Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Смотрите также: Звездная масса
Солнечная масса
Солнце против планет ru.svg
Солнце содержит более 99% массы Солнечной системы. Тела легче Сатурна в этом масштабе не видны.
Общая информация
Система единицастрономия
Единицамасса
СимволM ☉
В базовых единицах СИ(1,988 47 ± 0,000 07 ) × 10 30  кг [1] [2]

Масса Солнца ( M ☉ ) - стандартная единица массы в астрономии , приблизительно равная2 × 10 30  кг . Он часто используется для обозначения массы других звезд , а также звездных скоплений , туманностей , галактик и черных дыр . Это примерно равно массе Солнца . Это соответствует примерно двум нониллионам (короткая шкала) или двум квинтиллионам ( длинная шкала ) килограмм:

M ☉ =(1,988 47 ± 0,000 07 ) × 10 30  кг

Солнечная масса около 333 000 раз больше массы Земли ( M ⊕ ), или1047 раз больше массы Юпитера ( M J ).

История измерений [ править ]

Значение гравитационной постоянной было впервые получено из измерений, которые были выполнены Генри Кавендишем в 1798 году с помощью торсионных весов . [3] Полученное им значение всего на 1% отличается от современного значения, но не так точно. [4] суточный параллакс Солнца был точно измерен во время транзитов Венеры в 1761 и 1769, [5] с получением значения9 ″ (9  угловых секунд по сравнению с текущим значением8,794 148 ″ ). По величине суточного параллакса можно определить расстояние до Солнца, исходя из геометрии Земли. [6] [7]

Первая известная оценка солнечной массы была сделана Исааком Ньютоном . [8] В своей работе Principia (1687), он подсчитал , что отношение массы Земли к Солнцу было около 1 / 28700 . Позже он определил, что его значение было основано на неверном значении солнечного параллакса, которое он использовал для оценки расстояния до Солнца. Он исправил свое оценочное отношение к 1 / 169282 в третьем издании Principia . Текущее значение солнечного параллакса меньше , тем не менее, с получением , по оценкам , массовое соотношение 1 / 332946 . [9]

В качестве единицы измерения масса Солнца стала использоваться до точного измерения а.е. и гравитационной постоянной. Это связано с тем, что относительная масса другой планеты в Солнечной системе или объединенная масса двух двойных звезд может быть рассчитана в единицах солнечной массы непосредственно из радиуса орбиты и периода обращения планеты или звезд с использованием третьего закона Кеплера.

Расчет [ править ]

Масса Солнца не может быть измерена напрямую, и вместо этого рассчитывается из других измеримых факторов, используя уравнение для периода обращения небольшого тела, вращающегося вокруг центральной массы. [10] В зависимости от длины года, расстояния от Земли до Солнца ( астрономическая единица или а.е.) и гравитационной постоянной ( G ) масса Солнца определяется путем решения третьего закона Кеплера : [11] [12]

Значение G трудно измерить, и оно известно только с ограниченной точностью ( см. Эксперимент Кавендиша ). Значение G, умноженное на массу объекта, называемое стандартным гравитационным параметром , известно для Солнца и нескольких планет с гораздо большей точностью, чем только G. [13] В результате масса Солнца используется в качестве стандартной массы в астрономической системе единиц .

Вариант [ править ]

Солнце теряет массу из-за реакций термоядерного синтеза, происходящих в его ядре, ведущих к излучению электромагнитной энергии , а также из-за выброса вещества с солнечным ветром . Выгоняет о(2-3) × 10 -14  M ☉ в год. [14] Скорость потери массы увеличится, когда Солнце войдет в стадию красного гиганта , поднимаясь на(7–9) × 10 −14  M ☉ y −1, когда достигает вершины ветви красных гигантов . Это будет расти до 10 - 6  М ☉ у -1 на асимптотической ветви гигантов до пика со скоростью 10 -5 до 10 -4 М ☉ у -1 , как Солнце генерирует планетарную туманность . К тому времени, когда Солнце станет вырожденным белым карликом , оно потеряет 46% своей начальной массы. [15]

Масса Солнца уменьшалась с момента его образования. Это происходит посредством двух процессов в почти равных количествах. Во-первых, в ядре Солнца водород превращается в гелий посредством ядерного синтеза , в частности p – p-цепи , и эта реакция превращает некоторую массу в энергию в виде гамма- квантов. Большая часть этой энергии в конечном итоге излучается от Солнца. Во-вторых, протоны и электроны высокой энергии в атмосфере Солнца выбрасываются непосредственно в космическое пространство в виде выбросов солнечного ветра и корональной массы . [ необходима цитата ]

Первоначальная масса Солнца на момент достижения главной последовательности остается неопределенной. [16] Раннее Солнце имело гораздо более высокие темпы потери массы, чем в настоящее время, и оно могло потерять где-то от 1 до 7% своей натальной массы за время своей жизни на главной последовательности. [17] Солнце приобретает очень небольшую массу в результате столкновения с астероидами и кометами . Однако, поскольку Солнце уже содержит 99,86% полной массы Солнечной системы, эти удары не могут компенсировать потерю массы из-за излучения и выброса. [ необходима цитата ]

Связанные блоки [ править ]

Одна солнечная масса, M ☉ , может быть преобразована в соответствующие единицы: [18]

  • 27 068 510 M L ( Лунная масса )
  • 332 946 M ⊕ ( земная масса )
  • 1 047 .35 М J ( Jupiter масса )
  • 1 988 +0,55 иотта тонн

В общей теории относительности также часто бывает полезно выражать массу в единицах длины или времени.

  • M ☉ G / c 2 ≈ 1,48 км (половина радиуса Шварцшильда Солнца)
  • M ☉ G / c 3 ≈ 4,93 мкс

Параметр солнечной массы ( G · M ☉ ), перечисленный Рабочей группой IAU Division I, имеет следующие оценки: [19]

  • 1,327 124 420 99 × 10 20  м 3 с −2 ( совместимость с TCG )
  • 1,327 124 400 41 × 10 20  м 3 с −2 ( TDB- совместимый)

См. Также [ править ]

  • Предел Чандрасекара
  • Гауссовская гравитационная постоянная
  • Порядки величины (масса)
  • Звездная масса
  • солнце

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Астрономические константы" (PDF) . Астрономический альманах . 2014. с. 2 . Проверено 10 апреля 2019 .
  2. ^ "Ньютоновская постоянная гравитации" . Лаборатория физических измерений . Проверено 10 апреля 2019 .
  3. ^ Кларион, Джеффри Р. "Универсальная гравитационная постоянная" (PDF) . Университет физики Теннесси . ПАСКО. п. 13 . Проверено 11 апреля 2019 года .
  4. ^ Холтон, Джеральд Джеймс; Кисть, Стивен Г. (2001). Физика, человеческое приключение: от Коперника до Эйнштейна и далее (3-е изд.). Издательство Университета Рутгерса . п. 137. ISBN 978-0-8135-2908-0.
  5. ^ Пекер, Жан - Клод; Кауфман, Сьюзен (2001). Понимание небес: тридцать веков астрономических идей от древнего мышления до современной космологии . Springer. п. 291. Bibcode : 2001uhtc.book ..... P . ISBN 978-3-540-63198-9.
  6. ^ Барбьери, Чезаре (2007). Основы астрономии . CRC Press . С. 132–140. ISBN 978-0-7503-0886-1.
  7. ^ "Как ученые измеряют или вычисляют вес планеты?" . Scientific American . Проверено 1 сентября 2020 .
  8. ^ Коэн, И. Бернард (май 1998 г.). «Определение Ньютоном масс и плотностей Солнца, Юпитера, Сатурна и Земли». Архив истории точных наук . 53 (1): 83–95. Bibcode : 1998AHES ... 53 ... 83C . DOI : 10.1007 / s004070050022 . JSTOR 41134054 . S2CID 122869257 .  
  9. ^ Леверингтон, Дэвид (2003). От Вавилона до «Вояджера» и дальше: история планетарной астрономии . Издательство Кембриджского университета . п. 126. ISBN 978-0-521-80840-8.
  10. ^ «Нахождение массы Солнца» . think.gsfc.nasa.gov . Проверено 6 сентября 2020 .
  11. ^ Декабрь 2018, Маркус Ву 06. "Что такое солнечная масса?" . Space.com . Проверено 6 сентября 2020 .
  12. ^ «Третий закон Кеплера | Представление Вселенной» . astro.physics.uiowa.edu . Проверено 6 сентября 2020 .
  13. ^ "CODATA Value: Ньютоновская постоянная гравитации" . Physics.nist.gov . Проверено 6 сентября 2020 .
  14. ^ Кэрролл, Брэдли У .; Остли, Дейл А. (1995), Введение в современную астрофизику (пересмотренное 2-е изд.), Бенджамин Каммингс, стр. 409, ISBN 0201547309.
  15. ^ Шредер, К.-П .; Коннон Смит, Роберт (2008), «Переосмысление далекого будущего Солнца и Земли», Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества , 386 (1): 155–163, arXiv : 0801.4031 , Bibcode : 2008MNRAS.386..155S , doi : 10.1111 / j.1365-2966.2008.13022.x , S2CID 10073988 
  16. ^ «Лекция 40: Солнце в прошлом и будущем» . www.astronomy.ohio-state.edu . Проверено 1 сентября 2020 .
  17. ^ Sackmann, И.-Juliana; Бутройд, Арнольд И. (февраль 2003 г.), «Наше Солнце. V. Яркое молодое Солнце, соответствующее гелиосейсмологии и высоким температурам на древней Земле и Марсе», The Astrophysical Journal , 583 (2): 1024–1039, arXiv : astro- тел / 0210128 , Bibcode : 2003ApJ ... 583.1024S , DOI : 10,1086 / 345408 , S2CID 118904050 
  18. ^ "Планетарный информационный бюллетень" . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 1 сентября 2020 .
  19. ^ «Астрономические константы: текущие наилучшие оценки (CBE)» . Численные стандарты фундаментальной астрономии . IAU Division I. Рабочая группа. 2012 . Проверено 28 июня 2018 .