Солнце почти полностью состоит из водорода и гелия, а на Земле этих элементов очень мало.
Как это произошло?
Величайшее преимущество молодости – это неспособность познать невозможное.Каждую неделю вы присылаете мне свои вопросы, из которых я выбираю лучшие.— Адам Браун
Но иногда на самые простые вопросы труднее всего ответить.
Например, посмотрите на Солнце и звезды, а затем на планеты.
Можно подумать, что они отличаются только массой — что если сделать планету очень массивной, она станет звездой — но как тогда объяснить простое наблюдение, сделанное Грегом Роджерсом:
Если Солнце (и все звезды) состоят в основном из водорода и гелия, почему распределение вещества на планетах различно?Распределение материи на планетах не просто отличается от звезд — оно совершенно иное.
Если мы внимательно посмотрим на поверхность нашей планеты, то обнаружим кучу всяких элементов: около 90 элементов встречаются в природных месторождениях.
Водорода у нас достаточно, но он не доминирует, особенно если считать по массе.
Воздух в основном состоит из азота и кислорода; океан, покрывающий планету, на 11% состоит из водорода (ведь каждый атом кислорода в 16 раз тяжелее водорода); Твердое вещество живых существ и неживой природы, от камней до грязи, от растений до животных, содержит довольно много водорода, но в нем гораздо больше натрия, кислорода, кремния, алюминия и многих других элементов.
Погружаясь в глубины планеты, мы обнаруживаем еще более сложную ситуацию.
Конечно, где-то в подземных пустотах хранится гелий, но получен он в результате радиоактивного распада сверхтяжелых элементов на протяжении миллиардов лет. Там тоже есть небольшое количество водорода, но тяжелых элементов будет гораздо больше: таких металлов, как железо, никель, кобальт, а также элементов, превышающих пределы устойчивости в таблице Менделеева.
Мы знаем это, потому что слои Земли становятся плотнее по мере нашего продвижения глубже вглубь планеты.
И это происходит не только из-за гравитационного сжатия; самые тяжелые элементы просто падают. Это очень важно, поэтому повторюсь: в нашу молодость на Земле присутствовали самые разнообразные элементы, но более тяжелые элементы падали вниз, а более легкие оставались «плавать» сверху – так же, как менее плотные жидкости плавают над более плотными.
те.
Жидкости и предметы для увеличения плотности: мячик для пинг-понга; ламповое масло; медицинский спирт; пластиковая крышка от бутылки; растительное масло; бусы; вода; помидоры черри; посудомоечная жидкость; молоко; игральная кость; кленовый сироп; зерно кукурузы; кукурузный сироп; мед; металлический болт.
Итак, когда мы изучаем поверхность Земли, мы видим легчайшие элементы, из которых она состоит. Большинство остальных элементов в его составе тяжелее и плотнее.
Поэтому водорода и гелия у нас действительно очень мало.
Перейдем теперь к Солнцу и звездам.
Давайте посмотрим на солнечный спектр: на нем есть разные линии поглощения, представляющие всю гамму элементов, встречающихся на Земле, а также несколько, не встречающихся в природе.
Что сразу бросается в глаза, так это наличие двух наборов линий поглощения, для водорода и гелия, которые очень сильны.
Когда мы начали понимать, как работают звезды и как связаны температура, ионизация и содержание элементов, мы обнаружили, что Солнце состоит из 70% водорода, 28% гелия и 1-2% других элементов.
.
А Земля на 99% состоит из «других элементов»! От чего? Чтобы понять это, вернемся к месту их рождения: туманности, из которых формируются звезды.
Это молекулярное облако — в основном водородное, с большим количеством гелия и некоторых других веществ — которое начинает разрушаться под действием собственной гравитации.
На ранних стадиях звездообразования гравитация играет наиболее важную роль.
В газовом облаке появляются комки, их плотность увеличивается, а области с высокой плотностью притягивают все больше вещества.
Поскольку гравитационный коллапс происходит довольно быстро, а эффективного способа излучать энергию из газовых облаков не существует, коллапс приводит к нагреву внутренних слоев этих сгустков.
Через короткое время водород в ядре достигает необходимой температуры и плотности для начала ядерного синтеза.
Новорожденные звезды разные: разных цветов, с разной температурой и массой.
Но у большинства из них есть общая черта – они образуются не изолированно, а появляются в компании других комков материи.
Самые крупные из них, получившие наибольшее преимущество, вырастут в каменистые планеты, газовые гиганты или, в крайнем случае, в другие звезды.
В то же время энергия, излучаемая родительской звездой в системе, рассеивается наружу и взаимодействует со всем, что встречается на своем пути.
Сюда входят солнечный ветер, ионы, электроны и, конечно же, фотоны.
С чем сталкиваются эти энергичные частицы? 
В случае каждой планеты или планетоида они встречаются с самыми крайними, самыми легкими элементами, поскольку именно они «плавают» на поверхности над более тяжелыми, затонувшими ближе к центру.
Представьте себе, что вы бьете по футбольному мячу так сильно, как только можете, а затем подумайте о том, какая разница будет, если вы ударите по шару для боулинга.
Не думайте о ноге – представьте мяч.
Футбольный мяч наберет большую скорость и улетит, а вот шар для боулинга почти не будет сильно двигаться.
Почему? Потому что один и тот же энергетический импульс, поданный объектам разной массы, заставляет более легкие двигаться быстрее.
Схема выхода газов с поверхности планет. Линия газа, проведенная над планетой, означает, что он может избежать ее гравитации.
Вот почему у каменистых планет нет атмосферы из водорода и гелия, а у газовых гигантов она есть.
Такого удара почти по всем мирам достаточно, чтобы выбить в межзвездное пространство почти весь водород и весь гелий.
Энергии, излучаемой звездой, достаточно, чтобы придать этим атомам скорость, необходимую для преодоления гравитации, и они освобождаются гравитацией от этого мира.
Только газовые гиганты, миры, масса которых как минимум в два раза превышает массу Земли, обладают достаточно сильной гравитацией, чтобы удерживать гелий и водород. И чем массивнее мир, тем толще может быть его оболочка.
Считается, что газовые гиганты имеют плотное твердое ядро, состоящее из тяжелых элементов, но достичь этого можно, только пройдя через множество слоев, в которых преобладает водород. 
Итак, отвечая на твой вопрос, Грег, все планеты состоят из одного и того же материала, и если бы не радиация, испускаемая звездами, на каждой планете преобладали бы водород и гелий, точно так же, как Солнце и другие звезды.
Но благодаря близости к источнику энергии все элементы планеты получают энергетический толчок, а в случае с известными нам каменистыми планетами этого достаточно, чтобы избавить мир от всего свободного водорода и гелия.
Только приобретя очень большую массу и находясь достаточно далеко от родительской звезды, вы сможете удержать самый легкий из элементов от всего этого излучения.
И чем ты массивнее, тем больше ты можешь удержать.
А вы сможете увеличить свою массу примерно до 8% от массы Солнца, после чего вы начнете в своем ядре преобразовывать водород в гелий и сами станете звездой! Поэтому элементы расположены там, где они есть.
Спасибо за отличный вопрос, и я надеюсь, что объяснение было понятно вам и другим.
Отправьте меня Ваши вопросы и предложения для будущих статей.
Теги: #астрономия #Популярная наука #физика #планеты #солнце #солнечная система #спросите Итана #звездообразование
-
У Вашего Компьютера Много Проблем?
19 Oct, 24 -
Как Запустить Процесс Очистки Принтеров Hp?
19 Oct, 24 -
80 Из 20 – Как Не Оптимизировать Процессы
19 Oct, 24 -
Чипы Для Ml — Рассказываем О Новинках
19 Oct, 24 -
Я Пишу Cms На Php. Часть 1
19 Oct, 24 -
Аудиокоды Mediapack-202
19 Oct, 24 -
Шишки На Матрешке
19 Oct, 24
