Действительно ли один квадратный сантиметр солнечного ядра излучает такое количество энергии?

Я думал, что, поскольку ядро ​​Солнца поддерживает свою температуру на уровне 15 миллионов градусов Кельвина, то каждый кубический сантиметр этого ядра получает определенное количество энергии, чтобы поддерживать его при этой температуре. Итак, я подумал, что произойдет, если мы возьмем маленькую сферу, скажем, 0,6 см в радиусе (т.е. площадь равна 1 квадратному см) и поместим ее в атмосферу Земли. Будет ли он излучать ту же энергию, которую он израсходовал, чтобы разогреться до 15 миллионов градусов?

Я сделал некоторые расчеты, используя закон Стефана-Больцмана, вот что я получил:

п "=" А р е а × 5,67 × 10 − 8 × е × Т 4
Поэтому для упрощения расчетов предположим, что это черное тело, а окружающая температура ничтожно мала по сравнению с 15 миллионами градусов.

так что я получил:

п "=" .0001 × 5.7 * 10 − 8 × ( 15 * 10 6 ) 4 "=" 2,9 × 10 17 Дж о ты л е с / с е с о н д

Разве это не огромное количество энергии? Я знаю, что тело должно поддерживаться при температуре 15 миллионов градусов, чтобы продолжать излучать энергию с такой скоростью, около 0,8 кубических см солнечного ядра составляет около 120 килограммов, поэтому более важный вопрос заключается в том, как долго будет продолжаться такая скорость излучения.

Я искренне чувствую, что в моих расчетах есть ошибки, поэтому, пожалуйста, любые исправления будут очень признательны.

Стоит отметить, что в то время как температура в солнечном ядре довольно высока, плотность мощности на удивление мала — всего несколько сотен ватт на кубический метр. Это в сумме дает много энергии, потому что ядро ​​Солнца все еще очень, очень большое.
Да, я понимаю это. Но чтобы нагреть материал в ядре до такой степени, нужна энергия, поэтому не должны ли мы получить такое же количество энергии, когда снова дадим этому материалу остыть? Если использование уравнения Стефана-Больцмана для расчета неясно, потому что мы не знаем время, необходимое для охлаждения материала, то должны ли мы вместо этого использовать удельную теплоемкость?
Да, теплоемкость имеет значение; если ваша расчетная мощность верна, следующим шагом будет спросить, сколько времени потребуется, чтобы остыть.

Ответы (3)

Да, маленький шарик материала из центра Солнца излучал бы сильно и быстро остывал бы, если бы он не находился в центре Солнца. Но так как он находится в центре, он получает почти равное излучение от своего окружения и не остывает.

Мрамор не содержит столько энергии. Это было бы что-то вроде ядерной бомбы. Бомба создает мгновенную ядерную реакцию, которая нагревает небольшое количество материала до температуры около 15 миллионов градусов. Затем он остывает, передавая эту энергию окружающей местности. Смотрите это и это .

На солнце мрамор постоянно вырабатывает энергию, но мощность крошечная. Объем за объем, сумма производит тепло примерно с той же скоростью, что и компостная куча. Он производит много тепла, потому что он большой. См. эту статью в Википедии о Солнце .

Причина в том, что центр Солнца настолько горяч, что имеет очень плохое охлаждение. Энергия, произведенная в центре, либо уходит, либо повышает температуру центра. Чтобы энергия достигла поверхности, требуются миллионы лет.

Точно так же поверхность Солнца плохо охлаждается. Мощность, излучаемая поверхностью Солнца, велика, потому что поверхность велика.

Мощность на квадратный метр соответствует излучателю абсолютно черного тела при температуре 6000 К. См. этот калькулятор . Это о 7 М Вт / м 2 , или 7 Вт / м м 2 , что не мало. Энергия уходит с поверхности Солнца только через излучение. Это заставляет поверхность нагреваться до тех пор, пока не будет достаточно излучения.

Некоторые компьютерные чипы выделяют более 7 Вт отработанного тепла через каждый квадратный миллиметр поверхности. При хорошем охлаждении они остаются ниже 200С. Если бы космос был наполнен воздухом и у вас был бы гигантский вентилятор, вы могли бы поддерживать такую ​​температуру на поверхности Солнца.

На самом деле в приведенной вами ссылке написано, что при 6000 К мощность составляет 70 МВт, а не 7 МВт. Но я также не понимаю это число, разве мы не должны просто разделить светимость солнца на площадь его поверхности? что на самом деле дает ~ 260 МВт на кубический метр.
Я не могу заставить числа работать. Если я перейду на 5778К, то получится 63 МВт/кв.м. Светимость/площадь = 3,8 * 10 26 Вт / 6.1 * 10 24 м 2 "=" 62 Вт / м 2 . Где-то отсутствует фактор мега. Кроме того, средняя интенсивность = 2.0 * 10 7 Вт / м 2 с р . Пренебрегая потемнением лимба, предположим, что Солнце излучает через полушарие = 2 π старший Это дает 12,6 М Вт / м 2 . Интенсивность на 90 градусов будет выше, но не в 5 раз.
@AbanobEbrahim 260 МВт на метр в кубе или в квадрате?

Ядро находится под большим давлением, поэтому вы не можете удалить его из-под гравитации Солнца без того, чтобы оно не расширилось и не остыло до такой степени, что термоядерный синтез прекратился. Лишь малая часть энергии ядра достигает поверхности.

Каждую секунду солнечное ядро ​​превращает 600 миллионов тонн водорода в 595 миллионов тонн гелия. Недостающие 5 миллионов тонн преобразуются в энергию. В одну секунду это эквивалентно 1 миллиарду мегатонн водородных бомб. Этой энергии достаточно для удовлетворения энергетических потребностей Америки в течение 7 миллионов лет.

Однако этой энергии требуется много времени, чтобы покинуть ядро. На самом деле, к тому времени, как фотон пройдет 320 км от ядра до точки, где солнце достаточно остынет, чтобы электроны снова связались с атомами и пробились на поверхность, может пройти миллион лет. ( ссылка )

Энергия, умудряющаяся вырваться со всей поверхности Солнца, порядка 3,9 * 10 26 Дж / с (на основе 5800К и радиуса Солнца 696000км). Fusion действительно производит много энергии, и именно поэтому вы часто слышите, как он обсуждается.

Из вашего утверждения можно сказать, что 5 миллионов тонн массовой энергии составляют (примерно) 3,9 × 10 26 Дж , так как температура поверхности и площадь поверхности не меняются.
@ LDC3 нет, потому что это ядро ​​с другой температурой и размером.
Поверхность не генерирует энергию, только ядро. Следовательно, энергия, рассеиваемая на поверхности, должна исходить от ядра. Единственный источник энергии — термоядерный синтез, если только вы не думаете, что часть энергии исходит от повышения температуры из-за сжатия.
@LDC3 Извините, вы правы, это примерно то же самое. Я имел в виду, что некоторые из них теряются непосредственно из ядра при производстве нейтрино в цепочках ppI, ppII и ppIII.
Вы действительно имели в виду 210 кельвинметров? Или это была опечатка? Возможно, вы хотели написать «210 км», хотя это звучит слишком коротким расстоянием, чтобы я мог понять это предложение.
@kasperd 200 миль или 320 км согласно источнику.

Твой 15 × 10 6 температура находится в ядре Солнца, где происходит синтез H. Излучаемая энергия возникает на «поверхности» Солнца при температуре всего около 5700 К.

Действительно ли один квадратный сантиметр солнечного ядра излучает такое количество энергии?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v