Почему процесс слияния солнца не ускоряется?

Правильно ли я сказал, что процесс слияния солнца постоянен, т.е. количество слияния Х происходит в день, более или менее? Почему это не ускоряется, то есть одно событие слияния создает энергию для двух событий слияния и т. Д.? Вызывает ли каждое столкновение атома событие слияния или мала вероятность того, что событие слияния произойдет, поэтому это не безудержная реакция? Я слышал, что вероятность того, что произойдет слияние, составляет только 1 из 10 ¹² для каждого столкновения.

the-sun stellar-astrophysics Kallie
источник

Энергия, образующаяся при слиянии в ядре, почти точно уравновешивается энергией, теряемой при диффузии излучения из ядра.

Мартин Боннер поддерживает Монику

@MartinBonner Я бы согласился с этим - мой вопрос заключается в том, что каждое столкновение преодолевает кулоновский барьер или только ограниченное количество / процент и почему у вас нет реакции

убегающего

Процесс сварки чувствителен к температуре. Поскольку звезда обычно находится в гидродинамическом равновесии, температура не меняется, т. Е. Скорость синтеза постоянна.

Корнпоб Бхиромбакди

Если бы сейчас был момент, когда он быстро ускорялся, мы бы не увидели его. ;-) Таким образом, вы можете предположить, что сейчас время, когда скорость довольно близка к равновесию

R .. GitHub ОСТАНОВИТЬ ПОМОЩЬ ICE

В вопросе, который неверен, смутно предлагается один момент, а именно, что между последовательными событиями слияния должна быть прямая связь. Событие слияния просто вносит вклад в общую тепловую энергию, и именно тепловое движение вызывает события слияния; в отличие от ядерного деления, событие синтеза не производит продукты реакции, которые непосредственно вызывают другие события синтеза. Таким образом, единственный вопрос, который остается, заключается в том, насколько глобально производство энергии и потери для окружающей среды сбалансированы.

Марк ван Леувен

Ответы:

Правильно ли я сказал, что процесс слияния солнца постоянен, т.е. количество слияния Х происходит в день, более или менее?

Да, по крайней мере, в человеческих масштабах. Вы можете разумно ожидать, что скорость слияния на солнце будет такой же сегодня, как несколько тысяч лет назад или в будущем, дать или взять небольшую долю.

Почему это не ускоряется, то есть одно событие слияния создает энергию для двух событий слияния и т. Д.?

Энергия, выделяемая термоядерным синтезом, быстро распределяется в виде тепловой энергии в центре Солнца, а разность температур между поверхностью (около 6000 К) и центром (около 15 млн. К) направляет поток энергии от горячей к холодной.

Вызывает ли каждое столкновение атома событие слияния или мала вероятность того, что событие слияния произойдет, поэтому это не безудержная реакция?

Слияние на солнце не является безудержной ядерной реакцией (подобно критической массе урана в реакции деления).

Теоретически возможно иметь сбегающие явления слияния, но давление и температура для этого не достигаются в ядре Солнца. Для стабильных звезд, таких как солнце, силы и потоки энергии находятся в равновесии - если ядро станет немного горячее, тогда давление возрастет, и звезда немного увеличится против силы тяжести, чтобы компенсировать это. Интересные вещи случаются, когда звезды выпадают из равновесия, и в некоторых сценариях может произойти безудержное воспламенение синтеза .

Кроме того, эта точка равновесия движется в течение жизни звезды, поскольку ее смесь элементов изменяется из-за слияния. Это предсказуемо для многих звезд и лежит в основе звезд главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга-Рассела

Я слышал, что вероятность того, что произойдет слияние, составляет только 1 из 10 ^ 12 для каждого столкновения.

Я не знаю точности этого, но это кажется разумным. Определение «столкновения» становится несколько произвольным в такой горячей плотной среде. Если вы включите подходы, достаточно близкие, чтобы сильная ядерная сила доминировала во взаимодействии, соотношение могло бы быть выше.

Еще один факт, который мне показался интересным в той же области, заключается в том, что плотность мощности от синтеза - т.е. ватт на кубический метр вещества - на солнце примерно такая же, как в типичной куче компоста . Это совершенно другая среда внутри эксперимента с термоядерным реактором или бомбы с термоядерным синтезом, которые имеют гораздо более высокую плотность мощности.

Нил Слэйтер
источник

Что касается вашего последнего замечания, я нахожу удивительным, что мощная выходная мощность Солнца говорит нам меньше о силе слияния и больше о том, насколько велико Солнце! И это показывает, что идея о том, что реактор "воссоздает энергию солнца", не совсем понятна ... Солнце делает это простым способом :-)

SusanW

@SusanW Вы также можете увидеть низкую плотность мощности как демонстрацию того, насколько очень слабая сила гравитации. Этой малой выходной мощности на объем достаточно, чтобы остановить спад всей массы солнца до вещества белого карлика. Звездный синтез способен производить столько энергии, сколько необходимо, чтобы остановить коллапс (вплоть до точки, т.е. плотности черной дыры), демонстрируемой тем, насколько быстрее самые большие звезды могут потреблять свой водород, а на другом конце шкалы Насколько дольше самый маленький может продолжать идти, по сравнению с нашим Солнцем.

Хайд

@SusanW Статистика немного неискренняя, потому что то, что производит всю эту мощность, - это только ядро, которое составляет менее 1% от объема солнц.

Куб

4 \times 10^{26} W

$4 \times 10^{26} W$

2 \times 10^{25} m^{3}

$2 \times 10^{25} m^3$

20 W m^{- 3}

$20 Wm^{-3}$

@NeilSlater Я, возможно, неправильно истолковал утверждение в этом случае

Куб

Нет, скорость слияния Солнца не является абсолютно постоянной во времени. Солнце постепенно становится все более ярким, и эта яркость обеспечивается почти исключительно слиянием в ядре. Тем не менее, темпы роста невелики, порядка 10% на миллиард лет.

$^3$

$10^{10}$ $3 \times 10^{-18}$ $^{-1}$ $v \simeq (3k_B T/m_p)^{1/2} = 600$ $15\times 10^{6}$ $n_p \sim 6 \times 10^{31}$ $^{-3}$ $\sigma \sim \pi (\hbar/mv)^2$ $n_p \sigma v \sim 10^{12}$ $^{-1}$

$3\times 10^{29}$

Если скорость слияния Солнца действительно быстро возрастет, то произойдет следующее: Солнце расширится, ядро станет менее плотным, а скорость слияния упадет. Это в основном действует как термостат, поддерживая температуру Солнца на уровне, соответствующем его собственному весу и обеспечивая светимость, возникающую на его поверхности.

Роб Джеффрис
источник

Я бы заменил «процесс синтеза крайне неэффективно» на другой способ сказать это, потому что «неэффективность» подразумевает, что энергия тратится впустую, а это не так. Я имею в виду, что процесс синтеза на самом деле чрезвычайно эффективен , позволяя солнцу оставаться стабильным в течение миллиардов лет.

Хайд

Более того, обычное объяснение того, почему сплав не убегает, неполное. Простая история, которая не может быть полной, состоит в том, что, если синтез происходит слишком быстро, тепло накапливается и создает избыточное давление. Это избыточное давление вызывает расширение, и расширение работает, что понижает температуру и понижает температуру термоядерного синтеза до тех пор, пока оно не будет соответствовать скорости радиационного выброса.

Причина, по которой это является неполным, заключается в том, что работа по расширению не вызывает стабильности, если она происходит только при фиксированном внешнем давлении, такого объема работы всегда недостаточно для его стабилизации (что приводит к "вспышкам оболочки" в дальнейшем в жизни звезды) , Единственная вещь, которая способна стабилизировать синтез - это дополнительная работа против гравитации , как вы можете легко увидеть из того, как гравитация включается в любой такой анализ. Поэтому должно быть важно, чтобы местный побег имел чистый результат подъема газа из солнечного центра, тем самым выполняя гравитационную работу - важная деталь, обычно не учитываемая в объяснениях. Действительно, было бы более справедливо сказать, что солнечный синтез стабилизируется комбинацией работы расширения и гравитационного подъема.

Кен Г
источник