Mengapa kepadatan Matahari kurang dari planet bagian dalam?

Kerapatan Matahari adalah dan Merkurius adalah , tetapi bukankah seharusnya Matahari lebih padat? Karena ketika Tata Surya terbentuk, ada piringan puing yang besar, dan tergantung pada kerapatan puing itu semakin dekat atau lebih jauh dari pusat, yang kemudian membentuk planet-planet, tetapi Matahari ada di tengah, dan itu kurang padat daripada Merkurius, mengapa?$1410~\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}$$5430~\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}$

Matahari tidak memiliki kepadatan yang sama sepanjang jalan.

Menurut halaman interior matahari MSFC , kepadatan inti di pusat matahari adalah 150.000 kg / m . Di sekitarnya, zona radiasi sekitar 20.000 - 200 kg / m (sudah lebih padat dari air). Akhirnya di tepi adalah zona konvektif - kepadatan di bagian yang kita lihat jauh lebih padat daripada udara kita sendiri ...$^3$$^3$

Jadi, meskipun kepadatan rata-rata Matahari tidak terlalu luar biasa, intinya adalah tempat terpadat di tata surya.

(Sun cross section dari Wikipedia.org )

Fusi di dalam bintang mempengaruhi kerapatan matahari (yang tidak terjadi pada planet). Ini menghasilkan tekanan luar yang menyeimbangkan terhadap tarikan gravitasi, sehingga mengurangi kepadatan selama bintang terbakar. Setelah sebuah bintang, massa matahari tidak lagi mampu mempertahankan fusi, yang tersisa adalah katai putih yang sebenarnya jauh lebih padat daripada Merkurius.

Kepadatan materi tidak hanya bergantung pada komposisinya, tetapi juga pada suhu dan tekanan. Tidaklah berarti mengatakan bahwa substansi A lebih padat daripada substansi B tanpa menentukan kondisi di mana perbandingan dibuat.

Sebagai contoh sehari-hari yang sederhana, pada suhu kamar (dan tekanan) air secara signifikan lebih padat daripada udara. Tetapi panaskan keduanya di atas 100 ° C, dan air menguap dan benar-benar menjadi jauh lebih padat daripada udara, bahkan pada suhu dan tekanan yang sama.

(Menurut hukum gas ideal , kerapatan gas yang berbeda pada suhu dan tekanan tertentu kira-kira sebanding dengan massa molekul rata-rata. Massa molekul air hanya sekitar setengah dari oksigen diatomik dan nitrogen, yang merupakan komponen utama udara di Bumi, dan karenanya uap air hanya sekitar setengah padatnya udara pada suhu dan tekanan yang sama.)

Suhu permukaan Merkurius kurang dari 1000 ° C (dan suhu bagian dalam tidak boleh lebih besar), dan sebagian besar terdiri dari logam dan mineral silikat (yaitu batuan) yang padat atau cair pada suhu tersebut. Suhu matahari, sementara itu, lebih dari 5000 ° C di permukaan (photosphere), dan jauh lebih panas di dalamnya. Jika Anda bisa memanaskan Merkurius hingga suhu yang sama dengan Matahari, sebagian besar batuan dan logam yang terkandung di dalamnya akan menguap, dan akan menjadi jauh lebih sedikit padat. Jadi banyak perbedaan kerapatan hanya karena fakta bahwa Merkurius jauh lebih keren daripada Matahari, dan dengan demikian dapat tetap solid.

Alasan lain mengapa Matahari kurang padat daripada Merkurius adalah karena Matahari mengandung banyak gas hidrogen ringan (yang memiliki berat molekul sangat rendah dan titik penguapan sangat rendah), sedangkan Merkurius hampir tidak memiliki hidrogen sama sekali. Alasan utama untuk ini adalah bahwa panas matahari dan angin matahari telah secara efektif meniup semua hidrogen dan zat-zat berkepadatan rendah yang mudah menguap yang pernah dimiliki Merkurius (atau yang mungkin telah ada di area umumnya ketika tata surya terbentuk). ).

Matahari sendiri dapat mempertahankan hidrogen karena gravitasinya yang sangat besar (tetapi meskipun demikian, ia kehilangan sekitar satu miliar kilogramnya per detik; pada dasarnya itulah angin matahari yang saya sebutkan di atas sebagian besar adalah). Namun, merkuri jauh lebih kecil, dan karenanya gravitasinya tidak cukup kuat untuk menahan hidrogennya sendiri yang sangat dekat dengan Matahari.

(Pada dasarnya hal yang sama terjadi pada Venus, Bumi dan Mars, itulah sebabnya planet-planet bagian dalam ini tidak berubah menjadi bola gas hidrogen besar seperti yang dilakukan Jupiter dan Saturnus. Namun, Bumi dan Venus keduanya cukup besar, dan terletak cukup jauh dari Matahari, bahwa mereka dapat berpegang pada zat lain yang sedikit kurang mudah menguap seperti air dan udara . Mars terletak lebih jauh dari Matahari, tetapi juga jauh lebih kecil dari Bumi, yang merupakan alasan utama mengapa saat ini hanya memiliki sangat tipis atmosfer karbon dioksida, dan sangat sedikit jika ada air.)

Saya akan mengatakan jawaban yang paling penting adalah karena volume bintang dihitung berbeda dari planet (bagian dalam) .
Untuk yang pertama, sebagian besar gas yang mengelilingi inti padat dihitung. Yang terakhir tidak memiliki jumlah yang cukup signifikan.

Ini bahkan lebih menonjol dengan bintang yang lebih besar.
VY Canis Majoris : "Dengan kerapatan rata-rata 0,000005 hingga 0,000010 kg / m3, bintang ini seratus ribu kali lebih padat daripada atmosfer Bumi (udara) di permukaan laut. Ia juga mengalami kehilangan massa yang kuat dengan lapisan luar bintang tidak lagi terikat secara gravitasi "
Ya, kepadatannya lebih rendah dari udara di luar ISS , dan masih menjadi bagian dari volume bintang.
Bintang itu kentut gas seperti urusan siapa pun, dan sebagian besar dari itu masih terhitung diameternya. Matahari tidak berbeda.

Jelas kami tidak menggunakan metrik yang sama , jadi tidak ada gunanya membandingkan nilai .

Semua jawaban lain membahas kerapatan matahari, tetapi saya merasa tidak ada yang benar-benar membahas kesalahpahaman OP. OP tampaknya berpikir bahan yang lebih padat akan tenggelam, tetapi ini tidak terjadi. Jadi Pluto lebih padat daripada Uranus, tetapi mengorbit lebih jauh. Tidak ada yang aneh tentang ini.

Alasannya adalah bahwa energi orbital dilestarikan tanpa batas waktu kecuali jika ada semacam interaksi. Sebuah planet terasa "tak berbobot" seperti halnya seorang astronot di stasiun ruang angkasa, karena ia jatuh bebas menuju pusat massa tata surya. Kecuali jika ia berinteraksi dengan benda lain, materi, terlepas dari kerapatannya, akan terus mengorbit pada jarak yang sama dari pusat massa tata surya , sebagai konsekuensi dari konservasi energi.

Kepadatan hanya menjadi masalah ketika benda bersentuhan fisik, dan benda menerima dorongan dari benda lain.

Jadi dalam sebuah pesawat ruang angkasa yang mengorbit, benda padat hanya melayang di sekitar "tanpa bobot" dan tidak "jatuh" ke "bawah". Baik udara dan benda-benda di pesawat ruang angkasa mengalami gravitasi, tetapi mereka jatuh pada kecepatan yang sama, sehingga mereka tidak saling mendorong.

Ketika pesawat ruang angkasa di tanah , permukaan bumi mendorong ke atas di pesawat ruang angkasa, dan mencegahnya dari percepatan menuju pusat bumi. Dalam keadaan ini, benda-benda yang lebih padat, jika tidak dibatasi, akan jatuh ke lantai pesawat ruang angkasa, menggantikan udara yang kurang padat . Ketika mereka menyentuh lantai, mereka menerima dorongan dari sana, mencegah kejatuhan mereka yang berkelanjutan.

Di ruang benda tidak saling mendorong oleh kontak fisik, sehingga kepadatan tidak membuat perbedaan. Satu triliun ton besi dan satu triliun ton silika mungkin memiliki volume berbeda, tetapi mereka memiliki massa yang sama, oleh karena itu selama interaksi mereka dengan seluruh tata surya murni gravitasi, keduanya akan berperilaku identik.

Di sisi lain, materi yang telah bergabung menjadi planet, matahari, atau bulan akan dikelompokkan berdasarkan kepadatan. Dalam kasus bulan atau planet berbatu, ini hampir seluruhnya disebabkan oleh material yang lebih padat yang tenggelam dan memaksa yang lebih tebal untuk naik. Dalam kasus matahari atau raksasa gas inti juga akan lebih padat karena kompresi. Selain kekuatan kontak, gesekan juga ada. Perhatikan juga bahwa gesekan diperlukan untuk pembusukan orbital : tanpanya satelit akan mengorbit pada ketinggian yang sama tanpa batas.

Jawaban sederhana Matahari sebagian besar hidrogen dengan berat atom 1. Merkurius sebagian besar (70%) logam seperti besi (dengan berat atom 55). Besi memiliki kepala yang mulai pada kepadatan. Agar hidrogen setara dengan besi dalam kepadatan, 55 atom hidrogen harus dikompresi dalam ruang atom besi tunggal. Ini terjadi di inti matahari, tetapi tidak di seluruh matahari.