Sterrekunde

Hoeveel massa verloor die son as lig, neutrino's en sonwind?

Hoeveel massa verloor die son as lig, neutrino's en sonwind?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

In hierdie antwoord skat ek die verlies aan swaartekragmassa van die son op ongeveer 1,3E + 17 kilogram per jaar $ E = m c ^ 2 $ en 1360 W / m ^ 2 teen 1 AU.

Terwyl ek die antwoord geskryf het, besef ek dat sonneutrino's ook baie massa-ekwivalensie in die vorm van kinetiese energie wegdra. Die sterkste komponent blyk te wees vanaf die eerste stap in die proses; deuteron vorming van proton-proton fusie.

Is ek tot dusver reg?

Vrae:

  1. Hoeveel massa-ekwivalent verloor die son per neutrino per jaar?
  2. Is my skatting van 1.3E + 17 kg vir verlies per jaar deur elektromagnetiese straling naby?
  3. Is daar nog ander vergelykbaar verlies meganismes? Ek neem aan dat die sonwind laer is, maar ek kan baie verkeerd wees!

"bonuspunte:"

  • Is hierdie koerse waarskynlik 4,5 miljard jaar gelede soortgelyk? Of sou daar gedurende hierdie tyd groot veranderinge plaasgevind het? ("groot" = faktore van 2 of so)

Die neutrino-helderheid van die son is ongeveer 2,3% van sy elektromagnetiese helderheid (d.w.s. lig). Die ekstra massa verloor in die vorm van neutrino-energie is dus 2,3% van u oorspronklike berekening.

Die gemiddeld massaverlies in die vorm van wind- en koronale massa-uitwerpings is ongeveer $ 4 keer 10 ^ {16} $ kg / jaar, maar wissel met die sonsiklus (en van siklus tot siklus) (Mishra et al. 2019).

4,5 miljard jaar gelede? Dit hang af hoe presies u wil wees. Die son is vermoedelik 4,57 miljard jaar oud, so 4,5 miljard jaar gelede sou hy 70 miljoen jaar oud gewees het.

'N 70 miljoen jaar oue son sou op die waterstofverbrandingshoofreeks gewees het en ongeveer 20% minder helderder is as wat dit nou is, sodat u die helderheidsmassa en neutrino-massaverlies met ongeveer 0,8 kan skaal.

Die sonwind was egter waarskynlik veel sterker as nou. Die waarnemingsbeperkings hierop is swak, maar teoretiese modelle dui aan dat die massaverlies in die windskale rotasiesnelheid is $ Omega ^ {1.33} $ (Johnstone et al. 2015). Ongelukkig weet ons nog nie hoe vinnig die son in sy kinderskoene gedraai het nie; dit kon enigiets gewees het van ongeveer 10 tot 100 keer sy rotasiesnelheid. Dit beteken dat die massaverlies in die wind 20-500 keer sou wees as wat dit nou is. Dus sou die massaverlies as gevolg van 'n wind oorheers.

Maar miskien het jy bedoel $ sim 4,5 $ miljard jaar gelede, in die sin dat u 'n antwoord wou hê voordat die son 'n ster geword het. dws voordat waterstoffusie 'n paar miljoen jaar na die son se geboorte begin het. In daardie geval sou die windverliese volgens die 70 miljoen jaar oue geval kon wees (met soortgelyke onsekerhede), maar daar sou geen neutrino-verliese wees nie (geen kernreaksies nie) en die helderheid van die son sou 'n faktor van 10 kon wees. hoër as 'n kontrakterende voorste hoofreeksster. In daardie geval sou die massaverlies as gevolg van 'n wind waarskynlik wees steeds die grootste bydraer.


Hoeveel massa verloor die son as lig, neutrino's en sonwind? - Sterrekunde

Aan die einde van hierdie afdeling is u in staat om:

  • Verduidelik hoe die son pols
  • Verduidelik wat helioseismologie is en wat dit ons oor die sonkrag kan vertel
  • Bespreek hoe die bestudering van neutrino's van die son gehelp het om neutrino's te verstaan

Onthou dat wanneer ons die SonSe fotosfeer (die oppervlaklaag wat ons van buite af sien), sien ons nie baie diep in ons ster nie, beslis nie in die streke waar energie opgewek word nie. Daarom is die titel van hierdie afdeling - waarnemings van die sonkrag interieur—Moet baie verrassend lyk. Sterrekundiges het egter inderdaad twee soorte metings bedink wat gebruik kan word om inligting oor die binneste dele van die son te verkry. Een tegniek behels die ontleding van klein veranderinge in die beweging van klein streke aan die sonoppervlak. Die ander is afhanklik van die meting van die neutrino's wat deur die son uitgestraal word.


Inhoud

Homestake Experiment Edit

Die tydlyn van sonneutrino's en die ontdekking daarvan dateer uit die 1960's, begin met twee astrofisici deur die name van John N. Bahcall en Raymond Davis Jr. Die eksperiment, bekend as die Homestake Experiment, vernoem na die stad waarin dit uitgevoer is. , Homestake, Suid-Dakota, was daarop gemik om al die sonneutrino's wat teenwoordig was te meet en te tel. Bahcall, met behulp van 'n ontwikkelde sonmodel, het tot die slotsom gekom dat die doeltreffendste manier om sonneutrino's te bestudeer, is deur die chloor-argonreaksie te gebruik en te bestudeer. [2] Uit hierdie inligting wat hy opgedoen het, kon Bahcall die verwagte aantal neutrino's in die son bereken. [3] Nadat die teoretiese waarde gevind is, moes die astrofisici 'n eksperimentele waarde vind. Davis het die idee ontwikkel om honderdduisende liter perchlooretileen in te neem, 'n chemiese verbinding wat uit koolstof en chloor bestaan, en met behulp van 'n chloor-argondetektor na neutrino's te soek. [2] Die proses is baie ver ondergronds gevoer, vandaar die besluit om die eksperiment in Homestake uit te voer, aangesien die stad die tuiste van die Homestake-goudmyn was. [2] Deur die eksperiment diep onder die grond uit te voer, kon Bahcall en Davis kosmiese straalinteraksies vermy wat die proses en resultate kon beïnvloed. [3] Die hele eksperiment het jare geduur, aangesien die detektor elke dag slegs enkele chloor- tot argon-omskakelings kon opspoor, en die eerste resultate is eers in 1968 deur die span opgelewer. [3] Die eksperimentele waarde van die teenwoordige sonneutrino's was skokkend. minder as 20% van die berekende teoretiese waarde van Bahcall. [3] Destyds was dit onbekend of dit 'n fout was met die eksperiment of met die berekeninge, of Bahcall en Davis nie alle veranderlikes in ag geneem het nie, maar hierdie verskil het gelei tot die bekendstelling van die Solar Neutrino-probleem.

Verdere eksperimentering

Davis en Bahcall het hul werk voortgesit om te verstaan ​​waar hulle verkeerd geloop het of wat hulle mis, saam met ander astrofisici wat ook hul eie navorsing oor die onderwerp gedoen het. Baie het die berekeninge van Bahcall in die 1970's en 1980's hersien en herontwerp, en hoewel daar meer data was wat die resultate presieser gemaak het, het die verskil steeds gebly. [4] Davis het selfs sy eksperiment herhaal deur die sensitiwiteit en ander faktore te verander om seker te maak dat niks oor die hoof gesien word nie, maar hy het niks gevind nie en die resultate toon steeds 'ontbrekende' neutrino's. [4] Teen die einde van die 1970's was die algemeen verwagte resultaat dat die eksperimentele data ongeveer 39% van die berekende aantal neutrino's opgelewer het. [3] In 1969 het Bruno Pontecorvo, 'n Russiese astrofisikus, 'n nuwe idee voorgestel dat ons neutrino's miskien nie so goed verstaan ​​soos wat ons dink ons ​​doen nie, en dat neutrino's op die een of ander manier kan verander, wat beteken dat die neutrino's wat deur die son vrygestel word, verander het vorm en was nie meer neutrino's soos die denke van neutrino's teen die tyd dat hulle die aarde bereik het waar die eksperiment uitgevoer is nie. [4] Hierdie teorie wat Pontecorvo gehad het, sou sin maak om die verskil tussen die eksperimentele en teoretiese resultate wat voortduur, te verreken.

Oplossing vir Solar Neutrino Probleem Edit

Pontecorvo kon nooit sy teorie bewys nie, maar hy het iets met sy denke probeer doen. In 2002 het die resultate van 'n eksperiment wat 2100 meter ondergronds by die Sudbury Neutrino-sterrewag gedoen is, die teorie van Pontecorvo bewys en ondersteun, en ontdek dat neutrino's wat van die son vrygestel word, van vorm of geur kan verander omdat hulle nie heeltemal masseloos is nie. [5] Hierdie ontdekking van neutrino-oscillasie het die sonneutrino-probleem opgelos, byna 40 jaar nadat Davis en Bahcall sonneutrino's begin bestudeer het.

Super-Kamiokande Edit

Die Super-Kamiokande is 'n Cherenkov-detector van 50.000 ton wat 2700 meter onder die grond is. [6] Die primêre gebruike vir hierdie detektor in Japan, behalwe neutrino-waarneming, is kosmiese straalwaarneming sowel as soek na protonbederf. In 1998 was die Super-Kamiokande die tuiste van die Super-Kamiokande-eksperiment wat gelei het tot die ontdekking van neutronoscillasie, die proses deur neutrino's het hul smaak verander, hetsy in elektron, muon of tau.

Die Super-Kamiokande-eksperiment het in 1996 begin en is steeds aktief. [7] In die eksperiment werk die detektor deur neutrino's op te spoor deur watermolekules te ontleed en op te spoor dat elektrone verwyder word wat dan 'n blou Cherenkov-lig produseer wat deur neutrino's geproduseer word. [8] As hierdie opsporing van blou lig dus plaasvind, kan afgelei word dat 'n neutrino teenwoordig is en getel word.

Die Sudbury Neutrino-sterrewag wysig

Die Sudbury Neutrino Observatory (SNO), 'n 2100m ondergrondse sterrewag in Sudbury, Kanada, is die ander aanhaling waar navorsing oor neutrino-ossillasies in die laat 1990's, vroeë 2000's, plaasgevind het. Die resultate van eksperimente by hierdie sterrewag saam met dié van Super-Kamiokande is wat die oplossing van die sonneutrino-probleem help.

Die SNO is ook 'n Cherenkov-detector vir swaar water en ontwerp om op dieselfde manier te werk as die Super-Kamiokande. Wanneer die neutrino's met swaar water reageer, word die blou Cherenkov-lig geproduseer, wat dui op die opsporing van neutrino's aan navorsers en waarnemers. [9]

Borexino Edit

Die Borexino-detektor is geleë in die Laboratori Nazionali de Gran Sasso, Italië. [10] Borexino is 'n detector wat aktief gebruik word en eksperimente word tans gedoen. Die doel van die Borexino-eksperiment is om lae energie te meet, gewoonlik onder 1 MeV, sonneutrino's in real-time. [10] Die detektor is 'n komplekse struktuur wat bestaan ​​uit fotovermeerders, elektrone en kalibrasiestelsels wat dit toegerus het om behoorlike metings van die lae-energie sonneutrino's te neem. [10] Fotovermeerders word in hierdie stelsel as opsporingstoestel gebruik, aangesien hulle in staat is om lig op te spoor vir uiters swak seine. [11]

Sonneutrino's kan direkte insig gee in die kern van ons son, want dit is waar die sonneutrino's vandaan kom. [2] Sonneutrino's wat die sonkern verlaat, bereik die aarde voordat lig wel optree omdat sonneutrino's nie met enige ander deeltjie of subatomiese deeltjie in wisselwerking tree tydens hul pad nie, terwyl lig (fotone) van deeltjie tot deeltjie rondbons. [2] Die Borexino-eksperiment gebruik hierdie verskynsel om te ontdek dat die son tans dieselfde hoeveelheid energie vrystel as 100.000 jaar gelede. [2]

IceCube Neutrino Observatory Bewerk

Die IceCube Neutrino-sterrewag is in Antarktika by die Amundsen-Scott-Suidpoolstasie geleë. Die sterrewag bestaan ​​uit fotomultiplikatorbuise en duisend sferiese sensors wat onder die ys versprei is oor 'n gebied van meer as een kubieke kilometer. [12] Natuurkundiges doen navorsing in die Antarktiese sterrewag wat daarop gemik is om vrae te beantwoord rakende nie net neutrino's en sonneutrino's nie, maar ook kosmiese strale en donker materie. [12]

Sonneutrino's word in die kern van die son geproduseer deur verskillende kernfusiereaksies, wat elkeen teen 'n bepaalde tempo voorkom en lei tot sy eie spektrum neutrino-energieë. Besonderhede van die belangrikste reaksies word hieronder beskryf.

Die belangrikste bydrae kom van die proton-proton-reaksie. Die reaksie is:

Van alle sonneutrino's word ongeveer 91% uit hierdie reaksie geproduseer. [13] Soos getoon in die figuur getiteld "Solar neutrinos (proton-proton chain) in die Standard Solar Model", sal die deuteron met 'n ander proton saamsmelt om 'n 3 He-kern en 'n gammastraal te skep. Hierdie reaksie kan gesien word as:

Die isotoop 4 Hy kan geproduseer word deur die 3 He te gebruik in die vorige reaksie wat hieronder gesien word.

Met beide helium-3 en helium-4 wat nou in die omgewing is, kan een van elke gewig van die heliumkern saamsmelt om berillium te produseer:

Beryllium-7 kan vanaf hierdie stadium twee verskillende paaie volg: dit kan 'n elektron vang en die meer stabiele litium-7-kern en 'n elektronneutrino produseer, of alternatiewelik kan dit een van die oorvloedige protone opvang, wat boor-8 sou skep. Die eerste reaksie via litium-7 is:

Hierdie reaksie van litium lewer ongeveer 7% van die sonneutrino's. [13] Die resulterende litium-7 kombineer later met 'n proton om twee helium-4 kerne te produseer. Die alternatiewe reaksie is protonopvang, wat boor-8 produseer, wat dan beta + in berillium-8 verval, soos hieronder getoon:

Hierdie alternatiewe booropbrengende reaksie lewer ongeveer 0,02% van die sonneutrino's, alhoewel dit so min is dat hulle konvensioneel verwaarloos word, val hierdie seldsame sonneutrino's op as gevolg van hul hoër gemiddelde energie. Die sterretjie (*) op die beryllium-8-kern dui aan dat dit in 'n opgewonde, onstabiele toestand is. Die opgewekte berillium-8-kern verdeel dan in twee helium-4-kerne: [14]

Die hoogste stroom sonneutrino's kom direk van die proton-proton-interaksie en het 'n lae energie, tot 400 keV. Daar is ook verskeie ander belangrike produksiemeganismes, met energie tot 18 MeV. [15] Van die aarde af is die hoeveelheid neutrino-vloed op die aarde ongeveer 7 · 10 10 deeltjies · cm −2 · s −1. [16] Die aantal neutrino's kan met groot vertroue voorspel word deur die Standard Solar Model, maar die aantal neutrino's wat op Aarde opgespoor word versus die aantal neutrino's wat voorspel word, verskil met 'n faktor van 'n derde, wat die sonneutrino-probleem is.

Sonmodelle voorspel ook die ligging binne die kern van die son waar sonneutrino's vandaan moet kom, afhangende van die kernfusiereaksie wat tot hul produksie lei. Toekomstige neutrino-detektore sal die inkomende rigting van hierdie neutrino's met genoeg presisie kan opspoor om hierdie effek te meet. [17]

Die energiespektrum van sonneutrino's word ook deur sonmodelle voorspel. [18] Dit is noodsaaklik om hierdie energiespektrum te ken, want verskillende neutrino-opsporingseksperimente is sensitief vir verskillende neutrino-energiereekse. Die Homestake-eksperiment het chloor gebruik en was die sensitiefste vir sonneutrino's wat deur die verval van die berillium-isotoop 7 Be geproduseer word. Die Sudbury Neutrino-sterrewag is die sensitiefste vir sonneutrino's wat deur 8 B. geproduseer word. Die detektore wat gallium gebruik, is die sensitiefste vir die sonneutrino's wat deur die proton-proton-kettingreaksieproses geproduseer word, maar hulle kon hierdie bydrae nie afsonderlik waarneem nie. Die waarneming van die neutrino's vanuit die basiese reaksie van hierdie ketting, proton-proton-fusie in deuterium, is in 2014 vir die eerste keer deur Borexino bereik. In 2012 is dieselfde samewerking gerapporteer dat lae-energie neutrino's vir die proton-elektron-proton ( pep-reaksie) wat 1 uit 400 deuteriumkerne in die son produseer. [19] [20] Die detektor bevat 100 ton vloeistof en het gemiddeld 3 gebeurtenisse per dag gesien (as gevolg van 11 C produksie) van hierdie relatief ongewone termonukleêre reaksie. In 2014 het Borexino 'n suksesvolle direkte opsporing van neutrino's vanuit die pp-reaksie met 'n tempo van 144 ± 33 / dag gerapporteer, in ooreenstemming met die voorspelde tempo van 131 ± 2 / dag wat verwag is op grond van die Standard Solar Model-voorspelling dat die pp -reaksie genereer 99% van die son se helderheid en hul analise van die doeltreffendheid van die detektor. [21] [22] En in 2020 het Borexino die eerste opsporing van neutrino's van die CNO-siklus diep in die sonkern gerapporteer. [23]

Let daarop dat Borexino neutrino's van verskeie energieë gemeet het op hierdie manier wat hulle eksperimenteel getoon het, vir die eerste keer die patroon van sonneutrino-ossillasies wat deur die teorie voorspel is. Neutrino's kan kernreaksies veroorsaak. Deur na ou ertse van verskillende ouderdomme te kyk wat gedurende die geologiese tyd aan sonneutrino's blootgestel is, is dit moontlik om die helderheid van die son oor tyd te ondersoek, [24] wat volgens die standaard-sonmodel gedurende die eeue verander het. aangesien die (tans) inerte byproduk helium in sy kern opgehoop het.

Wolfgang Pauli was die eerste wat die idee voorgestel het van 'n deeltjie soos die neutrino wat in 1930 in ons heelal bestaan ​​het. Hy het geglo dat so 'n deeltjie heeltemal masseloos was. [25] Dit was die geloof onder die astrofisikagemeenskap totdat die probleem met die sonneutrino opgelos is.

Frederick Reines, van die Universiteit van Kalifornië in Irvine, en George A. Cowan was die eerste astrofisici wat neutrino's opspoor in 1956. Hulle het in 1995 'n Nobelprys vir Fisika vir hul werk verower. [26]

Raymond Davis en John Bahcall is die baanbrekers van neutrino-studies oor sonkrag. Terwyl Bahcall nooit 'n Nobelprys verower het nie, het Davis saam met Masatoshi Koshiba in 2002 die Nobelprys vir Fisika verower nadat die sonneutrino-probleem opgelos is vir hul bydraes om die probleem op te los.

Pontecorvo, bekend as die eerste astrofisikus wat daarop dui dat neutrino's 'n bietjie massa het en kan beweeg, het nooit 'n Nobelprys ontvang vir sy bydraes nie weens sy heengaan in 1993.

Arthur B. McDonald, 'n Kanadese fisikus, was 'n belangrike bydraer tot die bou van die Sudbury Neutrino Observatory (SNO) in die middel 1980's en word later die direkteur van die SNO en leier van die span wat die probleem met die sonneutrino oplos. [25] McDonald het saam met die Japanse natuurkundige Kajita Takaaki albei 'n Nobelprys ontvang vir hul werk om die trilling van neutrino's in 2015 te ontdek. [25]

Die kritieke saak van die sonneutrino-probleem, wat baie astrofisici wat belangstel in sonneutrino's in die laat 1900's en vroeë 2000's bestudeer en probeer oplos, is opgelos. In die 21ste eeu, selfs sonder 'n groot probleem om op te los, is daar steeds unieke en nuwe navorsing aan die gang op hierdie gebied van astrofisika.

Solar neutrino-vloed by keV-energie Redigeer

Hierdie navorsing, gepubliseer in 2017, was daarop gemik om die sonneutrino- en antineutrino-vloed op te los vir uiters lae energie (keV-reeks). [27] Prosesse by hierdie lae energie bestaan ​​uit belangrike inligting wat die navorsers van die sonmetaalheid vertel het. [27] Sonmetaal is die maatstaf van elemente in die deeltjie wat swaarder is as waterstof en helium. In hierdie veld is hierdie element gewoonlik yster. [28] Die resultate van hierdie navorsing het beduidend verskillende bevindings opgelewer in vergelyking met vorige navorsing in terme van die algehele vloeispektrum. [27] Tans bestaan ​​daar nog nie tegnologie om hierdie bevindings op die proef te stel nie. [27]

Beperking van neutrino magnetiese oomblikke met Borexino Fase-II sonneutrino data

Hierdie navorsing, gepubliseer in 2017, was daarop gemik om die sonneutrino-effektiewe magnetiese oomblik te soek. [29] Die soektog is voltooi met behulp van data van blootstelling uit die tweede fase van die Borexino-eksperiment, wat bestaan ​​het uit data oor 1291,5 dae (3,54 jaar).[29] Die resultate het opgelewer dat die vorm van die elektron-terugspoel-spektrum soos verwag was sonder groot veranderinge of afwykings daarvan. [29]


16.4 Die sonbinne: waarnemings

Onthou dat wanneer ons die son se fotosfeer waarneem (die oppervlaklaag wat ons van buite af sien), ons nie baie diep in ons ster sien nie, beslis nie in die streke waar energie opgewek word nie. Daarom moet die titel van hierdie gedeelte - waarnemings van die sonkraginterieur - baie verrassend lyk. Sterrekundiges het egter inderdaad twee soorte metings bedink wat gebruik kan word om inligting oor die binneste dele van die son te verkry. Een tegniek behels die ontleding van klein veranderinge in die beweging van klein streke aan die sonoppervlak. Die ander is afhanklik van die meting van die neutrino's wat deur die son uitgestraal word.

Sonpulsasies

Sterrekundiges het ontdek dat die son pols - dit wil sê, dit brei uit en trek saam - net soos jou bors uitsit en saamtrek terwyl jy asemhaal. Hierdie polsing is baie gering, maar dit kan opgespoor word deur die meet van die radiale snelheid van die sonoppervlak — die snelheid waarmee dit na ons toe of weg beweeg. Daar word waargeneem dat die snelhede van klein streke op die son op 'n gereelde manier verander, eers na die aarde, dan weg, dan na, ensovoorts. Dit is asof die son deur duisende individuele longe "asemhaal", elk met 'n grootte van 4000 tot 15 000 kilometer, wat elk heen en weer wissel (Figuur 16.17).

Die tipiese snelheid van een van die oscillerende streke op die son is slegs 'n paar honderd meter per sekonde, en dit neem ongeveer 5 minute om 'n volledige siklus van maksimum tot minimum snelheid en weer terug te voltooi. Die verandering in die grootte van die son wat op 'n gegewe punt gemeet word, is nie meer as 'n paar kilometer nie.

Die opvallende is dat hierdie klein snelheidsvariasies gebruik kan word om vas te stel hoe die binnekant van die son lyk. Die beweging van die Son se oppervlak word veroorsaak deur golwe wat dit van diep in die binneland bereik. Bestudering van die amplitude en sikluslengte van snelheidsveranderings bied inligting oor die temperatuur, digtheid en samestelling van die lae waardeur die golwe beweeg voordat dit die oppervlak bereik. Die situasie is ietwat analoog aan die gebruik van seismiese golwe wat deur aardbewings gegenereer word om die eienskappe van die aarde se binneland af te lei. Om hierdie rede word na studies van sonswisselings (heen-en-weer-bewegings) verwys as helioseismologie.

Dit neem 'n bietjie meer as 'n uur voordat golwe die son van middel tot oppervlak deurkruis, sodat die golwe, soos neutrino's, inligting gee oor hoe die soninterieur tans is. In teenstelling hiermee, onthou dat die sonlig wat ons vandag uit die son sien uitkom, honderdduisend jaar gelede in die kern gegenereer is.

Helioseismologie het getoon dat konveksie 30% van die oppervlak na binne strek tot by die middelpunt. Ons het hierdie inligting gebruik in figuur 16.15. Pulsmetings toon ook aan dat die differensiële rotasie wat ons aan die sonoppervlak sien, met die vinnigste rotasie wat by die ewenaar plaasvind, voortduur deur die konveksiesone. Onder die konveksiesone draai die son egter, alhoewel hy deurgaans gasagtig is, asof dit 'n soliede liggaam soos 'n rolbal is. Nog 'n bevinding uit die helioseismologie is dat die oorvloed helium in die son, behalwe in die middel waar kernreaksies waterstof in helium omgeskakel het, ongeveer dieselfde is as aan die oppervlak. Die resultaat is belangrik vir sterrekundiges, want dit beteken dat ons korrek is as ons die oorvloed elemente wat in die sonatmosfeer gemeet word, gebruik om modelle van die sonbinne te konstrueer.

Helioseismologie laat wetenskaplikes ook toe om onder 'n sonvlek te kyk en te sien hoe dit werk. In The Sun: A Garden-Variety Star, het ons gesê dat sonvlekke koel is omdat sterk magnetiese velde die uitwaartse stroom van energie blokkeer. Figuur 16.18 wys hoe gas onder 'n sonvlek rondbeweeg. Koel materiaal vanaf die sonvlek vloei afwaarts, en materiaal wat die sonvlek omring word na binne getrek, met magnetiese veld saamgevat en behou sodoende die sterk veld wat nodig is om 'n sonvlek te vorm. Namate die nuwe materiaal die sonvlekgebied binnedring, word dit ook afkoel, word dit digter en sink dit, en sodoende word 'n self-voortdurende siklus ingestel wat weke lank kan duur.

Die afwaartse vloeiende koel materiaal dien as 'n soort prop wat die opwaartse vloei van warm materiaal blokkeer, wat dan sywaarts afgelei word en uiteindelik die sonoppervlak in die streek rondom die sonvlek bereik. Hierdie uitwaartse stroom van warm materiaal is verantwoordelik vir die paradoks wat ons in The Sun: A Garden-Variety Star beskryf het - naamlik dat die son effens meer energie vrystel as meer van sy oppervlak deur koel sonvlekke bedek is.

Helioseismologie het 'n belangrike instrument geword om sonstorms wat die aarde kan beïnvloed, te voorspel. Aktiewe streke kan binne 'n paar dae verskyn en groot word. Die sonrotasietydperk is ongeveer 28 dae. Daarom kan streke wat in staat is om sonvlam en koronale massa-uitwerping te produseer, aan die ander kant van die son ontwikkel, waar ons dit lank nie direk kon sien nie.

Gelukkig het ons nou ruimteteleskope wat die son vanuit alle hoeke monitor, dus weet ons of daar sonvlekke aan die oorkant van die son vorm. Boonop beweeg klankgolwe effens vinniger in gebiede met 'n hoë magneetveld, en golwe wat in aktiewe gebiede gegenereer word, beweeg ongeveer 6 sekondes vinniger deur die son as golwe wat in stil streke ontstaan. Deur hierdie subtiele verskil op te spoor, kan wetenskaplikes waarskuwings van 'n week of langer aan elektriese elektrisiteitsdienste en satelliete waarsku oor wanneer 'n potensieel gevaarlike aktiewe streek in sig kan draai. Met hierdie waarskuwing is dit moontlik om onderbrekings te beplan, sleutelinstrumente in die veilige modus te plaas of ruimtetjies te herskeduleer om ruimtevaarders te beskerm.

Sonneutrino's

Die tweede tegniek vir die verkryging van inligting oor die binnekant van die son behels die opsporing van enkele van die ontwykende neutrino's wat tydens kernfusie ontstaan ​​het. Onthou uit ons vroeëre bespreking dat neutrino's wat in die middel van die son geskep is, direk uit die son beweeg en met amper die ligspoed na die aarde reis. Wat neutrino's betref, is die son deursigtig.

Ongeveer 3% van die totale energie wat deur kernfusie in die son opgewek word, word deur neutrino's weggevoer. Soveel protone reageer en vorm neutrino's in die kern van die son dat volgens wetenskaplikes 35 miljoen miljard (3,5 × 10 16) sonneutrino's elke sekonde deur elke vierkante meter van die aarde gaan. As ons 'n manier kan bedink om selfs enkele van hierdie sonneutrino's op te spoor, kan ons direk inligting bekom oor wat in die middel van die son aangaan. Ongelukkig vir diegene wat probeer om neutrino's te "vang", is die aarde en alles daarop ook amper deursigtig vir verbygaande neutrino's, net soos die son.

In baie seldsame gevalle sal een van die miljarde en miljarde sonneutrino's egter met 'n ander atoom in wisselwerking tree. Die eerste suksesvolle opsporing van sonneutrino's het skoonmaakvloeistof gebruik (C2Cl4), wat die goedkoopste manier is om baie chlooratome bymekaar te kry. Die kern van 'n chlooratoom (Cl) in die skoonmaakvloeistof kan in 'n radioaktiewe argonkern verander word deur interaksie met 'n neutrino. Omdat die argon radioaktief is, kan die teenwoordigheid daarvan opgespoor word. Aangesien die interaksie van 'n neutrino met chloor so selde plaasvind, is 'n groot hoeveelheid chloor nodig.

Raymond Davis, Jr. (Figuur 16.19) en sy kollegas by die Brookhaven National Laboratory, het 'n tenk met byna 400 000 liter skoonmaakvloeistof 1,5 kilometer onder die aarde se oppervlak in 'n goudmyn in Lead, Suid-Dakota, geplaas. 'N Myn is gekies sodat die omliggende materiaal van die aarde kosmiese strale (deeltjies met 'n hoë energie uit die ruimte) sou weerhou om die skoonmaakvloeistof te bereik en vals seine te skep. (Kosmiese straledeeltjies word deur dik lae Aarde gestop, maar neutrino's vind dit van geen belang nie.) Berekenings toon dat sonneutrino's elke dag ongeveer een atoom radioaktiewe argon in die tenk moet produseer.

Dit was 'n wonderlike projek: hulle het ongeveer een keer per maand argonatome getel - en onthou, hulle was op soek na 'n klein handjievol argonatome in 'n massiewe tenk chlooratome. Toe alles gesê en gedoen is, het Davis se eksperiment, wat in 1970 begin is, slegs ongeveer 'n derde soveel neutrino's opgespoor as wat sonmodelle voorspel! Dit was 'n skokkende resultaat omdat sterrekundiges gedink het dat hulle 'n goeie begrip van beide neutrino's en die binnekant van die Son het. Vir baie jare het astronome en fisici met Davis se resultate geworstel en probeer om 'n uitweg te vind uit die dilemma van die "ontbrekende" neutrino's.

Uiteindelik word Davis se resultaat verklaar deur die verrassende ontdekking dat daar eintlik drie soorte neutrino's bestaan. Sonfusie produseer slegs een soort neutrino, die sogenaamde elektronneutrino, en die eerste eksperimente om sonneutrino's op te spoor, is ontwerp om hierdie een soort op te spoor. Daaropvolgende eksperimente het getoon dat hierdie neutrino's na 'n ander tipe verander tydens hul reis vanaf die middelpunt van die son deur die ruimte na die aarde in 'n proses genaamd neutrino-ossillasie.

'N Eksperiment wat uitgevoer is by die Sudbury Neutrino Observatory in Kanada, was die eerste wat ontwerp is om al drie soorte neutrino's vas te vang (Figuur 16.20). Die eksperiment was geleë in 'n myn van 2 kilometer onder die grond. Die neutrino-detektor het bestaan ​​uit 'n deursigtige akriel plastiek bol van 12 meter deursnee, wat 1000 ton swaar water bevat. Onthou dat 'n gewone waterkern twee waterstofatome en een suurstofatoom bevat. Swaar water bevat in plaas daarvan twee deuteriumatome en een suurstofatoom, en inkomende neutrino's kan die losgebonde proton en neutron wat die deuteriumkern vorm, af en toe opbreek. Die sfeer van swaar water is omring deur 'n skild van 1700 ton baie suiwer water, wat op sy beurt weer omring is deur 9600 fotovermenigvuldigers, toestelle wat flitse van die lig opspoor wat geproduseer word nadat neutrino's met die swaar water in wisselwerking verkeer.

Tot die enorme verligting van sterrekundiges wat modelle van die son maak, het die Sudbury-eksperiment ongeveer 1 neutrino per uur bespeur en getoon dat die totaal die aantal neutrino's wat die swaar water bereik, is net wat sonmodelle voorspel. Slegs een derde hiervan is egter elektronneutrino's. Dit blyk dat twee derdes van die elektronneutrino's wat deur die son geproduseer word, hulself in een van die ander soorte neutrino's verander terwyl hulle van die kern van die son na die aarde beweeg. Dit is die rede waarom die vorige eksperimente slegs een derde van die aantal neutrino's verwag het.

Alhoewel dit nie intuïtief voor die hand liggend is nie, kan sulke neutrino-ossillasies slegs plaasvind as die massa van die elektronneutrino nie nul is nie. Ander eksperimente dui aan dat die massa daarvan klein is (selfs in vergelyking met die elektron). Die Nobelprys vir fisika in 2015 is toegeken aan die navorsers Takaaki Kajita en Arthur B. McDonald vir hul werk wat die veranderlike aard van neutrino's bepaal. (Raymond Davis het die 2002-Nobelprys gedeel met Masatoshi Koshiba van Japan vir die eksperimente wat in die eerste plek gelei het tot ons begrip van die neutrino-probleem.) Maar die feit dat die neutrino hoegenaamd massa het, het diep implikasies vir beide fisika en sterrekunde. Ons sal byvoorbeeld kyk na die rol wat neutrino's speel in die inventaris van die massa van die heelal in die oerknal.

Die Borexino-eksperiment, 'n internasionale eksperiment wat in Italië gedoen is, het neutrino's van die son opgespoor wat geïdentifiseer is as gevolg van verskillende reaksies. Terwyl die p-p-ketting die reaksie is wat die meeste energie van die son lewer, is dit nie die enigste kernreaksie wat in die kern van die son voorkom nie. Daar is newe-reaksies wat kerne van elemente soos berillium en boor insluit. Deur die aantal neutrino's wat uit elke reaksie kom, te ondersoek, het die Borexino-eksperiment ons gehelp om ons begrip van kernfusie in die son in detail te bevestig. In 2014 het die Borexino-eksperiment ook neutrino's geïdentifiseer wat deur die eerste stap in die p-p-ketting geproduseer is, wat die modelle van sonsterrekundiges bevestig.

In 2020 kon wetenskaplikes met die Borexino-eksperiment ook neutrino's identifiseer wat spesifiek afkomstig is van die CNO-siklus van kernfusie. Soos aan die einde van Telescopes Today bespreek, speel CNO-samesmelting 'n baie klein rol in die son, maar word dit belangrik in sterre wat massiewer en warmer is as die son.

Dit is verbasend dat 'n reeks eksperimente wat begin het met genoeg skoonmaakvloeistof om 'n swembad te vul, die skagte van 'n ou goudmyn afgebring het, ons nou leer oor die energiebron van die son en die eienskappe van materie! Dit is 'n goeie voorbeeld van hoe eksperimente in sterrekunde en fisika, tesame met die beste teoretiese modelle wat ons kan bedink, steeds lei tot fundamentele veranderinge in ons begrip van die natuur.


Sterrekunde-eksamen 3

Hoe oud is die son volgens die moderne wetenskap?

a) 400 miljoen jaar
b) 10 000 jaar
c) 4,5 miljard jaar
d) 25 miljoen jaar

Watter van die volgende beskryf korrek hoe die swaartekragproses 'n ster warm kan maak?

a) Hitte word gegenereer wanneer swaartekrag saamtrek, omdat swaartekrag 'n omgekeerde vierkantige wetskrag is.
b) Gravitasie-inkrimping behels kernfusie, wat baie hitte opwek.
c) As 'n ster in grootte saamtrek, word gravitasie potensiële energie omgeskakel na termiese energie.
d) Gravitasie-inkrimping behels die opwekking van hitte deur chemiese reaksies, net soos die verbranding van steenkool.

c) As 'n ster in grootte saamtrek, word gravitasie potensiële energie omgeskakel na termiese energie.

Watter twee fisiese prosesse balanseer mekaar om die toestand van swaartekrag in sterre te skep?

a) gravitasiekrag en oppervlakspanning
b) swaartekrag en uitwaartse druk
c) die sterk krag en die swak krag
d) die sterk krag en die elektromagnetiese krag

b) swaartekrag en uitwaartse druk

Die bron van energie wat die son vandag laat skyn, is _________.

a) kernsplitsing
b) gravitasiekrimping
c) chemiese reaksies (brand)
d) kernfusie

Energiebalans in die son verwys na 'n balans tussen _________.

a) die massa wat die Son elke sekonde verloor en die hoeveelheid massa wat elke sekonde in energie omgeskakel word
b) die swaartekrag wat na binne trek en die krag as gevolg van druk wat na buite druk
c) die tempo waarteen samesmelting energie in die son se kern genereer en die tempo waarteen die son se oppervlak energie in die ruimte uitstraal
d) die hoeveelheid energie wat die son in die ruimte uitstraal en die hoeveelheid energie wat die aarde bereik

c) die tempo waarteen samesmelting energie in die son se kern genereer en die tempo waarteen die son se oppervlak energie in die ruimte uitstraal

Wat is die geskikte eenhede vir die helderheid van die son?

a) newton
b) watt
c) kilogram
d) joules

Die algehele resultaat van die proton-protonketting is dat __________.

a) 4 H word 1 He + energie
b) p + p word 2H + energie
c) 6 H word 1 He + energie
d) Individuele protone word in lang kettings van protone verbind.

a) 4 H word 1 He + energie

Om die sentrale temperatuur van die son te skat, het wetenskaplikes _________.

a) gebruik rekenaarmodelle om binnelandse toestande te voorspel
b) stuur sonde om die temperatuur te meet
c) gebruik warm gas om 'n klein son in 'n laboratorium te skep
d) monitor veranderinge in die Aarde en atmosfeer

a) gebruik rekenaarmodelle om binnelandse toestande te voorspel

Sonenergie verlaat die kern van die Son in die vorm van

a) fotone.
b) stygende warm gas.
c) klankgolwe.

In die middel van die son skakel fusie waterstof om in

a) plasma.
b) bestraling en elemente soos koolstof en stikstof.
c) helium, energie en neutrino's.

c) helium, energie en neutrino's.

Enkele kenmerkende geologiese eienskappe van I0

Io: & # 8211 vulkane wat tans uitbars & # 8211 warm, gloeiende lawa (sigbaar op sommige foto's) & # 8211 bron van geïoniseerde gas in die donutvormige gelaaide deeltjiegordel rondom Jupiter

Enkele kenmerkende geologiese kenmerke van Europa

Europa: & # 8211 ysbedekte oppervlak met min impak kraters & # 8211 oppervlak kenmerke lewer bewys van 'n ondergrondse vloeibare oseaan

Enkele kenmerkende geologiese kenmerke van Ganymedes

Ganymedes: & # 8211 swaar kraterterrein aangrensend aan baie jonger terrein & # 8211 grootste maan in die sonnestelsel

Io ervaar getyverhitting hoofsaaklik omdat __________.

a) Io is baie naby Jupiter geleë
b) Io is gemaak van relatiewe sagte materiale wat redelik maklik vervorm
c) Io het 'n buitengewone langwerpige vorm wat dit meer soos 'n eier as 'n bol laat lyk
d) Io & # 8217 s elliptiese baan veroorsaak dat die getykrag op Io wissel soos dit om Jupiter wentel

d) Io & # 8217 s elliptiese baan veroorsaak dat die getykrag op Io wissel soos dit om Jupiter wentel

Van Deel A is Io & # 8217 s elliptiese baan nodig om die getyverhitting te wees. Hierdie elliptiese wentelbaan is op sy beurt die gevolg van die baanresonansie onder Io, Europa en Ganymedes. Hierdie baanresonansie veroorsaak dat Io 'n meer elliptiese baan het as wat dit andersins sou wees, omdat __________.

a) Io slaag van tyd tot tyd Europa en Ganymedes in dieselfde baanposisie
b) Europa en Ganymedes trek altyd op Io uit dieselfde rigting as Jupiter op Io
c) Europa en Ganymedes is buitengewoon groot mane
d) al drie mane wentel met dieselfde periode en bly te alle tye in lyn

a) Io slaag van tyd tot tyd Europa en Ganymedes in dieselfde baanposisie

Ons sien nie eerder gety- of getyverhitting nie, ons voorspel dat dit moet plaasvind op grond van die wenteleienskappe van die mane. Watter waarnemingsbewyse bevestig dat verhitting van getye op Io belangrik is?

a) die baanresonansie tussen Io, Europa en Ganymedes
b) aktiewe vulkane op Io
c) Io & # 8217s verrassend elliptiese baan
d) Io & # 8217s ongewone, eieragtige vorm

Die wentelresonansie gee ook Europa 'n elliptiese baan, dus ervaar dit ook getyverhitting. Europa ervaar egter minder getyverhitting as Io, omdat Europa __________ as Io.

a) is meer perfek bolvormig
b) bevat baie meer ys
c) baie kleiner is
d) verder van Jupiter af is

d) verder van Jupiter af is

Ons weet nou van baie Jupiter-planete rondom ander sterre. Veronderstel dat toekomstige waarnemings toon dat een van hierdie planete twee mane in wentelbaan het. Watter bykomende inligting, indien enige, sal ons nodig hê om te besluit of hierdie mane getyverhitting ondervind?

a) Ons moet hul wentelperiodes ken.
b) Ons moet weet of enige maan vulkanies aktief is.
c) Ons moet weet of die planeet ook 'n derde maan het.
d) Geen ander inligting is nodig nie: met twee mane is daar seker getyverhitting.
e) Geen ander inligting is nodig nie: Met twee mane is daar geen kans op getyverhitting nie.

a) Ons moet hul wentelperiodes ken.

Die grootste maan in die sonnestelsel is _________.

Die Joviaanse maan met die mees geologies aktiewe oppervlak is ______.

Sterk bewyse van oppervlakkenmerke en magnetiese velddata ondersteun die bestaan ​​van 'n ondergrondse oseaan op ________.

_________ is verantwoordelik vir die geweldige vulkaniese aktiwiteit op Io

_________ is die verste van Jupiter se vier Galilese mane

Die feit dat Europa tweemaal om Jupiter wentel vir elke baan van Ganymedes, is 'n voorbeeld van 'n __________.

Die hoofbestanddele van die meeste satelliete van die Joviese planete is:

a) rock en metal.
b) waterstofverbindingsys.
c) waterstof en helium.

Waarom is ek meer vulkanies aktief as ons maan?

a) Io is baie groter.
b) Io het 'n hoër konsentrasie radioaktiewe elemente.
c) Io het 'n ander interne hittebron.

c) Io het 'n ander interne hittebron.

Saturnus & # 8217; s baie mane beïnvloed sy ringe deur

a) getykragte.
b) orbitale resonansies.
c) magnetiese veldinteraksies.

Hierdie twee mane wentel onderskeidelik om 139350 (Prometheus) en 141700 (Pandora) kilometer.

Gebruik die Newton-weergawe van Kepler se derde wet en vind die wentelperiode van Prometheus.

Hierdie twee mane wentel onderskeidelik om 139350 (Prometheus) en 141700 (Pandora) kilometer.

Gebruik die Newton-weergawe van Kepler se derde wet en vind die wenteltydperk van Pandora.

Hierdie twee mane wentel onderskeidelik om 139350 (Prometheus) en 141700 (Pandora) kilometer.

Bepaal die persentasieverskil in hul afstande.

Hierdie twee mane wentel onderskeidelik om 139350 (Prometheus) en 141700 (Pandora) kilometer.

Bepaal die persentasieverskil in hul wenteltydperke.

Hierdie twee mane wentel onderskeidelik om 139350 (Prometheus) en 141700 (Pandora) kilometer.

Beskou die twee in 'n wedloop rondom Saturnus: Hoe ver agter is Pandora (in eenhede van tyd) in een Prometheus-baan?

Hierdie twee mane wentel onderskeidelik om 139350 (Prometheus) en 141700 (Pandora) kilometer.

In hoeveel Prometheus-bane sal Pandora agter geraak het deur een van sy eie wenteltydperke? Verander hierdie aantal periodes terug in tydseenhede. Dit is hoe gereeld die satelliete by mekaar verbygaan.

Gebruik die gegewens in die tabel Satelliete van die sonnestelsel in die handboek om die baanresonansverhouding tussen Titan en Hyperion te identifiseer. (Wenk: As die wentelperiode van die een 1,5 keer die ander was, sou ons sê dat hulle in 'n 3: 2-resonansie is.)

Watter mediumgrootte maan is in 'n resonansie van 2: 1 met Enceladus?

a) Tethys
b) Rhea
c) Dione
d) Mimas

Saturnus se ringe bestaan ​​uit __________.

a) gas uit die vroeë sonnestelsel
b) 'n reeks soliede konsentriese sirkels
c) baie individuele deeltjies ys en rots
d) dele van die boonste atmosfeer van Saturnus en die ruimte word geventileer

c) baie individuele deeltjies ys en rots

Saturnus se ringe lyk helder omdat __________.

a) lig van die son weerkaats die materiaal in die ringe
b) die materiaal in die ringe is warm en skep sy eie lig
c) lig van Saturnus weerkaats die materiaal in die ringe

a) lig van die son weerkaats die materiaal in die ringe

Watter van die volgende stellings beskryf die beweging van die deeltjies in Saturnus se ringe korrek?

a) Deeltjies in al die ringe beweeg bewegingloos hoog bo Saturnus.
b) Deeltjies in die binneste ringe wentel vinniger as Saturnus om Saturnus.
c) Deeltjies in die binneste ringe wentel stadiger as 'n deeltjie in die buitenste ringe.
d) Al die deeltjies in die ringe wentel dieselfde tyd om Saturnus.

b) Deeltjies in die binneste ringe wentel vinniger as Saturnus om die Saturnus.

Elke ringdeeltjie in die digste deel van Saturnus se ringe bots ongeveer elke 5 uur met 'n ander.

As 'n ringdeeltjie oorleef vir die ouderdom van die sonnestelsel, hoeveel botsings sou dit ondergaan?

Wat veroorsaak sinchrone rotasie?

a) orbitale resonansies met ander mane
b) 'n Massiewe planeet oefen 'n getykrag uit op 'n maan wat veroorsaak dat die maan dieselfde rotasieperiode as sy ouerplaneet kry.
c) Die meeste joviese mane is gevorm uit hul planeetnevel met dieselfde rotasieperiode as hul ouerplaneet.
d) 'n Massiewe planeet oefen 'n getykrag uit op 'n maan wat veroorsaak dat die maan homself in lyn bring sodat sy getybultings altyd na en van die planeet af wys.
e) Die meeste joviese mane is gevorm uit hul planeetnevel met dieselfde wenteltydperk.

d) 'n Massiewe planeet oefen 'n getykrag uit op 'n maan wat veroorsaak dat die maan homself in lyn bring sodat sy getybultings altyd na en van die planeet af wys.

Wat is die Cassini-afdeling van Saturnus se ringe?

a) die mees ondeursigtige ring van Saturnus, gemaak van sterk weerkaatsende ysdeeltjies
b) 'n donker ring, sigbaar vanaf die aarde, wat bestaan ​​uit donker, stowwerige deeltjies
c) die breedste ring van Saturnus, geleë tussen twee groot ring gapings
d) die denkbeeldige sirkel wat die halfpad van Saturnus se ringe aandui
e) 'n groot gaping, sigbaar vanaf die aarde

e) 'n groot gaping, sigbaar vanaf die aarde

Watter van die volgende stellings oor die ringe van die vier Joviese planete is nie waar nie?

a) Almal het gapings en ringetjies, waarskynlik as gevolg van gapingmane, herdersmane en orbitale resonansies.
b) Al die deeltjiesbane is redelik sirkelvormig, naby hul planeet en ekwatoriale vlak.
c) Almal lyk waarskynlik baie soos destyds toe die sonnestelsel ontstaan ​​het.
d) Almal is gemaak van individuele rots- of ysdeeltjies wat wentel in ooreenstemming met Kepler se wette: binneste ringdeeltjies wat vinniger wentel, en buitenste ringdeeltjies wat stadiger wentel.
e) Alle ringe lê binne hul planeet en Roche-sone.

c) Almal lyk waarskynlik baie soos destyds toe die sonnestelsel ontstaan ​​het.

Watter meganisme is die verantwoordelikste vir die opwekking van die interne hitte van Io wat die vulkaniese aktiwiteit dryf?

a) radioaktiewe verval
b) aanwas
c) differensiasie
d) bombardement
e) getyverwarming

Die vier Galilese mane rondom Jupiter is

a) baie soortgelyk aan asteroïdes.
b) waterstof en heliumgas.
c) 'n mengsel van rots en ys.
d) almal van ys gemaak.
e) almal van rots gemaak.

c) 'n mengsel van rots en ys.

Het daar ooit 'n groot aardse planeet in die gebied van die asteroïde gordel gevorm?

a) Nee, want daar was nooit genoeg massa nie.
b) Nee, want Jupiter het verhoed dat 'n persoon toeneem.
c) Ja, maar dit is verpletter deur 'n reuse-impak.

b) Nee, want Jupiter het verhoed dat 'n persoon toeneem.

Die asteroïde gordel lê tussen die wentelbane van

a) Aarde en Mars.
b) Mars en Jupiter.
c) Jupiter en Saturnus.

'N Komeet wat van ver af die binneste sonnestelsel binnedring, sal __________.

a) vorm 'n stert en vorm later 'n koma.
b) 'n koma vorm en 'n rukkie later 'n stert vorm
c) vorm altyd 'n stert, maar vorm slegs soms 'n koma

b) 'n koma vorm en 'n rukkie later 'n stert vorm

Gedurende die tyd wat 'n komeet deur die binneste sonnestelsel gaan, kan die komeet redelik helder lyk omdat __________.

a) Die hitte van die son laat die komeet se kern gloei
b) toenemende wrywing laat die komeet se kern gloei
c) sonlig weerkaats van die komeet en 'n koma
d) sonlig weerkaats van die komeet en die kern

c) sonlig weerkaats van die komeet en 'n koma

'N Komeet en plasma-stert wys altyd direk weg van die son, want __________.

a) druk uitgeoefen deur die vinnig bewegende gelaaide deeltjies in die sonwind
b) sentrifugale kragte gooi die stert na buite terwyl die komeet om die son beweeg
c) die komeet en die kern oorverhit aan die kant van die son, wat energieke strale gas dwing om van die donker kant af te skiet
d) die stert word agtergelaat terwyl die komeet deur sy baan beweeg

a) druk uitgeoefen deur die vinnig bewegende gelaaide deeltjies in die sonwind

Daar word vermoed dat ongeveer 'n triljoen komete ver, ver anderkant Pluto in die ________ geleë is.

Die helder bolvormige deel van 'n komeet wat waargeneem word as dit naby die son is, is die _____.

'N Komeet en ___________ strek direk weg van die son af

'N Komeet & # 8217 s _______ is die bevrore gedeelte van 'n komeet

Deeltjies wat van 'n komeet uitgegooi word, kan 'n ________ op die aarde veroorsaak

Die ___________ strek van ongeveer anderkant die baan van Neptunus tot ongeveer twee keer die afstand van Neptunus vanaf die son

Hoe vergelyk die grootste asteroïde, Ceres, in grootte met ander sonnestelselwêrelde?

a) Dit is ongeveer 'n kwart so groot soos die maan.
b) Dit is ongeveer so groot soos Pluto.
c) Dit is ongeveer so groot soos 'n groot joviese maan.
d) Dit is groter as Pluto en Mercurius.
e) Dit is kleiner as enige joviese maan.

a) Dit is ongeveer 'n kwart so groot soos die maan.

Wat is die naaste aan die gemiddelde afstand tussen asteroïdes in die asteroïde gordel?

a) 10 duisend km
b) 100 duisend km
c) 1 duisend km
d) 1 miljoen km
e) 10 miljoen km

Waar is die Trojaanse asteroïdes geleë?

a) in die middel van die asteroïde gordel
b) op wentelbane wat oor Mars se baan wentel
c) op wentelbane wat die Aarde & # 8217; s baan oorsteek
d) langs Jupiter se baan, 60 ° voor en agter Jupiter
e) rondom Jupiter

d) langs Jupiter se baan, 60 ° voor en agter Jupiter

Ons weet dat daar groot gapings is in die gemiddelde afstande van asteroïdes vanaf die son (binne die asteroïedegordel) omdat ons

a) weet eintlik nie of daar regtig leemtes is nie.
b) verspreidings van die baanradius van die asteroïdes geteken het.
c) weet dat hulle daar teoreties is, alhoewel ons dit nie opgespoor het nie.
d) sien die gapings deur teleskope.
e) sien die gapings via sterre okkulasie.

b) verspreidings van die baanradius van die asteroïdes geteken het.

As ons die grootte van 'n asteroïde ken, kan ons die digtheid daarvan bepaal deur

a) op soek na helderheidsvariasies soos dit draai.
b) radarkaarte.
c) die bepaling van die massa vanaf die swaartekrag op 'n ruimtetuig, satelliet of planeet.
d) die weerkaatsing daarvan te vergelyk met die hoeveelheid lig wat dit weerkaats.
e) spektroskopiese beelding.

c) die bepaling van die massa vanaf die swaartekrag op 'n ruimtetuig, satelliet of planeet.

Watter deel van 'n komeet wys die direk vanaf die son?

a) die koma
b) die plasma stert
c) die kern
d) die stofstert
e) die strale van gas

Wanneer begin komete gewoonlik 'n stert vorm?

a) binne die wentelbaan van Mercurius
b) Hulle het altyd 'n stert (totdat die materiaal leeg is).
c) tussen die Mercurius en die aarde se baan
d) binnekant van die Jupiter-baan
e) anderkant Jupiter se baan

d) binnekant van die Jupiter-baan

Waar het komete oorspronklik gevorm?

a) in die Oort-wolk
b) binne die baan van Jupiter & # 8217; s
c) naby die radius waarteen hulle vandag wentel
d) in die asteroïedegordel
e) tussen die bane van Jupiter en Neptunus

c) naby die radius waarteen hulle vandag wentel

Waar het komete ontstaan ​​wat nou in die Oort-wolk is?

a) binne die Jupiter-baan
b) binne die sonnevel, maar ver buite die baan van Pluto
c) naby die Joviese planete
d) buite die baan van Neptunus
e) al die bogenoemde

c) naby die Joviese planete

Wat is die tipiese grootte van komete wat die binneste sonnestelsel binnedring?

a) 1 km
b) 10 km
c) 100 km
d) Komeetgroottes is onbekend omdat hul sterte die kern verduister.
e) 1000 km

Die totale hoeveelheid krag (byvoorbeeld in watt) wat 'n ster in die ruimte uitstraal, word sy _________ genoem.

a) helderheid
b) vloed
c) skynbare helderheid
d) absolute grootte

Hoe sal die oënskynlike helderheid van 'n voorwerp volgens die omgekeerde vierkantige ligwet verander as die afstand tot ons verdriedubbel?

a) Die skynbare helderheid daarvan sal met 'n faktor 9 afneem.
b) Die skynbare helderheid daarvan sal met 'n faktor 9 toeneem.
c) Die skynbare helderheid daarvan sal met 'n faktor 3 verminder.
d) Die skynbare helderheid daarvan sal met 'n faktor 3 toeneem.

a) Die skynbare helderheid daarvan sal met 'n faktor 9 afneem.

As ons aanneem dat ons die oënskynlike helderheid van 'n ster kan meet, wat laat ons die omgekeerde vierkantige wet vir lig toe?

a) bepaal die afstand tot die ster vanaf sy skynbare helderheid
b) bereken die ster se helderheid as ons die afstand ken, of bereken die afstand as ons die helderheid ken
c) bepaal beide die ster se afstand en die helderheid van sy skynbare helderheid
d) bereken die ster en oppervlaktemperatuur as ons die helderheid of die afstand daarvan ken

b) bereken die ster se helderheid as ons die afstand ken, of bereken die afstand as ons die helderheid ken

As ster A nader aan ons is as ster B, dan is die parallakshoek van ster A _________.

a) groter as dié van ster B
b) warmer as dié van ster B
c) kleiner as dié van ster B
d) minder parsek as dié van ster B

a) groter as dié van ster B

Watter van hierdie sterre is die mees massiewe?

a) 'n hoofreeks A-ster
b) 'n hoofster G-ster
c) 'n hoofster M-ster

Van die warmste tot die koelste is die volgorde van die spektrale soorte sterre _________.

a) OBAGFKM
b) OBAFGKM
c) ABFGKMO
d) ABCDEFG
e) OMKGFBA

Sterrekundiges kan 'n ster en massa in slegs sekere gevalle meet. Watter een van die volgende gevalle kan sterrekundiges toelaat om 'n ster en massa te meet?

a) Die ster is van die spektrale tipe A.
b) Ons ken die ster en helderheid en afstand.
c) Die ster is van die spektrale tipe G.
d) Die ster is 'n lid van 'n binêre sterstelsel.

d) Die ster is 'n lid van 'n binêre sterstelsel.

Die asse op 'n Hertzsprung-Russell-diagram (HR) stel _________ voor.

a) helderheid en oppervlaktemperatuur
b) massa en radius
c) massa en helderheid
d) helderheid en skynbare helderheid

a) helderheid en oppervlaktemperatuur

Op 'n H-R-diagram, sterradius _________.

a) is die grootste links onder en die minste regs bo
onmoontlik is om te bepaal
c) skuins van links onder na regs bo toeneem
d) verminder van links na regs

c) skuins van links onder na regs bo toeneem

Op 'n HR-diagram, sterre massas _________.

a) kan geskat word vir hoofreekssterre, maar nie vir ander soorte sterre nie
onmoontlik is om te bepaal
c) vermeerder van links bo na regs onder
d) is die grootste links onder en die minste regs bo

a) kan geskat word vir hoofreekssterre, maar nie vir ander soorte sterre nie

Hoe hou die leeftyd van 'n ster verband met sy massa?

a) Meer massiewe sterre leef effens korter as minder massiewe sterre.
b) Massiewe sterre leef effens langer as minder massiewe sterre.
c) Meer massiewe sterre leef baie korter as minder massiewe sterre.
d) Meer massiewe sterre leef baie langer as minder massiewe sterre.

c) Meer massiewe sterre leef baie korter as minder massiewe sterre.

Wat is die algemene eienskap van alle hoofreekssterre?

a) Hulle is almal spektraal tipe G.
b) Hulle is in die laaste fase van hul lewens.
c) Hulle genereer energie deur waterstoffusie in hul kern.
d) Hulle het almal ongeveer dieselfde massa.

c) Hulle genereer energie deur waterstoffusie in hul kern.

Watter van hierdie lae van die son is die coolste?

a) fotosfeer
b) chromosfeer
c) korona

Watter van hierdie lae van die son is die coolste?

a) kern
b) bestralingsone
c) fotosfeer

Die totale Amerikaanse jaarlikse energieverbruik is ongeveer 2 en 1020 joule.

Wat is die gemiddelde kragbehoefte in watt vir die Verenigde State? (Wenk: 1 watt = 1 joule / s)

Die totale Amerikaanse jaarlikse energieverbruik is ongeveer 2 en 1020 joule.

Met die huidige tegnologieë en sonkollektors op die grond, is die beste waarop ons kan hoop dat sonselle 'n gemiddelde krag (dag en nag) van ongeveer 230 watt / m2 sal opwek. Watter totale oppervlakte sal ons met sonselle moet bedek om al die benodigde krag vir die Verenigde State te voorsien? Gee u antwoord in vierkante meter en vierkante kilometer.

Atotaal = 2,76 & tye10 ^ 10 m ^ 2 Totaal = 2,76 & tye10 ^ 4 km ^ 2

Hierna volg die verskillende lae van die son. Rangskik hierdie lae op grond van hul afstand van die Son & # 8217; s sentrum, van die grootste tot die minste.

Fotosfeer
Kern
Corona
Konveksie Sone
Chromosfeer
Stralingsone

Corona Chromosphere Photosphere Konveksie Sone Stralingsone Core

Rangskik die lae van die son op grond van hul digtheid, van die hoogste tot die laagste.

Fotosfeer
Kern
Corona
Konveksie Sone
Chromosfeer
Stralingsone

Kernstralingsone Konveksiesone Fotosfeer Chromosfeer Corona

Rangskik die volgende lae van die son op grond van hul temperatuur, van die hoogste tot die laagste.

Fotosfeer
Kern
Konveksie Sone
Stralingsone

Kernstralingsone Konveksiesone Fotosfeer

Rangskik die volgende lae van die son op grond van die druk daarin, van die hoogste tot die laagste.

Fotosfeer
Kern
Konveksie Sone
Stralingsone

Kernstralingsone Konveksiesone Fotosfeer

In watter van die volgende lae (s) van die son kom kernfusie voor?

Fotosfeer
Kern
Corona
Konveksie Sone
Chromosfeer
Stralingsone

Watter van die volgende lae van die son kan met 'n soort teleskoop gesien word? Oorweeg alle vorme van lig, maar neem nie neutrino's of ander deeltjies in ag nie.

Fotosfeer
Kern
Corona
Konveksie Sone
Chromosfeer
Stralingsone

Fotosfeer Corona Chromosfeer

Kernfusie van waterstof in helium kom voor in die ______.

Energie beweeg deur die son & # 8217s ________ deur middel van die styging van warm gas en val van koeler gas.

Byna al die sigbare lig wat ons van die son sien, word van die ________ afgestraal.

Die meeste van die son se ultravioletlig word uitgestraal uit die smal laag genaamd die __________ waar die temperatuur met die hoogte toeneem.

Ons kan die son & # 8217 s ______ maklikste tydens totale verduisterings sien.

Die ___________ is die laag van die son tussen sy kern en konveksie.

Van die middelste punt na buite, watter van die volgende bevat die & quotplayers & quot van die Son in die regte volgorde?

a) kern, konveksie sone, bestralingsone, korona, chromosfeer, fotosfeer
b) kern, stralingsone, konveksiesone, fotosfeer, chromosfeer, korona
c) kern, stralingsone, konveksiesone, korona, chromosfeer, fotosfeer
d) kern, korona, bestralingsone, konveksiesone, fotosfeer, chromosfeer

b) kern, stralingsone, konveksiesone, fotosfeer, chromosfeer, korona

Watter van hierdie groepe deeltjies het die grootste massa?

a) 'n heliumkern met twee protone en twee neutrone
b) vier elektrone
c) vier individuele protone

c) vier individuele protone

Wetenskaplikes skat die sentrale temperatuur van die son met behulp van

a) sondes wat veranderinge in die Aarde en die atmosfeer meet.
b) wiskundige modelle van die son.
c) laboratoriums wat miniatuurweergawes van die Son skep.

b) wiskundige modelle van die son.

Watter van die volgende veranderinge sal die samesmelting in die kern van die son laat toeneem?

a) 'n Toename in die kerntemperatuur
b) 'n Toename in die kernradius
c) 'n Afname in die kerntemperatuur
d) 'n Afname in die kernradius

a) 'n Toename in die kerntemperatuur en d) 'n Afname in die kernradius

Watter van die volgende moet voorkom dat 'n ster se kern ewewig kan bereik na 'n aanvanklike verandering in die samesmelting?

a) As die samesmelting aanvanklik afneem, brei die kern uit.
b) As die samesmelting aanvanklik toeneem, brei die kern uit.
c) As die samesmelting aanvanklik afneem, trek die kern saam.
d) As die samesmelting aanvanklik toeneem, trek die kern saam.

b) As die samesmelting aanvanklik toeneem, brei die kern uit. & amp c) As die samesmelting aanvanklik afneem, trek die kern saam.

Wat sou gebeur as die samesmelting in die kern van die son verhoog word, maar die kern nie kan uitbrei nie?

a) Die son se kern sou begin afkoel en die tempo van samesmelting sou afneem.
b) Die kern van die son & # 8217s sou 'n nuwe ewewig bereik by 'n laer temperatuur.
c) Die son en die kern sal 'n nuwe ewewig bereik by 'n hoër temperatuur.
d) Die kern van die son sal begin opwarm en die tempo van samesmelting sal nog meer toeneem.

d) Die kern van die son sal begin opwarm en die tempo van samesmelting sal nog meer toeneem.

Hoe is die sonvlek-siklus direk relevant vir ons hier op aarde?

a) Die sonvlek-siklus het 'n sterk invloed op die weer van die aarde.
b) Koronale massa-uitwerpings en ander aktiwiteite wat verband hou met die sonvlek-siklus kan radiokommunikasie onderbreek en sensitiewe elektroniese toerusting uitskakel.
c) Die sonvlek-siklus is die oorsaak van aardverwarming.
d) Die magnetiese veld van die son, wat 'n belangrike rol speel in die sonvlek-siklus, beïnvloed kompasnaalde wat ons op aarde gebruik.
e) Die verheldering en verdonkering van die son wat tydens die sonvlek-siklus voorkom, beïnvloed die fotosintese van plante hier op aarde.

b) Koronale massa-uitwerpings en ander aktiwiteite wat verband hou met die sonvlek-siklus kan radiokommunikasie ontwrig en sensitiewe elektroniese toerusting uitskakel.

Waarom lyk sonvlekke donkerder as hul omgewing?

a) Hulle is koeler as hul omgewing.
b) Hulle blokkeer sommige van die sonlig uit die fotosfeer.
c) Hulle straal geen lig uit nie.

a) Hulle is koeler as hul omgewing.

Wat is die algemeenste soort element in die sonwind?

a) waterstof
b) koolstof
c) helium

Watter van hierdie dinge hou die grootste gevaar vir kommunikasiesatelliete in?

a) fotone van die son
b) sonmagnetiese velde
c) protone van die son

Op grond van die oppervlaktemperatuur van 5.800 K, watter kleur het die meeste van die fotone wat die oppervlak van die son verlaat?

a) rooi
b) oranje
c) groen
d) geel
e) blou

Hoeveel massa verloor die son deur kernfusie per sekonde?

a) 600 ton
b) 4 ton
c) 600 miljoen ton
d) Niks: massa word behoue ​​gebly.
e) 4 miljoen ton

Veronderstel jy plaas twee protone naby mekaar. As gevolg van die elektromagnetiese krag, sal die twee protone dit doen

a) trek mekaar aan.
b) verbind mekaar om 'n kern te vorm.
c) mekaar afstoot.
d) bly stil.
e) bots.

Wat is die sterkste van die fundamentele kragte in die heelal?

a) gravitasiekrag
b) sterk krag
c) swak krag
d) elektromagnetiese krag
e) nie een van die bogenoemde nie

Gestel die kern van die son het om een ​​of ander onbekende rede skielik warmer geword. Watter van die volgende beskryf die beste wat sou gebeur?

a) Hoër temperatuur sal die kernfusiesnelheid laat styg, wat die interne druk verhoog, wat die kern sal laat uitbrei en afkoel totdat die samesmelting weer normaal is.
b) Die hoër temperatuur beïnvloed nie die samesmelting nie, maar veroorsaak dat die kern uitbrei en afkoel totdat die temperatuur weer normaal is, met 'n nuwe, effens groter kern.
c) Hoër temperatuur sal die kernfusiesnelheid laat styg, wat die interne druk verhoog, wat die kern sal laat uitbrei en die son in 'n reuse-ster kan verander.
d) Hoër temperatuur sal die samesmelting laat daal, die interne druk verlaag en die kern laat ineenstort totdat die samesmelting weer normaal is.

a) Hoër temperatuur sal die kernfusiesnelheid laat styg, wat die interne druk verhoog, wat die kern sal laat uitbrei en afkoel totdat die samesmelting weer normaal is.

Die lig wat vanaf die oppervlak van die son uitstraal, bereik die aarde in ongeveer 8 minute, maar die energie van die lig is vrygestel deur samesmelting in die sonkern

a) honderd jaar gelede.
b) een jaar gelede.
c) 'n miljoen jaar gelede.
d) duisend jaar gelede.
e) tien jaar gelede.

Watter prosesse is betrokke by die sonvlek-siklus?

a) die wikkel van magnetiese veldlyne as gevolg van differensiële rotasie
b) die interaksie tussen die aarde en die magneetveld met die son
c) golfbewegings in die sonbinne
d) variasies van die sontermostaat
e) gravitasiekrimping van die son

a) die wikkel van magnetiese veldlyne as gevolg van differensiële rotasie

Watter van die volgende stellings oor die sonvlek-siklus is nie waar nie?

a) Die tempo van kernfusie in die son bereik ongeveer elke 11 jaar 'n hoogtepunt.
b) Die siklus is waarlik 'n siklus van magnetiese aktiwiteit, en variasies in die aantal sonvlekke is slegs een manifestasie van die siklus.
c) Die aantal sonvlekke is ongeveer elke 11 jaar hoog.
d) Met elke daaropvolgende piek in die aantal sonvlekke is die magnetiese polariteit van die son die omgekeerde van die vorige piek.
e) Die aantal sonfakkels is ongeveer elke 11 jaar hoog.

a) Die tempo van kernfusie in die son bereik ongeveer elke 11 jaar 'n hoogtepunt.

Sonvlekke is koeler as die omliggende sonoppervlak omdat:

a) sterk magnetiese velde vertraag konveksie en verhoed dat warm plasma die gebied binnedring.
b) dit is streke waar konveksie koeler materiaal afwaarts dra.
c) magnetiese velde lig materiaal van die oppervlak van die son af om die materiaal vinniger af te koel.
d) daar minder samesmelting daar voorkom.
e) magnetiese velde vang geïoniseerde gasse wat lig absorbeer.

a) sterk magnetiese velde vertraag konveksie en verhoed dat warm plasma die gebied binnedring.

Watter twee inligting sou u benodig om die massa sterre in 'n verduisterende binêre stelsel te meet?

a) die tyd tussen verduisterings en die gemiddelde afstand tussen die sterre
b) die periode van die binêre stelsel en die afstand daarvan vanaf die son
c) die snelhede van die sterre en die Doppler-verskuiwing van hul absorpsielyne

a) die tyd tussen verduisterings en die gemiddelde afstand tussen die sterre

Watter van hierdie sterre het die koelste oppervlaktemperatuur?

a) 'n A-ster
b) 'n F-ster
c) 'n K-ster

Alpha Centauri A lê op 'n afstand van 4,4 ligjaar en het 'n skynbare helderheid in ons naghemel van 2,7 & keer10 ^ −8 watt / m2. Onthou dat 1 ligjaar = 9,5 & tye10 ^ 12 km = 9,5 & tye10 ^ 15 m.

Gebruik die inverse vierkantige wet vir lig om die helderheid van Alpha Centauri A te bereken.

Gebruik die inverse vierkantige wet vir lig

Gestel 'n ster het dieselfde helderheid as ons son (3.8 & keer10 ^ 26 watt), maar is op 'n afstand van 15 ligjare geleë. Wat is die skynbare helderheid daarvan?

Gebruik die inverse vierkantige wet vir lig

Gestel 'n ster het dieselfde skynbare helderheid as Alpha Centauri A (2,7 & keer10 ^ −8 watt / m ^ 2), maar is op 'n afstand van 200 ligjare geleë. Wat is die helderheid daarvan?

Gebruik die inverse vierkantige wet vir lig

Gestel 'n ster het 'n helderheid van 6.0 & times10 ^ 26 watt en 'n oënskynlike helderheid van 4.5 & times10 ^ −12 watt / m ^ 2. Hoe ver is dit? Gee u antwoord in beide kilometers en ligjare.

d = 3.3 & tye10 ^ 15 km d = 340 ligjare

Gebruik die inverse vierkantige wet vir lig

Gestel 'n ster het 'n helderheid van 5,0 en keer10 ^ 29 watt en 'n skynbare helderheid van 6,0 en keer10 ^ −15 watt / m ^ 2. Hoe ver is dit? Gee u antwoord in beide kilometers en ligjare.

d = 2,6 & tye10 ^ 18 km d = 2,7 & tye10 ^ 5 ligjare

Gebruik die parallaksformule om die afstand na elk van die volgende sterre te bereken. Gee u antwoorde in beide parsecs en ligjare.

Alpha Centauri: parallakshoek 0.7420 & # 8221

d = 1.348 stuks d = 4.396 ligjare

Gebruik die parallaksformule om die afstand na elk van die volgende sterre te bereken. Gee u antwoorde in beide parsecs en ligjare.

Procyon: parallakshoek van 0.2860 & # 8221

d = 3.497 st. d = 11.40 ligjare

Sirius A het 'n helderheid van 26 LSun en 'n oppervlaktemperatuur van ongeveer 9400 K

Wat is die radius daarvan? (Wenk: sien Wiskundige insig om sterrestrale te bereken.)

Voordat ons parallaks kan gebruik om die afstand na 'n ster in die omgewing te meet, moet ons eers __________ ken.

a) die son & # 8217s mis
b) die afstand na die naaste ster behalwe die Son
c) die maand waarin die ster waargeneem word
d) die Aarde-Son afstand

Watter van die volgende is 'n geldige manier om vir u parallaks te demonstreer?

a) Kry 'n kamera en neem 'n foto van 'n persoon wat heen en weer hardloop.
b) Kyk op na 'n ster en let op hoe dit gedurende die nag na die westelike horison beweeg.
c) Hou u hand voor u gesig op en beweeg dit stadig heen en weer.
d) Hou u hand voor u gesig op en sluit u linker- en regteroog afwisselend.

d) Hou u hand voor u gesig op en sluit u linker- en regteroog afwisselend.

Wat is die oorsaak van sterre parallaks?

a) die geleidelike beweging van sterre in die plaaslike sonkragbuurt.
b) Aarde en die aarde wentel om die son.
c) die geleidelike verandering in die patrone van die konstellasies oor duisende jare.
d) die wisselende snelheid van die aarde in sy wentelbaan om die son.

b) Aarde en die aarde wentel om die son.

Hoe verder 'n ster, hoe __________.

a) vinniger kom die parallaks voor
b) die parallaks kom stadiger voor
c) groter sy parallakshoek
d) kleiner sy parallakshoek

d) die parallelaksahoek kleiner

Ongeveer wat is die parallakshoek van 'n ster wat 20 ligjaar weg is?

a) 0.0072 boogsekonde
b) 4.5 & tye10 -5 boogsekonde
c) 0,16 boogsekonde
d) 0,33 boogsekonde

c) 0.16 boogsekonde parallaks formule: d (in ligjare) = 3,26 & tye (1 / p (in boogsekondes)) of p (in boogsekondes) = 3,26 & tye (1 / d (in ligjare))

Gestel 'n ster het 'n parallakshoek van presies 1 boogsekonde. Ongeveer hoe ver sou dit wees in ligjare?

a) 1 ligjaar
b) 2.1 ligjare
c) 8,7 ligjare
d) 3.3 ligjare

Hoe kan ons die weerkaatsingsvermoë van 'n asteroïde bepaal?

a) waar dit in die asteroïde gordel geleë is
b) deur die helderheid in sigbare lig met die helderheid in infrarooi lig te vergelyk
c) deur 'n foto daarvan te neem
d) deur die massa en radius daarvan te meet

b) deur die helderheid in sigbare lig met die helderheid in infrarooi lig te vergelyk

Hoe genereer die son vandag energie?

a) gravitasiekrimping
b) kernfusie
c) kernsplitsing
d) geleidelik in grootte uitbrei
e) chemiese reaksies

Ons weet dat daar groot gapings is in die gemiddelde afstande van asteroïdes vanaf die son (binne die asteroïedegordel) omdat ons

a) sien die gapings deur teleskope
b) sien die gapings via sterre okkulasie
c) weet dat hulle daar teoreties is, alhoewel ons dit nie opgespoor het nie
d) verdeling van die orbitale radiusse van die asteroïdes geteken het
e) weet eintlik nie of daar werklik leemtes is nie

d) verdeling van die orbitale radiusse van die asteroïdes geteken het

Wanneer begin komete gewoonlik 'n stert vorm?

a) binne die wentelbaan van Mercurius
b) anderkant Jupiter se baan
c) binnekant van Jupiter se baan
d) tussen Mercurius en die aarde se baan
e) hulle het altyd 'n stert (totdat die materiaal leeg is)

c) binnekant van Jupiter se baan

Die algehele samesmeltingsreaksie waardeur die son tans energie produseer, is

a) 4H = & ampgt 4He + energie
b) 6H = & ampgt 1He + energie
c) 3H = & ampgt 1Li + energie
d) 3He = & ampgt 1C + energie
e) 4H = & ampgt 1He + energie

Die gesamentlike massa van al die asteroïdes in die asteroïde gordel is

a) ongeveer dieselfde as die van Jupiter
b) ongeveer twee keer dié van die aarde
c) meer as dié van al die planete saam
d) minder as dié van enige aardse planeet
e) ongeveer dieselfde as die aarde

d) minder as dié van enige aardse planeet

Wat veroorsaak sinchrone rotasie?

a) 'n massiewe planeet oefen 'n getykrag uit op 'n maan wat veroorsaak dat die maan homself in lyn bring sodat sy getybultings altyd na en van die planeet af wys
b) die meeste Joviese mane is gevorm uit hul planeetnevel met dieselfde rotasietydperk as hul ouerplaneet
c) die meeste Joviese mane is gevorm uit hul planeet en newel met dieselfde wenteltydperk
d) 'n massiewe planeet oefen 'n getykrag uit op 'n maan wat veroorsaak dat die maan dieselfde rotasieperiode as sy ouerplaneet verkry

a) 'n massiewe planeet oefen 'n getykrag uit op 'n maan wat veroorsaak dat die maan homself in lyn bring sodat sy getybultings altyd na en van die planeet af wys

Wanneer 'n komeet naby die son verbygaan, kry 'n deel daarvan 'n groot, helder bal waaruit die stert strek. Hierdie gedeelte word genoem

a) die Oort-kern
b) die plasma stert
c) die kern
d) die koma

Watter van die volgende stellings beskryf die beweging van die deeltjies van die ringe van Saturnus korrek?

a) al die deeltjies in die ringe wentel Saturnus met dieselfde wentelperiode
b) deeltjies in die buitenste ringe wentel teen 'n stadiger snelheid as deeltjies in die binneste ringe
c) deeltjies in al die ringe beweeg bewegingloos bo Saturnus
d) deeltjies in die buitenste ringe wentel vinniger as Saturnus in die binneste ringe

b) deeltjies in die buitenste ringe wentel teen 'n stadiger snelheid as deeltjies in die binneste ringe

Wat is verantwoordelik vir die Cassini-afdeling in Saturnus se ringe?

a) enige deeltjie wat in die Cassini-afdeling sou wentel, sou in 'n wentelklank met Saturnus wees
b) daar is 'n gapingmaan, Pan, binne die Cassini-afdeling wat enige deeltjies uit die afdeling vee
c) die herdersmane Pandora en Prometheus wentel onderskeidelik net buite en net binne die Cassini-afdeling, en hulle vee enige deeltjies uit die verdeling
d) enige deeltjie wat in die Cassini-afdeling sou wentel, sou in die Roche-getysone van Saturnus wees
e) enige deeltjie wat in die Cassini-afdeling sou wentel, sou in 'n baanresonansie met Mimas wees

e) enige deeltjie wat in die Cassini-afdeling sou wentel, sou in 'n baanresonansie met Mimas wees

Waarom wys die plasma-stert van 'n komeet altyd weg van die son?

a) die behoud van die hoekmoment van die stert hou dit altyd weg van die son af
b) gasse van die komeet wat deur die son verhit word, stoot die stert van die son af
c) dit is allergies vir sonlig
d) die sonwind elektromagneties & blaas die ione direk weg van die son af
e) stralingsdruk van die son en die lig stoot die ione weg

d) die sonwind elektromagneties & blaas die ione direk weg van die son af

Al die volgende stellings is waar. Watter een is die belangrikste om die geweldige getyverhitting op Io te verklaar?

a) Io is die naaste aan Jupiter van Jupiter en groot mane
b) Io is die derde grootste Galilese satelliet
c) Io wentel om Jupiter op 'n elliptiese baan as gevolg van wentel resonansies met ander satelliete
d) Io vertoon sinchrone rotasie, wat beteken dat die rotasietydperk en wentelperiode dieselfde is

c) Io wentel om Jupiter op 'n elliptiese baan as gevolg van wentel resonansies met ander satelliete

Wat is die naaste aan die temperatuur van die kern van die son?

a) 10 miljoen K
b) 1 miljoen K
c) 10 000 K
d) 100 miljoen K
e) 100.000 K

Watter van die volgende stellings oor die Roche-getysone is waar?

a) dit is die gebied van die ruimte binne 2-3 radiusse van enige planeet, waar die getykrag van die planeet sterk genoeg sou wees om enige voorwerp wat deur sy eie swaartekrag saamgehou word, uitmekaar te skeur
b) die son het nie 'n Roche-getysone nie
c) die maan is geleë in die getye van die aarde en Roche
d) Dit is slegs die gebied van die ruimte waarbinne alle Joviese planete en ringe geleë is; die aardse planete het nie 'n Roche-getysone nie

a) dit is die gebied van die ruimte binne 2-3 radiusse van enige planeet, waar die getykrag van die planeet sterk genoeg sou wees om enige voorwerp wat deur sy eie swaartekrag saamgehou word, uitmekaar te skeur

Hoe dik is Saturnus se ringe van bo na onder?

a) 'n paar honderd kilometer
b) 'n paar kilometer
c) 'n paar miljoen kilometer
d) 'n paar tien meter
e) 'n paar tienduisende kilometers

Sonenergie verlaat die kern van die Son in die vorm van

a) neutrino's
b) stygende warm gas
c) elektrone
d) klankgolwe
e) elektromagnetiese straling

e) elektromagnetiese straling

Wat bedoel ons as ons sê dat die son in gravitasie-ewewig is?

a) daar is 'n balans in die son tussen die druk na buite en die swaartekrag na binne
b) die son het altyd dieselfde hoeveelheid massa, wat dieselfde swaartekrag skep
c) dit is 'n ander manier om te sê dat die son energie opwek deur kernfusie
d) die son handhaaf 'n bestendige temperatuur
e) die waterstofgas in die son is gebalanseer sodat dit nooit opwaarts styg of afwaarts val nie

a) daar is 'n balans binne die son tussen die druk na buite en die swaartekrag na binne

Ons weet nou van baie jupiter-planete rondom ander sterre. Veronderstel dat toekomstige waarnemings toon dat een van hierdie planete twee mane in wentelbaan het. Watter bykomende inligting, indien enige, sal ons nodig hê om te besluit of hierdie mane getyverhitting ondervind?

a) ons moet weet of enige maan vulkanies aktief is
b) ons moet weet of die planeet ook 'n derde maan het
c) geen ander inligting is nodig nie: met twee mane is daar geen moontlike getyverhitting nie
d) ons moet hul wentelperiodes ken
e) geen ander inligting is nodig nie: met twee mane is daar seker getyverhitting

d) ons moet hul wentelperiodes ken

Waarom is daar nie 'n planeet waar die asteroïedegordel geleë is nie?

a) die temperatuur in hierdie gedeelte van die sonnevel was net reg om te verhoed dat rots aanmekaar vassit
b) daar was te veel rotsagtige materiaal om 'n aardse planeet te vorm, maar nie genoeg gasvormige materiaal om 'n joviese planeet te vorm nie
c) 'n planeet wat eens hier gevorm is, maar deur 'n katastrofiese botsing gebreek
d) Gravitasie-sleepbote van Jupiter het verhinder dat materiaal versamel om 'n planeet te vorm
e) daar was nie genoeg materiaal in hierdie deel van die sonnebula om 'n planeet te vorm nie

d) Gravitasie-sleepbote van Jupiter het verhinder dat materiaal versamel om 'n planeet te vorm

Veronderstel jy plaas twee protone naby mekaar. As gevolg van die elektromagnetiese krag, sal die twee protone dit doen

a) trek mekaar aan
b) mekaar afstoot
c) bots
d) bly stil
e) verbind mekaar om 'n kern te vorm


Hoofstuk 14

A) Die waterstofgas in die son is gebalanseer sodat dit nooit opwaarts styg of afwaarts val nie.

B) Die son handhaaf 'n bestendige temperatuur.

C) Dit is 'n ander manier om te sê dat die son energie opwek deur kernfusie.

D) Daar is 'n balans binne die son tussen die druk na buite en die innerlike trek

A) die elektromagnetiese krag en swaartekrag

B) druk na buite en die sterk krag

C) uitwaartse druk en swaartekrag

D) die sterk krag en swaartekrag

A) 100 persent waterstof en helium

B) 50 persent waterstof, 25 persent helium, 25 persent ander elemente

C) 70 persent helium, 28 persent waterstof, 2 persent ander elemente

D) 70 persent waterstof, 28 persent helium, 2 persent ander elemente

A) kern, stralingsone, konveksiesone, korona, chromosfeer, fotosfeer

B) kern, korona, bestralingsone, konveksiesone, fotosfeer, chromosfeer

C) kern, stralingsone, konveksiesone, fotosfeer, chromosfeer, korona

D) kern, konveksiesone, stralingsone, korona, chromosfeer, fotosfeer

A) met dieselfde temperatuur en digtheid as die oppervlak.

B) op dieselfde temperatuur, maar digter as die oppervlak.

C) warmer en digter as die oppervlak.

D) voortdurend deur konveksie na die oppervlak styg.

A) Hulle is te koud om sigbare lig uit te straal.

B) Hulle is eintlik redelik helder, maar lyk donker teen die nog helderder agtergrond van die

C) Dit is gate in die sonoppervlak waardeur ons tot dieper, donkerder lae kan sien

D) Dit is klein swart gaatjies wat al die lig absorbeer wat hulle tref.

A) dit is streke waar konveksie koeler materiaal afwaarts dra.

B) sterk magnetiese velde vertraag konveksie en verhoed dat warm plasma die gebied binnedring.

C) magnetiese velde vang geïoniseerde gasse wat lig absorbeer.

D) daar minder samesmelting daar voorkom.

D) gravitasiekrimping

D) omskakeling van kinetiese energie in elektrisiteit

C) bestraling en elemente soos koolstof en stikstof.

D) radioaktiewe elemente soos uraan en plutonium.

A) Dit werk stadig na die sonoppervlak, waar dit in die ruimte ontsnap.

B) Dit ontsnap vinnig van die son af en beweeg met amper die ligspoed die ruimte in.

C) Dit word vinnig in energie omgeskakel as dit 'n gewone elektron ontmoet, wat tot materie lei
antimaterie vernietiging.

D) Dit ontmoet vinnig 'n gewone elektron en vorm 'n elektron-positronpaar wat stabiel bly.

A) Die son word minder doeltreffend en moet die tempo van samesmelting verhoog om dieselfde te produseer

B) Fusiereaksies verminder die algehele aantal deeltjies in die kern, wat veroorsaak dat die kern

krimp, omskep potensiële energie van swaartekrag in termiese energie, en verhoog die tempo van

C) Die bestraling wat veroorsaak word deur fusiereaksies wat in die kern vasgevang is, verhoog geleidelik die

temperatuur, wat die samesmelting verhoog.

D) Die son word swaarder namate hy ouer word, en die sterker swaartekrag na binne verhoog die

van die volgende beskryf die beste wat sou gebeur?

A) Hoër temperatuur sal die tempo van kernfusie laat styg, wat die temperatuur sal verhoog

interne druk, wat veroorsaak dat die kern uitbrei en die son in 'n reuse-ster verander.

B) Hoër temperatuur sal die tempo van kernfusie laat styg, wat die temperatuur sal verhoog

interne druk, wat die kern laat uitbrei en afkoel totdat die samesmelting weer normaal is.

C) Hoër temperatuur sal veroorsaak dat die samesmelting daal, wat die interne druk verlaag en

wat veroorsaak dat die kern ineenstort totdat die samesmelting weer normaal is.

D) Die hoër temperatuur beïnvloed nie die samesmelting nie, maar sal die kern laat uitbrei


8 feite oor die son se mees spookagtige deeltjie: die neutrino

Die aktiewe Son produseer baie meer as wat ons oë sien.

Die kernreaksies daarvan skep energieke neutrino's, nie net straling nie.

Hier is 8 verrassende feite oor die Son se mees spookagtige deeltjie.

4 miljoen K, kom kernfusie tussen subatomiese deeltjies voor. Dit produseer fotone, deeltjies en antipartikels, en neutrino's, waarvan die laaste 'n bietjie meer as 1% van die son se totale energie-uitset wegdra. (JAMES JOSEPHIDES, CAS SWINBURNE UNIVERSITEIT VAN TEGNOLOGIE)

1% van die son se totale energie-uitset.

1% van die son se energie word in die vorm van hierdie sonneutrino's vrygestel. (ALAN STONEBRAKER / APS)

10³⁸ neutrino's elke sekonde en dra 4 × 10²⁴ W aaneenlopende krag.

2.) Hulle verlaat die son minder as 3 sekondes nadat dit gegenereer is.

700,000 km) neem neutrino's minder as drie sekondes om die son te verlaat vanaf die tyd dat dit geproduseer word. (WIKIMEDIA COMMONS USER KELVINSONG)

Ondanks die feit dat hulle stadiger beweeg as fotone, kom neutrino's skaars in wisselwerking met die materie en stroom dit ongeveer uit c.

3.) Hulle is volop op aarde.

70 miljard sonneutrino's gaan elke sekonde ongemerk deur jou miniatuur.

50% van die Son se neutrino's. (SUPER KAMIOKANDE SAMEWERKING)

4.) Ons neem slegs observe van die son se voorspelde neutrino-tempo waar.

Die Son produseer elektronneutrino's, wat in twee ander geure ossilleer, wat die neutrino se massiewe aard demonstreer.

5.) Neutrino's kom met spesifieke, diskrete energiespektra.

Meting van neutrino-energieë openbaar eksplisiete, seldsame reaksies wat in die son voorkom.

6.) Sonneutrino's het die son afgeneem.

Deur neutraal vry deur die aarde te gaan, openbaar die son deurlopend: dag of nag.

7.) Dit beperk die grootte van die son se kern.

Gebaseer op elektron-neutrino-verspreiding, kom kernreaksies slegs in die son se binneste 20-25% voor.

8.) Dit is ons eerste waarskuwing vir die "sonapokalips".

As die binnekant van die Son aansienlik verander, sal veranderende neutrino-vloeistowwe die mensdom onderlangs waarsku

Meestal vertel Mute Monday 'n astronomiese verhaal in beelde, beeldmateriaal en nie meer as 200 woorde nie. Praat minder glimlag meer.


Die Proton-Proton-ketting

Die kernreaksies in die son wat ons bespreek het, kan bondig beskryf word deur die volgende kernformules:

Hier dui die superskrifte die totale aantal neutrone plus protone in die kern aan, e + is die positron, v is die neutrino, en γ dui aan dat gammastrale uitgestraal word. Let daarop dat die derde stap twee helium-3-kerne benodig om die eerste twee stappe te begin, moet twee keer gebeur voordat die derde stap kan plaasvind.

Alhoewel, soos ons bespreek het, die eerste stap in hierdie ketting van reaksies baie moeilik is en oor die algemeen lank duur, gebeur die ander stappe vinniger. Nadat die deuteriumkern gevorm is, oorleef dit gemiddeld slegs ongeveer 6 sekondes voordat dit in 3 He omgeskakel word. Ongeveer 'n miljoen jaar daarna (gemiddeld) sal die 3 He-kern met 'n ander kombineer om 4 He te vorm.

Ons kan die hoeveelheid energie wat hierdie reaksies genereer bereken deur die verskil in die begin- en finale massa te bereken. Die massas waterstof- en heliumatome in die eenhede wat normaalweg deur wetenskaplikes gebruik word, is 1.007825 u en 4.00268 u, onderskeidelik. (Die eenheid van massa, u, word gedefinieer as 1/12 van die massa van 'n atoom van koolstof, of ongeveer die massa van 'n proton.) Hier sluit ons die massa van die hele atoom in, nie net die kern nie, want ook elektrone is betrokke. Wanneer waterstof in helium omgeskakel word, word twee positrone geskep (onthou, die eerste stap gebeur twee keer), en dit word vernietig met twee vrye elektrone wat bydra tot die geproduseerde energie.

Die massa verloor, 0,02862 u, is 0,71% van die massa van die aanvanklike waterstof. As 1 kilogram waterstof dus in helium omgeskakel word, is die massa van die helium slegs 0,9929 kilogram en 0,0071 kilogram materiaal word in energie omgeskakel. Die spoed van lig (c) is 3 × 10 8 meter per sekonde, dus die energie wat vrygestel word deur die omskakeling van net 1 kilogram waterstof in helium is:

Hierdie hoeveelheid, die energie wat vrygestel word wanneer 'n enkele kilogram (2,2 pond) waterstof versmelt, sal al die elektrisiteit wat in die Verenigde State gebruik word, ongeveer twee weke lewer.

Om die son se helderheid van 4 × 10 26 watt te produseer, moet ongeveer 600 miljoen ton waterstof in helium omgeskakel word elke sekonde, waarvan ongeveer 4 miljoen ton van materie in energie omgeskakel word. So groot as wat hierdie getalle is, is die opslag van waterstof (en dus kernenergie) in die son nog steeds meer enorm, en dit kan lank duur — miljarde jare.

By die temperature binne die sterre met massas kleiner as ongeveer 1,2 keer die massa van ons son ('n kategorie wat die son self insluit) word die meeste energie geproduseer deur die reaksies wat ons so pas beskryf het, en hierdie stel reaksies word die proton-protonketting (of soms die p-p-ketting). In die proton-protonketting bots protone direk met ander protone om heliumkerne te vorm.

In warmer sterre bereik 'n ander stel reaksies, genaamd die koolstof-stikstof-suurstof (CNO) siklus, dieselfde netto resultaat. In die CNO siklus, koolstof- en waterstofkerne bots om 'n reeks reaksies te begin wat stikstof, suurstof en uiteindelik helium vorm. Die stikstof- en suurstofkerne oorleef nie, maar wissel in mekaar om weer koolstof te vorm. Daarom is die uitkoms dieselfde as in die proton-protonketting: vier waterstofatome verdwyn, en in hul plek word 'n enkele heliumatoom geskep. Die CNO-siklus speel slegs 'n klein rol in die son, maar is die belangrikste bron van energie vir sterre met massas groter as ongeveer die massa van die son.

U kan dus sien dat ons die legkaart wat wetenskaplikes aan die einde van die negentiende eeu so bekommer het, opgelos het. Die son kan sy hoë temperatuur en energie-uitset vir miljarde jare behou deur die samesmelting van die eenvoudigste element in die heelal, waterstof. Omdat die grootste deel van die son (en die ander sterre) van waterstof gemaak is, is dit 'n ideale & # 8220brandstof & # 8221 vir die drywing van 'n ster. Soos in die volgende hoofstukke bespreek sal word, kan ons 'n ster definieer as 'n bal gas wat sy kern warm genoeg kan kry om die samesmelting van waterstof te bewerkstellig. Daar is bolletjies gas wat nie genoeg benodig om dit te doen nie (Jupiter is 'n plaaslike voorbeeld) soos soveel hoopvolles in Hollywood dat hulle nooit sterre sal wees nie.

Fusie op aarde

Sal dit nie wonderlik wees as ons die son se energiemeganisme op 'n beheerde manier op aarde kan dupliseer nie? (Ons het dit al op 'n ongekontroleerde manier in waterstofbomme gedupliseer, maar ons hoop dat ons stoorkamers hiervan nooit gebruik sal word nie.) Fusie-energie sal baie voordele inhou: dit gebruik waterstof (of deuterium, wat swaar waterstof is) as brandstof, en daar is oorvloedige waterstof in die mere en oseane van die aarde. Water word baie meer eweredig oor die wêreld versprei as olie of uraan, wat beteken dat 'n paar lande nie meer 'n energievoordeel bo die ander sal hê nie. En in teenstelling met splitsing, wat gevaarlike neweprodukte laat, is die kern wat die gevolg is van samesmelting heeltemal veilig.

Die probleem is dat dit, soos ons gesien het, uiters hoë temperature benodig om kerne hul elektriese afstoting te oorkom en saam te smelt. Toe die eerste waterstofbomme in die vyftigerjare in toetse ontplof het, was die & # 8220fuses & # 8221 om splitsingsbomme te kry. Interaksies by sulke temperature is moeilik om te onderhou en te beheer. Om die samesmeltingskrag op aarde te bewerkstellig, moet ons tog doen wat die son doen: temperatuur en druk produseer wat hoog genoeg is om waterstofkerne op intieme voorwaardes met mekaar te kry.

Die Europese Unie, die Verenigde State, Suid - Korea, Japan, China, Rusland, Switserland en Indië werk saam aan die Internasionale termonukleêre eksperimentele reaktor (ITER), 'n projek om die uitvoerbaarheid van beheerde samesmelting te demonstreer (Figuur 7). Die fasiliteit word in Frankryk gebou. Die konstruksie benodig meer as 10.000.000 komponente en 2000 werkers vir montering. Die datum vir die aanvang van die operasies moet nog bepaal word.

ITER is gebaseer op die Tokamak-ontwerp, waarin 'n groot donutvormige houer omring word deur supergeleidende magnete om die waterstofkerne in 'n sterk magnetiese veld te beperk en te beheer. Vorige fusie-eksperimente het ongeveer 15 miljoen watt energie opgelewer, maar net vir 'n sekonde of twee, en hulle het 100 miljoen watt benodig om die toestande te lewer wat nodig is om samesmelting te bewerkstellig. Die doel van ITER is om die eerste fusietoestel te bou wat 500 miljoen watt fusie-energie tot 1000 sekondes kan lewer. Die uitdaging is om die deuterium en tritium - wat aan samesmeltingsreaksies sal deelneem - warm genoeg en dig genoeg te hou om lank genoeg te produseer.

Figuur 7. ITER Ontwerp: Die heldergeel areas in hierdie model toon aan waar die supergeleidende magnete die kamer omring waarbinne die samesmelting sal plaasvind. 'N Groot magneet hou die gelaaide kerne van swaar waterstof beperk. Die doel is om 500 megawatt energie te produseer. (krediet: wysiging van werk deur Stephan Mosel)

Belangrike konsepte en samevatting

Sonenergie word geproduseer deur interaksies van deeltjies — dit wil sê protone, neutrone, elektrone, positrone en neutrino’s. Die bron van die son se energie is spesifiek die samesmelting van waterstof om helium te vorm. Die reeks reaksies wat benodig word om waterstof in helium om te skakel, word die proton-protonketting genoem. 'N Heliumatoom is ongeveer 0,71% minder massief as die vier waterstofatome wat saamvoeg om dit te vorm, en die verlore massa word omgeskakel na energie (met die hoeveelheid energie gegee deur die formule E = mc 2 ).


Inhoud

Die Son voer kernfusie uit via die proton-proton-kettingreaksie, wat vier protone in alfa-deeltjies, neutrino's, positrone en energie omskakel. Hierdie energie word vrygestel in die vorm van elektromagnetiese straling, as gammastrale, sowel as in die vorm van die kinetiese energie van beide die gelaaide deeltjies en die neutrino's. Die neutrino's beweeg van die kern van die son na die aarde sonder enige noemenswaardige opname deur die buitenste lae van die son.

In die laat 1960's was Ray Davis en John N. Bahcall se Homestake Experiment die eerste om die stroom neutrino's vanaf die son te meet en 'n tekort op te spoor. Die eksperiment het 'n chloor-detektor gebruik. Baie daaropvolgende radiochemiese en water Cherenkov-detektore het die tekort bevestig, insluitend die Kamioka-sterrewag en die Sudbury Neutrino-sterrewag.

Die verwagte aantal sonneutrino's is bereken volgens die standaard-sonmodel wat Bahcall help oprig het. Die model gee 'n volledige uiteensetting van die interne werking van die Son.

In 2002 het Ray Davis en Masatoshi Koshiba 'n deel van die Nobelprys vir Fisika gewen vir eksperimentele werk, wat bevind het dat die aantal sonneutrino's ongeveer 'n derde is van die getal wat deur die standaard-sonmodel voorspel word. [1]

Ter erkenning van die vaste bewyse wat deur die eksperimente van 1998 en 2001 "vir neutrino-ossillasie" gelewer is, het Takaaki Kajita van die Super-Kamiokande-sterrewag en Arthur McDonald van die Sudbury Neutrino-sterrewag (SNO) die Nobelprys vir fisika in 2015 ontvang. [2] [3] Die Nobelkomitee vir Fisika het egter gefouteer deur neutrino-ossillasies met betrekking tot die SNO-eksperiment te noem: Vir die hoë-energie-neutrino's wat in daardie eksperiment waargeneem is, is dit nie neutrino-ossillasies nie, maar die Mikheyev – Smirnov– Wolfenstein-effek. [4] [5] Bruno Pontecorvo is sedert sy dood in 1993 nie by hierdie Nobelpryse ingesluit nie.

Vroeë pogings om die verskil te verklaar, het voorgestel dat die modelle van die son verkeerd was, dit wil sê die temperatuur en druk in die binnekant van die son was wesenlik anders as wat geglo is. Aangesien neutrino's byvoorbeeld die hoeveelheid huidige kernfusie meet, is voorgestel dat die kernprosesse in die kern van die son moontlik tydelik gesluit het. Aangesien dit duisende jare duur voordat hitte-energie van die kern na die sonoppervlak beweeg, sou dit nie onmiddellik sigbaar wees nie.

Die vordering met die waarneming van helioseismologie het dit moontlik gemaak om die binnetemperature van die son af te lei. Hierdie resultate stem ooreen met die gevestigde standaard-sonmodel. Gedetailleerde waarnemings van die neutrino-spektrum van meer gevorderde neutrino-sterrewagte het resultate opgelewer wat geen aanpassing van die sonmodel kon bied nie; terwyl die algehele laer neutrino-vloed (wat die resultate van die Homestake-eksperiment gevind het) ' vermindering in die sonkerntemperatuur benodig besonderhede in die energiespektrum van die neutrino's a hoër kerntemperatuur. Dit gebeur omdat verskillende kernreaksies, waarvan die dosisse afhanklik is van die temperatuur, neutrino's met verskillende energie produseer. Enige aanpassing aan die sonmodel het ten minste een aspek van die afwykings vererger. [6]

Die probleem met die sonneutrino is opgelos met 'n beter begrip van die eienskappe van neutrino's. Volgens die standaardmodel van deeltjiefisika is daar drie geure van neutrino's: elektronneutrino's, muon neutrino's, en tau neutrino's. Elektronneutrino's is die wat in die son geproduseer word en die wat deur bogenoemde eksperimente opgespoor word, in die besonder die chloor-detektor Homestake Mine-eksperiment.

Deur die 1970's is algemeen geglo dat neutrino's masseloos was en dat hul geure onveranderlik was. In 1968 het Pontecorvo egter voorgestel dat as neutrino's massa het, hulle van een smaak na 'n ander kan verander. [7] Die 'ontbrekende' sonneutrino's kan dus elektronneutrino's wees wat onderweg na die aarde in ander geure verander het, wat dit onsigbaar maak vir die detektore in die Homestake Mine en hedendaagse neutrino-sterrewag.

Die supernova 1987A het aangedui dat neutrino's massa kan hê weens die verskil in aankomstyd van die neutrino's wat by Kamiokande en IMB opgespoor word. [8] Omdat baie min neutrino-voorvalle opgespoor is, was dit egter moeilik om enige gevolgtrekkings met sekerheid te maak. As Kamiokande en IMB timers met 'n hoë presisie gehad het om die reistyd van die neutrino deur die aarde te meet, sou hulle meer definitief kon vasstel of neutrino's massa gehad het al dan nie.As neutrino's masseloos was, sou hulle met die ligspoed beweeg as hulle massa het, sou hulle met 'n snelheid van iets minder as die van lig beweeg. Aangesien die detektors nie vir supernova-neutrino-opsporing bedoel was nie, kon dit nie gedoen word nie.

Sterk bewyse vir neutrino-oscillasie kom in 1998 van die Super-Kamiokande-samewerking in Japan. [9] Dit het waarnemings opgelewer wat ooreenstem met muonneutrino's (wat in die boonste atmosfeer deur kosmiese strale geproduseer word) wat verander het in neutraal neutrino's binne die aarde: minder atmosferiese neutrino's is deur die aarde opgespoor as wat dit direk van bo die detektor kom. Hierdie waarnemings het slegs betrekking op muonneutrino's. Geen tau-neutrino's is by Super-Kamiokande waargeneem nie. Die resultaat het dit egter aanneemliker gemaak dat die tekort aan elektron-geurneutrino's wat in die (relatief lae-energie) eksperiment met 'n huisopname waargeneem is, ook verband hou met neutrino-massa.

'N Jaar later het die Sudbury Neutrino Observatory (SNO) data begin versamel. Die eksperiment was gerig op die 8 B-sonneutrino's, wat teen ongeveer 10 MeV nie veel beïnvloed word deur oscillasie in die son en op die aarde nie. Desondanks word 'n groot tekort verwag as gevolg van die Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein-effek soos deur Alexei Smirnov in 1985 bereken. SNO se unieke ontwerp met 'n groot hoeveelheid swaar water as die opsporingsmedium is voorgestel deur Herb Chen, ook in 1985. [ 10] SNO het spesifiek elektronneutrino's waargeneem, en alle geure van neutrino's, gesamentlik, vandaar die fraksie van elektronneutrino's. [11] Na uitgebreide statistiese ontleding, het die SNO-samewerking bepaal dat die fraksie ongeveer 34% sou wees, [12] in ooreenstemming met die voorspelling. Die totale aantal opgespoorde 8 B-neutrino's stem ook ooreen met die destydse voorspellings van die sonmodel. [13]


  • wys dat konveksie in die son plaasvind.
  • stygende pakkies gas is warmer, dus helderder (sien swartliggaamkromme, hierbo) en geel. Terwyl hierdie gas afkoel, sit dit uit en sak dit, en veroorsaak 'n rooierige ring rondom die stygende geel gasborrel. Net soos konveksie in 'n pot kookwater!
  • korrels leef ongeveer 15 minute.
  • kan 50 000 km hoog of meer wees!
  • laaste 2-3 maande
  • dit is koeler as die fotosfeer, dus is dit donkerder as dit teen die skyf gesien word. As dit so gesien word, word dit 'filamente' genoem.
  • Die meeste hiervan breek uit en lewer 'koronale massa-uitwerpings', wat aurorae op die aarde veroorsaak as dit op ons manier gerig is.

'N Pictogram van die binneste struktuur van die son lyk soos volg:

In die diep kern is die temperatuur buitengewoon hoog (hier gemeet in Kelvins, 'n bepaalde temperatuurskaal, soos Celsius of Fahrenheit. As u egter eers van sulke hoë temperature praat, maak dit nie saak watter skaal u gebruik nie.) van die son is WARM!). Die druk is ook baie hoog en pers die massa saam tot 'n digtheid van 150 000 kg / m 3. Dit is 150 keer die digtheid van water, en ongeveer 30 keer die digtheid van rots. U sou nooit in staat wees om deur hierdie materiaal te gaan nie.

As u deur die son beweeg, val die temperatuur en die digtheid glad. Sodra die temperatuur onder 8 miljoen K daal, kan die geproduseerde energie makliker deur die ster beweeg deur stralingsdiffusie.

Die energie wat ons sien verlaat die son het 'n kronkelende pad geloop om uit te kom. Hier het ons 'n paar minute gebreek om 'n demonstrasie van stralingsdiffusie. Die piepschuimbal het op geen sinvolle manier van die binnekant van die son na buite beweeg nie, en dit het baie lank geduur. In die son is die probleem uiters vanweë die hoë digthede daar. Elke foton (bietjie lig) wat uit die son wil kom, beweeg slegs ongeveer 10 -6 m voordat dit deur 'n atoom geabsorbeer word, wat dit in 'n ewekansige rigting 'uitspoeg'. Dit beteken dat dit ongeveer 170 000 jaar kan neem voordat 'n individuele foton sy weg uit die son vind. Sommige is vinniger en ander is stadiger, maar dit duur gemiddeld so lank. Die punt is dat die energie wat u nou sien die son verlaat, eintlik 170.000 jaar gelede uit die massa geproduseer is voordat die mens nog bestaan ​​het. Ons kan dus nie na die sonoppervlak kyk en weet wat NOU binne gebeur nie. Ten minste nie deur na die lig te kyk nie.

Sodra die temperatuur tot 1,5 miljoen K daal, kan konveksie ontwikkel. Dit is die kookpotmetode om energie oor te dra.

Hoe weet ons dit? Dit is duidelik dat ek nie daarheen gegaan het en 'n monster geneem het nie. Ons het dit uit 'n paar belangrike bewyse uitgepluis, en baie nadink oor wat energie maak. Eerstens weet ons dat die son al miljarde jare skyn. Hoe weet ons dit? Omdat die fossielverslag toon dat daar al minstens 3,5 miljard jaar lewe op aarde is. Vermoedelik sou die lewe nie sonder die son, so helder soos nou, kon bestaan ​​het nie. Slegs een bekende bron van energie kan soveel energie oplewer as wat die son afgee solank dit skyn: KERNFUSIE.

Kernfusie is die proses om ligte atome te neem, en dit saam te verpletter om swaarder te word. In die besonder skyn sterre soos die son deur waterstof in helium te smelt. Die primêre metode om dit te doen is deur die proton-protonketting:

Die Beta-deeltjie in hierdie beelde word soms + geskryf, en word dit meer reg a genoem positron. 'N Positron is 'n elektron met 'n positiewe lading en behoort tot 'n klas deeltjies wat' anti-materie 'genoem word. Anti-materie. Ernstig. Soos u van Star Trek weet, word albei deeltjies vernietig wanneer materie teen materie voorkom en lig kom uit. Daar word dus binne-in die son positrone geskep wat dan elektrone raakloop, en albei word vernietig en 'n gammastraal voortbring (sien hieronder).

Die neutrino,, is 'n klein klein deeltjie, met baie min massa, wat baie naby aan die snelheid van die lig beweeg. Dit het geen lading nie en kom skaars in wisselwerking met gewone sake. 'N Tipiese kan deur 3 ligjare lood beweeg asof dit nie eers daar was nie. Daar gaan 10 16 (10.000.000.000.000.000.000) neutrino's elke sekonde deur jou liggaam, en jy weet dit nie eers nie. Hulle gaan aan die een kant en die ander kant uit, en vertraag nie eers nie.

A Gamma Ray is eintlik net 'n bietjie energie, soos 'n X-straal, met nog meer energie.

U kan dus sien dat daar baie energie uit hierdie reaksie kom. Daar is die energie om die neutrino te maak en te laat wegvlieg, en die energie in die twee gammastrale (een as gevolg van die vernietiging van positron-elektron). Waar kom hierdie energie vandaan?

Die heliumatoom waarmee ons beland, is eintlik minder massief as die vier waterstofatome waarmee ons begin het! Al hierdie praatjies oor massa en energie moet u dadelik laat nadink (ok, miskien nie.) dadelik!) van die bekendste formule ooit:

In hierdie vergelyking, E staan ​​vir energie, m staan ​​vir massa, en c is die snelheid van die lig, 3X10 8 m / s. Wat dit sê, is dat massa net 'n ander vorm van energie is, en dat jy energie in massa kan verander, en massa in energie, volgens die formule. Dit was een van Einstein se grootste bydraes tot die mensdom, en hy het vasgestel dat massa en energie eintlik net verskillende vorms van dieselfde ding is.

A Gamma Ray is eintlik net 'n bietjie energie, soos 'n X-straal, met nog meer energie.

U kan dus sien dat daar baie energie uit hierdie reaksie kom. Daar is die energie om die neutrino te maak en te laat wegvlieg, en die energie in die twee gammastrale (een wat die gevolg is van die vernietiging van positron-elektron). Waar kom hierdie energie vandaan?

Hoeveel energie word geproduseer? Ongeveer 25 MeV (Mega elektron-Volt). Dit is 1 / 10.000.000 die hoeveelheid energie wat nodig is om een ​​druppel water een cm op te lig. U gebruik meer energie as om net daar te sit. Dit is glad nie veel energie nie. So, wat vertel dit jou? Dit sê vir u dat daar 'n onvoorstelbare groot hoeveelheid waterstofatome in die middel van die son moet wees wat almal aan hierdie reaksie moet deelneem om die son so helder te maak as wat hy is!

Die son verbruik 6X10 11 kg waterstof elke sekonde. Weereens is ons in 'n streek waar dit nie regtig saak maak as u 'n goeie intuïsie het vir wat die eenhede is nie, 10 11 is baie van alles.

Daar is genoeg waterstof in die son om dit teen hierdie tempo vir 100 miljard jaar aan die brand te hou. Maar u het waarskynlik op 'n stadium gehoor dat die leeftyd van die son 10 miljard jaar is en dat ons halfpad is. Hoe kan dit sinvol wees? Wel, nie die hele son sal in helium versmelt word nie. Slegs ongeveer 10% van die waterstof in die son sal temperature en druk hoog genoeg bereik om saamgesmelt te word. Die Son sal dus ongeveer 10% van 100 miljard, oftewel 10 miljard jaar, leef.

Onthou die neutrino's. Hulle kon drie ligjare se lood deurgaan sonder om dit eers raak te sien. Dink jy hulle gee om vir 'n paar ligsekondes van sterretjies? Nee. Hulle doen nie. Dit duur 'n tipiese neutrino slegs 2 sekondes om uit die son te kom, en ongeveer 8 minute om die afstand tussen die aarde en die son oor te steek. Neutrino's is die beste ondersoek na wat NOU binne die son gebeur. Maar daar is 'n probleem. As neutrino's nie omgee vir gewone sake nie, hoe kan ons dit dan vang? Hulle sal nie interaksie hê met fotografiese films, digitale kameras of oë nie. Wat doen ons dan? Tuisproef.

600,000 liter skoonmaakvloeistof ondergronds begrawe (ek vermoed ek het steeds 600,000 ton gesê. Maak nie saak nie. Dit is baie.). As 10 16 neutrino's elke sekonde deur u gaan, gaan nog meer daarvan deur al hierdie skoonmaakvloeistof. Een keer elke 12 uur is 'n neutrino in wisselwerking met 'n chlooratoom en verander dit in 'n argonatoom. Elke 60 dae moet 'n arme student in die slob optel.

Slegs ongeveer 1/3 soveel neutrino's is gevind as wat voorspel is. Twee moontlike oplossings vir hierdie verskil tussen teorie en eksperiment:

  1. Ons verstaan ​​die son nie. Miskien kan die son byvoorbeeld aan- en afskakel en produseer dit dus slegs 1/3 van die tyd neutrino's. Maar ons kan nie aan 'n redelike manier dink om dit te laat gebeur nie. Maar miskien mis ons net iets. Of miskien is dit oplossing nommer 2:
  2. Ons verstaan ​​nie neutrino's nie. Blyk dat dit waar was. Daar is eintlik drie soorte neutrino's, en Homestake kon net een hiervan sien, maar die son produseer al drie soorte. Hulle name is 'elektron', 'muon' en 'tau' neutrino's.

Terloops, Super-Kamiokande kon ook die rigting waaruit die neutrino's kom, wat dit moontlik gemaak het om uit te vind watter van die son kom, en watter van êrens anders kom. Dit het die fout in die eksperiment aansienlik verlaag. Al die volgende films en beelde is geneem met SOHO, 'n ruimtelike teleskoop wat tussen die aarde en die son geplaas is op presies die punt waar hul swaartekrag uit die weg geruim word. Dit beteken dat die satelliet daar sal bly, op daardie een plek vir 'n onbepaalde tyd, altyd na die son kyk en altyd koel foto's na die aarde terugstuur!

SOHO bestaan ​​eintlik vir 'n praktiese doel. Uitbarstings van die son kan satelliete ontwrig of vernietig, soos spioenasiesatelliete, weersatelliete of kommunikasiesatelliete. Dit is belangrik om te weet wat die 'weer' in die ruimte is, sodat ons weet hoe om die satelliete uit te skakel as dit gevaar het.


Kyk die video: 3 BEST TRICKS TO INCREASE ENERGY IN NEUTRINO+. CONVERT NEGATIVE INTO POSITIVE. NEUTRINO+ ENERGY (November 2022).