¿El sol pierde masa continuamente?

El sol ha estado irradiando energía todo el tiempo desde que se formó. Energía significa masa, por lo que la respuesta es obviamente un gran sí. ¿Pero cuanto?
Podemos considerar al sol como un cuerpo negro perfecto y calcular su radiación por la ecuación

Ps emt es el poder de la radiación solar (J / seg), 4 * pi * R ^ 2 es el área de la superficie del sol, Ts es la temperatura de la superficie.
Podemos usar la ecuación (1) para calcular la energía que emite el sol fácilmente y transformarla en masa a través de la famosa ecuación de Einstein [matemática] E = mc ^ 2 [/ matemática] Podemos obtener la respuesta aproximadamente 4 mil millones de kg por segundo.

Pero eso no es todo. Como mencionó Viktor, el Sol también pierde masa por el viento solar, que son los haces de partículas de alta energía, causados ​​por la corona de alta temperatura hacia el gas exterior. Las pérdidas de masa en este fenómeno son de aproximadamente mil millones de kilogramos por segundo (de wikipedia).

Sin embargo, el sol puede ganar masa por colisión con cometas y asteroides. Pero este número es demasiado pequeño para ser considerado aquí.

Resumiendo, la masa perdida por el sol es de aproximadamente 5 mil millones de kg por segundo, que es aproximadamente 1 masa de tierra por cada 30 millones de años. Este número es extremadamente pequeño en comparación con la masa solar. Pero durante su tiempo inicial, la tasa de pérdida es mucho mayor.

Sí, el Sol pierde masa continuamente, por dos razones.

Primero, la radiación. La producción solar total se puede calcular fácilmente utilizando la aritmética elemental si conoce la “constante solar”, la cantidad de energía térmica que recibe cada metro cuadrado de superficie a la distancia de la Tierra al Sol: es de aprox. 1370 W por metro cuadrado, y la distancia Tierra-Sol es de aproximadamente 150 millones de kilómetros. Si sabes cómo calcular la superficie de una esfera de este radio y multiplicarla por la constante solar, obtienes solo un poco menos de cuatrocientos septillones (eso sería 26 ceros en total) vatios. Recordando la famosa fórmula de Einstein y dividiendo esto por el cuadrado de la velocidad de la luz, obtenemos aproximadamente 4.5 millones de toneladas métricas por segundo, perdidas como radiación térmica pura (calor y luz).

Además, el Sol pierde materia en forma de viento solar, principalmente átomos de hidrógeno. La cantidad varía según la actividad solar, pero un promedio típico puede ser un poco más de un millón de toneladas métricas por segundo.

Suenan como números enormes hasta que consideres cuán increíblemente masivo es realmente el sol: son dos octillones (27 ceros) de toneladas métricas. Entonces, en toda su existencia hasta esta fecha (4.500 millones de años, aproximadamente), el Sol no ha perdido más de una millonésima parte de su masa total en forma de radiación y el viento solar.

El Sol en realidad pierde masa en el proceso de producción de energía. Veamos cuanto.

Podemos usar los siguientes números del libro de Kenneth R. Lang: _Astrophysical Data_:

Masa solar = 1.989 x 1033 g
Luminosidad absoluta = 3.86 x 1033 erg / sec
Velocidad de la luz c = 2.99 x 1010 cm / seg.

Comience con la famosa ecuación de Einstein: “E = masa por c ^ 2

“y reorganizar los términos para resolver la masa M:

M = E / c ^ 2

Y después de ingresar nuestros números:

= 3.86 × 1033 / (2.99 × 1010) 2
= 4.289 × 1012 g / seg

encontramos que el Sol pierde masa 4.289 × 10 ^ 12

g cada segundo a la energía. O, en otras unidades, el Sol pierde masa 1.353 × 10 ^ 20

g cada año a la energía.

Se cree que el Sol tiene una vida útil restante de aproximadamente 5 × 10 ^ 9

años. Si suponemos que la tasa de consumo de combustible del Sol (el valor de luminosidad dado anteriormente) permanece constante (no lo hará, pero no es una mala suposición) en el tiempo restante de 5 × 10 ^ 9

años, entonces veamos cuánta masa el Sol convertirá en energía en su vida restante.

Masa = (1.353 × 10 ^ 20 g / año) * 5 × 10 ^ 9 años. = 6,8 x 10 ^ 29 g

En unidades de toneladas, cada segundo, los procesos de fusión del Sol están convirtiendo aproximadamente 700 millones de toneladas de hidrógeno en “cenizas” de helio. Al hacerlo, el 0,7 por ciento de la materia de hidrógeno (5 millones de toneladas) desaparece como energía pura.

Y sí, el sol también pierde masa / energía en forma de ondas gravitacionales …

Pero esta pérdida es insignificante.

Si. Toda esa energía es el resultado de la fusión de átomos. Cuando los átomos se fusionan, el producto final tiene una masa menor que la masa de los átomos que se fusionaron. El déficit de masa se convierte en energía. Es por eso que las estrellas tienen un tiempo de vida finito (pero en algunos casos largo).

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