सूर्य के कोर तापमान का अनुमान कैसे लगाया गया था?

Question

यह अनुमान लगाया गया था कि लगभग 15 000 000 ° C के अंदर सूर्य की कोर के अंदर की गर्मी - यह मान बेहद विशाल है। वैज्ञानिकों ने इस मूल्य का अनुमान कैसे लगाया?

Comments

मैं सिर्फ सूर्य के ढांचे (और इस प्रकार केंद्रीय तापमान), कंप्यूटर के बिना सौर संरचना की गणना के "सरल" साधनों को खोजने में कठिनाई के बारे में इस बहुत ही ज्ञानवर्धक लेख को इंगित करना चाहता हूं । शायद यही कारण है कि आपको केंद्रीय तापमान के लिए एक सरल बीजीय अभिव्यक्ति के साथ जवाब मिलना बाकी है।

— गुइलूचोन

Answer 1

स्पेक्ट्रा लेकर रचना का निर्धारण किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, द्रव्यमान को गतिशीलता के माध्यम से निर्धारित किया जा सकता है। यदि आप इन दोनों को जोड़ते हैं, तो इस धारणा के तहत कि तारा हाइड्रोस्टेटिक संतुलन की स्थिति में है (जिसका अर्थ है कि हीलियम में हाइड्रोजन के संलयन के कारण तारे का बाहरी थर्मल दबाव गुरुत्वाकर्षण की आवक के साथ संतुलन में है), आप कर सकते हैं तापमान और घनत्व कोर में क्या होना चाहिए, इसके बारे में बयान करें । हीलियम में हाइड्रोजन को फ्यूज करने के लिए आपको उच्च घनत्व और उच्च तापमान की आवश्यकता होती है।

याद रखें कि क्या हो रहा है: कोर में हाइड्रोजन के पूरी तरह से आयनित होने के लिए तापमान काफी गर्म होता है, जिसका अर्थ है कि इन प्रोटॉन को हीलियम नाभिक में फ्यूज करने के लिए, आपको इलेक्ट्रोमैग्नेटिक प्रतिकर्षण को दूर करने की आवश्यकता है क्योंकि दो प्रोटॉन करीब आते हैं (जैसे रीपेल)। नीचे एक विशेष प्रकार के संलयन की प्रक्रिया का आरेख है ( प्रोटॉन-प्रोटॉन श्रृंखला प्रतिक्रिया )।

अन्य संलयन प्रतिक्रिया जो तारों के कोर पर होती है, उसे कार्बन-नाइट्रोजन-ऑक्सीजन (CNO) चक्र कहा जाता है, और लगभग 1.3 सौर द्रव्यमान से अधिक बड़े पैमाने पर सितारों के लिए ऊर्जा का प्रमुख स्रोत है। नीचे इस प्रक्रिया को दिखाया गया है।

संपादित करें:
किसी ने बताया कि यह वास्तव में सवाल का जवाब नहीं देता है - जो सच है। लिफाफा गणना के कुछ मूल पीठों को खुद को कैसे करना है यह भूल जाना (मैं मानता हूं, तारकीय खगोल भौतिकी निश्चित रूप से मेरी विशेषता नहीं है ), मैंने बहुत कच्चे और सरल अनुमान में ठोकर खाई है कि सूर्य के केंद्रीय दबाव और तापमान की गणना कैसे करें। से। गणना हालांकि सही मान और क्या एक आदेश विवरण सही प्राप्त करने के लिए पता करने की आवश्यकता होगी बाहर बिंदु है।

Comments

यह उत्तर वास्तव में इस सवाल का जवाब नहीं देता है कि ~ 10 ^ 7 K का तापमान मान कैसे निर्धारित किया जाता है।

— Guillochon

@ गुइलोचॉन ये, आप सही कह रहे हैं। मैं थोड़ा बहुत सामान्य था। मैं अधिक विशिष्ट उत्तर के साथ अपडेट करने का प्रयास करूंगा।

— एस्ट्रोमीटर

@ गिलुचोन मैंने एक लिंक जोड़ा है। यदि आपके पास बेहतर जानकारी है, तो मेरे उत्तर को संशोधित / संपादित करने के लिए स्वतंत्र महसूस करें।

— 23

हाइड्रोजन संलयन के लिए अकेले कूलम्ब बाधा को दूर करने के लिए सूर्य में तापमान पर्याप्त नहीं है, लेकिन इसके लिए क्वांटम टनलिंग की आवश्यकता होती है।

— हारून

Answer 2

सूर्य के हाइड्रोडायनामिक मॉडल अपने आंतरिक गुणों का आकलन करने की एक विधि की अनुमति देते हैं। ऐसा करने के लिए, सूर्य के द्रव्यमान, त्रिज्या, सतह का तापमान और कुल प्रकाश (उत्सर्जित ऊर्जा) / s ज्ञात होना चाहिए (अवलोकन के अनुसार निर्धारित)। कई धारणाएं बनाते हुए, उदाहरण के लिए, कि सूर्य एक तरल पदार्थ के रूप में व्यवहार करता है और स्थानीय थर्मोडायनामिक संतुलन लागू होता है, राज्य के तारकीय समीकरणों का उपयोग किया जा सकता है। सूर्य के आंतरिक गुणों जैसे कि उसके केंद्रीय तापमान को निर्धारित करने के लिए इन समीकरणों पर संख्यात्मक तरीके लागू किए जाते हैं।

इस समस्या को कैसे काम करना है, इसका एक शानदार उदाहरण आपको कैरोल और ओस्टली (धारा 10.5) द्वारा स्नातक पाठ, 'एन इंट्रोडक्शन टू मॉडर्न एस्ट्रोफिजिक्स' में मिल सकता है। अपने स्वयं के तारकीय मॉडल को चलाने के लिए फोरट्रान कोड परिशिष्ट एच में शामिल है।

कैसे अलग द्रव्यमान के सितारों आंतरिक रूप से विकसित (जैसे, टी, पी, आदि के संबंध में) पढ़ने लायक है कि पर एक व्यापक समीक्षा कागज है: http://adsabs.harvard.edu/abs/1967ARA%26A...5 ..571I

मानक सौर मॉडल के विकास का एक बहुत ही दिलचस्प ऐतिहासिक अवलोकन: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0209080

यह (संयुक्त रूप से सूखा) पेपर आपको एक अच्छा विचार देता है कि 'मानक' सौर मॉडल सूर्य की आंतरिक गुणों का अनुमान लगाते हैं कि सूर्य की आंतरिक विशेषताओं का उपयोग हेलिओसिज़्मोलॉजी और न्यूट्रिनो मापों द्वारा उनकी सीमा की स्थिति को कम करने में मदद करने के लिए किया गया है: http://adsabs.harvard.nu/ abs / 1997PhRvL..78..171B उत्तर है कि वे अविश्वसनीय रूप से अच्छी तरह से मेल खाते हैं (> 0.2% त्रुटि)

ये सबसे कम तकनीकी (लेकिन अभी भी अकादमिक रूप से प्रकाशित) संदर्भ थे जो मुझे मिल सकते थे।

यहाँ सौर मॉडलिंग में अत्याधुनिक कला पर एक व्यापक पेज है और हेलिओसिज़्मोलॉजी का उपयोग करके आंतरिक सूर्य को मापने के लिए है: http://www.sns.ias.edu/~jnb/Papers/Preprints/solarmodels.html (उच्च तकनीकी) )

Answer 3

सामान्य तौर पर: आप सूर्य के मॉडल बनाते हैं, और फिर आप देखते हैं कि कौन सा सभी टिप्पणियों से सहमत है, और जांचें कि यह मॉडल किस कोर के लिए भविष्यवाणी करता है।

एक बहुत ही सरल मॉडल जो एक अच्छा सन्निकटन देता है: कोर में एक छोटी मात्रा के भीतर संलयन होता है, और जारी ऊर्जा का एक हिस्सा सतह पर बाद में ले जाया जाता है जब तक कि यह प्रकाश के रूप में बच नहीं सकता। हम जानते हैं कि सूर्य कितना प्रकाश उत्सर्जित करता है, और आप इस शक्ति के परिवहन के लिए और सूर्य को स्थिर रखने के लिए आवश्यक तापमान और घनत्व प्रवणताओं की गणना कर सकते हैं। सतह से अंदर की ओर काम करें और आपको कोर तापमान के लिए एक अनुमान मिलता है।

एक और अच्छा दृष्टिकोण संलयन दर है - यह कुल शक्ति से भी जाना जाता है, और इसकी तुलना संलयन दर से की जा सकती है जो सूर्य के अलग-अलग तापमान पर होगा।

Answer 4

थर्मोन्यूक्लियर संलयन का सूर्य के केंद्रीय तापमान से कोई लेना-देना नहीं है। आप तर्क की इस पंक्ति का अनुसरण करते हुए तापमान का अनुमान लगा सकते हैं (कुछ आवश्यक सरलीकरण के साथ):

1. सूर्य की सामग्री एक आदर्श है, पूरी तरह से आयनित, गैस (सभी इलेक्ट्रॉनों को नाभिक से अलग किया जाता है);

2. इसका मतलब है कि गैस का दबाव उसके तापमान के अनुपात में और इकाई मात्रा में गैस कणों की संख्या के लिए है;

3. ऊपर की सभी परतों के वजन का समर्थन करने के लिए सूर्य के केंद्र (अंतरतम भाग) में दबाव काफी बड़ा होना चाहिए;

4. यदि आप मानते हैं कि सूर्य केवल हाइड्रोजन से बना है, तो आपको लगभग 23 मिलियन डिग्री का केंद्रीय तापमान मिलता है।

Comments

मुझे लगता है कि मैं समझता हूं कि आप क्या कहना चाह रहे हैं, लेकिन पहला वाक्य विवादास्पद है। यदि कोई परमाणु प्रतिक्रिया नहीं होती, तो सूर्य अपने वर्तमान त्रिज्या के साथ, एक ही आंतरिक तापमान होगा। हालांकि, यह ऐसा नहीं रहेगा और गर्म और छोटा हो जाएगा।

— रोब जेफ्रीस

मुझे लगता है कि हम एक दूसरे को समझते हैं। मेरा जवाब केवल हाइड्रोस्टैटिक इक्विलिब्रियम (नोंडेगेनरेट गैस, तापमान में घोल के साथ) से संबंधित है, जो इस सवाल का जवाब देता है कि दिनों के पैमाने पर सूर्य के पतन को कैसे रोका जाए। वास्तव में, सूर्य विकिरण करता है - जो कि अंतरिक्ष में गैस लीक की आंतरिक ऊर्जा है, और तारे को लाखों वर्षों के समय के अनुसार समायोजित करना चाहिए - वास्तव में यह सिकुड़ जाता है और केंद्रीय तापमान बढ़ जाता है। कुछ बिंदु पर तापमान संलयन को सक्षम करने के लिए पर्याप्त होता है और तारा स्थिर होता है (संलयन द्वारा ऊर्जा उत्पन्न होती है)।

— लेओस ओन्ड्रा

हां, इस अर्थ में, परमाणु संलयन सूर्य के केंद्रीय तापमान को निर्धारित करता है , या कम से कम इसे और भी अधिक गर्म होने से रोकता है। लेकिन मैं मानता हूं कि आपको सूर्य के वर्तमान केंद्रीय तापमान की गणना करने के लिए संलयन के बारे में जानने की आवश्यकता नहीं है - इसके वर्तमान द्रव्यमान, त्रिज्या और संरचना को देखते हुए।

— रोब जेफ्रीस

मैं सहमत हूँ। मूल रूप से, मैं केवल इस बात पर जोर देना चाहता था कि संलयन वह प्रक्रिया नहीं है जो सूर्य के आंतरिक भाग को गर्म बनाए रखती है (गुरुत्वाकर्षण और गैस कानून हम सभी की आवश्यकता है)। वास्तव में, फ्यूजन इंटीरियर को बहुत गर्म होने से बचाता है :-)

— Leos Ondra