Güneş son 4,6 milyar yılda ne kadar kütle yandı?
Güneşin doğumundan günümüze 4,6 milyar yıl öncesine kadar, güneş "yanıyor", peki güneş ne kadar kullanıldı?
Güneşin ne kadar kullanıldığı sorusu gerçekten çok ilginç bir soru ve ayrıntılara girersek cevaplanması hala çok zor bir soru. Ardından, güneşin ne kadar tükettiğini tahmin etmek için basit bir hesaplama kullanın.
Öncelikle güneşin ışıma gücünü yani güneşin saniyede bir saldığı enerjiyi bilmek gerekir.Bu parametreye güneş parlaklığı da denir. Güneşin ışıma gücünün yaklaşık 3,846 × 10 ^ 26 watt olduğu tahmin edilmektedir. Bu büyük sayı, güneşin içinde çok fazla madde tüketen güçlü bir enerji kaynağı olduğu anlamına gelir.
Bundan önce insanlar güneşin nasıl parladığını ve ısındığını bilmiyorlardı. 20. yüzyılın başına kadar, Einstein kütle-enerji denklemini özel görelilik teorisinden türetmişti, insanlar yavaş yavaş bu enerji kaynağının arkasındaki mekanizmayı - hidrojen nükleer füzyonunu anlamıştı. Daha hafif hidrojen atomları, daha ağır helyum atomları üretmek için birleştiğinde, işlem sırasında kütlenin bir kısmı kaybolur ve bu da büyük miktarda enerji açığa çıkarır. Bu işlem yalnızca güneşin merkezi bölgesinde gerçekleşecektir, çünkü yalnızca sıcaklık ve basınç nükleer füzyon reaksiyonunun gerçekleşmesi için yeterlidir.
Yıldızın içinde, hidrojen çekirdekleri iki şekilde helyum çekirdeklerine dönüşecek. Güneş gibi düşük kütleli yıldızlar için, hidrojen nükleer füzyonunun ana mekanizması proton-proton zincir reaksiyonudur (diğer mekanizma karbon, nitrojen ve oksijen döngüsüdür). Bununla birlikte, proton-proton zincir reaksiyonunun bile birçok türü vardır. Proton-proton zincir reaksiyonunun tüm sürecinde bu reaksiyonların ayrıntılarını görmezden gelirseniz, dört hidrojen çekirdeği (proton) bir helyum çekirdeği oluşturmak için birleşir.
Matematik ile hesaplanırsa, reaktanların ve ürünlerin kütlelerinin toplamı farklı olacaktır, korunmayacaktır. Dört hidrojen çekirdeğinin kütlesi 6.690 × 10 ^ -27 kg ve bir helyum çekirdeğinin kütlesi 6.644 × 10 ^ -27 kg, ikisi arasındaki kütle farkı m = 4.624 × 10 ^ -29 kg'dır. Kütle-enerji denklemine göre: E = mc ^ 2, kütle ve enerji eşdeğerdir ve birbirinin yerine geçebilir, dolayısıyla nükleer füzyon tarafından kaybedilen kütle enerjiye dönüştürülecektir. Bu kütle farkını Einstein denklemine koyarsak, her proton-proton zincir reaksiyonu tarafından salınan enerji olan E = 4,162 × 10 ^ -12 Joule'luk bir enerji elde edersiniz.
Güneşin ışıma gücü, yani saniyede salınan enerji ile birleştiğinde, güneşin saniyede 9.242 × 10 ^ 37 proton-proton zincir reaksiyonuna gireceği hesaplanabilir. Her nükleer füzyon reaksiyonu aynı kütleyi kaybedeceğinden, ikisini çarpmak kütle kaybı oranını elde edecek, böylece güneş tarafından saniyede tüketilen kütle 4,27 × 10 ^ 9 kg veya 4,27 milyon ton olacaktır. Bu çok büyük bir veri gibi görünüyor, ancak bu elbette sadece insan standartları açısından.Güneşin toplam kütlesi 2 × 10 ^ 30 kg (200 milyar milyar ton) ile karşılaştırıldığında, sadece küçük. parçası.
Güneşin saniyede tükettiği kütleyi hesapladık ve ardından güneşin yaşına göre güneşi hesaplayabiliriz. Güneş 4.6 milyar yıldır oluşmuştur.Bu sefer kütle kaybı oranı ile çarpın ve güneşin toplam kütle kaybı 6.20 × 10 ^ 26 kg olacaktır. Yine, bu 100 dünya kütlesine sahip olmasına rağmen, güneşin toplam kütlesinin yalnızca on binde üçü veya% 0.03'dür.
Yukarıdaki hesaplama ile nükleer füzyon reaksiyonunun aşırı basitleştirilmesi nedeniyle, kaybedilen kalitenin olduğundan daha az tahmin edilmesine yol açabilir. Hidrojenin helyuma dönüşmesini sağlamak için bundan önce birçok başka reaksiyonun gerçekleşmesi gerekir, bu tür reaksiyonlar da kütle kaybedecek ve bu nedenle enerji üretecektir, tüm bu süreç hesaba dahil değildir. Ek olarak, güneş rüzgarı da kütlesinin bir kısmını kaybeder. Ancak genel olarak, son 4,6 milyar yılda güneş tarafından "yakılan" kütle, güneşin toplam kütlesinin yalnızca küçük bir kısmıdır. Bu hızla, güneşin çekirdek alanındaki hidrojen yakıtı 5 milyar yıl daha "yanabilir".
