Почему плотность Солнца меньше плотности внутренних планет?

Солнце на всем протяжении имеет разную плотность.

Согласно внутренней странице MSFC , плотность ядра в центре Солнца составляет колоссальные 150 000 кг/м.$^3$. Вокруг него радиационная зона составляет около 20 000 - 200 кг/м.$^3$(уже менее плотный, чем вода). В конце концов, на краю находится конвективная зона - плотность в той части, которую мы видим, намного меньше плотности нашего собственного воздуха...

Таким образом, хотя средняя плотность Солнца не очень примечательна, ядро ​​является самым плотным местом в Солнечной системе.

(Поперечное сечение Солнца из Wikipedia.org )

Слияние внутри звезды влияет на плотность Солнца (чего не происходит с планетой). Он создает внешнее давление, которое уравновешивает притяжение гравитации, тем самым уменьшая плотность, пока звезда горит. Когда-то звезда, масса Солнца больше не способна поддерживать термоядерный синтез, остается белый карлик, который на самом деле намного плотнее Меркурия.

Плотность вещества зависит не только от его состава, но и от температуры и давления. Говорить, что вещество А плотнее вещества Б , не имеет смысла, не уточняя условий, при которых проводится сравнение.

Простой повседневный пример: при комнатной температуре (и давлении) вода значительно плотнее воздуха. Но нагрейте их обоих выше 100 °С, и вода испарится и действительно станет значительно менее плотной, чем воздух, даже при той же температуре и давлении.

(По закону идеального газа плотность различных газов при данной температуре и давлении примерно пропорциональна их средней молекулярной массе. Молекулярная масса воды составляет лишь около половины массы двухатомного кислорода и азота, которые являются основными компонентами воздуха на Земле, и, таким образом, плотность водяного пара примерно вдвое меньше плотности воздуха при той же температуре и давлении.)

Температура поверхности Меркурия меньше 1000 °C (и внутренняя температура не должна быть намного выше), и он в основном состоит из металлов и силикатных минералов (т.е. горных пород), которые при этих температурах находятся в твердом или жидком состоянии. Тем временем температура Солнца превышает 5000 °C на поверхности (в фотосфере) и намного выше внутри. Если бы вы могли нагреть Меркурий до той же температуры, что и Солнце, большая часть горных пород и металлов, из которых он состоит, испарилась бы и стала бы намного менее плотной. Таким образом, большая часть разницы в плотности сводится просто к тому факту, что Меркурий намного холоднее Солнца и, следовательно, может оставаться твердым.

Другая причина, по которой Солнце менее плотное, чем Меркурий, заключается в том, что Солнце содержит много легкого газообразного водорода (который имеет как очень низкую молекулярную массу, так и очень низкую температуру испарения), в то время как Меркурий практически не содержит водорода. Основная причина этого заключается в том, что солнечное тепло и солнечный ветер эффективно унесли весь водород и другие летучие вещества с низкой плотностью, которые когда-то могли быть на Меркурии (или которые могли существовать в его общей области во время формирования Солнечной системы). ).

Само Солнце может удерживать водород из-за своей огромной гравитации (но даже при этом оно теряет около одного миллиарда килограммов его в секунду; это в основном то, что в основном представляет собой солнечный ветер , о котором я упоминал выше). Меркурий, однако, намного меньше, и поэтому его гравитация недостаточно сильна, чтобы удерживать собственный водород так близко к Солнцу.

(В принципе то же самое произошло с Венерой, Землей и Марсом, поэтому эти внутренние планеты не превратились в огромные шары водородного газа, как это сделали Юпитер и Сатурн. Однако и Земля, и Венера были достаточно большими и располагались достаточно далеко от Солнце, чтобы они могли держаться за другие чуть менее летучие вещества , такие как вода и воздух Марс расположен еще дальше от Солнца, но также намного меньше Земли, что является основной причиной того, что сегодня он имеет очень тонкую атмосфера двуокиси углерода и очень мало воды, если она вообще есть.)

Я бы сказал, что самый важный ответ заключается в том, что объем звезд считается иначе, чем для (внутренних) планет .
В первом учитывается большая часть газа, окружающего плотное ядро. Последние не имеют его в достаточно значительных количествах.

Это еще более заметно у более крупных звезд.
VY Большого Пса : «При средней плотности от 0,000005 до 0,000010 кг/м3 звезда в сто тысяч раз менее плотна, чем атмосфера Земли (воздух) на уровне моря. звезда больше не связана гравитацией .
Да, плотность меньше, чем у воздуха за пределами МКС , и она все еще является частью объема звезды.
Звезда пукает газом, как никто другой, и огромная часть этого газа до сих пор учитывается в ее диаметре. Солнце ничем не отличается.

Очевидно, что мы используем разные показатели , поэтому нет смысла сравнивать значения .

Все остальные ответы касаются плотности солнца, но я чувствую, что ни один из них на самом деле не касается неправильного представления ОП. ОП, кажется, думает, что более плотный материал должен тонуть, но это не так. Таким образом, Плутон плотнее Урана, но вращается дальше. В этом нет ничего странного.

Причина в том, что орбитальная энергия сохраняется бесконечно долго, если нет какого-либо взаимодействия. Планета чувствует себя «невесомой», как астронавт на космической станции, потому что она находится в свободном падении к центру масс Солнечной системы. Если оно не взаимодействует с другим телом, вещество, независимо от его плотности, будет продолжать двигаться по орбите на одном и том же расстоянии от центра масс Солнечной системы вследствие сохранения энергии.

Плотность становится проблемой только тогда, когда объекты вступают в физический контакт, и одно тело получает толчок от другого тела.

Таким образом , в орбитальном космическом корабле плотные объекты просто парят «невесомо», а не «падают» на «дно». И воздух, и предметы в космическом корабле испытывают гравитацию, но падают с одинаковой скоростью, поэтому не толкают друг друга.

Когда космический корабль находится на земле , поверхность Земли давит на космический корабль и препятствует его ускорению по направлению к центру Земли. В этих условиях более плотные объекты, если их не сдерживать, будут падать на пол космического корабля, вытесняя менее плотный воздух . Когда они ударяются об пол, они получают от него толчок, предотвращая дальнейшее падение.

В космосе объекты не толкают друг друга при физическом контакте, поэтому плотность не имеет значения. Триллион тонн железа и триллион тонн кремнезема могут иметь разные объемы, но у них одинаковая масса, поэтому, пока их взаимодействие с остальной частью Солнечной системы является чисто гравитационным, оба будут вести себя одинаково.

С другой стороны, материя, слившаяся в планету, солнце или луну, расслоится по плотности. В случае с луной или каменистой планетой это почти полностью происходит из-за того, что более плотные материалы опускаются и вынуждают более объемные подниматься. В случае Солнца или газового гиганта ядро ​​также будет более плотным из-за сжатия. Помимо контактных сил присутствует также трение. Обратите также внимание, что трение необходимо для орбитального распада : без него спутники будут вращаться на одной и той же высоте бесконечно долго.

Простой ответ. Солнце в основном состоит из водорода с атомным весом 1. Ртуть в основном (70%) состоит из металла, такого как железо (с атомным весом 55). Железо имеет фору по плотности. Чтобы водород сравнялся по плотности с железом, 55 атомов водорода должны были бы сжаться в пространстве одного атома железа. Это происходит в ядре солнца, но не на всем солнце.