¿De dónde sacó el sol su energía para quemarse? ¿Es de la misma manera en que encendemos una cerilla? Si hay ciertas teorías, ¿cuál es la verificación científica detrás de ellas?

Answer 1

Una respuesta simplificada:
El sol no está realmente “quemándose”, ya que el fuego requiere oxígeno. Sin embargo, es caliente y brillante debido al proceso continuo de Fusión Termonuclear de Hidrógeno en su núcleo. La fusión es el acto de combinar los núcleos atómicos de los elementos, lo que puede ser una perspectiva sorprendentemente difícil, incluso con el elemento más simple y ligero del universo (hidrógeno) que no se fusionará fácilmente con otro átomo de hidrógeno debido a que ambas partículas poseen un +1 Carga eléctrica generada por sus respectivos protones individuales. Esta repulsión electrostática evita que se produzca la fusión, y se requiere fuerza bruta para superarla. Esta fuerza bruta se ha logrado en la Tierra a través de explosiones de fisión dentro de ojivas atómicas y rayos láser ultra potentes como los que se encuentran en la Instalación de encendido por láser en California. Sin embargo, el Sol, en lugar de la tecnología, aplica esta fuerza bruta en forma de calor. (De ahí el término THERMO-nuclear Fusion) Como probablemente sepa, cuanto más alta sea la temperatura de un material, más rápidamente se moverán sus partículas y colisionarán entre sí. A una temperatura superior a los 20 millones de grados Fahrenheit, hay suficiente fuerza cinética disponible para unir los átomos de hidrógeno con la fuerza suficiente para superar su repulsión electrostática mutua, lo que lleva a ambos núcleos lo suficientemente cerca como para que otra fuerza de la naturaleza tome el control: La atractiva Fuerza Nuclear Fuerte . Ahora se produce la fusión, combinando ambos átomos de hidrógeno y creando un átomo de helio (altamente inestable), que también libera una gran cantidad de energía en el proceso.
Entonces, la clave para iniciar el proceso de Fusión en las estrellas es un calor enorme. Cómo se genera este calor es la respuesta a tu pregunta:

Presión.
Cuando comprimen mucho algo, los átomos tienen menos espacio para moverse y chocar con más frecuencia, lo que aumenta la temperatura.
¿Y de dónde viene la presión?

Gravedad.
¿Y de dónde vino la Gravedad?

Masa.
Cualquier cosa que tenga masa experimenta la fuerza de atracción hacia todos los demás puntos de masa conocidos como gravedad, y cuanto mayor sea la masa, mayor será la fuerza gravitatoria (gracias, Newton). Sencillamente, las estrellas son objetos altamente masivos, lo que significa que poseen una tremenda gravedad, lo que significa que están tratando de aplastarse bajo su enorme peso. Este colapso hacia adentro desde todas las direcciones es lo que le da a los objetos masivos como estrellas y planetas sus formas redondas, y con suficiente fuerza gravitacional, las presiones internas se elevan lo suficiente como para generar las temperaturas en decenas o cientos de millones de grados requeridos para encender Fusion.

Júpiter o Saturno, que son enormes bolas de hidrógeno como el Sol, pueden considerarse como estrellas fallidas; contenían todos los ingredientes correctos necesarios para convertirse en estrellas, pero nunca ganaron suficiente masa durante su formación para crear suficiente gravedad para crear suficiente presión para crear la temperatura suficiente para iniciar la fusión.

La razón por la que los científicos saben estas cosas con tanta confianza es en parte gracias a un siglo de investigación y experimentación en la Tierra que involucra a la física nuclear, y también a la observación empírica del comportamiento del Sol que tiende a respaldar las proyecciones matemáticas de las condiciones dentro de él. Por ejemplo, las emisiones de neutrinos del núcleo del Sol concuerdan bastante bien con los valores pronosticados matemáticamente asociados con su masa / tamaño / edad / salida de energía / etc.

¡Espero que esto ayude!

Answer 2

¡Gravedad! Cuando las cosas caen juntas, se aceleran. Cuando una nube de gas se derrumba, se calienta. Si es lo suficientemente grande, eventualmente la mitad de la nube de gas estará lo suficientemente caliente y lo suficientemente densa como para que ocurra la fusión nuclear. La fusión nuclear de elementos ligeros en elementos más pesados ​​es exotérmica , lo que significa que libera energía y calienta el medio. Esa energía es lo que evita que la nube se colapse más. Entonces, la fusión hace que el sol brille durante miles de millones de años, pero hay que agradecerles la gravedad por mantener el sol unido para activar la fusión nuclear.

La física estelar es en realidad modelada en detalle. Requiere detalles de física nuclear, gravedad, termodinámica, dinámica de fluidos, transporte radiativo, química … y los modelos de estructura estelar están de acuerdo con lo que se mide en la naturaleza. Las principales herramientas de observación son las mediciones de la luz de las estrellas, sus espectros, e incluso cómo oscilan las estrellas. Mirar millones de estrellas permite a los astrofísicos ver cómo las estrellas de diferentes masas, composiciones y edades emiten luz, todo de acuerdo con los modelos. Mirar las oscilaciones de estrellas individuales les permite medir la estructura interna, de nuevo de acuerdo con los modelos.

Para una introducción a nivel de posgrado (o de pregrado avanzado), mira el libro Stellar Interiors de Hansen, Kawaler y Trimble.

Answer 3

Fusión. En que no es interminable, solo dura mucho tiempo.

El sol está compuesto principalmente de hidrógeno. La gravedad masiva del sol crea una presión tan increíble sobre los átomos de hidrógeno en el centro que se fusionan en átomos de helio. Este proceso convierte una pequeña cantidad de materia en energía. Pero incluso pequeñas cantidades de materia se convierten en cantidades bastante grandes de energía. Debido a que el sol es tan grande y la reacción de fusión es tan enérgica, esas reacciones pueden durar mucho, mucho tiempo.

Pero no para siempre. Eventualmente, todo (o la mayoría) del hidrógeno se agotará. Las otras moléculas involucradas también pueden fusionarse, pero el proceso será cada vez menos efectivo y el sol eventualmente morirá. Afortunadamente, las escalas de tiempo de esto son vastas. se estima que el sol ha estado brillando durante 4 billones de años y se quemará en otros 4 billones. Lo que hacemos entonces es una pregunta para nuestros descendientes, si nuestra especie sobrevive tanto tiempo.

Answer 4

La energía que libera el sol es el resultado de la reacción de fusión nuclear exotérmica, catalizada por la gravedad. Pero la pregunta sigue siendo: ¿cuál es la fuente de esa energía?

El calor de un tronco en llamas es el resultado de una reacción química exotérmica, pero esa no es la fuente de la energía liberada. La fuente es la energía del sol que fue capturada por la fotosíntesis y almacenada en las moléculas del tronco como energía potencial química cuando el tronco era un árbol vivo. La fuente de la energía liberada por un tronco en llamas es el sol.

Entonces, ¿cuál es la fuente de la energía del sol? En otras palabras, ¿de dónde vino originalmente la energía que está siendo liberada por la reacción de fusión en el sol? Esta es la pregunta más profunda que se hace. La respuesta es que esta energía tiene su origen en la expansión del universo y la naturaleza de la nucleosíntesis en los primeros minutos después del nacimiento de nuestro universo.

Durante la nucleosíntesis del Big Bang, no se produjeron elementos más pesados ​​que el litio debido a un cuello de botella en las cadenas de reacción en las condiciones del universo durante esa fase. Cuando el universo se expandió y se enfrió rápidamente, la nucleosíntesis se detuvo por completo. Debido a que las condiciones en el universo temprano no permitieron la creación de estos núcleos más pesados, que tienen una energía más baja, estos núcleos ligeros separados en el espacio eran, en efecto, un tipo de energía potencial.

Más tarde, cuando el hidrógeno y el helio se comprimieron gravitacionalmente a altas densidades en las estrellas, comenzó la nucleosíntesis estelar. En estas condiciones, las altas densidades durante miles de años permiten que las colisiones triples de los núcleos de helio-4 produzcan carbono lentamente a través del proceso triple alfa, liberando la energía potencial que era inaccesible durante la nucleosíntesis del Big Bang.

Ahí es donde las estrellas obtienen su energía.

Answer 5

Como Frank Heile ya dio una excelente respuesta sobre la fusión, me limitaré a las cosas antes y después de esto.

Las estrellas se forman de nubes de gas. Por ejemplo, la Nebulosa de Orión.

Como el gas no se distribuye uniformemente, habrá tirones gravitacionales que hacen que algunas partes sean más densas que otras.
Lo que sucederá después es que esta parte más densa atraerá aún más partículas. Gravedad.

fuente: Spacetime es un Pringle

Cada partícula (átomo o grupo de átomos) que esté lo suficientemente cerca de la más grande será extraída. Y con esto, el rango se volverá más y más grande y se extraerán más partículas.
Esto eventualmente resultará en una Protoestrella

En este proceso se acumulará la presión dentro de la protoestrella. Cuando esto suceda se calentará. La presión que conduce al calor se puede observar con solo usar una bomba manual. Cuando bombeas tus llantas se sentirá más caliente.

(Bomba de bicicleta)

Hasta este punto vemos un ‘colapso’, la estrella se vuelve más y más densa. Y con esa energía (calor) se irá acumulando más y más.
Esto resulta en la fusión de los átomos de hidrógeno en el helio, como lo señaló Frank Heile. Debido a la fusión / las partículas de calor se alejan del núcleo, debido a la gravedad, las partículas se retiran. El momento en que la fusión es el principal proveedor de energía para la estrella de la que hablamos (a) Secuencia principal (estrella). Esta estrella se mantendrá mientras exista la fusión de materiales “ligeros” en material más pesado (hidrógeno en helio, helio en carbono).

Ahora tenemos que esperar un tiempo loooooooong. La estrella (sol) será simplemente un reactor de fusión gigante. Y con el tiempo, se crearán elementos de recuperación y se agotarán los elementos más ligeros. Esto causará una desaceleración en la reacción nuclear y el núcleo se contraerá. Cuando esto suceda, la fusión tendrá lugar en una cáscara alrededor del núcleo y la estrella comenzará a crecer más y más debido a las temperaturas más altas. La estrella se convertirá en un gigante rojo.
Cuando la estrella se quema por completo, quedará una nueva nebulosa como la Nebulosa Ojo de Gato.

Comienza con una nebulosa y termina con una nebulosa.

Answer 6

La fuente de la ENORME mayoría de la energía que emite el Sol es la diferencia en la energía (masa) de 4 núcleos de hidrógeno (es decir, 4 protones) y la energía (masa) de un núcleo de helio (2 protones y 2 neutrones unidos a un núcleo). Por lo tanto, es la “quema” de Hidrógeno para producir Helio que alimenta la energía emitida por el Sol (por [math] \ Delta E = \ Delta mc ^ 2 [/ math]). Esta diferencia de masa (24 MeV = (4 * masa de protones – masa de helio)) se debe a la fuerza de color entre los quarks que forman los protones y los neutrones. Los tres quarks en 4 protones diferentes tienen más energía que los 12 quarks en 2 protones y 2 neutrones unidos a un núcleo de helio. Hay dos cosas que dificultan esta reacción:

1. Los 4 protones tienen carga positiva, por lo que la fuerza electrostática intenta separarlos. Entonces, para que los protones estén lo suficientemente cerca para reaccionar, se necesita una energía muy alta (alta temperatura) y una alta densidad, por lo que se producen muchas colisiones por segundo.

   Las condiciones de alta temperatura (millones de grados) y alta densidad (gas de hidrógeno ionizado a 150 veces la densidad del agua) se crean por gravedad. Cuando la nube de baja temperatura y baja densidad de gas hidrógeno se comprimió en un proto-sol por gravedad, la temperatura y la presión aumentaron hasta el nivel necesario para iniciar la reacción de fusión. Así que la gravedad es como el fósforo que inicia un “fuego” en una chimenea. La gravedad es también lo que crea la “chimenea”, ya que mantiene el combustible unido el tiempo suficiente para reaccionar, es como las paredes de una chimenea que contiene el fuego. (Vea mi respuesta a: ¿Por qué giran los planetas? Para obtener información sobre el colapso de la nube de gas que creó el sistema solar).

2. La fuerza nuclear débil es necesaria para permitir que 2 de los 4 protones se conviertan en neutrones. La interacción débil es muy débil en comparación con la fuerza del color, por lo que es necesario tener una temperatura suficientemente alta y una densidad suficientemente alta para que la reacción nuclear débil tenga tiempo suficiente para actuar y transformar un protón en un neutrón.

Por lo tanto, la gravedad es la combinación y la chimenea que inicia la reacción de fusión y la mantiene en funcionamiento, pero la razón por la que el Sol se quemará durante miles de millones de años es la diferencia en los niveles de energía de los núcleos debido a la fuerte fuerza del color. La gravedad es la fuente del calor inicial necesario para encender el combustible nuclear y también es el recipiente que mantiene el combustible unido en la temperatura alta y la alta densidad necesaria para que el combustible se queme. Una vez que comienza la fusión, mantiene la temperatura alta durante un tiempo muy largo. Sin ningún combustible de fusión nuclear, la gravedad por sí sola permitiría que la estrella brillara como nuestro Sol durante unos pocos millones de años. Pero en esta condición hipotética realmente no se produciría ningún “ardor” ya que la energía potencial gravitatoria es lo que haría que la estrella se caliente durante el “corto” período de tiempo.

La reacción de fusión nuclear se describe en Wikipedia aquí. Esta es una imagen de ese artículo que muestra los cinco pasos separados que se requieren. Se requieren alta temperatura y presión para los 5 pasos y se requieren interacciones débiles para 2 de estas reacciones (las dos principales donde se emiten positrones y neutrinos):

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La verificación científica de esta “teoría” es bastante rigurosa. Hemos hecho muchos experimentos que calculan las velocidades de reacción esperadas para estas reacciones de fusión nuclear y hemos simulado ampliamente las condiciones en el Sol (y muchas otras estrellas) para verificar que la salida de energía de estas estrellas sea consistente con estas reacciones. De hecho, la fusión de los núcleos de helio para producir todos los núcleos más pesados ​​(hasta el hierro) también se ha calculado y comprendido. Sabemos los tipos de estrellas donde ocurren todos estos tipos de reacciones y estos modelos han sido validados por observación. Realmente no hay dudas significativas sobre los grandes trazos generales de estas teorías: puede haber algún debate sobre detalles particulares, pero eso es normal en cualquier ciencia.

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Para más información sobre la fusión, ver: Fusión nuclear,
Mi respuesta a: En las estrellas, las reacciones de fusión ocurren cuando los protones chocan. …? y mi respuesta a: ¿Qué evento individual sería “la cosa más genial” si sucediera?

Answer 7

Durante la formación del Sol, una gran densa nube de gases, compuesta principalmente de gas hidrógeno, se combina y comprime bajo la gravedad combinada. Más y más nubes de gas se unen a la densa nube de gas.

La temperatura en el centro de la nube aumenta cada vez más debido a la creciente presión de los gases circundantes, debido a la gravedad.

En un punto, se alcanza una temperatura suficientemente alta, donde el cuarto estado de la materia, el plasma existe en el centro del núcleo.

A temperaturas aún más altas, la energía alcanzada es extremadamente alta, ya que los protones y los protones se fusionan entre sí contra la fuerza de repulsión para someterse a la fusión nuclear, que libera una gran cantidad de energía en forma de luz y calor. Este fotón de luz lo hace, dolorosamente, a través de las capas de gas, fuera del Sol, que en última instancia nos abre camino a nosotros como la Luz del Sol.

El Sol continuará quemando sus gases en el núcleo a través de Fusion, equilibrando la Gravedad del Sol.

En la Tierra, la Fusión Nuclear no es posible, porque ningún material a partir de ahora puede soportar las temperaturas requeridas para la Fusión.

Answer 8

Cuando nace una estrella, comienza como una gran nube de gas. Si la masa de esta nube de gas es demasiado grande, comienza a contraerse debido a la gravitación. A medida que la masa de gas se contrae hacia el centro, la temperatura en el centro aumenta, porque la energía gravitacional potencial se convierte en energía térmica. Así, la temperatura en el centro de esta gran nube de gas aumenta y aumenta hasta que alcanza un cierto valor; En este punto, las reacciones termonucleares comienzan en el centro y nace una estrella. Mientras haya combustible nuclear (que inicialmente significa hidrógeno) en el centro de la estrella, seguirá brillando, durante un período que puede durar miles de millones de años, el caso de nuestro sol. Cuando todo el combustible termonuclear en el centro de la estrella se agota, dependiendo de la masa de la estrella, puede explotar como una supernova o sufrir un colapso gravitacional y convertirse en una estrella de neutrones o un agujero negro. O simplemente puede convertirse en una enana blanca, luego en una enana roja y, finalmente, en un objeto negro, muerto y sin luz, que se cree que le sucederá a nuestro sol, porque su masa no es lo suficientemente grande como para que se convierta en una estrella de neutrones o en un negro. agujero.

Answer 9

Las estrellas obtienen su energía de la fusión nuclear de elementos ligeros en su núcleo. En el caso de nuestro sol, es principalmente hidrógeno, pero las estrellas más pesadas pueden fusionar elementos más pesados ​​una vez que agotan su hidrógeno. Lo que hace posible esta fusión es la enorme cantidad de presión en el núcleo de la estrella, de la cual la gravedad es responsable.

La producción de energía, aunque dura mucho, mucho tiempo, no tiene fin. La fusión crea elementos más pesados ​​de los más ligeros, liberando mucha energía en el proceso. Mientras haya combustible, la fusión continuará produciendo calor. Para el Sol, este proceso se detendrá en unos 5 mil millones de años, cuando no haya suficiente hidrógeno para mantener la reacción. en ese punto, el sol se convertirá en una masa de masa caliente y densa, llamada enana blanca, y se enfriará gradualmente durante millones de años.

Answer 10

Más que la quema de una cerilla, la energía del Sol puede compararse con la de una bomba termonuclear. Ambos derivan energía de la reacción de fusión nuclear, en la que dos átomos más pequeños (por ejemplo, de un tipo de hidrógeno) se combinan para formar un átomo más grande (por ejemplo, de helio) que es mucho más estable .

También se puede observar una ligera similitud con la quema de una cerilla que, en este caso también, se libera energía en forma de calor durante la transición de un estado menos estable a un estado más estable.

Ver más :
1. Reacciones nucleares en el sol
2. Reacción en cadena protón-protón.

Answer 11

Nuestro Sol obtiene su energía de la fusión nuclear que involucra elementos como el hidrógeno y el helio (principalmente) y quizás otros elementos más pesados.

Para obtener más información sobre cómo nacen y se clasifican estrellas como nuestro Sol, consulte Evolución estelar y Clasificación estelar.

Además, vea la famosa ecuación de Einstein [math] E = mc ^ 2 [/ math] que describe la equivalencia masa-energía. Es esta ecuación la que gobierna cuánto calor tiene una estrella (entre muchas otras cosas).

Answer 12

Bueno, primero tenemos que determinar cuál es el significado real de materia y energía. La ecuación de Einstein E = mc2 es la clave. Dice que la energía puede convertirse en masa y masa en energía. Así que masa y energía son lo mismo en dos formas diferentes. Así que en el núcleo de una estrella donde se produce la fusión nuclear, los átomos de hidrógeno se fusionan (lo mismo para el helio …). En ese proceso se liberan cantidades increíbles de energía. Así que finalmente podemos concluir que la masa de la estrella se está convirtiendo en energía.

Answer 13

Todas las demás respuestas son correctas, pero aún puedes preguntar “¿el sol hace una fusión nuclear?” O algo similar. El sol puede hacer fusión nuclear por gravedad. La masa gigantesca del sol atrae hacia el centro, la masa cruje los átomos y los fusiona, liberando energía electromagnética.

Answer 14

No hay fuente química de energía en el sol.

Inicialmente obtuvo su calor de la simple compresión de sus gases por gravedad. Desde entonces, ha estado complementando eso con la energía de la fusión de elementos ligeros para hacer los más pesados, como en una “bomba H”.

Answer 15

Su liberación de energía comienza con la gravedad. El Sol es tan masivo que su gravedad comprime el hidrógeno en su núcleo a una presión tan alta que los núcleos de hidrógeno se ven obligados a unirse para formar núcleos de helio. Esto es conocido por liberar energía. Obviamente esto no puede continuar para siempre.

Answer 16

Ver pregunta / respuesta anterior
Si la quema consume oxígeno, y el Sol (cualquier estrella) ha estado ardiendo con tanta furia durante tanto tiempo, ¿de dónde proviene todo el oxígeno?

Answer 17

Mejor analogía: un motor diesel. Un motor diesel no tiene una bujía para encender la mezcla de aire y combustible. En cambio, a medida que el cilindro comprime la mezcla, eventualmente se calentará tanto que se encenderá espontáneamente debido a que el trabajo que se realiza al comprimirlo genera calor (ley del gas ideal – Wikipedia).

Es de la misma manera que una estrella, el Sol es una, se forma cuando una nube de hidrógeno en su mayoría se colapsa sobre sí misma debido a su gravedad. A medida que la presión y la temperatura crecen en el núcleo, se alcanza un punto en el que se puede mantener la fusión nuclear del hidrógeno.

Answer 18

La fusión nuclear es el término clave de esta respuesta.

Cuando 2 núcleos ligeros se fusionan para formar un núcleo más grande, se libera energía ya que el núcleo más grande está más estrechamente unido

El átomo de hidrógeno 2 (abundante en estrellas) se combina para formar un deutrón y un positrón con una liberación de 0,42 MeV.

Y junto a este 2 deutron se combinan para formar un isótopo ligero de helio que libera 3.27 MeV de energía. ..

Es una cadena de reacciones, hay reacciones similares como esta liberando gran cantidad de wnergy.

Conclusión total 4: el átomo de hidrógeno se combina para formar el átomo de He con una liberación de 26.7 MeV

En pocas palabras >> el hidrógeno abundante se convierte en helio y libera una gran cantidad de energía …

A medida que el hidrógeno en el núcleo se agota y se convierte en He, el núcleo comienza a enfriarse. La estrella comenzó a colapsarse bajo la gravedad … ¡lo que aumenta la temperatura del núcleo si la temperatura supera los 10 ^ 8 se produce la fusión que es He al carbono!

Answer 19

La gravedad es todo lo que tomó. Las estrellas se forman cuando los grumos de materia (generalmente hidrógeno) se agrupan en el espacio debido a la gravedad, hasta que una masa lo suficientemente grande como para que la presión debida a la gravedad sea lo suficientemente intensa como para provocar el inicio de la fusión nuclear. La fusión continuará hasta que no haya más material para sostener la reacción de fusión o ya no se cumplan las condiciones (presión, temperatura) para una fusión sostenida. En las estrellas, debido a su masa extrema, este proceso toma el orden de miles de millones de años. Bastante fascinante, en realidad.

Answer 20

Todo comenzó … realmente comenzó, cuando las partículas que flotaban en el espacio, se atraían entre sí para formar un núcleo de gas y polvo. Este núcleo continuó acumulándose, atrayendo cada vez más gas. A medida que este núcleo creció, el gas comenzó a alcanzar niveles donde la presión de la masa del gas acumulado comenzó a calentar el interior de esta masa, formando lo que se conoce como una protoestrella. Este calor surge de los efectos de la masa acumulada que intenta comprimir los átomos de gas y las fuerzas atómicas inherentes a los átomos para mantener su forma y movimiento contra esta fuerza creciente. El calor generado comienza a sumarse a la fuerza que empuja hacia afuera desde el centro, pero no es suficiente para superarla. A medida que se acumula más y más masa, se generan cada vez más fuerza y ​​calor repulsivos como recurso de esta acumulación. Finalmente, el calor de la compresión alcanza un punto en el que los átomos de gas (hidrógeno) ya no pueden repelerse entre sí cuando se desplazan dentro de la masa de la protoestrella. Esto hace que los átomos de hidrógeno colisionen para formar un átomo de helio y liberen calor en una reacción llamada “fusión”. Una vez que esta reacción de fusión alcanza los 15 millones de grados, es instantánea en su efecto sobre la protoestrella y se autoperpetúa, lo que resulta en una estrella que arde activamente. La única manera de que termine esta reacción será la conversión total (quema) de todo el combustible disponible en elementos más pesados, desde hidrógeno a helio, carbono y finalmente hierro, hasta que ya no pueda producirse la fusión para hacer los elementos más pesados ​​o liberar calor.