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

Die Sonne hat nicht durchgehend die gleiche Dichte.

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

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

(Sonnenquerschnitt von Wikipedia.org )

Die Fusion innerhalb eines Sterns beeinflusst die Dichte der Sonne (was bei einem Planeten nicht der Fall ist). Es erzeugt einen nach außen gerichteten Druck, der der Anziehungskraft der Schwerkraft entgegenwirkt, wodurch die Dichte verringert wird, solange der Stern brennt. Sobald ein Stern die Masse der Sonne nicht mehr in der Lage ist, die Fusion aufrechtzuerhalten, 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 Stoff A dichter als Stoff B ist , ohne die Bedingungen anzugeben, unter denen der Vergleich durchgeführt wird.

Für ein einfaches alltägliches Beispiel ist Wasser bei Raumtemperatur (und Druck) deutlich dichter als Luft. Aber erhitzen Sie beide 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 der Luft sind auf der Erde, und daher ist Wasserdampf bei gleicher Temperatur und gleichem Druck nur etwa halb so dicht wie Luft.)

Die Oberflächentemperatur von Merkur beträgt weniger als 1000 °C (und die Innentemperatur sollte nicht viel höher sein), und er besteht hauptsächlich aus Metallen und Silikatmineralien (dh Gestein), die bei diesen Temperaturen fest oder flüssig sind. Die Temperatur der Sonne hingegen beträgt an der Oberfläche (Photosphäre) über 5000 °C und ist tiefer im Inneren viel heißer. Wenn Sie Merkur auf die gleiche Temperatur wie die Sonne erwärmen könnten, würden die meisten Steine ​​und Metalle, aus denen er besteht, verdampfen und würden viel weniger dicht werden. Ein Großteil des Dichteunterschieds beruht also einfach darauf, dass Merkur viel kühler als die Sonne ist und daher in der Lage ist, fest zu bleiben.

Ein weiterer Grund, warum die Sonne weniger dicht ist als Merkur, ist, dass die Sonne viel leichtes Wasserstoffgas enthält (das sowohl ein sehr niedriges Molekulargewicht als auch einen sehr niedrigen Verdampfungspunkt hat), während Merkur fast überhaupt keinen Wasserstoff enthält. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Hitze der Sonne und der Sonnenwind Wasserstoff und andere flüchtige Substanzen mit geringer Dichte, die Merkur einmal gehabt haben könnte (oder die während der Entstehung des Sonnensystems in seinem allgemeinen Bereich existiert haben könnten), effektiv weggeblasen haben ).

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

(Im Grunde passierte dasselbe mit Venus, Erde und Mars, weshalb sich diese inneren Planeten nicht wie Jupiter und Saturn in riesige Kugeln aus Wasserstoffgas verwandelten. Erde und Venus waren jedoch beide groß genug und weit genug entfernt die Sonne, dass sie sich an anderen etwas weniger flüchtigen Stoffen wie Wasser und Luft festhalten könnten Mars liegt noch weiter von der Sonne entfernt, ist aber auch viel kleiner als die Erde, was der Hauptgrund dafür ist, dass er heute nur noch sehr dünn ist Atmosphäre aus Kohlendioxid und sehr wenig Wasser, wenn überhaupt.)

Ich würde sagen, die wichtigste Antwort ist, dass das Volumen von Sternen anders gezählt wird als für (innere) Planeten .
Für ersteres wird das meiste Gas gezählt, das den dichten Kern umgibt. Letztere haben nicht genügend nennenswerte 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 erfährt auch einen starken Massenverlust mit den äußeren Schichten der Stern nicht mehr gravitativ gebunden "
Ja, weniger Dichte als die Luft außerhalb der ISS und immer noch ein Teil des Volumens des Sterns.
Der Stern furzt Gas, wie es niemanden etwas angeht, und ein großer Teil davon zählt immer noch zu seinem Durchmesser. Die Sonne ist nicht anders.

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

Alle anderen Antworten beziehen sich auf die Dichte der Sonne, aber ich habe das Gefühl, dass keine von ihnen tatsächlich das Missverständnis des OP anspricht. OP scheint zu glauben, dass dichteres Material sinken sollte, aber das ist nicht der Fall. Pluto ist also dichter als Uranus, kreist aber weiter außen. Daran ist nichts Seltsames.

Der Grund dafür ist, dass die Orbitalenergie auf unbestimmte Zeit erhalten bleibt, es sei denn, es gibt eine Art Wechselwirkung. Ein Planet fühlt sich „schwerelos“ an wie ein Astronaut in einer Raumstation, weil er sich im freien Fall zum Massenmittelpunkt des Sonnensystems befindet. Wenn sie nicht mit einem anderen Körper interagiert, wird Materie, unabhängig von ihrer Dichte, als Folge der Energieerhaltung weiterhin in der gleichen Entfernung vom Massenmittelpunkt des Sonnensystems umkreisen .

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

Daher schweben in einem umlaufenden Raumschiff dichte Objekte einfach "schwerelos" herum und "fallen" nicht auf den "Boden". Sowohl die Luft als auch die Objekte im Raumschiff unterliegen der Schwerkraft, aber sie fallen mit der gleichen Geschwindigkeit, sodass sie sich nicht gegenseitig anstoßen.

Wenn sich das Raumfahrzeug auf dem Boden befindet, drückt die Erdoberfläche auf das Raumfahrzeug und hindert es daran, in Richtung des Erdmittelpunkts zu beschleunigen. Unter diesen Umständen fallen die dichteren Objekte, wenn sie nicht eingeschränkt sind, auf den Boden des Raumfahrzeugs und verdrängen die weniger dichte Luft . Wenn sie auf dem Boden aufschlagen, erhalten sie einen Schubs, der einen weiteren Sturz verhindert.

Im Weltraum stoßen sich Objekte nicht durch physischen Kontakt, daher spielt die Dichte keine Rolle. Eine Billion Tonnen Eisen und eine Billion Tonnen Silica mögen unterschiedliche Volumina haben, aber sie haben die gleiche Masse, daher werden sich beide identisch verhalten, solange ihre Wechselwirkungen mit dem Rest des Sonnensystems rein gravitativ sind.

Andererseits wird Materie, die zu einem Planeten, einer Sonne oder einem Mond verschmolzen ist, nach Dichte geschichtet. Im Fall eines Mondes oder Gesteinsplaneten ist dies fast ausschließlich darauf zurückzuführen, dass die dichteren Materialien absinken und die voluminöseren zum Aufsteigen zwingen. Im Fall der Sonne oder eines Gasriesen wird der Kern aufgrund der Kompression auch dichter. Neben Kontaktkräften ist auch Reibung vorhanden. Beachten Sie auch, dass Reibung für den Zerfall der Umlaufbahn erforderlich ist : Ohne sie werden Satelliten auf unbestimmte Zeit auf derselben Höhe kreisen.

Einfache Antwort. Die Sonne besteht hauptsächlich aus Wasserstoff mit einem Atomgewicht von 1. Quecksilber besteht hauptsächlich (70%) aus Metall wie Eisen (mit einem Atomgewicht von 55). Eisen hat einen Vorsprung auf die Dichte. Damit Wasserstoff die gleiche Dichte wie Eisen hat, müssten 55 Wasserstoffatome im Raum eines einzigen Eisenatoms komprimiert werden. Dies geschieht im Kern der Sonne, aber nicht in der gesamten Sonne.