ทำไมความหนาแน่นของดวงอาทิตย์จึงน้อยกว่าดาวเคราะห์ชั้นใน

ความหนาแน่นของดวงอาทิตย์อยู่ที่และ Mercury's คือ5430$1410~\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}$แต่พระอาทิตย์ไม่ควรทึบกว่านี้หรือ เพราะเมื่อระบบสุริยะก่อตัวขึ้นมีแผ่นดิสก์ขนาดใหญ่และขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของเศษซากที่มันเข้ามาใกล้หรือไกลออกไปจากจุดศูนย์กลางซึ่งก่อตัวดาวเคราะห์ แต่ดวงอาทิตย์อยู่ตรงกลางและน้อยกว่า หนาแน่นกว่าปรอททำไม?$5430~\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}$

ดวงอาทิตย์ไม่ได้มีความหนาแน่นเท่ากันตลอดทาง

ตามที่ MSFC ของหน้าภายในแสงอาทิตย์ความหนาแน่นหลักที่เป็นศูนย์กลางของดวงอาทิตย์เป็นมหันต์ 150,000 กิโลกรัม / เมตร3 รอบเขตรังสีอยู่ที่ประมาณ 20,000 - 200 กก. / ม. 3 (แล้วความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ) ในที่สุดที่ขอบคือโซนไหลเวียน - ความหนาแน่นที่ส่วนที่เราเห็นนั้นหนาแน่นน้อยกว่าอากาศของเราเอง ...$^3$$^3$

ดังนั้นแม้ว่าความหนาแน่นเฉลี่ยของดวงอาทิตย์จะไม่โดดเด่นมาก แต่แกนกลางเป็นที่ที่หนาแน่นที่สุดในระบบสุริยะ

(Sun cross section จากWikipedia.org )

ฟิวชั่นภายในดาวฤกษ์มีผลต่อความหนาแน่นของดวงอาทิตย์ (ซึ่งไม่ได้เกิดขึ้นกับดาวเคราะห์) มันสร้างแรงดันภายนอกที่สมดุลกับแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วงซึ่งจะช่วยลดความหนาแน่นตราบเท่าที่ดาวฤกษ์กำลังถูกเผาไหม้ เมื่อดาวดวงหนึ่งมวลของดวงอาทิตย์ไม่สามารถหลอมรวมได้อีกต่อไปสิ่งที่เหลืออยู่ก็คือดาวแคระขาวซึ่งจริงๆแล้วมีความหนาแน่นมากกว่าดาวพุธ

ความหนาแน่นของสสารนั้นไม่เพียง แต่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของมันเท่านั้น แต่ยังขึ้นกับอุณหภูมิและความดันด้วย มันไม่มีความหมายที่จะบอกว่าสารAนั้นทึบกว่าสารBโดยไม่ได้ระบุเงื่อนไขที่จะทำการเปรียบเทียบ

ตัวอย่างง่ายๆทุกวันที่อุณหภูมิห้อง (และความดัน) น้ำมีความหนาแน่นมากกว่าอากาศ แต่ให้ความร้อนกับทั้งเหนือ 100 ° C และน้ำระเหยและจริง ๆ แล้วจะมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศอย่างมากแม้ที่อุณหภูมิและความดันเดียวกัน

(ตามกฎของแก๊สในอุดมคติความหนาแน่นของก๊าซต่าง ๆ ที่อุณหภูมิและความดันที่กำหนดจะแปรผันกับมวลโมเลกุลเฉลี่ยของพวกมันมวลโมเลกุลของน้ำเป็นเพียงประมาณครึ่งหนึ่งของไดอะตอมมิกออกซิเจนและไนโตรเจนซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของอากาศ บนโลกดังนั้นไอน้ำจะมีความหนาแน่นเพียงครึ่งเดียวกับอากาศที่อุณหภูมิและความดันเท่ากัน)

อุณหภูมิพื้นผิวของดาวพุธน้อยกว่า 1,000 ° C (และอุณหภูมิภายในไม่ควรมากกว่า) และส่วนใหญ่ประกอบด้วยโลหะและแร่ธาตุซิลิเกต (เช่นหิน) ที่เป็นของแข็งหรือของเหลวที่อุณหภูมิ ในขณะที่อุณหภูมิของดวงอาทิตย์อยู่ที่ 5,000 ° C ที่ผิวโลก (โฟโตสเฟียร์) และภายในนั้นร้อนมากขึ้น หากคุณสามารถทำให้ปรอทร้อนถึงอุณหภูมิเดียวกันกับดวงอาทิตย์หินและโลหะส่วนใหญ่ที่ประกอบไปด้วยจะระเหยกลายเป็นไอและจะมีความหนาแน่นน้อยลง ความแตกต่างของความหนาแน่นมากมายนั้นเกิดขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่าดาวพุธนั้นเย็นกว่าดวงอาทิตย์มากและสามารถอยู่นิ่งได้

อีกเหตุผลหนึ่งที่ว่าทำไมดวงอาทิตย์มีความหนาแน่นน้อยกว่าดาวพุธคือดวงอาทิตย์มีก๊าซไฮโดรเจนน้ำหนักเบาจำนวนมาก (ซึ่งมีทั้งน้ำหนักโมเลกุลที่ต่ำมากและมีจุดระเหยต่ำมาก) ในขณะที่ปรอทไม่มีไฮโดรเจนเกือบทั้งหมด เหตุผลหลักสำหรับเรื่องนี้คือความร้อนของดวงอาทิตย์และลมสุริยะทำให้ไฮโดรเจนและสารอื่น ๆ ที่มีความหนาแน่นต่ำระเหยได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งดาวพุธอาจเคยมีอยู่ (หรืออาจมีอยู่ในพื้นที่ทั่วไปในขณะที่ระบบสุริยะกำลังก่อตัว )

เดอะซันเองสามารถเก็บไฮโดรเจนเนื่องจากแรงโน้มถ่วงมหาศาล ( แต่ยังให้มันสูญเสียประมาณหนึ่งพันล้านกิโลกรัมมันต่อวินาทีนั่นเป็นพื้นว่าลมสุริยะผมกล่าวข้างต้นส่วนใหญ่เป็น) อย่างไรก็ตามดาวพุธมีขนาดเล็กกว่ามากดังนั้นแรงโน้มถ่วงของมันจึงไม่แข็งแรงพอที่จะจับกับไฮโดรเจนของมันเองใกล้ดวงอาทิตย์

(โดยพื้นฐานแล้วสิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับดาวศุกร์โลกและดาวอังคารซึ่งเป็นสาเหตุที่ดาวเคราะห์ชั้นในเหล่านี้ไม่กลายเป็นลูกบอลก๊าซไฮโดรเจนขนาดใหญ่อย่างดาวพฤหัสและดาวเสาร์ได้อย่างไรก็ตามโลกและดาวศุกร์มีขนาดใหญ่พอและอยู่ไกลจาก ดวงอาทิตย์ซึ่งพวกมันสามารถจับกับสารระเหยอื่น ๆ ที่มีความผันผวนน้อยกว่าเช่นน้ำและอากาศดาวอังคารตั้งอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มากขึ้น แต่ก็มีขนาดเล็กกว่าโลกมากซึ่งเป็นเหตุผลหลักว่าทำไมวันนี้จึงมีเพียงบางมาก บรรยากาศของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้อยมากถ้ามีน้ำ)

ผมว่าคำตอบที่สำคัญที่สุดเป็นเพราะปริมาณของดาวจะถูกนับที่แตกต่างกว่า (ภายใน) ดาวเคราะห์
สำหรับอดีตก๊าซส่วนใหญ่ที่อยู่รอบแกนกลางหนาแน่นจะถูกนับ หลังมีจำนวนไม่มากพอ

นี่คือเด่นชัดยิ่งขึ้นกับดาวขนาดใหญ่
VY Canis Majoris : "ด้วยความหนาแน่นเฉลี่ย 0.000005 ถึง 0.000010 kg / m3 ดาวฤกษ์มีความหนาแน่นน้อยกว่าหนึ่งแสนเท่าของชั้นบรรยากาศโลก (อากาศ) ที่ระดับน้ำทะเลนอกจากนี้ยังมีการสูญเสียมวลอย่างรุนแรงด้วยชั้นนอกของ ดาวไม่ได้ผูกกับแรงโน้มถ่วงอีกต่อไป "
ใช่ความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศนอกสถานีอวกาศนานาชาติและยังคงเป็นส่วนหนึ่งของปริมาตรของดาว
ดาวฤกษ์กำลังผายลมแก๊สเหมือนไม่มีใครทำธุรกิจและส่วนใหญ่ของมันยังนับรวมอยู่ในเส้นผ่านศูนย์กลางของมัน ดวงอาทิตย์ไม่แตกต่างกัน

เห็นได้ชัดว่าเราไม่ได้ใช้ตัวชี้วัดเดียวกันจึงมีจุดเปรียบเทียบค่าไม่มี

คำตอบอื่น ๆ ทั้งหมดบอกถึงความหนาแน่นของดวงอาทิตย์ แต่ฉันรู้สึกว่าไม่มีคำตอบใดที่เข้าใจผิดของ OP OP ดูเหมือนว่าวัสดุที่หนาแน่นควรจม แต่นี่ไม่ใช่กรณี ดังนั้นดาวพลูโตจึงหนาแน่นกว่าดาวยูเรนัส แต่โคจรรอบไกลออกไป ไม่มีอะไรแปลกเกี่ยวกับเรื่องนี้

เหตุผลก็คือพลังงานวงโคจรจะได้รับการอนุรักษ์อย่างไม่มีกำหนดเว้นแต่จะมีการโต้ตอบบางอย่าง ดาวเคราะห์รู้สึก "ไร้น้ำหนัก" เช่นเดียวกับนักบินอวกาศในสถานีอวกาศเพราะมันอยู่ในจุดศูนย์กลางมวลของระบบสุริยะ สสารไม่ว่าจะมีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุอื่นอย่างไรก็ตามโดยไม่คำนึงถึงความหนาแน่นของมันจะยังคงโคจรในระยะห่างจากจุดศูนย์กลางมวลของระบบสุริยจักรวาลซึ่งเป็นผลมาจากการอนุรักษ์พลังงาน

ความหนาแน่นจะกลายเป็นปัญหาเมื่อวัตถุสัมผัสกับร่างกายและร่างกายได้รับแรงผลักจากวัตถุอื่น

ดังนั้นในยานอวกาศที่โคจรรอบวัตถุที่มีความหนาแน่นจะลอยไปรอบ ๆ "ไร้น้ำหนัก" และอย่า "ตกลง" ไปที่ "ก้น" ทั้งอากาศและวัตถุในยานอวกาศกำลังประสบกับแรงดึงดูด แต่มันก็ตกลงมาในอัตราเดียวกันดังนั้นพวกมันจึงไม่ผลักกัน

เมื่อยานอวกาศอยู่บนพื้นผิวพื้นผิวโลกผลักขึ้นบนยานอวกาศและป้องกันไม่ให้ยานอวกาศเร่งไปยังศูนย์กลางของโลก ภายใต้สถานการณ์เช่นนี้วัตถุทึบถ้าไม่มีที่จะตกชั้นต่อของยานอวกาศแทนที่อากาศหนาแน่นน้อย เมื่อพวกเขากระแทกพื้นพวกเขาจะได้รับแรงผลักดันจากมันเพื่อป้องกันการล้มลงอย่างต่อเนื่อง

ในวัตถุอวกาศไม่ได้ผลักกันโดยการสัมผัสทางกายภาพดังนั้นความหนาแน่นจึงไม่ต่างกัน ล้านล้านตันของเหล็กและซิลิกาอาจมีปริมาตรต่างกัน แต่มีมวลเท่ากันดังนั้นตราบใดที่ปฏิกิริยาของพวกเขากับส่วนที่เหลือของระบบสุริยะนั้นมีความโน้มถ่วงล้วนๆ

ในทางกลับกันสสารที่รวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์ดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์จะกลายเป็นความหนาแน่น ในกรณีของดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์หินนี่เกือบทั้งหมดเนื่องจากวัสดุทึบจมและบังคับให้วัตถุมากมายเพิ่มขึ้น ในกรณีของดวงอาทิตย์หรือยักษ์ก๊าซแกนกลางก็จะหนาแน่นเช่นกันเนื่องจากการบีบอัด นอกจากแรงสัมผัสแล้วยังมีแรงเสียดทาน โปรดทราบว่าความเสียดทานเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสลายตัวของการโคจร : หากไม่มีดาวเทียมก็จะโคจรรอบที่ระดับความสูงเท่ากันโดยไม่มีกำหนด

คำตอบง่ายๆ ดวงอาทิตย์เป็นไฮโดรเจนส่วนใหญ่ที่มีน้ำหนักอะตอม 1 ปรอทเป็นส่วนใหญ่ (70%) โลหะเช่นเหล็ก (มีน้ำหนักอะตอม 55) เหล็กมีการเริ่มต้นที่ความหนาแน่น สำหรับไฮโดรเจนต่อเหล็กที่มีความหนาแน่นเท่ากันอะตอมไฮโดรเจน 55 จะต้องถูกบีบอัดในอวกาศของอะตอมเหล็กเดียว สิ่งนี้เกิดขึ้นในใจกลางของดวงอาทิตย์ แต่ไม่ใช่ในดวงอาทิตย์ทั้งหมด