Güneşin yaşını hesaplamak için basit klasik fizik nasıl kullanılır?
"Güneşin yaşını hesaplamak için klasik fiziği nasıl kullanabilirim? Ömrünün 10 milyar yıl olarak tahmin edildiğini biliyorum, ama hesaplandı mı?
Klasik fiziğe göre biraz daha fazla bilgi gerektirir, ancak yine de çok basit bir hesaplama ile güneşin yaşamını tahmin edebilirsiniz.
Öncelikle güneşin şu anki yaşını (yaklaşık 5 milyar yıl) bilmek istiyorsanız, bu sayı bir önceki sorunun cevabında anlatıldığı gibi güneş sistemindeki güneşle aynı zamanda oluştuğu bilinen nesnelerin radyoaktif yaşına göre belirlenir.
Sizin de söylediğiniz gibi, güneşin kırmızı bir dev haline gelmeden önceki toplam ömrü yaklaşık 10 milyar yıldır (yani bundan sonra yaklaşık 5 milyar yıl değişecek). Bu, güneşin parlamasını sağlamak için enerjisinin tükenmesi için "öleceğini" varsayarak yapılabilir. Bunun gerçekleştiği zaman, kabaca güneş enerjisinden ışığa dönüştürülen toplam enerjinin güneşin enerji salma oranına bölünmesiyle elde edilir veya:
Ömür = (enerji) / (güneş tarafından salınan enerji oranı)
Güneşin enerji yayma hızı (parlaklığı) yaklaşık 3,8 x 1026 watt'tır (bu sayı 38'dir, ardından 25 sıfırdır - oldukça fazla ampul!) Bu sayı, dünyadan çıkan güneşin parlaklığı ve bizimle nasıl ilişkili olduğu ölçülerek ölçülebilir. Aradaki mesafeyi belirlemek için.
Güneşin yakması gereken toplam enerji, anlamak için biraz daha fazla bilgi (örneğin, bazı nükleer fizik) gerektirir. Güneşin, dört hidrojen atomunu bir helyum atomuna dönüştüren çekirdekteki nükleer bir reaksiyonla parladığını biliyoruz. Periyodik bir tabloya bakarsanız, bir helyum atomunun kütlesinin, birbirine eklenen dört hidrojen atomunun kütlesinden daha hafif olduğunu göreceksiniz; orijinal kütlenin yaklaşık% 0,7'si "kayboldu". Bu "kayıp kütle", güneşin parlamasını sağlayan enerji olan enerjiye dönüştürülür. Bu nedenle, kütle ve enerji arasındaki dönüşümü hesaplamak için Einstein'ın ünlü formülü e = mc2'yi kullanarak, güneşteki mevcut enerjinin:
E = 0,007 x M c2
Bu formülde c ışık hızıdır ve m yukarıda bahsedilen nükleer reaksiyona girebilen güneşin kütlesidir.
Şimdi, güneşin yalnızca orta kısmının bu reaksiyonları gerçekten deneyimlemek için yeterince yüksek bir sıcaklıkta olduğu ortaya çıktı. Güneşin ne kadarının (güneşin ne kadar kısmı) yeterince yüksek bir sıcaklıkta olduğunu doğru bir şekilde hesaplamak için ayrıntılı bir güneş yapısı modeli kullanmanız gerekir, ancak sadece bir şeyi tahmin ediyorsak, güneş kütlesinin yaklaşık% 10'unun olduğunu söyleyebiliriz. Güneşin orta kısmında, nükleer reaksiyonların gerçekleşmesi için yeterince sıcaktır. O zaman bizde:
E = 0,007 x 0,1 x Msun c2
Formülde msun, 2 x 1030 kg olan güneşin toplam kütlesidir. Bu nedenle, güneşin yakması gereken toplam enerjinin yaklaşık 1,3 x 1044 Joule olduğunu hesaplayabiliriz. 3,8 x 1026 watt'ı (güneşin enerji salma oranı) bu sayıya bölün ve güneşin ömrü yaklaşık 10 milyar yıldır.
