Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

4 frågor/svar hittade

Universum-Solen-Planeterna [20478]

Fråga:
Hur har solens utstrålning varierat sedan den bildades?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Solen blir sakta varmare, så klimatet på jorden blir väl allt hetare sett på årmiljoners sikt, men när i sin historia var solen som svalast, efter det att den blev en lysande sol? (Istiderna på jorden sägs inte ha med solen att göra utan med jordbanans form.)
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Figuren nedan från Solar_luminosity visar solens luminositet (röd kurva) under 12 miljarder år. Vi ser att ljusstyrkan var minimum c:a 300 miljoner år efter det att solen bildades. Sedan dess har ljusstyrkan stadigt ökat med c:a 30%.

Istiderna har tidskonstant av storleksordningen 100000 år, se fråga 830 .

På kort sikt (några tusen år) är alltså ändringar i medeltemperaturen hos jorden inte orsakat av ändringar i solarkonstanten (fråga 13917 och figuren i fråga 20532 ) genom ändrad luminositet eller ändringar i jordens rörelse, se fråga 830 . Den helt överskuggande faktorn är förekomsten av växthusgaser, se fråga 12668 .

Lägg märke till den stora ökningen i luminositet från åldern 10 miljarder år. Den beror på att bränslet i centrum (väte) börjar ta slut. Solens kärna kontraherar och yttre delarna expanderar. Större radie (blå kurva) betyder högre luminositet. Vid 10 miljarder år börjar yttemperaturen (grön kurva) minska, och solen börjar utvecklas till en röd jättestjärna.



/Peter E

Nyckelord: solarkonstanten [6]; solens utveckling [4]; växthuseffekten [30]; istider [6];

1 https://en.wikipedia.org/wiki/Paleoclimatology#/media/File:All_palaeotemps.png

*

Universum-Solen-Planeterna [10658]

Fråga:
Var kommer solens energi ifrån?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Jag undrar hur kan det komma sig att solen har funnits i miljarder år utan att dess strålning varken har minskat eller ökat? dvs nästan allt behöver energi att fungera eller har en vis funktion som sedan brukar lägga av efter några år och det behövs en arbetsfunktion för att den ska fungera men solen det är ingen som driver den eller har skapat den hur kan den då fungera i miljarder år utan någons påverkan?
/fatma z, Apelgårdskolan, Malmö

Svar:
Solen befinner sig nu i ett skede med långsam utveckling (huvudserien). Då sker energiproduktionen genom "förbränning" av väte till helium i solens centrum. Detta har pågått i 5 miljarder år och kommer fortsätta i 5 miljarder år till. Därefter sker en rad drastiska förändringar innan solen slutar som en vit dvärgstjärna. För detta se nedan.

"Förbränningen" av väte till helium är inte vanlig kemisk förbränning som förbränning av kol till koldioxid genom tillsats av syre. Kemisk förbränning ger bara energimängder på ungefär eV (en mycket liten energienhet). Med en sådan förbränning skulle solen bara kunna lysa några tusen år.

En annan möjlig källa till solens energiutveckling som man funderade på i slutet av 1800-talet är gravitationsenergi. Solen skulle kunna frigöra energi genom att dra sig samman. Inte heller denna källa räcker till för att förklara energiutvecklingen under flera miljarder år.

För att förklara solens energiutveckling måste man ta till kärnfysik. Denna kunskap utvecklades under de första åren av 1900-talet. Den reaktion som ger solen energi sker vid c:a 15 miljoner grader i solens centrum och är mycket förenklat (i själva verket går reaktionen i flera steg, se bilden nedan och länk 1, Energiproduktion för detaljer):

4 1H --> 4He + energi

En väteatom har massan 1.007825032 massenheter (u) och en heliumatom har massan 4.002603250 u. Fyra väteatomer väger då 4.031300128 u. Skillnaden 0.028696878 u motsvarar en energi på 0.028696878*931.5 MeV = 26.7 MeV, dvs 26700000 eV, allså en miljon gånger mer än vad vanlig förbränning ger. Det är alltså denna stora förvandling av massa till energi (E=mc2) som är solens energikälla. Den relativa energiutvecklingen blir 0.028696878/4.031300128 = 0.71%, dvs 0.71% av massan väte omvandlas till energi.

Energin som frigörs i solens centrum transporteras till solytan med konvektion och strålning. Temperaturen vid solytan är c:a 6000 grader och vid den temperaturen sänds det ut temperaturstrålning med maximum intensitet i synligt ljus, se fråga 12409 .

En stjärna som är lite tyngre än solen kan mot slutet av sin utveckling även börja förbränna helium till kol:

3 4He --> 12C + Q

där Q är den utvecklade energin per reaktion:

Q = 3*m(4He) - m(12C) = 3*4.002603 - 12.000000 = 0.007809 massenheter = 0.007809*931.5 MeV = 7.274 MeV

Den relativa energiutvecklingen blir 0.007809/12 = 0.065%, dvs 0.065% av massan helium omvandlas till energi.

Att vätet räcker i c:a 5 miljarder år till betyder inte att livet kan finnas så länge. Allteftersom heliumhalten i solens centrum ökar, ökar också solstrålningen. Om 1 miljard är den 10 % högre än i dag. Det låter kanske inte så mycket, men det kommer leda till en skenande växthuseffekt i jordatmosfären, där sluttillståndet liknar förhållandet på vår grannplanet Venus. Där är temperaturen på ytan 450 oC, atmosfären består av kolsyra med ett tryck av 100 atmosfärer och molnen består av svavelsyra. Inget vatten finns nu på Venus. Under sådana förhållanden kan inget liv finnas.

Det är alltså naturlagarna som är så funtade att en stjärna av solens typ har en mycket lång period av långsam utveckling. Om utvecklingen hade varit mycket snabbare hade knappast liv hunnit utvecklas. Vi har idag mycket god kunskap om vad som sker i en stjärna som solen och hur den utvecklas.

Om du vill ha mer information, kolla sajten What will happen to the Solar System in the future . Den är på engelska. Det finns också en artikel oktobernumret 2002 av Sky and Telescope. Den är också på engelska.



/KS/lpe

Se även fråga 13731

Nyckelord: solens utveckling [4]; solens energiproduktion [9];

1 http://kasper.pixe.lth.se/NuclearPhysics/slideShow/f1/

*

Universum-Solen-Planeterna [3446]

Fråga:
Hur föds respektive dör stjärnor?
/Elin N, Värmdö Gymnasium, Gustavsberg

Svar:
Stjärnor föds då gasmoln trycks ihop, till exempel när gasmoln kolliderar. Sedan drar gravitationen ihop gasklumparna till stjärnor. Det finns tre typer av stabila himlakroppar: Planeter, vita dvärgstjärnor och neutronstjärnor. En stjärna måste alltså sluta i ett av dessa tillstånd, eller också vika sig ut ur vårt universum i ett svart hål.

I en mycket liten "stjärna" startar aldrig kärnreaktionerna, och den kommer sluta som en kall, planetlik himlakropp en så kallad brun dvärg. Denna undre gräns för stjärnors massa är ungefär 0.08 solmassor.

Det finns även en övre gräns för stjärnors massa på c:a 100 solmassor. Om molnet som komprimeras har en massa överstigande detta gränsvärde startar kärnreaktionerna innan stjärnan är färdigbildad så att en del av gasmolnet blåses bort av strålningstrycket.

När kärnreaktionerna upphör i en stjärna som solen, kastas en del av höljet av, det bildas en planetarisk nebulosa. Stjärnan krymper ihop till en vit dvärg. En kall vit dvärg är faktiskt svart!

En mycket stor stjärna slutar som supernova, kvar blir en neutronstjärna ett svart hål eller ingenting alls.

En detaljerad beskrivning av stjärnutveckling finns i Wikipedia-artikeln Stellar_evolution (på engelska). En stjärna med solens massa utvecklas enligt figuren nedan. Först ungefär 10 miljarder år med mycket långsamt ökande ljusstyrka (solen är för närvarande halvvägs i denna fas). Sedan en tid som röd jättestjärna, och till sist en vit dvärgstjärna.



/KS/lpe

Nyckelord: stjärnors utveckling [15]; solens utveckling [4];

*

Värme [542]

Fråga:
Hur skulle jordens temperatur ändras med tiden, om solen plötsligt slutade lysa?
/

Svar:
Detta är en hypotetisk fråga. Solen kommer att dö om ca 4 miljarder år men den kommer då att svälla och bli en s k röd jättestjärna. Den kommer alltså inte att slockna likt en glödlampa som släcks. Men låt oss leka med tanken att solen slocknar plötsligt. Då skulle temperaturen i atmosfären sjunka snabbt. För att få en uppfattningen av hur snabbt detta sker kan du fundera på: Tänk Hur mycket sjunker temparaturen under natten? På några dagar skulle säkert temperaturen vara under - 50 grader C. Inne i jorden skulle däremot inte temperaturen sjunka så väldigt mycket. Det tar ju månader för tjälen att komma ner någon meter i jorden. Dessutom så uppvärms jorden hela tiden i sitt inre genom radioaktiva sönderfall.

Se fråga 3446 för ett mer sannolik utveckling.
/GO/lpe

Nyckelord: solens utveckling [4];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7181 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-26 10:23:43.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.