Varför lyser solen
Är ljuset från solen från pga fusionen som pågår eller pga svartkroppstrålningen? Eller är det att energin från fusionen omvandlas till värme som sedan syns via svartkroppsstrålning.
Sedan har ju ljuset energi i sig. Om energi avges på det sättet hade ju solen kollapsat med tanke på att proton-proton-kedjans första steg tar 9 miljarder år per partikel?
Fusion (främst proton-kedjan) frigör energi i formen av kintetisk energi hos de resulterande partiklarna och högenergiska fotoner (gammastrålning) i solens kärna. Solen avger dock inte så mycket gammastrålning.
Den elektromagnetiska strålningen och de högenergiska partiklarna som frigörs i kärnan strålar sedan ut från kärnan men i processen kolliderar de med långsammare joner i solens inre vilket saktar ner och konverterar dem till partiklar och fotoner med mindre energi så som i det synliga spektrumet. Stålningen 'smetas ut' genom växelverkan och blir termisk.
Kan liknas vid bowlingklot som träffar käglor och försätter dem rörelse samtidigt som bowlingklotet saktar in. Är kägelväggen djup nog så kommer käglornas medelhasttigheter att bli lägre än bowlingklotet och energin sprids ut även om den bevaras.
Det är också dessa kollisioner från energisk materia och strålning som skjuter ut från kärnan som hindrar solen från att kollapsa under sin gravitation då varje kollision stöter till joner och pressar dem uppåt genom solens inre samtidigt som gravitationen pressar dem nedåt.
Strax under ytan i fotosfären (i solens yttre men fortfarande gasformiga lager) har jämvikt etablerat sig där medelrörelseenergin hos jonerna är betydligt lägre än i kärnan och merparten av gammastrålningen har konverterats till ett termiskt (utsmetat) spektrum. Gasen vid ytan har en effektivt temperatur närmare ~5800 K och avger elektromagnetisk strålning genom att termisk rörelse hos laddade partiklar alltid producerar termisk strålning. På grund av att fördelningen i spektrumet liknar laboratorie-svartkroppsstrålning så kallar man det ofta för svartkroppsstrålning.
Det är denna strålning snarare än gammastrålningen som i slutändan når jorden och som vi kallar ljus.
(Egentligen så avviker solens spektrum en del från faktisk svarkroppsstrålning då absorption och reflektion i solens yttre lager hindrar vissa våglängder från att lämna solen men dess övergripande utseende är fortfarande väldigt likt ideal svartkroppsstrålning)
hmmm, okej. Men den första delen av proton-proton-kedjan (oavsett gren) inleds med att bilda deuterium som är en process som i genomsnitt tar 9 miljarder år för varje proton (wikipedia). Betyder detta att det tar 9 miljarder år som protostjärna innan proton-proton-kedjan börjar eller att det bara är en enda deuterium som bildas per 9 miljarder år. Isåfall skulle ju inte strålningstrycket kunna stå emot gravitationen
However, each proton (on average) takes around 9 billion years to fuse with one another using the PP chain.[59]
Det där med 9 miljarder år i genomsnitt per atom är bara ett tillkrånglat sätt att säga att solen bränner väte kontinuerligt och över lång tid snarare än allt på en gång.
9 miljarder-siffran kommer säkert från faktumet att det är den förväntade totala livstiden hos vår sol innan den under några 'få' miljoner år övergår till röd-jätte-stadie och sedan exploderar/imploderar vilket sker när andelen kvarvarande ofusionerat väte understiger en kritisk gräns.
Fusionen i stjärnor är en strikt slumpmässig process där två protoner med hög hastighet råkar träffa varandra på precis rätt sätt. Det är mindre en fråga om att fusionsprocessen tar tid, och mer en fråga om att varje gång två protoner kommer nära varandra så är det som som att rullar de en metaforisk 10^10-sidig tärning och är bara om den landar på 1 som de fusionerar. Det är faktumet att det förväntas många missar innan det blir en träff som gör att fusionen är utdragen över tid, men eftersom de är oräkneligt många protoner som hela tiden kommer nära varandra i hög fart så är det alltid någon som råkar ha en kritisk träff.
Betyder detta att det tar 9 miljarder år som protostjärna innan proton-proton-kedjan börjar eller att det bara är en enda deuterium som bildas per 9 miljarder år.
Protostjärnastadier är när molnet som kommer att forma stjärnan genomgår kontraktion och kollaps och den ännu inte etablerat jämvikt mellan graviationens kontraherande verkan och fusionens expanderande. En protostjärna kan ha hög temperatur till följd av kontraktionen men har ännu inte initierat någon självförsörjande grad av fusion.
Skälet att en protostjärna inte har aktiv fusion är dock inte eftersom det 'bara tar tid' utan eftersom fusion återigen är ett slumpmässigt fenomen som sker när snabba partiklar är så pass tätt packade att sannolikheten att de råkar träffa varandra på rätt sätt nått förbi en gräns där antalet fusioner per tidsenhet blir signifikant vilket förhindrar fortsatt kontraktion.
Protostjärnastadiet varar drygt 500 000 år för stjärnor som bildas vårt samtida universum
Stjärnor kan leva olika långa liv innan de får slut på väte men stjärnor som vår sol förblir förblir på huvudserien ~10 miljarder år innan de exploderar/imploderar.
Hela universums uppskattade ålder är drygt ~14 miljarder år.
De första stjärnorna som bildades i universum bildades drygt ~300 miljoner år efter big bang.
Att ha övergripande koll på universums kronologi kan vara hjälpsamt för att göra rimlighetsanalys.
Jaha, tolkar jag det rätt som så att pp-kedjan pågår under ca 9 miljarder år innan stjärnan lämnar huvudserien?
Jaha, tolkar jag det rätt som så att pp-kedjan pågår under ca 9 miljarder år innan stjärnan lämnar huvudserien? //wangster
Om vi pratar om stjärnor som har en massa på drygt 1 solmassa så är pp-kedjan den dominerande typen av fusion som sker i en stjärna så länge den är på huvudserien. Det sker alltid små sporadiska instanser av annan typ av fusion så som Helium-Helium-fusion i alla stjärnor men så länge andelen väte är tillräckligt hög så så kan de försummas. Efter drygt 9 miljarder år är andelen väte och pp-fusionen otillräcklig för att blanda runt stjärnans innehåll och den börjar differentiera sig med lager av helium i kärnan och andra typer av fusion än pp upptar en större andel av energiproduktionen.
Stjärnor drivs dock av olika typer av fusion beroende på deras massa och del i sin livscykel. På huvudserien så har de tyngre stjärnorna aktiv kol-kväve-syre-fusion samtidigt som de är stabila och ligger kvar på huvudserien.
The main sequence is sometimes divided into upper and lower parts, based on the dominant process that a star uses to generate energy. The Sun, along with main sequence stars below about 1.5 times the mass of the Sun (1.5 M☉), primarily fuse hydrogen atoms together in a series of stages to form helium, a sequence called the proton–proton chain. Above this mass, in the upper main sequence, the nuclear fusion process mainly uses atoms of carbon, nitrogen, and oxygen as intermediaries in the CNO cycle that produces helium from hydrogen atoms.
