнению астрономов будут звезды следующего поколения? Есть ли модели или статьи на эту тему?
сергей77: Откуда известна скорость протекания реакций внутри Солнца? Ближайший аналог взрыв водородной бомбы проходит без влияния гравитационного сжатия. На Земле не существует материалов обеспечивающих долговременное высокое давление схожее с внутрисолнечным. Откуда известна скорость реакций синтеза в веществах с сверхвысокой плотностью?
полная версия страницы