Warum ist die Dichte der Sonne geringer als die der inneren Planeten?

Die Dichte der Sonne beträgt und die von Merkur , aber sollte die Sonne nicht dichter sein? Denn als sich das Sonnensystem bildete, gab es eine große Trümmerscheibe, und je nach Dichte der Trümmer entfernte es sich näher oder weiter vom Zentrum, wodurch sich dann die Planeten bildeten, aber die Sonne ist im Zentrum und es ist weniger dichter als Merkur, warum?$1410~\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}$$5430~\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}$

Die Sonne ist nicht die ganze Zeit über gleich dicht.

Laut der Solar-Innenseite von MSFC liegt die Kerndichte im Zentrum der Sonne bei satten 150.000 kg / m . Um ihn herum liegt die Strahlungszone bei 20.000 - 200 kg / m (bereits weniger dicht als Wasser). Am Rand ist schließlich die Konvektionszone - die Dichte an dem Teil, den wir sehen, ist viel weniger dicht als unsere eigene Luft ...$^3$$^3$

Obwohl die durchschnittliche Dichte der Sonne nicht sehr bemerkenswert ist, ist der Kern der dichteste Ort im Sonnensystem.

(Sonnenquerschnitt aus Wikipedia.org )

Die Verschmelzung innerhalb eines Sterns beeinflusst die Dichte der Sonne (was bei einem Planeten nicht der Fall ist). Es entsteht ein nach außen gerichteter Druck, der die Anziehungskraft der Schwerkraft ausgleicht und so die Dichte verringert, solange der Stern brennt. Sobald ein Stern die Masse der Sonne nicht mehr aushält, bleibt ein weißer Zwerg übrig, der tatsächlich viel dichter ist als Merkur.

Die Dichte der Materie hängt nicht nur von ihrer Zusammensetzung ab, sondern auch von Temperatur und Druck. Es ist nicht sinnvoll zu sagen, dass Substanz A dichter ist als Substanz B, ohne die Bedingungen anzugeben, unter denen der Vergleich durchgeführt wird.

Für ein einfaches alltägliches Beispiel ist Wasser bei Raumtemperatur (und Druck) wesentlich dichter als Luft. Erhitzen Sie beide jedoch über 100 ° C, und das Wasser verdampft und wird sogar bei gleicher Temperatur und gleichem Druck erheblich weniger dicht als Luft.

(Nach dem idealen Gasgesetz ist die Dichte verschiedener Gase bei einer gegebenen Temperatur und einem gegebenen Druck ungefähr proportional zu ihrer durchschnittlichen Molekülmasse. Die Molekülmasse von Wasser ist nur etwa halb so groß wie die von zweiatomigem Sauerstoff und Stickstoff, die die Hauptbestandteile von Luft sind auf der Erde, und damit ist Wasserdampf nur etwa halb so dicht wie Luft bei gleicher Temperatur und gleichem Druck.)

Die Oberflächentemperatur von Quecksilber liegt unter 1000 ° C (und die Innentemperatur sollte nicht viel höher sein) und besteht hauptsächlich aus Metallen und Silikatmineralien (dh Gesteinen), die bei diesen Temperaturen fest oder flüssig sind. Währenddessen liegt die Temperatur der Sonne an der Oberfläche (Photosphäre) bei über 5000 ° C und im Inneren viel heißer. Wenn Sie Quecksilber auf die gleiche Temperatur wie die Sonne erwärmen könnten, würden die meisten Steine ​​und Metalle, aus denen es besteht, verdampfen und viel weniger dicht werden. Ein Großteil des Dichteunterschieds hängt einfach damit zusammen, dass Merkur viel kühler als die Sonne ist und daher fest bleiben kann.

Ein weiterer Grund, warum die Sonne weniger dicht ist als Quecksilber, ist, dass die Sonne viel leichtes Wasserstoffgas enthält (das sowohl ein sehr niedriges Molekulargewicht als auch einen sehr niedrigen Verdampfungspunkt aufweist), während Quecksilber fast überhaupt keinen Wasserstoff enthält. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Wärme der Sonne und der Sonnenwind Wasserstoff und andere flüchtige Substanzen mit geringer Dichte, die Quecksilber möglicherweise einmal hatte (oder die möglicherweise in seinem allgemeinen Gebiet während der Entstehung des Sonnensystems existierten), effektiv weggeblasen haben ).

Die Sonne selbst kann aufgrund ihrer enormen Schwerkraft Wasserstoff speichern (aber trotzdem verliert sie ungefähr eine Milliarde Kilogramm pro Sekunde; das ist im Grunde genommen der Sonnenwind, den ich oben erwähnt habe). Quecksilber ist jedoch viel kleiner, und daher ist seine Schwerkraft nicht stark genug, um seinen eigenen Wasserstoff so nahe an der Sonne zu halten.

(Grundsätzlich geschah das Gleiche mit Venus, Erde und Mars, weshalb diese inneren Planeten nicht wie Jupiter und Saturn zu riesigen Kugeln aus Wasserstoffgas wurden. Erde und Venus waren jedoch groß genug und weit genug entfernt Die Sonne, an der sie sich an etwas weniger flüchtigen Substanzen wie Wasser und Luft festhalten könnten . Der Mars befindet sich noch weiter von der Sonne entfernt, ist aber auch viel kleiner als die Erde, weshalb er heute nur noch sehr dünn ist Atmosphäre von Kohlendioxid und sehr wenig oder gar kein Wasser.)

Ich würde sagen, die wichtigste Antwort ist, dass das Volumen der Sterne anders gezählt wird als bei (inneren) Planeten .
Bei ersteren wird der größte Teil des den dichten Kern umgebenden Gases gezählt. Letztere haben nicht genügend Mengen davon.

Dies ist bei größeren Sternen noch ausgeprägter.
VY Canis Majoris : "Mit einer durchschnittlichen Dichte von 0,000005 bis 0,000010 kg / m3 ist der Stern hunderttausendmal weniger dicht als die Atmosphäre der Erde (Luft) auf Meereshöhe. Er unterliegt auch einem starken Massenverlust mit den äußeren Schichten von der Stern ist nicht mehr durch die Gravitation gebunden "
Ja, weniger Dichte als die Luft außerhalb der ISS und immer noch ein Teil des Volumens des Sterns.
Der Stern furzt wie kein anderer, und ein großer Teil davon zählt immer noch in seinem Durchmesser. Die Sonne ist nicht anders.

Offensichtlich verwenden wir nicht dieselbe Metrik , sodass es keinen Sinn macht, die Werte zu vergleichen .

Alle anderen Antworten beziehen sich auf die Dichte der Sonne, aber meines Erachtens geht keiner von ihnen auf das Missverständnis des OP ein. OP scheint zu glauben, dass dichteres Material sinken sollte, aber dies ist nicht der Fall. Somit ist Pluto dichter als Uranus, umkreist aber weiter außen. Daran ist nichts Seltsames.

Der Grund dafür ist, dass die Orbitalenergie unbegrenzt erhalten bleibt, es sei denn, es gibt irgendeine Art von Wechselwirkung. Ein Planet fühlt sich "schwerelos" wie ein Astronaut in einer Raumstation, weil er sich im freien Fall in Richtung des Massenschwerpunkts des Sonnensystems befindet. Solange es nicht mit einem anderen Körper interagiert, wird die Materie, unabhängig von ihrer Dichte , als Folge der Energieerhaltung in der gleichen Entfernung vom Massenschwerpunkt des Sonnensystems weiter kreisen.

Dichte wird nur dann zu einem Problem, wenn Objekte in physischen Kontakt kommen und ein Körper einen Stoß von einem anderen Körper erhält.

So in einem umlaufenden Raumschiff, dichte Objekte nur herumschweben „schwerelos“ und nicht „fallen“ , um die „unten“ . Sowohl die Luft als auch die Objekte im Raumschiff erfahren Schwerkraft, aber sie fallen mit der gleichen Geschwindigkeit, sodass sie sich nicht gegenseitig drücken.

Wenn sich das Raumfahrzeug auf dem Boden befindet , drückt die Erdoberfläche auf das Raumfahrzeug und verhindert, dass es sich in Richtung Erdmittelpunkt beschleunigt. Unter diesen Umständen fallen die dichteren Objekte, wenn sie nicht festgehalten werden, auf den Boden des Raumfahrzeugs und verdrängen die weniger dichte Luft . Wenn sie auf den Boden fallen, erhalten sie einen Stoß, der ihren weiteren Sturz verhindert.

Im Weltraum drücken sich Objekte nicht gegenseitig durch physischen Kontakt, so dass die Dichte keinen Unterschied macht. Eine Billion Tonnen Eisen und eine Billion Tonnen Kieselsäure haben unterschiedliche Volumina, aber die gleiche Masse. Solange ihre Wechselwirkungen mit dem restlichen Sonnensystem rein gravitativ sind, verhalten sich beide gleich.

Andererseits wird Materie, die zu einem Planeten, einer Sonne oder einem Mond verschmolzen ist, durch die Dichte geschichtet. Im Fall eines Mondes oder eines felsigen Planeten liegt dies fast ausschließlich an den dichteren Materialien, die sinken und die voluminöseren zum Aufsteigen zwingen. Im Falle der Sonne oder eines Gasriesen wird der Kern aufgrund der Kompression auch dichter. Neben den Kontaktkräften ist auch Reibung vorhanden. Beachten Sie auch, dass für den Zerfall der Umlaufbahn Reibung erforderlich ist : Ohne diese ist die Umlaufbahn von Satelliten auf unbestimmte Zeit gleich hoch.

Einfache Antwort. Die Sonne ist größtenteils Wasserstoff mit einem Atomgewicht von 1. Quecksilber ist größtenteils (70%) Metall wie Eisen (mit einem Atomgewicht von 55). Eisen hat einen Vorsprung bei der Dichte. Damit Wasserstoff die gleiche Dichte wie Eisen hat, müssten 55 Wasserstoffatome in einem einzigen Eisenatom komprimiert werden. Dies geschieht im Kern der Sonne, aber nicht in der gesamten Sonne.