Внутреннее отопление - Internal heating
 | Эта статья не цитировать любой источники. (Февраль 2012 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
Внутреннее тепло это высокая температура источник изнутри небесные объекты, Такие как звезды, коричневые карлики, планеты, луны, карликовые планеты, и (в ранней истории Солнечная система ) четное астероиды Такие как Веста в результате сжатия, вызванного сила тяжести (в Механизм Кельвина – Гельмгольца ), термоядерная реакция, приливное отопление, затвердевание ядра (теплота плавления высвобождается по мере затвердевания расплавленного материала активной зоны), и радиоактивный распад. Количество внутреннего обогрева зависит от масса; чем массивнее объект, тем больше в нем внутреннего тепла; кроме того, для данной плотности, чем массивнее объект, тем больше отношение массы к площади поверхности и, следовательно, тем больше сохраняется внутреннее тепло. Внутреннее отопление сохраняет небесные объекты в тепле и активности.
Маленькие небесные объекты
В ранней истории Солнечной системы радиоактивные изотопы иметь период полураспада порядка нескольких миллионов лет (например, алюминий-26 и железо-60 ) были достаточно многочисленны, чтобы произвести достаточно тепла, чтобы вызвать внутреннее плавление некоторых лун и даже некоторых астероидов, таких как Веста, о которой говорилось выше. После того, как эти радиоактивные изотопы распались до незначительного уровня, тепло, выделяемое более долгоживущими радиоактивными изотопами (такими как калий-40, торий-232, и уран-235 и уран-238 ) было недостаточно для сохранения этих тел в расплаве, если только у них не было альтернативного источника внутреннего нагрева, такого как приливный нагрев. Таким образом, земная Луна, у которого нет альтернативного источника внутреннего нагрева, теперь геологически мертва, в то время как луна размером с Энцелад который имеет достаточный приливный нагрев (или, по крайней мере, имел его недавно) и некоторое оставшееся радиоактивное нагревание, способен поддерживать активный и непосредственно обнаруживаемый криовулканизм.
Планеты
Планеты земной группы
Внутреннее отопление внутри планеты земной группы полномочия тектонический и вулканический виды деятельности. Из планет земной группы в Солнечной системе, земной шар имеет самый внутренний подогрев, потому что он самый массивный. Меркурий и Марс не имеют постоянных видимых поверхностных эффектов внутреннего нагрева, потому что они составляют всего 5 и 11% массы Земли соответственно; они почти «геологически мертвы» (однако см. Магнитное поле Меркурия и Геологическая история Марса ). Земля, будучи более массивной, имеет достаточно большое отношение массы к площади поверхности, чтобы ее внутренний нагрев мог приводить в движение. тектоника плит и вулканизм.
Газовые гиганты
В газовые гиганты имеют гораздо больший внутренний нагрев, чем планеты земной группы, из-за их большей массы и большей сжимаемости, что делает доступной больше энергии за счет гравитационного сжатия. Юпитер, самая массивная планета в Солнечной системе, имеет наибольший внутренний нагрев с внутренней температурой, оцениваемой в 36000 К. Для внешних планет Солнечной системы внутренний нагрев приводит в действие Погода и ветер вместо Солнечный свет это определяет погоду планет земной группы. Внутренний нагрев внутри газовых планет-гигантов поднимает температуру выше, чем эффективные температуры, как и в случае с Юпитером, это на 40 К теплее, чем заданная эффективная температура. Считается, что сочетание внешнего и внутреннего нагрева (которое может быть сочетанием приливного нагрева и электромагнитного нагрева) делает планеты-гиганты, вращающиеся очень близко к своим звездам (горячие юпитеры ) в "пухлые планеты »(внешнее отопление само по себе не считается достаточным).
Коричневые карлики
Коричневые карлики имеют больший внутренний нагрев, чем газовые гиганты, но не такие большие, как звезды. Внутренний нагрев внутри коричневых карликов (первоначально вызванный гравитационным сжатием) достаточно велик, чтобы зажечь и поддержать синтез дейтерий с водород к гелий; для самых крупных коричневых карликов этого также достаточно, чтобы зажечь и поддержать синтез литий с водородом, но не слияние водорода с самим собой. Подобно газовым гигантам, у коричневых карликов может быть погода и ветер, питаемые внутренним нагревом. Коричневые карлики - это субзвездные объекты, недостаточно массивные, чтобы поддерживать реакции синтеза водорода-1 в их ядрах, в отличие от звезд главной последовательности. Коричневые карлики занимают диапазон масс от самых тяжелых газовых гигантов до самых легких звезд с верхним пределом от 75 до 80 масс Юпитера (МДж). Считается, что коричневые карлики тяжелее 13 МДж синтезируют дейтерий, а карлики выше ~ 65 МДж - литий.
Звезды
Внутренний нагрев внутри звезд настолько велик, что (после начальной фазы гравитационного сжатия) они воспламеняются и поддерживают термоядерную реакцию водорода (с самим собой) с образованием гелий, и может сделать тяжелее элементы (видеть Звездный нуклеосинтез ). В солнце например, имеет внутреннюю температуру 13 600 000 К. Чем массивнее и старше звезды, тем больше у них внутреннего нагрева. В конце своего жизненного цикла внутренний нагрев звезды резко возрастает, что вызвано изменением состава ядра по мере того, как последовательно расходуются топлива для термоядерного синтеза, и результирующим сжатием (сопровождаемым более быстрым расходом оставшегося топлива). В зависимости от массы звезды ядро может стать достаточно горячим для плавления гелия (образуя углерод и кислород и следы более тяжелых элементов), а для достаточно массивных звезд даже большие количества более тяжелых элементов. Fusion для производства элементов тяжелее утюг и никель больше не производит энергию, а поскольку звездные ядра, достаточно массивные, чтобы выдерживать температуры, необходимые для производства этих элементов, слишком массивны, чтобы образовывать стабильные белый Гном звезды, а коллапс сверхновой результаты, дающие нейтронная звезда или черная дыра, в зависимости от массы. Тепло, генерируемое в результате коллапса, удерживается внутри нейтронной звезды и выходит только медленно из-за небольшой площади поверхности; тепло вообще не может выводиться из черной дыры (однако Радиация Хокинга ).