Было бы у нас больше 8 минут света, если бы солнце «погасло»?

Общая теория состоит в том, что, если Солнце "закроется", мы увидим свет еще восемь минут (время, которое требуется фотонам, чтобы достичь Земли).

Однако недавно я прочитал, что фотонам нужно около 100 000 лет, чтобы достичь Земли, поскольку реакции происходят в ядре Солнца, и гамма-лучи не могут покинуть Солнце, не взаимодействуя с другими частицами, в отличие, например, от нейтрино.

Эта теория верна? Если ядро Солнца "закроется", будем ли мы получать фотоны (свет) еще 100 000 лет, и только нейтрино исчезают немедленно?

the-sun photons

— городской печолер
источник

Было бы лучше спросить, просто ли (и почему) свету требуется так много времени, чтобы достичь поверхности Солнца из ядра. Если вы используете подход «что, если что-то невозможное произошло», вы склонны отталкивать людей на таких сайтах, основанных на науке.

— StephenG

С другой стороны, склонные к науке люди, как правило, любят узнавать правду о чем-то (и часто даже обучают других).

— Райан

«фотонам нужно около 100 000 лет, чтобы достичь Земли» . Это немного вводит в заблуждение. Да, энергии требуется много времени, чтобы пройти путь от солнечного ядра до фотосферы, но ни один отдельный фотон не тратит 100 000 лет, путешествуя по Солнцу. См astronomy.stackexchange.com/a/33447/16685

— PM 2Ring

Кроме того, в «теории» ожидаемое поведение таково, что Солнце мгновенно больше не существует, поэтому предположительно фотоны внутри него, которые пытались убежать, также больше не существуют. Если это так, то через 8 минут на земле просто погаснет. (игнорируя тот факт, что фотоны не существуют точно, когда они «в ловушке»)

— djsmiley2k - CoW

Пожалуйста, определите «вышел» и «выключить». Если бы само солнце исчезло, тогда у нас осталось бы 8 минут света. Если ядро Солнца «просто» закроется, то потребуется очень много времени, чтобы оно распространилось на поверхность.

— MonkeyZeus

Ответы:

105

Если бы ядерный синтез внезапно остановился в центре Солнца, то единственной четкой подписью, которую мы имели бы, было отсутствие обнаруживаемых нейтрино, полученных на Земле, начиная примерно через 8 минут после прекращения реакций. Солнце, тем не менее, продолжало бы светить в течение десятков миллионов лет примерно с его текущей светимостью.

В источнике питания не «хранятся» фотоны. Само Солнце просто возобновило бы медленное гравитационное сжатие, которое было остановлено около 4,5 миллиардов лет назад, когда скорости ядерных реакций в центре смогли достаточно возрасти, чтобы обеспечить радиационные потери с поверхности Солнца.

Характерный временной масштаб сокращения составляет около что составляет 30 миллионов лет. т.е. у Солнца достаточно гравитационной потенциальной энергии, чтобы обеспечить его текущую светимость в течение десятков миллионов лет.

τ_{K H} = \frac{G M^{2}}{R L},

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

Пока это происходит, Солнце будет приблизительно поддерживать свою текущую светимость, но уменьшится в радиусе, а это означает, что температура его поверхности увеличится.

Как только Солнце сократилось в несколько раз по размеру Юпитера (около 30% его текущего радиуса), сжатие начнет замедляться, потому что электроны в ядре становятся вырожденными, а давление увеличивается с плотностью более, чем ожидалось для идеальный газ. Замедляющее сжатие уменьшает скорость высвобождения потенциальной энергии и, следовательно, солнечную светимость. Сокращение продолжается с медленной скоростью, пока Солнце не станет горячим «водородным белым карликом», в несколько раз превышающим размер Земли, который затем охлаждается до светящегося шлака без дальнейшего сокращения в течение миллиардов лет (см. Что будет с Солнцем? быть, как если бы ядерные реакции не могли протекать через квантовое туннелирование? ( подробнее).

Даже если бы вы не позволили Солнцу сжаться, потребовалось бы некоторое время, чтобы излучать его тепловую энергию. Эта временная шкала примерно которая предполагает , что Солнце является идеальным газом протонов плюс электронов, со средней температурой . Если мы возьмем К и текущую солнечную светимость, то 40 миллионов лет.

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} =

$\tau_{\rm therm}=$

С другой стороны, если ваш сценарий таков, что свет от Солнца перестает излучаться, то, конечно, на Земле темнеет примерно через 8 минут.

— Роб Джеффрис
источник

Даже если вам как-то удастся остановить гравитационное сжатие, Солнце довольно жаркое - ~ 5800 К на «поверхности» до! 15 миллионов К в центре. Охлаждение заняло бы немало времени.

— jamesqf

@ nick012000 Ваш вопрос плохо определен, а сроки приблизительны. я не говорил, что Солнцу понадобится 40 миллионов лет, чтобы перестать светиться. Я сказал, что потребуется 40 миллионов лет, чтобы излучать текущую тепловую энергию при нынешней светимости. Если бы Солнце остыло с постоянным радиусом, этот масштаб времени увеличился бы, потому что яркость значительно уменьшилась бы. Солнце будет светиться в каком-то смысле миллиарды лет. Мы можем использовать белых карликов в качестве модели здесь. Самые старые белые карлики все еще горячее, чем 3000K.

— Роб Джеффрис

Это завораживающее чтение!

— Ханки Панки

@stripybadger Это похоже на очень-очень большой бак горячей воды и, следовательно, не нужно беспокоиться о запасах топлива для отопления.

— Роб Джеффрис

@ PeterA.Schneider "коллапс" не может произойти, потому что тепловая энергия не может быть проигнорирована, она должна излучаться от поверхности. «Коллапс ядра», который инициирует сверхновую, может произойти только потому, что (I) существует огромный сток тепловой энергии (распад ядер железа и нейтронизация) и (II) большая часть энергии может уйти через излучение нейтрино. Ничто из этого не важно на Солнце.

— Роб Джеффрис

«Общая теория», которую вы читаете, не о процессах, которые производят свет в звездах, она просто предназначена для демонстрации скорости света в пространстве. Когда речь идет о «закрытии» Солнца, речь идет не о прекращении процессов ядерного синтеза, а о том, что Солнце в целом перестает светить. Я не физик, но я не думаю, что есть что-то, что могло бы вызвать это внезапно, например, что мы могли бы измерить разницу во времени в 8 минут для последних фотонов, достигших Земли.

Это всего лишь мысленный эксперимент, использующий упрощенное описание невозможного события, чтобы рассказать о каком-то другом процессе. В этой модели Солнце либо испускает свет, либо его нет, и мы измеряем время с тех пор, как оно изменило это состояние; мы не заботимся о том, что фотоны делают до того, как они испускаются от Солнца (не больше, чем при измерении времени, которое свет проходит от лампочки, заботится о том, как было произведено электричество, которое приводило лампу в действие - мы могли бы измерить это все путь назад к гибели динозавров и в конечном итоге превращению в ископаемое топливо, которое использовалось на электростанции, или даже дальше к солнечной энергии, которая питала жизнь на Земле).

— Barmar
источник