Чи було б у нас більше 8 хвилин світла, якби сонце «згасло»?

Поширена теорія полягає в тому, що якби "Сонце" закрилося, ми побачили б світло ще вісім хвилин (час, який потрібен фотонам для досягнення Землі).

Однак нещодавно я прочитав, що фотонам потрібно близько 100 000 років, щоб досягти Землі, оскільки реакції відбуваються в ядрі Сонця, і гамма-промені не можуть покинути Сонце без взаємодії з іншими частинками, на відміну, наприклад, від нейтрино.

Чи правильна ця теорія? Якщо ядро Сонця "вимкнеться", чи все-таки ми отримуватимемо фотони (світло) ще протягом 100 000 років, при цьому тільки нейтрино зникає негайно?

the-sun photons

— міський печолер
джерело

Було б краще , щоб запитати тільки , якщо (і чому) світло повинне так довго , щоб досягти поверхні Сонця від ядра. Задаючи питання про використання підходу "що, якщо трапилося щось неможливе", ти, як правило, відкладає людей на такі наукові сайти.

— StephenG

З іншого боку, науково налаштованим людям властиво подобається дізнаватися правду про щось (а часто навіть навчати інших).

— Райан

"фотонам потрібно близько 100 000 років, щоб досягти Землі" . Це трохи вводить в оману. Так, для проходження енергії від сонячного ядра до фотосфери потрібно тривалий час, але жоден окремий фотон не витрачає 100 000 років, подорожуючи Сонцем. Дивіться astronomy.stackexchange.com/a/33447/16685

— PM 2Ring

Також у «теорії» очікувана поведінка Сонця миттєво більше не існує, тому, імовірно, фотонів всередині нього, які намагалися вирватися, також більше не існує. Якщо це так, то через 8 хвилин він просто потемніє. (ігноруючи той факт, що фотони точно не існують, коли вони потрапляють у пастку)

— djsmiley2k - CoW

Будь ласка, визначте "вийшов" та "закрити" Якби саме сонце моргнуло від існування, то так, у нас залишилося б 8 хвилин світла. Якщо ядро Сонця "просто" вимкнеться, знадобиться дуже багато часу, щоб воно поширилося на поверхню.

— MonkeyZeus

Відповіді:

105

Якби ядерний синтез несподівано зупинився в центрі Сонця, то єдиною чіткою ознакою цього ми б вважали брак виявлених нейтрино, отриманих на Землі, починаючи приблизно через 8 хвилин після припинення реакцій. Однак Сонце продовжуватиме світити протягом десятків мільйонів років приблизно за своєю поточною світністю.

Джерело живлення не "зберігається" фотонами. Саме Сонце просто відновило б повільне гравітаційне стиснення, яке було припинено близько 4,5 мільярдів років тому, коли швидкість ядерної реакції в центрі змогла достатньо збільшитись, щоб забезпечити радіаційні втрати від поверхні Сонця.

τ_{K H} = \frac{G M^{2}}{R L},

$\tau_{\rm KH} = \frac{GM^2}{RL},$

Поки це відбувається, Сонце приблизно підтримувало б свою поточну світність, але зменшило радіус, що означало б підвищення температури поверхні.

Як тільки Сонце скоротиться в кілька разів більше за розмір Юпітера (тобто приблизно 30% його радіусу струму), скорочення почне сповільнюватися, оскільки електрони в ядрі вироджуються, а тиск зростає з щільністю більше, ніж очікувалося для ідеальний газ. Уповільнення скорочення зменшує швидкість вивільнення потенційної енергії, а отже, і сонячну світність. Скорочення триває повільною швидкістю, доки Сонце не стане гарячим «воднево-білим карликом» у кілька разів більше за розмір Землі, який потім охолоджується до світиться засмічення, без подальшого скорочення протягом мільярдів років (див. Що б Сонце бути, якби ядерні реакції не можуть протікати через квантове тунелювання? ще кілька деталей).

τ_{t h e r m} ≃ \frac{3 k_{B} T M}{m_{H} L},

$\tau_{\rm therm} \simeq \frac{3k_B T M}{m_H L},$

T

$T$

T = 10^{7}

$T =10^7$

τ_{t h e r m} =

$\tau_{\rm therm}=$

З іншого боку, якщо у вашому сценарії саме те світло від Сонця перестає випромінюватися, то, звичайно, на Землі воно темніє приблизно через 8 хвилин.

— Роб Джеффріс
джерело

Навіть якби вам так чи інакше вдалося зупинити гравітаційне стиснення, Сонце досить жарко - ~ 5800К на «поверхні» до! 15 млн. К в центрі. Охолодження знадобиться певний час.

— jamesqf

@ nick012000 ваше запитання визначено неправильно, і часові шкали приблизні. я не сказав, що Сонцю знадобиться 40м років, щоб перестати світитися. Я сказав, що потрібно 40м років, щоб випромінювати свою поточну теплову енергію при поточній люміності. Якщо Сонце охолоне з постійним радіусом, то часовий масштаб збільшиться, тому що освітленість значно зменшиться. Сонце світилося б у певному сенсі протягом мільярдів років. Тут ми можемо використовувати білі карлики як модель. Найдавніші білі карлики ще гарячіші за 3000 к.

— Роб Джефріс

Це зачаровує прочитання!

— Hanky Panky

@stripybadger Це як би мати дуже-дуже великий резервуар з гарячою водою, і, таким чином, не потрібно турбуватися про постачання палива для опалення.

— Роб Джефріс

@ PeterA.Schneider "колапс" не може відбутися, оскільки теплову енергію не можна ігнорувати, вона повинна випромінюватися подалі від поверхні. "Корінний колапс", який ініціює наднову, може статися лише тому, що (I) існує величезна раковина теплової енергії (розпад ядер заліза та нейтронізація) та (II) більшість енергії може вийти через викиди нейтрино. Жодне з них не важливо на Сонці.

— Роб Джефріс

"Загальна теорія", яку ви читаєте, не стосується процесів, що виробляють світло у зірках, вона лише призначена як демонстрація швидкості світла через космос. Коли йдеться про те, що Сонце «замикається», це не мова про припинення процесів ядерного синтезу, це означає, що Сонце в цілому перестає світити. Я не фізик, але я не думаю, що є щось, що насправді призвело б до того, що це станеться раптово, таким чином, щоб ми могли виміряти 8 хвилинну різницю у часі, коли останні фотони дістаються до Землі.

Це просто продуманий експеримент, використовуючи спрощений опис неможливої події, щоб зробити думку про якийсь інший процес. У цій моделі Сонце або випромінює світло, або його немає, і ми вимірюємо час з моменту зміни цього стану; ми не переймаємось тим, що роблять фотони до того, як вони випромінюються із Сонця (більше ніж вимірювання часу, коли світло їде від лампочки, піклується про те, як виробляється електроенергія, яка живила лампочку - ми могли б виміряти, що всі назад до вмирання динозаврів і, зрештою, перетворюється на викопне паливо, яке використовувалося в електростанції, або ще більше назад до сонячної енергії, яка живила життя на землі).

— Вармар
джерело