Tại sao mật độ của Mặt trời nhỏ hơn các hành tinh bên trong?

Mật độ của Mặt trời là và sao Thủy là, nhưng Mặt trời có nên dày đặc hơn không? Bởi vì khi Hệ mặt trời hình thành, có một mảnh vụn lớn và tùy thuộc vào mật độ của các mảnh vỡ mà nó tiến gần hơn hoặc xa hơn từ trung tâm, sau đó hình thành các hành tinh, nhưng Mặt trời nằm ở trung tâm, và nó ít hơn dày đặc hơn sao Thủy, tại sao?$1410~\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}$$5430~\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}$

Mặt trời không có cùng mật độ xuyên suốt.

Theo trang nội thất năng lượng mặt trời của MSFC , mật độ lõi ở trung tâm mặt trời là con số khổng lồ 150.000 kg / m 3 . Xung quanh nó là vùng phóng xạ khoảng 20.000 - 200 kg / m 3 (đã đậm đặc hơn nước). Cuối cùng, ở rìa là vùng đối lưu - mật độ tại phần mà chúng ta thấy dày đặc hơn không khí của chúng ta ...$^3$$^3$

Vì vậy, mặc dù mật độ trung bình của Mặt trời không đáng chú ý lắm, nhưng cốt lõi là nơi dày đặc nhất trong hệ mặt trời.

(Mặt cắt ngang từ Wikipedia.org )

Sự kết hợp bên trong của một ngôi sao ảnh hưởng đến mật độ của mặt trời (điều không xảy ra với một hành tinh). Nó tạo ra một áp lực bên ngoài cân bằng với lực hút của trọng lực, do đó làm giảm mật độ miễn là ngôi sao đang cháy. Khi một ngôi sao, khối lượng của mặt trời không còn khả năng hợp nhất, phần còn lại là một sao lùn trắng, thực tế dày đặc hơn nhiều so với Sao Thủy.

Mật độ của vật chất không chỉ phụ thuộc vào thành phần của nó, mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. Thật không có ý nghĩa khi nói rằng chất A đậm đặc hơn chất B mà không chỉ định các điều kiện mà theo đó sự so sánh đang được thực hiện.

Đối với một ví dụ đơn giản hàng ngày, ở nhiệt độ phòng (và áp suất) nước đặc hơn không khí. Nhưng làm nóng cả hai trên 100 ° C, và bốc hơi nước và thực sự trở nên đáng kể ít dày đặc hơn không khí, thậm chí ở nhiệt độ và áp suất tương tự.

(Theo định luật khí lý tưởng , mật độ của các loại khí khác nhau ở nhiệt độ và áp suất nhất định tỷ lệ xấp xỉ với khối lượng phân tử trung bình của chúng. Khối lượng phân tử của nước chỉ bằng một nửa so với oxy diatomic và nitơ, là thành phần chính của không khí trên Trái đất, và do đó hơi nước chỉ đậm đặc hơn một nửa so với không khí ở cùng nhiệt độ và áp suất.)

Nhiệt độ bề mặt của Sao Thủy nhỏ hơn 1000 ° C (và nhiệt độ bên trong không nên lớn hơn nhiều) và nó chủ yếu bao gồm các kim loại và khoáng chất silicat (tức là đá) ở dạng rắn hoặc lỏng ở nhiệt độ đó. Nhiệt độ của Mặt trời, trong khi đó, trên 5000 ° C ở bề mặt (không gian quang cảnh) và bên trong nóng hơn rất nhiều . Nếu bạn có thể đốt nóng Sao Thủy với nhiệt độ tương đương với Mặt trời, hầu hết các loại đá và kim loại mà nó bao gồm sẽ bốc hơi, và sẽ trở nên đậm đặc hơn rất nhiều. Vì vậy, rất nhiều sự khác biệt về mật độ chỉ đơn giản là thực tế rằng Sao Thủy mát hơn Mặt trời rất nhiều, và do đó có thể giữ vững.

Một lý do khác khiến Mặt trời đậm đặc hơn Sao Thủy là Mặt trời chứa rất nhiều khí hydro nhẹ (có cả trọng lượng phân tử rất thấp và điểm bay hơi rất thấp), trong khi Sao Thủy gần như không có hydro. Lý do chính cho điều này là do sức nóng của Mặt trời và gió mặt trời đã thổi bay một cách hiệu quả bất kỳ hydro và các chất mật độ thấp dễ bay hơi khác mà Sao Thủy từng có (hoặc có thể tồn tại trong khu vực chung của nó trong khi hệ mặt trời đang hình thành ).

Bản thân Mặt trời có thể giữ lại hydro do lực hấp dẫn khổng lồ của nó (nhưng ngay cả như vậy, nó mất khoảng một tỷ kg mỗi giây; đó là cơ bản mà gió mặt trời tôi đã đề cập ở trên chủ yếu là). Tuy nhiên, sao Thủy nhỏ hơn nhiều, và do đó trọng lực của nó không đủ mạnh để giữ hydro của nó rất gần với Mặt trời.

(Về cơ bản điều tương tự đã xảy ra với Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa, đó là lý do tại sao những hành tinh bên trong này không biến thành những quả bóng khí hydro khổng lồ như Sao Mộc và Sao Thổ đã làm. Tuy nhiên, Trái Đất và Sao Kim đều đủ lớn và nằm đủ xa Mặt trời, chúng có thể bám vào các chất ít bay hơi khác như nước và không khí . Sao Hỏa nằm cách xa Mặt trời hơn, nhưng cũng nhỏ hơn Trái đất rất nhiều, đó là lý do chính khiến ngày nay nó chỉ mỏng bầu không khí carbon dioxide, và rất ít nếu có nước.)

Tôi muốn nói câu trả lời quan trọng nhất là vì khối lượng sao được tính khác với các hành tinh (bên trong) .
Đối với trước đây, hầu hết các khí xung quanh lõi dày đặc được tính. Cái sau không có đủ số lượng đáng kể của nó.

Điều này thậm chí còn rõ rệt hơn với các ngôi sao lớn hơn.
VY Canis Majoris : "Với mật độ trung bình từ 0,000005 đến 0,000010 kg / m3, ngôi sao này có mật độ thấp hơn hàng trăm nghìn lần so với bầu khí quyển của Trái đất (không khí) ở mực nước biển. Nó cũng bị mất khối lượng mạnh với các lớp ngoài ngôi sao không còn bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn "
Vâng, mật độ ít hơn không khí bên ngoài ISS , và vẫn là một phần của thể tích của ngôi sao.
Ngôi sao đang xì hơi như kinh doanh của bất kỳ ai, và một phần lớn trong số đó vẫn được tính vào đường kính của nó. Mặt trời cũng không khác.

Rõ ràng là chúng tôi không sử dụng cùng một số liệu , vì vậy không có điểm nào so sánh các giá trị .

Tất cả các câu trả lời khác đề cập đến mật độ của mặt trời, nhưng tôi cảm thấy rằng không ai trong số họ thực sự giải quyết quan niệm sai lầm của OP. OP dường như nghĩ rằng vật liệu dày đặc hơn nên chìm, nhưng đây không phải là trường hợp. Do đó, Sao Diêm Vương dày đặc hơn Sao Thiên Vương, nhưng quỹ đạo xa hơn. Không có gì lạ về điều này.

Lý do là năng lượng quỹ đạo được bảo tồn vô thời hạn trừ khi có một số loại tương tác. Một hành tinh cảm thấy "không trọng lượng" giống như một phi hành gia trong trạm vũ trụ, bởi vì nó đang rơi tự do về phía trung tâm khối lượng của hệ mặt trời. Trừ khi nó tương tác với một cơ thể khác, vật chất, bất kể mật độ của nó, sẽ tiếp tục quay quanh cùng một khoảng cách từ tâm khối lượng của hệ mặt trời , do hậu quả của việc bảo tồn năng lượng.

Mật độ chỉ trở thành một vấn đề khi các vật thể tiếp xúc vật lý và một cơ thể nhận được lực đẩy từ một cơ thể khác.

Như vậy trong một tàu vũ trụ quay quanh, các vật thể dày đặc chỉ nổi xung quanh "không trọng lượng" và không "rơi" xuống "đáy". Cả không khí và các vật thể trong tàu vũ trụ đều trải qua lực hấp dẫn, nhưng chúng đang rơi với tốc độ như nhau, vì vậy chúng không đẩy nhau.

Khi tàu vũ trụ ở trên mặt đất , bề mặt Trái đất đẩy lên tàu vũ trụ và ngăn không cho nó tăng tốc về phía trung tâm trái đất. Trong những trường hợp này, các vật thể dày đặc hơn, nếu không bị giới hạn, sẽ rơi xuống sàn tàu vũ trụ, di chuyển không khí ít đậm đặc hơn . Khi họ chạm sàn, họ nhận được một cú đẩy từ nó, ngăn họ tiếp tục ngã.

Trong không gian các vật thể không đẩy nhau bằng tiếp xúc vật lý, do đó mật độ không tạo ra sự khác biệt.Một nghìn tỷ tấn sắt và một nghìn tỷ silica có thể có khối lượng khác nhau, nhưng chúng có cùng khối lượng, do đó, miễn là tương tác của chúng với phần còn lại của hệ mặt trời hoàn toàn là lực hấp dẫn, cả hai sẽ hành xử giống hệt nhau.

Mặt khác, vật chất đã kết hợp thành một hành tinh, mặt trời hoặc mặt trăng sẽ trở nên phân tầng theo mật độ. Trong trường hợp mặt trăng hoặc hành tinh đá, điều này gần như hoàn toàn do các vật liệu dày đặc hơn chìm xuống và buộc những vật thể bay hơi hơn phải trỗi dậy. Trong trường hợp mặt trời hoặc khí khổng lồ, lõi cũng sẽ dày đặc hơn do nén. Ngoài các lực tiếp xúc, ma sát cũng có mặt. Cũng lưu ý rằng ma sát là cần thiết cho sự phân rã quỹ đạo : không có nó, các vệ tinh sẽ quay quanh cùng một độ cao vô thời hạn.

Câu trả lời đơn giản. Mặt trời chủ yếu là hydro với trọng lượng nguyên tử là 1. Thủy ngân chủ yếu là (70%) kim loại như sắt (với trọng lượng nguyên tử là 55). Sắt có một khởi đầu về mật độ. Để hydro có mật độ sắt bằng nhau, 55 nguyên tử hydro sẽ phải được nén trong không gian của một nguyên tử sắt. Điều này xảy ra trong lõi của mặt trời, nhưng không phải trong toàn bộ mặt trời.