Astronomie

Mohla by se Země stát hvězdou, kdyby bylo přidáno více hmoty?

Mohla by se Země stát hvězdou, kdyby bylo přidáno více hmoty?


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.

Slyšel jsem, že jediný rozdíl mezi hvězdou a planetou je hmotnost, což znamená, že kdyby planety akreditovaly dostatečnou hmotnost, také by se z nich staly hvězdy.

  1. Znamená to, že hvězda začala jako planeta?
  2. Hvězdy vyžadují fúzi vodíku a Země má málo H. Mohla by se Země stát hvězdou, kdyby bylo přidáno více hmoty, ale její relativně nízký výskyt vodíku zůstal stejný?

Hvězda nezačíná jako planeta; máte velký oblak plynu, který se na sebe kvůli gravitaci hroutí. Většina plynu směřuje k vytvoření hvězdy (více než 99% v případě naší sluneční soustavy). Gravitační kolapsy se však mohou objevit na několika místech v oblaku plynu a část plynu přispěje ke zhroucení mnohem menších sazenic s vyšší hustotou. Pokud je hmotnost menšího kolabujícího objektu dostatečně velká, gravitace vtáhne objekt dohromady do koule, což splňuje jedno ze tří kritérií, která musíme klasifikovat jako objekt planety (další informace o těchto kritériích viz např. Tato otázka).

Velmi velká hmotnost plynu, který se stane hvězdou, mu umožňuje zhroutit se tak, že tlak bude dostatečně velký, aby centrální části mraku začaly fúzovat vodík - nebo chcete, pokud chcete. Potřebujete, aby k tomuto typu vznícení došlo k jednoduchým plynům, protože k tomu, aby se spojily složitější atomy, jsou zapotřebí ještě vyšší teploty. Je to proto, že fúze je čím dál tím méně energeticky účinná, protože atomy se stávají složitějšími.

I když nemám žádné přímé zdroje, na které bych vás mohl odkázat, můžete si být slušně jisti, že by se Země nestala hvězdou, kdyby se zvýšila její hmotnost, aniž by se podstatně zvýšilo množství vodíku. nicméně, s velkým množstvím vodíku přítomným ve vesmíru ve srovnání s ostatními prvky, by k takovému scénáři nedošlo a hypotetická akumulace hmoty Země by realisticky byla z plynu, který by byl použit pro efektivní fúzi, kterou nacházíme ve hvězdách.


Pokud jde o název: Ano.

Znamená to, že hvězda začala jako planeta?

Ano, hvězda by technicky mohla začít jako planeta, pokud by měla dostatek hmoty. To je však extrémně nepravděpodobné, protože planeta by musela mít 80krát větší hmotnost než Jupiter, aby mohla podstoupit nukleosyntézu.

Hvězdy vyžadují fúzi vodíku a Země má málo H. Mohla by se Země stát hvězdou, kdyby bylo přidáno více hmoty, ale její relativně nízký výskyt vodíku zůstal stejný?

Nejdůležitější složkou hvězdy je složení a hmotnost. V současné době nemá Země téměř žádnou koncentraci vodíku, aby mohla vzniknout hvězda, i kdybychom stále přidávali hmotu.

Většina hvězd funguje fúzí nejlehčího prvku, vodíku. Propojení těžších prvků vyžaduje mnohem, mnohem vyšší teplotu, protože čím více protonů prvek má, tím více bude odpuzovat jiné místo fúzování. Ano, dostatečně hmotné hvězdy mohou spojit těžší prvky.

Země by však nevyhnutelně rostla ve vodíku, takže by nakonec měla značné množství. Nad určitou velikost, za podmínek prostředí (jako je radiační tlak, intenzita světla z hvězdy atd.), By se Země stala natolik masivní, že by začala zachycovat plynný vodík z meziplanetárního média, a stala by se plynovým gigantem (jak to nazval 2voyage). Kde se to stane, není přesně známo, ale je to zhruba desetinásobek hmotnosti Země. To znamená, že teoreticky pozemská planeta mohl vytvořte hvězdu, pokud budete její hmotu ještě zvyšovat

Nyní vás slyším přemýšlet: „Co kdyby byla Země místo toho obklopena vakuem? Kdybychom stále přidávali hmotu, stala by se z ní hvězda?“ Teoreticky by planeta nakonec dosáhla teploty, kde by se mohla spojit většina jejích prvků. Například „hvězda“ by se dokázala udržet na fúzi kyslíku a křemíku, ale ne na fúzi železa.


Ne. Aby se hvězda mohla udržet, musí dojít k fúzi, aby se zabránilo zhroucení vlivem gravitace. Země je vyrobena z těžkých prvků (nikl, železo atd.), Které je téměř nemožné splynout s hvězdami. Z tohoto důvodu nemůže být Země hvězdou kvůli přidání větší hmoty.

Pokud by však další hmotou byl vodík, jsem v rozporu s tím, co se stane, možná to bude nízkohmotná hvězda, která bude svítit po omezenou dobu, dokud se nedokáže udržet nebo k fúzi prostě nikdy nedojde.


Dvě slunce? Dvojčata by mohla být ze Země viditelná do roku 2012

Země mohla přinejmenším dočasně dostat druhé slunce.

Dr. Brad Carter, odborný asistent fyziky na University of Southern Queensland, nastínil scénář pro news.com.au. Betelgeuse, jedna z nejjasnějších hvězd noční oblohy, ztrácí hmotu, což naznačuje, že se hroutí. Mohlo by mu dojít palivo a mohlo by se kdykoli stát supernovou.

Když k tomu dojde, alespoň několik týdnů bychom viděli druhé slunce, říká Carter. Během tohoto časového rámce také nemusí být žádná noc.

Scénář ve stylu hvězdných válek by se mohl stát do roku 2012, říká Carter. nebo to může trvat déle. Výbuch může také způsobit neutronovou hvězdu nebo vést ke vzniku černé díry vzdálené 1300 světelných let od Země, uvádí news.com.au.

Ale mluvčí soudného dne by měli být opatrní ohledně spekulací o tomto. Pokud bude hvězda super-nova, bude podle Cartera Země zasypána neškodnými částicemi. „Zaplaví Zemi a dost bizarně, i když supernova, kterou vidíme vizuálně, rozsvítí noční oblohu, 99 procent energie v supernově se uvolní v těchto částicích, které budou procházet našimi těly a Zemí s absolutně žádná škoda, “řekl pro news.com.au.

Ve skutečnosti by neutrinová sprcha mohla být pro Zemi prospěšná. Podle Cartera tvoří tato „hvězdná látka“ vesmír. „Dělá doslova věci jako zlato, stříbro - všechny těžké prvky - dokonce i věci jako uran. Hvězda jako Betelgeuse pro nás okamžitě vytváří nejrůznější těžké prvky a atomy, které má naše vlastní Země a naše vlastní těla od dávno minulých supernov, “řekl Carter.


Mohla by se Země stát hvězdou, kdyby bylo přidáno více hmoty? - Astronomie

Zajímalo by mě, jaké jsou velikosti bílých trpasličích a neutronových hvězd. Problémem není jejich velikost sama o sobě, ale to, co se stane, když k nim přidáte hmotu.

Například pokud je bílý trpaslík v binární soustavě s červeným obrem, který ztrácí hmotu přidanou k bílému trpaslíkovi, jak se v průběhu času mění velikost bílého trpaslíka. Zvětšuje to přidaná hmota, dokud není tolik hmoty, že se zhroutí do neutronové hvězdy, nebo ji přidaná hmota zmenšuje ještě více, protože je nyní více hmoty, aby se udržel? Myslím, že stejnou analogii lze použít i při získávání hmoty neutronové hvězdy, která se nakonec změní v černou díru. Jak se mění velikost při přidávání hmoty? Také jsem si myslel, že velikost zůstává stejná, ale netuším jak. Moje otázka by byla: Co se stane s velikostí těchto typů hvězd, když se přidá hmota?

Jedná se o velmi zajímavé otázky a odpověď je trochu komplikovaná a liší se, ať už mluvíte o tom, že se něco děje „v zásadě“, nebo „v reálném světě“. Bílé trpaslíky (WD) a neutronové hvězdy (NS) jsou dva ze třídy objektů, „inertní samo-gravitátory“, které se samy podporují proti gravitačnímu kolapsu pouze pomocí tlaku plynu. V této souvislosti může „plyn“ znamenat buď druh plynu, na který jsme zvyklí, nebo degenerovanou hmotu nalezenou u WD a NS. Mezi další objekty v této třídě patří hnědí trpaslíci a obří planety. Ve skutečnosti, pokud ignorujete chemické složení a myslíte jen na gravitaci a tlak, obrovské planety lze považovat za bílé trpaslíky s velmi nízkou hmotností. Fyzika je velmi podobná.

Uvažujme tedy o malé obří planetě, jako je Neptun. Tato planeta je zcela podporována tlakem plynu a degenerací. Pokud bychom měli pomalu přidávat hmotu k Neptunu, planeta by začala růst v poloměru. Gravitace a tlak by se samozřejmě také zvýšily, ale ne natolik, aby vyrovnaly nárůst objemu. Bude k tomu docházet, dokud nebude naše planeta o několik desítek nebo stovek větší než Jupiter. V tomto bodě zvýšení gravitace a tlaku překoná extra objem hmoty, který přidáme, a objekt se začne zmenšovat. (Pamatujte, že sem přidáváme inertní hmotu --- pokud bychom měli přidat fúzní vodík, měli bychom fúzující hvězdu úplně jiný příběh!) Nakonec, když přidáte sluneční hmotu nebo tak, skončíte s objekt o velikosti Země: bílý trpaslík.

Odpověď na vaši otázku tedy zní, že u objektů méně hmotných než Jupiter zvyšuje přidání hmoty jejich velikost. U objektů masivnějších než Jupiter přidáním ještě větší hmoty zmenší jejich velikost vlivem zvýšené gravitace a tlaku. Jelikož WD a NS jsou mnohem masivnější než Jupiter, jejich velikosti se s rostoucí hmotností zmenšují.

V praxi, když binární soubor vyloží materiál na bílého trpaslíka, objeví se nova, která většinu přidaného materiálu pošle zpět do vesmíru. Pokud však bílý trpaslík tímto procesem získá dostatek hmoty, zhroutí se u supernovy typu I. Supernova je pravděpodobně příliš silná na to, aby za sebou nechala neutronovou hvězdu za bílým trpaslíkem. Na druhou stranu neutronová hvězda, která akumuluje příliš mnoho hmoty, se skutečně zhroutí do černé díry.

Tato stránka byla naposledy aktualizována 27. června 2015.

O autorovi

Dave Kornreich

Dave byl zakladatelem společnosti Ask an Astronomer. Doktorát získal na Cornellu v roce 2001 a nyní je odborným asistentem na katedře fyziky a fyzikální vědy na Humboldtově státní univerzitě v Kalifornii. Tam provozuje vlastní verzi Ask Astronomer. Pomáhá nám také s podivnou kosmologickou otázkou.


Voda by mohla utopit Zemi, nebýt starověké Supernovy

Radioaktivní kov by mohl pomoci vysvětlit, proč Země a její sourozenecké světy nejsou oceánské planety nepřátelské k životu, jak jej známe, uvádí nová studie.

Země je jediný svět, o kterém je známo, že oba mají život a většinu z nich vlastní vodu. Jelikož existuje život prakticky všude, kde je na Zemi voda, hledejte potenciálně obyvatelné planety je do značné míry zaměřen na světy, které mohou mít na povrchu vodu.

Přestože téměř tři čtvrtiny povrchu Země pokrývají oceány, moře, řeky a jezera, ostatní planety ve vnitřní sluneční soustavě Merkur, Venuše a Mars jsou ve vodě relativně chudé. Nicméně, nedávné nálezy naznačují že většina skalních exoplanet může být ve skutečnosti oceánskými planetami, což naznačuje, že sluneční soustava je statisticky neobvyklá. [10 exoplanet, které by mohly hostit mimozemský život]

Vlastnit obrovské množství vody by se ve skutečnosti mohlo ukázat jako nepřátelské k životu, jak ho v současné době známe. Oceánské planety jsou pokryty hlubokými globálními oceány a hustými vrstvami ledu na jejich oceánských podlahách. „V současné době máme jen velmi omezené chápání toho, zda se takové světy mohou vyvíjet život, jak ho známe, “řekl vedoucí studie Tim Lichtenberg, planetární fyzik z Oxfordské univerzity v Anglii, pro ProfoundSpace.org.

Výzkumníci zkoumali teplo generované radioaktivními kovy v planetesimálech, stavebních kamenech planet, aby zjistili, kolik vodních exoplanet mohou obecně mít. Konkrétně se podívali na radioaktivní izotop hliník-26, jehož atomy mají každý v jádrech o jeden neutron méně než atomy běžného hliníku.

Předchozí výzkumy naznačovaly, že když se před 4,6 miliardami let vytvořilo ranní slunce, bylo to poblíž supernova nasadil novorozenou sluneční soustavu hliníkem-26. Teplo z tohoto radioaktivního kovu pomohlo pohánět vývoj vnitřku planetesimálů v mladé sluneční soustavě a dehydratovat je.

Vědci provedli 540 000 počítačových simulací, z nichž každá zahrnovala protoplanetu o velikosti měsíce, která rostla z nárůstu plynu a planetesimálů o velikosti 1 až 100 kilometrů. V rámci simulací vědci měnili druh hvězdy, kterou tyto protoplanety obíhaly, počáteční vzdálenost těchto světů od jejich hvězd a množství ledu a hliníku-26, které se nahromadily.

Celkově vědci objevili planetární systémy se skalnatými planetami rozdělenými do dvou hlavních skupin, a to chudých na hliník-26, které většinou tvořily oceánské planety, a na ty, které jsou bohaté na hliník-26, jako sluneční soustava, která tvořila malé světy ochuzené o vodu. . Vědci zjistili, že je to kamenité exoplanety chudé na hliník-26 se mohou ukázat jako tak bohaté na vodu, mohly by mít průměr asi o 10 procent větší než kamenné exoplanety bohaté na hliník-26, protože voda je méně hustá než skála.

Budoucí výzkum může prozkoumat, jak může hliník-26 ovlivnit vývoj obřích planet, jako je Jupiter. Kromě toho „Zajímám se o hlavní faktory, které určují, zda se rostoucí protoplaneta může objevit jako potenciálně obyvatelný svět, který vede k životu, jak víme,“ řekl Lichtenberg. „Budeme se muset naučit mnohem víc, abychom se přiblížili pochopení toho, kolik planet podobných Zemi je v galaxii.“

Vědci podrobně jejich nálezy online 11. února v časopise Nature Astronomy.


Co bychom zažili, kdyby se Země spontánně změnila v černou díru?

Pokud by se mezi Zemí a pozorovatelem objevila černá díra, objevila by se Země. [+] gravitační čočky podobným způsobem, v závislosti na poloze Země vzhledem k černé díře a pozorovateli. Pokud by se černá díra vytvořila ze samotné Země, vytvořila by horizont událostí jen o průměru 1,7 centimetru.

Andrew Hamilton / JILA / University of Colorado

Jedním z nejpozoruhodnějších faktů o vesmíru je toto: při absenci dalších sil nebo interakcí, pokud začnete s počáteční konfigurací gravitačně vázaných hmot v klidu, nevyhnutelně se zhroutí a vytvoří černou díru. Přímou předpovědí Einsteinových rovnic byla práce Nobelovy ceny od Rogera Penrose, která nejen prokázala, že se černé díry mohou v našem vesmíru realisticky vytvořit, ale ukázala nám jak.

Jak se ukázalo, gravitace nemusí být jedinou silou: pouze dominantní. Když se hmota zhroutí, překročí kritický práh pro množství hmoty v určitém objemu, což vede k vytvoření horizontu událostí. Nakonec, o nějaký čas později, jakýkoli objekt v klidu - bez ohledu na to, jak daleko od horizontu události to původně bylo - překročí tento horizont a narazí na centrální singularitu.

Pokud by byly elektromagnetické a kvantové síly, které drží Zemi proti gravitačnímu kolapsu, nějak vypnuty, Země by se rychle stala černou dírou. Tady je to, co bychom zažili, kdyby k tomu došlo.

Pokud začnete vázanou, stacionární konfigurací hmoty a neexistují žádné negravitační. [+] přítomné síly nebo efekty (nebo jsou všechny zanedbatelné ve srovnání s gravitací), tato hmota se vždy nevyhnutelně zhroutí dolů do černé díry. Je to jeden z hlavních důvodů, proč je statický, nerozpínající se vesmír v rozporu s Einsteinovou relativitou.

E. SIEGEL / ZA GALAXII

Právě teď je Země stabilní proti gravitačnímu kolapsu proto, že síly mezi atomy, které ji tvoří - konkrétně mezi elektrony v sousedních atomech - jsou dostatečně velké, aby odolávaly kumulativní gravitační síle poskytované celou hmotou Země . To by nemělo být zcela překvapivé, jako kdybyste uvažovali gravitační versus elektromagnetickou sílu mezi dvěma elektrony, zjistili byste, že druhá síla byla silnější asi o faktor ohromných

Nefiltrovaná pravda za lidským magnetismem, vakcínami a COVID-19

Vysvětleno: Proč bude tento týden „Strawberry Moon“ tak nízký, tak pozdní a tak zářivý

29 inteligentních mimozemských civilizací si nás již mohlo všimnout, říkají vědci

V jádrech hvězd, která jsou dostatečně hmotná, však ani elektromagnetická síla, ani Pauliho vylučovací princip nemohou obstát proti síle vyvolávající gravitační kolaps, pokud radiační tlak jádra (z jaderné fúze) poklesne pod kritický práh, zhroutí se na černá díra se stává nevyhnutelnou.

I když by to vyžadovalo nějaký magický proces, jako je okamžité nahrazení zemské hmoty temnou hmotou nebo nějaké vypnutí gravitačních sil pro materiál tvořící Zemi, můžeme si představit, co by se stalo, kdybychom to dovolili.

Jedním z nejdůležitějších příspěvků Rogera Penrose k fyzice černé díry je demonstrace. [+] toho, jak realistický objekt v našem vesmíru, jako je hvězda (nebo jakákoli sbírka hmoty), může vytvořit horizont událostí a jak veškerá hmota s ním spojená nevyhnutelně narazí na centrální singularitu.

Nobel Media, poznámky Nobelovy komise pro fyziku od E. Siegela

Nejprve by materiál, který tvoří pevnou Zemi, okamžitě začal zrychlovat, jako by byl v dokonalém volném pádu, směrem ke středu Země. V centrální oblasti by se hromadila hmota a její hustota v průběhu času neustále rostla. Objem tohoto materiálu se zmenšil, jak se zrychlil směrem ke středu, zatímco hmota by zůstala stejná.

V časovém měřítku pouhých minut by hustota ve středu začala fantasticky stoupat, protože materiál ze všech různých poloměrů procházel přesným těžištěm Země současně, znovu a znovu. Asi někde mezi odhadovanými 10 a 20 minutami by se v centrálních několika milimetrech shromáždilo dostatek hmoty, aby se poprvé vytvořil horizont událostí.

Po pouhých několika minutách - celkem 21 až 22 minut - by se celá hmota Země zhroutila do černé díry o průměru pouhých 1,75 centimetru (0,69 palce): nevyhnutelný výsledek zhroucení hmotné hmoty Země do černé otvor.

Když se hmota zhroutí, může nevyhnutelně vytvořit černou díru. Penrose byl první, kdo vypracoval. [+] fyzika časoprostoru, použitelná pro všechny pozorovatele ve všech bodech v prostoru a ve všech okamžicích v čase, která řídí takový systém. Jeho koncepce byla od té doby zlatým standardem v obecné relativitě.

Johan Jarnestad / Královská švédská akademie věd

Pokud to ale dělá Země pod našimi nohama, co by zažívala lidská bytost na povrchu Země, když se planeta zhroutila do černé díry pod nohama?

Věřte tomu nebo ne, fyzický příběh, který bychom v tomto scénáři zažili, by byl totožný s tím, co by se stalo, kdybychom Zemi okamžitě nahradili černou dírou o hmotnosti Země. Jedinou výjimkou je to, co bychom viděli: jak jsme se dívali dolů, černá díra by jednoduše narušila prostor pod našimi nohama, zatímco jsme padali dolů k ní, což by mělo za následek ohnuté světlo v důsledku gravitačních čoček.

Pokud by se však materiálu, který tvoří Zemi, podařilo emitovat nebo odrážet okolní světlo, zůstalo by neprůhledné a byli bychom schopni vidět, co se stalo s povrchem pod nohama, jak jsme padali. Ať tak či onak, první věcí, která by se stala, by byl přechod z klidového stavu - kde síla atomů na povrchu Země tlačila zpět na nás stejnou a opačnou silou než gravitační zrychlení - k volnému pádu: v 9,8 m / s 2 (32 stop / s 2), směrem ke středu Země.

Když člověk vstoupí do volného pádu, jako je tento seskok seskokem plukovníka Josepha Kittingera z roku 1960. [+] 100 000 stop zrychlují směrem ke středu Země zhruba konstantní rychlostí

9,8 m / s ^ 2, ale vzdorují jim nerychlující se molekuly vzduchu kolem nich. Již po několika sekundách člověk dosáhne konečné rychlosti, protože tažná síla vyváží a zruší akcelerační gravitační sílu. (US Air Force / NASA / Corbis via Getty Images)

Na rozdíl od většiny scénářů volného pádu, které dnes na Zemi zažíváme, například zážitky parašutisty při skákání z letadla, budete mít děsivý a trvalý zážitek.

  • Necítili byste, jak kolem vás proudí vítr, ale spíše by vzduch zrychloval dolů směrem ke středu Země přesně stejnou rychlostí jako vy.
  • Nepůsobily by na vás žádné tažné síly a nikdy byste nedosáhli maximální rychlosti: konečné rychlosti. S postupem času jednoduše padáte rychleji a rychleji.
  • Ten pocit „stoupajícího žaludku“, který byste pocítili - jako byste se dostali na vrchol kapky na horské dráze - by začal, jakmile by začal volný pád, ale pokračoval by v nezmenšené míře.
  • Zažili byste úplnou beztíže, jako astronaut na Mezinárodní vesmírné stanici, a nebyli byste schopni „cítit“, jak rychle padáte.
  • Což je dobrá věc, protože nejenže byste s postupem času padali rychleji a rychleji do středu Země, ale vaše zrychlení by se ve skutečnosti zvyšovalo, jak jste se přibližovali k této centrální singularitě.

Uvnitř i vně horizontu událostí Schwarzschildovy (nerotující) černé díry proudí prostor. [+] jako pohyblivý chodník nebo vodopád, podle toho, jak si jej chcete představit. Na horizontu událostí, i kdybyste běhali (nebo plavali) rychlostí světla, nebylo by možné překonat tok časoprostoru, který vás táhne do singularity ve středu. Mimo horizont událostí však mohou jiné síly (například elektromagnetismus) často překonat gravitační sílu, což způsobí únik i infallující hmoty.

Andrew Hamilton / JILA / University of Colorado

Jak vidíte na obrázku výše, velikost šipek - a také rychlost, jakou se pohybují - se zvyšuje, jak se přibližujeme k centrální singularitě černé díry. V newtonovské gravitaci, což je dobrá aproximace, pokud jste velmi daleko od horizontu událostí (nebo ekvivalentní velikosti horizontu události), gravitační zrychlení, které zažijete, zčtyřnásobí pokaždé, když se vzdalíte na polovinu bodu. V einsteinovské gravitaci, na které záleží, jak se blížíte horizontu událostí, se vaše zrychlení zvýší ještě výrazněji.

Pokud začnete v klidu vzhledem ke středu Země, pak v době, kdy:

    padl na půli cesty do středu Země, ve vzdálenosti

a přestože můžete být jen milisekundu od horizontu událostí, nikdy nezažijete, jaké to je se tam dostat.

Pokud vás reprezentovala koule padající k hmotě centrálního bodu, jako černá díra, tyto. Šipky [+] by představovaly slapové síly, které na vás působí. Zatímco celkově byste (jako padající objekt) zažili průměrnou sílu na celé vaše tělo, tyto slapové síly by vás natáhly ve směru k černé díře a stlačily vás v kolmém směru.

Krishnavedala / Wikimedia Commons

Je to proto, že vaše tělo, jak padáte blíž a blíže ke středu hroutící se Země, začíná pociťovat enormní nárůst slapových sil. Zatímco běžně spojujeme příliv a odliv s Měsícem, hraje se stejná fyzika. Každý bod v jakémkoli tělese v gravitačním poli zažije gravitační sílu, jejíž směr a velikost jsou určeny jejich posunem od hmoty, ke které jsou přitahovány.

Pro kouli, jako je Měsíc, bude nejbližší bod k hmotě přitahován nejvíce, nejvzdálenější od ní bude přitahován, nejméně budou body, které jsou mimo střed, přednostně přitahovány ke středu. Zatímco samotné centrum zažívá průměrnou přitažlivost, body všude kolem budou zažívat různé úrovně, které objekt roztáhnou ve směru přitažlivosti a stlačí jej v kolmém směru.

Tady na povrchu Země jsou tyto slapové síly na člověka nepatrné: o něco méně než milinewton, nebo gravitační síla na typickou malou náušnici. Ale jak se přiblížíte blíže středu Země, tyto síly se zkrátí pokaždé, když svou vzdálenost snížíte na polovinu.

V každém bodě podél objektu přitahovaného hmotou jednoho bodu je gravitační síla (Fg). [+] jiný. Průměrná síla pro bod ve středu definuje, jak objekt zrychluje, což znamená, že celý objekt zrychluje, jako by na něj působila stejná celková síla. Pokud tuto sílu odečteme (Fr) od každého bodu, červené šipky ukazují slapové síly, které zažívají v různých bodech objektu. Tyto síly, pokud jsou dostatečně velké, mohou jednotlivé objekty zkreslit a dokonce je roztrhat.

V době, kdy jste na 99% cesty do středu Země, síla tahající vaše nohy pryč od vašeho trupu a vaše hlava pryč od vašich nohou vychází na asi 110 liber, jako by fungoval ekvivalent téměř váhy vašeho vlastního těla rozdělit tě.

Když na svém těle zažijete sílu, která je ekvivalentní gravitačnímu zrychlení na Zemi - nebo sílu, která se rovná vaší hmotnosti - vědecky je to známé jako „1g“ (vyslovuje se „one-gee“). Lidé obvykle vydrží jen hrstku gs po delší dobu, než dojde buď k trvalému poškození, nebo ke ztrátě vědomí.

  • Horské dráhy mohou dosáhnout až 5 nebo 6 g, ale pouze na krátkou dobu.
  • Stíhací piloti mohou vydržet až 12 až 14 gs, ale pouze v obleku pod tlakem, aniž by ztratili vědomí.
  • Lidé zažili a přežili extrémně krátké (méně než sekundu) zrychlení mezi 40 a 70 gs, ale riziko úmrtí je velmi reálné.

Nad touto hranicí máte namířeno na trauma a možná smrt.

Tato ilustrace spaghettifikace ukazuje, jak se člověk roztahuje a komprimuje do. [+] struktura podobná špagetám, když se blíží k horizontu událostí černé díry. Smrt těmito slapovými silami by byla bolestivá a traumatizující, ale alespoň by byla také rychlá.

NASA / public domain / kosmocurio Wikimedia Commons

V době, kdy jste dosáhli asi 25 kilometrů od centrální singularity, překročíte kritický práh: ten, kde tyto slapové síly způsobí traumatické protažení páteře, což způsobí, že se natolik prodlouží, že jednotlivé obratle již nemohou zůstat neporušené . Trochu dál - asi 14 kilometrů daleko - a vaše klouby začnou vycházet z vašich zásuvek, podobně jako to, co se stane, anatomicky, pokud jste byli vytaženi a rozčarováni.

Abyste se mohli přiblížit k samotnému horizontu skutečných událostí, musíte se nějak chránit před těmito slapovými silami, které by roztrhly vaše jednotlivé buňky od sebe a dokonce i jednotlivé atomy a molekuly, které vás tvoří, než jste překročili horizont událostí. Tento protahovací efekt v jednom směru, zatímco vás komprimuje v druhém, je známý jako spaghettifikace a je to způsob, jak černé díry zabijí a roztrhají každého tvora, který se odvážil příliš blízko horizontu událostí, kde byl prostor příliš silně zakřivený.

Jak velkolepé by to vlastně bylo, kdybys spadl do černé díry, kdyby se Země spontánně stala jednou, nikdy bys to nezažil na vlastní kůži. Žijete asi dalších 21 minut v neuvěřitelně zvláštním stavu: volně padající, zatímco vzduch kolem vás volně padá přesně stejnou rychlostí. Jak čas plynul, cítili jste, jak atmosféra hustne a tlak vzduchu roste, jak se všechno na světě zrychluje směrem ke středu, zatímco objekty, které nebyly připevněny k zemi, by se k vám přibližovaly ze všech směrů.

Ale když jste se přiblížili ke středu a zrychlili, nebudete schopni cítit váš pohyb vesmírem. Místo toho jste začali pociťovat nepříjemnou slapovou sílu, jako by se jednotlivé složky vašeho těla vnitřně protahovaly. Tyto spaghettifikační síly by narušily vaše tělo do tvaru nudlí, což by způsobilo bolest, ztrátu vědomí, smrt a pak by vaše mrtvola byla atomizována. Nakonec, stejně jako všechno na Zemi, bychom byli pohlceni do černé díry, jednoduše jsme tak trochu přidali na její hmotnosti. Za posledních 21 minut života každého, pouze za použití gravitačních zákonů, by si naše zániku byli skutečně rovni.


Hydrosféra

Na oceánech by se vlny pohybovaly jinak. Za mokra by se pohybovaly 85% rychlosti Země, zatímco za sucha 184%. Výška by se samozřejmě zmenšovala inverzně s gravitací: 136% na mokré, ale jen 29% na suché. Moře by tedy byly mokré, ale pomalejší v mokrém případě (ale vlny budou mít více energie na metr čtvereční), zatímco v suchém případě by došlo k rychlému nízkému bobtnání.

Světlo by pronikalo do vody stejně jako na Zemi v obou světech, s osvětlenou zónou asi 200 metrů hlubokou, kde by mohla fungovat fotosyntéza.

Rozsáhlé hydrosféry by měly tendenci působit jako masivní tepelné nárazníky, odolávající teplotním změnám v důsledku denních / nočních cyklů a ročních období.

Oceánské proudy jsou napájeny pasáty: jak se vzduch proudí kolem rovníku a je Coriolisovým efektem odkloněn do pasátů, část větrné energie se přenáší do vody. Tím se vytvářejí proudy jako v centrálním Pacifiku: severní a jižní rovníkový proud tekoucí na západ a mezi nimi východní proud protiproudu. Dále na sever by mohly být kruhové gyry nebo možná jiná východo-západní proudová pásma. Pokud jsou proudy převážně východ-západ, teplotní rozdíl mezi rovníkem a póly bude větší, což způsobí hlubokou konvekci, kde chladnější voda klesá v polárních oblastech a stoupá poblíž rovníku. Daleko od rovníku budou také hluboké Ekmanovy proudy až do vzdálenosti asi 100 metrů, což vytvoří složitější cirkulaci.

Oceány budou mít tendenci být rozvrstvené, protože méně hustá teplá voda překrývá hustší chladnější hlubokou vodu (dokonce i vulkanický suchý má mnohem méně tepelného toku zespodu než shora). Vyskytne se určitá konvekce povrchové vrstvy poháněná větry a rozdíly v slanosti způsobené odpařováním, ale hlubší vrstvy zůstanou tam, kde jsou. Polární voda může jít úplně dolů, alespoň na suchu. Neexistují však žádné podmořské hory, které by mísily vrstvy, nebo místa, kde jsou hluboké proudy vytlačovány kontinenty. V Intertropické konvergenční zóně podél rovníku dojde k určitému nárůstu, což by alespoň na suchu mohlo být hlavním zdrojem hluboké vody bohaté na živiny. Na mokrém je oceán tak hluboký, že vítr poháněný silou nepronikne příliš daleko a zvyšování tlaku bude méně užitečné.

Sopečný vulkanismus může být hlavním faktorem způsobujícím výrony minerálních látek ve skutečně hluboké vodě: i mírný teplotní rozdíl je dost na to, aby vyslal tepelný oblak. Pamatujte, že chocholy stoupající z velmi hluboké hloubky budou ovlivněny Coriolisovými silami. To se již na Zemi děje, ale na Wet by byl účinek mnohem silnější, protože projíždějí znatelný zlomek poloměru planety. Jak se pohybují nahoru, jsou odkloněni na západ a získávají rotaci, pokud jsou pryč od rovníku.

Oceány budou obecně méně slané než na Zemi, protože neexistují žádné kontinenty, které by bylo možné vyluhovat čistým deštěm - jediné rozpuštěné soli pocházejí z vulkanismu a pomalé rovnováhy s odkrytou kůrou. Mokrá bude obzvláště čerstvá - nedochází k přímému kontaktu vody s kůrou a celkový objem vody je mnohonásobně větší než na suché.


Hustota Země

[/titulek]
Hustota Země je 5 513 g / cm 3. Toto je průměr veškerého materiálu na planetě. Voda je mnohem méně hustá než železo, proto je pro snadné použití zapotřebí průměr. Earth is the most dense planet in the Solar System however, if gravitational compression where factored out, the second most dense planet, Mercury, would be more dense. The density of Earth is calculated by dividing the planet’s mass by its volume, then simplifying from kg/km to g/cm cubed.

Here is the density of the other planets in our Solar System so you can compare to Earth’s.

Rtuť 5.43 g/cm 3
Venuše 5.243 g/cm 3
Mars 3.934 g/cm 3
Jupiter 1.326 g/cm 3
Saturn 0.687 g/cm 3
Uran 1.270 g/cm 3
Neptune 1.638 g/cm 3
Slunce 1.408 g/cm 3

Just knowing the density of a planet is not much information. It sort of only gives a partial picture. Here are a few more interesting facts about the Earth that may help you understand our planet a little more.

The Moon is thought to have been formed when a large asteroid or a planetesimal impacted Earth. The Moon is the portion that was thrown back into space and the particles that accreted to it. Scientist think that other planets may have obtained some of their moons in a similar manner. The Earth is the only planet with a single Moon, but has two quasi-satellites 3753 Cruithne and 2002 AA29.

The Sun is constantly evolving. In a few billion years it will begin to heat up on its way to the red giant phase of a star’s life. Along the way it will become hot enough to destroy life on Earth. The question will become how will humans survive. Colonizing other celestial objects is one option. Some scientists have developed a theoretical way to move the entire planet. It would require finding an asteroid large enough to perturb Earth’s orbit and push away from the Sun. Colonizing another planet could actually be easier.

Despite a lot of internet hype, there is no credible threat to the Earth that will coincide with the end of the Mayan calendar. The Mayan calender does not even end, 2012 marks the end of the current long-count period. 2013 marks the beginning of another.

The density of Earth is one of thousands of interesting facts that you find about your home planet. Here at Universe Today, we hope that you want to find many more and continue to research the world around you.

We have written many articles about density for Universe Today. Here’s an article about the density of the Sun, and here’s one about the density of Mars.

We have also recorded an episode of Astronomy Cast about Earth, as part of our tour through the Solar System – Episode 51: Earth.


Q: How close is Jupiter to being a star? What would happen to us if it were?

The original question was: I have heard Jupiter referred to as a failed star. That if the cosmic chaos of the early solar system had worked out a little different, and Jupiter had gotten a bit more mass, it might have been able to light the fusion engine and become a star.

How close was Jupiter to becoming a star?

If something really big slammed into Jupiter today, could it trigger nuclear fusion?

Ok and a third question. If Jupiter did in fact get slammed with something big enough to trigger nuclear fusion, and it became a star, how long would it take to substantially alter the ability for earth to sustain life as we know it?

Fyzik: That is a really cool question!

I heard the same thing a while ago, but Jupiter is a long way from being a star. That estimate was based on some old nuclear physics (like 1980’s old). By being awesome, and building neutrino detectors and big computers, we’ve managed to refine our understanding of stellar fusion a lot in the last few decades.

Although the material involved (how much hydrogen, how much helium, etc.) can change the details, most physicists (who work on this stuff) estimate that you’d need at least 75-85 Jupiter masses to get fusion started. By the time a planet is that large the lines between planet, brown dwarf (failed star), and star get a little fuzzy.

So, for Jupiter to become a star you’d need to slam so much additional mass into it, that it would be more like Jupiter slamming into the additional mass.

If you were to replace Jupiter with the smallest possible star it would have very little impact here on Earth.

There’s some debate over which star is the smallest star (seen so far). OGLE-TR-122b, Gliese 623b, and AB Doradus C are among the top contenders (why is každý other culture better at naming stars?), and all weigh in around 100 Jupiters. They are estimated to be no more than 1/300th, 1/60,000th, and 1/1,000th as bright as the Sun respectively. So, lets say that Jupiter suddenly became “OGLupiter” (replaced by OGLE-TR-122b, the brightest of the bunch, and then given the worst possible name). It would be a hundred times more massive, 20% bigger, a hell of a lot denser, and about 0.3% as bright as the Sun.

At it’s closest Jupiter is still about 4 times farther away from us than the Sun, so OGLupiter would increase the total energy we receive by no more than about 1 part in 5 thousand (about 0.02%). This, by the way, is much smaller than the 6.5% yearly variation we get because of the eccentricity of Earth’s orbit (moving closer and farther away from the Sun over the course of a year). There would be effectively zero impact on Earth’s life.

There are examples of creatures on Earth that use the moon for navigation, so maybe things would eventually evolve to use OGLupiter for navigation or timing or something. But it’s very unlikely that anything would die.

OGLupiter would be around 80 times brighter than a full moon at its brightest, so for a good chunk of every year, you’d be able to read clearly at night. It would be very distinctively red (being substantially colder than the Sun), and it would be clearly visible even during the day.


Size does matter

As mentioned above, Jupiter is 2.5 times as massive as all the other planets in the solar system combined. If it had just accumulated more dust and gas during its infancy—approximately 80 times more—Jupiter could have achieved enough mass to ignite nuclear fusion in its core. Jupiter actually isn’t much smaller than some brown dwarf stars, which are the true failed stars that lacked enough hydrogen to sustain fusion.

Putting on airs

If not for its lack in size, Jupiter’s atmosphere would be perfect for stardom. It contains approximately 90 percent hydrogen and 10 percent helium—remarkably similar to the sun’s atmosphere of 75 percent hydrogen and 25 percent helium, which results from solar fusion. Even though Jupiter doesn’t create its own energy through fusion, it does emit more energy than it receives from the sun. Its core still radiates with heat left over from its formation at the dawn of the solar system.

A sizable entourage

When Galileo first spotted Jupiter’s four largest moons in 1610, he presented the planetary system as a sort of miniature solar system to support Copernicus’s heliocentric theory. That was probably the closest Jupiter has ever come to being considered a star with its own orbiting planets.

Speaking of those moons, Jupiter has almost 62 of them, and they’re as diverse as the planets of the solar system. Ganymede is even larger than Mercury, and generates its own magnetic field. In fact, astronomers speculate that Europa could potentiall harbor life. Not only does it have a vast ocean beneath its icy crust, but it also hosts clay-like substances that can be associated with organic molecules.

Natural magnetism

Jupiter has the strongest magnetic field in the solar system, competing with the sun’s. Its source is an ocean of liquid, electrically charged hydrogen deep in the atmosphere, where the temperature and pressure are strong enough to condense the hydrogen and mess with its electrons. The planet can sometimes even produce more powerful radio signals than the sun.

Dramatic histrionics

A Jovian year lasts almost 11 Earth years. For some time, astronomers thought that Jupiter might have some influence over the solar cycle. The sun goes through periods of high and low activity every 11 years, largely as a result of magnetic fields. The theory was eventually debunked, dealing yet another blow to Jupiter’s tenuous inferiority complex as it strives for stellar distinction.

If you enjoyed reading about Jupiter, find out why Pluto got demoted in How Pluto Lost it All.


6 odpovědí 6

Assuming you have the considerable energy to get the imported planets into stable orbits, then yes.

Hundreds to thousands of Earths can fit into stable orbits in our solar systems habitable zone.

Positioning the planets:

Conversation of momentum should hold through space folding FTL - the host star systems will have different velocities relative to each other, the planets will have different relative speeds to each others suns. You'll need to apply 10's - 100's of km's per second of delta-v to a planet-sized mass within a timeframe of days to settle down the orbits. that's a lot. You may be able to optimise this by careful timing and positioning, and / or slingshot around a distant gas giant, but it's still dyson-sphere levels of energy. (Unless your space-folding can also space-bend or space-shrink/expand in such a way that this is handwaved).

The more planets in the habitable zone, with different orbital periods, the more likely 2 will eventually interact and disaster results for those people. A maths analogy would be the Lowest Common Multiple of any pair of integers in a large set.

Consider 2 planets in orbit, one in 7 month orbit, one in 8 month orbit Eventually 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56 intersects with 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56. When they do, both of their orbits will change. Subtly or catastrophically. You may be able to buy some time by carefully choosing the numbers, or making the orbits have different planes, or having widely elliptical orbits, but eventually it'll all fall down, with the exception of one configuration:

The most stable orbits for multiple planets in a habitable zone would be on the same ring, with the same orbital period, but equally divided in phase. These 4 planets would be stable for a very long time:

Adding a planet to the ring will also require thrust by all other planets, assuming their all the same mass, the planets should be kept equidistant from each other so that the forces the planets exert on each other cancels out, eg for 6 planets:

To get from 4 to 6 planets, the 2 incoming planets will need huge amounts of thrust to enter that orbit, but at least 3 of the existing planets will need to do manoeuvres as well. This would be 2 thrusts, one to transition to an elliptical orbit, and one to transition back to the original orbit, but "behind" where it was by a small fraction of the year, enabling room for the new planets on the ring.

Max number of planets:

What's the upper bound of the number of planets in the ring before it all breaks down? It more likely depends on the ratio of the mass of the planets before any other factor. If the planets are equal mass, then I believe the limiting factor will be making sure the atmospheres don't touch, as that could affect their day length and create friction, which would create heat, and thus intense storms. This dense packing will also remove all moons, and any satellites not in orbit perpendicular to the planet's orbit.

Working with our solar system, and leaving a safety margin of 8 earth diameters between them, you could fit

9000 earths onto the orbital ring of Earth in the current solar system. (940,000,000km circumference of orbit, 12,700km diameter of earth).

Some people in the comments believe you'll need more of a safety margin than this. I only have my gut feeling of "but they should cancel out" to defend this number.

More than one ring may be possible, if your habitable zone is big enough, but each ring must have an orbital period different enough so the interaction is (essentially) zero.

Interesting issues

Tides would be a pain, the more planets added to the ring, the stronger the pulls in the forward or rearward direction. As the number of planets grows, it will be like sea levels rise. Tides would synchronise with the length of the day too, high tide would occur and sunrise and sunset.

One planet would rise at midday, and at sunset would be high in the sky. Few hours later that would set. You would then get a few moments of pitch blackness, depending on latitude and geography, and then another planet would rise. When this reaches high in the sky, the sun will rise.

Your two neighbouring planets would both be perpetually in half shadow. There would be no "phases of the moon" kinda thing.

Everytime a new planet is added, the night sky will become permanently brighter. The first 50 planets will have near total darkness at night. When there's thousands, true darkness will be rare. This will make land-based telescopes useless, and mess with nocturnal creatures.

Also getting a new planet in the system would be a big deal for the entire ring. Eg it would break every planets individual calendar. It would be half a year where you couldn't rely on sunrise and sunset being their precalculated values, the day length may be subtly different. A perfectly accurate clock could appear to lose and then gain time. Given we struggle with leap seconds (Eg stock exchanges lengthen every second by a a fraction rather than risk breaking high frequency trading with a 61-second minute), this interruption could be unpopular for the ruling body. If Christians or similar are present, the calculated date of Easter would be incorrect. Festivals which occur on equinoxes and solstices might have to be moved, or worse case even skipped. Moving a public holiday with only a few weeks or months notice would cause havoc with businesses, people would have to cancel travel plans, etc.

It's possible one planet could be spared from this chaos, one single planet could keep a constant calendar through all system-wide manoeuvres and be spared this complexity - probably the ones whose citizens donated the most to the ruling parties reelection campaign.

Obchod

Transport between planets "upstream" on the ring would be very costly, but "downstream" would be very cheap (daily launch windows, once you get in orbit, a tiny amount of delta V needed to get from one planet's gravity well to the nexts). Unless you're willing to expend extreme amounts of propellant, (or space-folding is available everywhere and has replaced rockets), resources and trade would always go in one direction.

The most efficient path for non-time-critical resources (eg bulk frieght) in this system, interestingly, involves them applying thrust to take them upstream. Applying thrust to start you moving towards the planet ahead of you, will speed a ship up relative to the sun, swing you out a bit, and when you rejoin the ring you'll have moved downstream. Another thrust is needed to stabilise your new orbit. See https://en.wikipedia.org/wiki/Hohmann_transfer_orbit

Renders?

Someone in the comments have asked for renders of what 9000 planets on the same ring look like:

Excuse the low quality. Here's 9000 planets on the same ring as seen from a nice vantage point

View of ring east from northern hemisphere at mid day. Will look roughly the same to the west too.


Podívejte se na video: Muž našel v studni podivná stvoření, až když je očistil pochopil, koho vlastně zachránil.. (Říjen 2022).