Во сколько раз Солнце превосходит Землю по массе, площади, радиусу и объему?
Солнце является самым массивным объектом в Солнечной системе, и оно значительно больше Земли. Но во сколько раз оно превосходит нашу планету по размерам?
Если говорить о радиусах Земли и Солнца, то у нашей звезды он равен 695 тыс. км, в то время как земной радиус оценивается всего лишь в 6371 км. Таким образом, радиус Солнце превосходит земной аж в 109 раз.
Ситуация изменится, если мы сравним площади поверхностей звезды и планеты. Так как площадь сферы пропорциональна квадрату ее радиуса, то и площадь Земли теоретически должна оказаться в 1092 = 11881 раз меньше площади солнечной поверхности. Однако в реальности ни Земля, ни Солнца не являются абсолютно идеальными сферами, поэтому на самом деле звезда превосходит нашу планету по площади в 11 918 раз.
Сравнение по объему окажется ещё более невыгодным для Земли. Объем Солнца превосходит земной аж в 1 301 019 раз! Это связано с тем, что объем сферы пропорционален уже кубу ее радиуса.
Наконец, можно оценить и массы двух небесных тел. С одной стороны, масса пропорциональна объему. С другой стороны, она также определяется плотностью вещества. Земля состоит из твердых пород, а вот в химическом составе Солнца доминируют самые легкие элементы – водород и гелий. В результате средняя плотность звезды оказывается почти в 4 раза ниже плотности нашей планеты. В итоге же масса Земли меньше солнечной массы в 332 940 раз.
Как же ученые смогли определить массы и размеры Солнца, Земли и других планет? Ещё Эратосфен, живший в Древней Греции, смог достаточно точно оценить радиус Земли, измеряя угол наклона теней в полдень в разных городах. В XVII в. Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения, из которого следовало, что все тела падают на Землю с одинаковым ускорением, причем зависит это ускорение от массы и радиуса Земли. Экспериментально определив ускорение свободного падения и зная (из расчетов Эратосфена) земной радиус, ученые смогли с помощью ньютоновской формулы оценить и массу Земли.
Наконец, с помощью того же закона тяготения можно оценить и массу Солнца, если известен радиус земной орбиты. Впервые он достаточно точно оценен в 1672 г. Джованни Кассино. Диаметр же Солнца можно определить, зная всё то же расстояние между Солнцем и Землей и измерив угловой размер звезды на небе.
Список использованных источников
Источник
Сравнение размеров Солнца и Земли
Для некоторых астрономических расчетов нужно знать, во сколько раз Солнце больше Земли. И на самом ли деле светило больше нашей планеты? Ведь мы видим его на небе в виде небольшого шарика.
Размер Земли и Солнца
Вес самой большой звезды в Солнечной системе составляет 2 октлн т (октиллион — число с 27 нулями по «короткой» шкале степеней тысячи, принятой в большинстве стран мира), и это составляет примерно 99,87% общей массы последней.
Земля весит намного меньше — 6 скстлн т (секстиллионов, это 10 в 21 степени по той же шкале). Простой расчет показывает: Солнце тяжелее нашей планеты в 333 тыс. раз.
Для измерения веса крупных космических объектов используются не тонны, а соответствующий параметр нашего светила — солнечная масса. Например, массивные звезды могут весить 5-10 солнечных масс, а супермассивные черные дыры — до сотни миллионов этих единиц.
Масса Солнца постепенно уменьшается из-за 2 специфических процессов, происходящих внутри него:
- в ядре непрерывно проходят реакции по преобразованию атомов водорода в гелий — это и есть ощущаемое нами тепло, и выделение энергии сопровождается потерей веса светила;
- солнечный ветер систематически выдувает из звезды во внешний космос электроны и протоны.
Второй процесс хорошо знаком ученым — было даже снято видео, как это происходит.
Диаметры объектов
Земля, имеющая средний радиус 6371 км, меньше даже одного солнечного ядра. Если сравнивать диаметры этих 2 объектов, по экваториальной оси Солнца можно расположить 109 наших планет.
Эти размеры центрального объекта Солнечной системы составляют:
- диаметр — около 1,391 млн км;
- радиус — около 695,5 тыс км.
При этом в сравнении с другими звездными телами наш желтый карлик считается относительно небольшим. Например, он меньше Альфа Ориона, красного супергиганта Бетельгейзе, в 1000 раз, а одной из звезд созвездия Большого Пса, красного гипергиганта VY, — в 2000 раз.
По аналогии с солнечной массой существует солнечный радиус — соотношение габаритов крупных астрономических объектов и нашего светила.
Сравнение гравитации
Солнце имеет наибольшую в своей системе гравитацию из-за своей массы — это значение в 28 раз выше земного.
Предмет массой 100 кг на солнечной поверхности весил бы 2,8 т. Для живых существ это явилось бы смертельным — их бы раздавило притяжением.
При этом сама звезда не сжимается — этому противостоят:
- «кипящая температура»;
- высокое давление;
- проходящий внутри светила ядерный синтез.
Солнечная гравитация настолько сильна, что удерживает на своей орбите даже находящийся на расстоянии около 6 млрд км от звезды Плутон.
И если бы не Облако Оорта, которое обволакивает нашу систему со всех сторон, Солнце могло бы притягивать объекты, расположенные даже на расстоянии до 2 световых лет от него.
Объем светила и планеты
Чтобы заполнить объем Солнца (1,4 нониллиона куб. км, число с 30 нулями) объектами, равными по размеру нашей планете, потребуется примерно 1,3 млн таких тел.
Объем нашего желтого карлика — величина постоянная. Но только до того момента, пока светило не выработает все водородное топливо в своем ядре.
Затем звезда начнет расширяться, превращаясь в красного гиганта. Она увеличится настолько, что поглотит орбиту Меркурия, а затем Венеры, впоследствии максимально приблизившись к Земле, возможно, поглотив и ее. Такое положение дел будет сохраняться несколько миллионов лет, в течение которых Солнце будет больше своего теперешнего размера в 200 раз.
Затем звезда сожмется и сравнительно быстро превратится в белого карлика. Сейчас ученые спорят о том, какой небесный объект тогда станет больше — Солнце или Земля.
Источник
Каков размер и вес Солнца?
Земля по сравнению с Солнцем. Фотография предоставлена: NASA.
Насколько большое Солнце?
Солнце — это самый большой объект в Солнечной Системе, насчитывающий 99.86% массы.
По сравнению с другими звездами, Солнце имеет средний размер, и еще небольшая звезда. Звезды с гораздо большей массой могут быть намного больше, чем Солнце. Например, красный гигант Betelgeuse, в созвездии Ориона, как полагают, в 1000 раз больше, чем Солнце. А самая большая известная звезда — это VY Canis Majoris, имеющая размеры приблизительно в 2000 раз больше, чем Солнце. Если вы могли бы поместить VY Canis Majoris в нашу Солнечную Систему, оно бы было вытянуто за орбиту Сатурна.
Размер Солнца меняется. В будущем, когда оно выработает годное к употреблению водородное топливо в ядре, оно тоже будет становиться красным гигантом. Оно поглотит орбиты Меркурия и Венеры, и возможно даже орбиту Земли. В течение нескольких миллионов лет, Солнце будет в 200 раз больше, чем его текущий размер.
После того как Солнце станет красным гигантом, оно сожмется, чтобы стать белой карликовой звездой. Затем размер Солнца станет примерно размера Земли.
Масса Солнца
Масса Солнца 1.98892 х 1030 кг. Это действительно огромное число, и действительно трудно поместить его в окружение, поэтому давайте напишем массу Солнца со всеми нулями.
Все еще надо поворачивать голову? Давайте проведем сравнение. Масса Солнца в 333,000 раз больше массы Земли. Она в 1048 раз больше массы Юпитера и в 3498 больше массы Сатурна.
Фактически, Солнце насчитывает 99.8% всей массы во всей Солнечной Системе; и большая часть несолнечной массы — это Юпитер и Сатурн. Сказать, что Земля незначащее пятнышко — это мягко сказано.
Когда астрономы пытаются измерять массу другого звездного объекта, они используют массу Солнца для сравнения. Это известно как «солнечная масса». Поэтому масса объектов, как черные дыры, будет измерятся в солнечных массах. Массивная звезда может иметь 5-10 солнечных масс. Супермассивная черная дыра может иметь сотни миллионов солнечных масс.
Астрономы приписывают к этому символ М, который выглядит как круг с точкой в середине — M⊙. Чтобы показать звезду, которая имеет массу в 5 масс Солнца, или 5 солнечных масс, это было бы 5 M⊙.
Eta Carinae, одна из самых массивных известных звезд. Фотография предоставлена: NASA.
Солнце массивная, но не самая большая звезда там. Фактически, самая большая массивная звезда, которую мы знаем, — это Eta Carinae, которая имеет массу в 150 масс Солнца.
Масса Солнца медленно уменьшается со временем. Там работают два процесса. Первый — это реакции ядерного синтеза в ядре Солнца, преобразовывающие атомы водорода в гелий. Некоторая часть массы Солнца теряется в процессе ядерного синтеза, когда атомы водорода преобразуются в энергию. Тепло, которое мы чувствуем от Солнца, — это потеря солнечной массы. Второй — это солнечный ветер, который постоянно выдувает протоны и электроны во внешний космос.
Диаметр Солнца
Диаметр Солнца 1.391 миллиона километров или 870,000 миль.
Снова, давайте поместим это число в перспективе. Диаметр Солнца имеет 109 диаметров Земли. Это 9.7 диаметров Юпитера. Действительно, действительно много.
Солнцу далеко до самых больших звезд во Вселенной. Самая большая звезда, которую мы знаем, называется VY Canis Majoris, и астрономы полагают, что она имеет 2100 диаметров Солнца.
Земля по сравнению с солнечным пятном 1312 на 10.10.11. Предоставлено: Ron Cottrell.
Диаметр Солнца в километрах: 1,391,000 км
Диаметр Солнца в милях: 864,000 миль
Диаметр Солнца в метрах: 1,391,000,000 м
Диаметр Солнца по сравнению с Землей: 109 Земель
Радиус Солнца
Радиус Солнца, размеры от точного центра до его поверхности, — 695,500 км.
Этот радиус по существу такой же, если измерить его от центра до экватора, или от центра до солнечных полюсов. Но вам нужно быть осторожными с другими объектами, тем не менее, потому что скорость их вращения влияет на радиус.
Солнцу требуется около 25 дней на оборот вокруг своей оси. Так как оно вращается относительно медленно, Солнце совсем не сплюснуто. Расстояние от центра до полюсов почти такого же размера, как расстояние от центра до экватора.
Где-то там есть звезды, которые отличаются значительно. Например, звезда Achernar, расположенная в созвездии Eridanus, сплюснута до 50%. Другими словами расстояние от полюсов — это половина расстояния от экватора. В такой ситуации звезда фактически выглядит как игрушка волчок.
Поэтому относительно звезд там, Солнце почти превосходная сфера.
Астрономы используют радиус Солнца, чтобы сравнивать размеры звезд и других астрономических объектов. Например, звезда с 2 солнечными радиусами в дважды больше Солнца. Звезда с 10 солнечными радиусами в 10 раз больше Солнца, и так далее.
VY Canis Majoris. Самая большая известная звезда.
Полярная Звезда (Polaris), Северная Звезда — самая большая звезда в созвездии Малая Медведица (Ursa Minor), и из-за близости к северному астрономическому полюсу ее считают текущей северной полярной звездой. Полярная Звезда прежде всего используется для навигации и имеет солнечный радиус 30. Что означает, она в 30 раз больше Солнца.
Сириус (Sirius), который является самой яркой звездой в ночном небе. В плане видимой звездной величины, вторая самая яркая звезда Canopus имеет только половину размера Сириуса. Неудивительно, что действительно выделяется. Сириус на самом деле бинарная звездная система со звездой Sirius A, имеющей солнечный радиус 1.711, и Sirius B, которая намного меньше, в 0.0084.
Радиус Солнца в километрах: 695,500 км
Радиус Солнца в милях: 432,000 миль
Радиус Солнца в метрах: 695,500,000 м
Радиус Солнца по сравнению с Землей: 109 Земель
Гравитация Солнца
Солнце имеет огромное количество массы, и поэтому у него много гравитации. Фактически, масса Солнца в 333,000 раза больше массы Земли. Забудьте, что температура поверхности Солнца 5800 Кельвин и состоит из водорода — что бы вы почувствовали, если бы могли пройтись по поверхности Солнца? Подумайте об этом, гравитация Солнца на поверхности в 28 раз больше гравитации Земли.
Другими словами, если ваша шкала говорит 100 кг на Земле, это было бы 2800 кг, если бы вы пытались прогуляться по поверхности Солнца. Не надо говорить, человек бы умер довольно быстро только от притяжения гравитации, не говоря уже о жаре, и т.д.
Гравитация Солнца притягивает всю массу (главным образом водород и гелий) в почти совершенную сферу. Вниз к ядру Солнца температуры и давление такие высокие, что становится возможен ядерный синтез. Огромное количество света и энергии, льющееся из Солнца, противостоит тому, чтобы притяжение гравитации сжало его.
Схема Солнечной Системы, включая Облако Оорта, по логарифмической шкале. Предоставлено: NASA.
Астрономы определяют Солнечную Систему как расстояние под влиянием гравитации от Солнца. Мы знаем, что Солнце держит отдаленный Плутон на орбите (в среднем на расстоянии 5.9 миллиардов километров). Но астрономы думают, что Облако Оорта простирается на расстояние 50000 астрономических единиц (1 а.е. — это расстояние от Земли до Солнца), или 1 световой год. Фактически гравитация Солнца могла бы распространятся на расстояние до 2 световых лет, точка, в которой притяжение других звезд сильнее.
Поверхностная гравитация Солнца: 27.94 g
Плотность Солнца
Плотность Солнца 1.4 грамма на кубический сантиметр. Для сравнения, плотность воды 1 г/см3. Другими словами, если бы вы нашли достаточно большой бассейн, Солнце «потонуло бы и не плавало». И это кажется контр-интуитивным. Разве Солнце не состоит из водорода и гелия, двух самых легких элементов во Вселенной? Так как плотность Солнца может быть такой высокой?
Ну, это все от гравитации. Но сначала, давайте вычислим плотность Солнца самостоятельно.
Формула плотности — это деление массы на объем. Масса Солнца 2 х 1033 грамма, а объем 1.41 х 1033 см3. И так, если посчитаете, плотность Солнца составляет 1.4 г/см3.
Внутренняя часть Солнца. Изображение предоставлено: NASA.
Солнце сдерживает себя гравитацией. Хотя самые внешние слои Солнца могут быть менее плотными, сильная гравитация сдавливает внутренние регионы с огромным давлением. В ядре Солнца давление более 1 миллиона метрических тонн на квадратный сантиметр — что эквивалентно более 10 миллиардам атмосфер Земли. И как только вы получаете такое давление, запускается ядерный синтез.
Плотность Солнца: 1.622 x 105 кг/м3
Объем Солнца
Объем Солнца 1.412 x 1018 км3. Это много кубических километров. Вам необходимо с чем-нибудь сравнить? Объем Солнца такой огромный, что оно бы вместило 1.3 миллиона планет размера Земли. Или вы бы наполнили его почти 1000 планет размера Юпитера.
Объем Солнца в кубических километрах: 1.412 x 1018 км3
Объем Солнца по сравнению с Землей: 1,300,000
Окружность Солнца
Окружность Солнца 4,379,000 км.
Для сравнения, экваториальная окружность Земли 40,075 км. Так что, окружность Солнца в 109 раз больше окружности Земли. И окружность Солнца в 9.7 раз больше окружности Юпитера.
Источник