Frage:
Warum werden Planeten nicht durch die Schwerkraft zerstört?
NotPhysicist
2016-10-20 11:54:01 UTC
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Sterne können durch die Schwerkraft zerquetscht werden und schwarze Löcher oder Neutronensterne erzeugen.Warum passiert das nicht mit jedem Planeten, wenn er sich in derselben Raumzeit befindet?

Bitte erklären Sie es auf einfache Weise.Hinweis: Ich bin kein Physiker, habe aber ein gewisses Interesse an Physik.

Verwandte Themen: http://physics.stackexchange.com/q/143166/2451, http://physics.stackexchange.com/q/141865/2451 und Links darin.
Weil Planeten nicht so massiv sind?
Ich habe einige Kommentare gelöscht, einschließlich einiger (sehr netter) Kommentare, die als Antworten besser geeignet gewesen wären.
Der gleiche Grund, warum ein Wasserballon seine Form nicht beibehält, ein Basketball jedoch unter Schwerkraft.
Sechs antworten:
Farcher
2016-10-20 14:33:29 UTC
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In sehr einfachen Worten, von denen ich hoffe, dass Sie sie verstehen.

Die Anziehungskraft der Gravitation hängt von Masse und Entfernung ab.
Für die Atome, aus denen die Erde besteht, wirken zwei Kräfte auf sie, die Anziehungskraft aufgrund aller anderen Atome und die Coulomb / elektrostatische Abstoßungskraft zwischen den Elektronen, die die Atome umkreisen.
Die Elektronenschalen stoßen sich gegenseitig ab.

Mit zunehmender Masse nimmt die Anziehungskraft der Schwerkraft zu und die Atome rücken näher zusammen, und die Abstoßung zwischen den Elektronenschalen nimmt zu, um die erhöhte Anziehungskraft der Schwerkraft auszugleichen.

Wenn die Masse noch weiter zunimmt, kann die Coulomb-Abstoßungskraft die erhöhte Anziehungskraft der Gravitation nicht ausgleichen, und das Atom kollabiert mit Protonen und Elektronen, die sich zu Neutronen verbinden.
Sie haben dann eine Einheit aus Neutronen - einen Neutronenstern.

Es gibt immer noch die Anziehungskraft zwischen Neutronen, aber jetzt wird die Abstoßungskraft durch die starke Kernkraft zwischen den Neutronen bereitgestellt - Neutronen mögen es nicht, "gequetscht" zu werden.

Erhöhen Sie die Masse noch mehr und die Anziehungskraft der Gravitation nimmt zu, ebenso wie die Abstoßungskraft zwischen Neutronen durch die Neutronen, die näher zusammenrücken.

Wenn Sie die Masse noch weiter erhöhen, reicht die Abstoßungskraft zwischen den Neutronen nicht aus, um die Anziehungskraft der Gravitation zwischen den Neutronen auszugleichen, und Sie erhalten einen weiteren Zusammenbruch in ein Schwarzes Loch.

Die einfache Antwort auf Ihre Frage lautet also, dass die Gravitationskräfte zwischen den Atomen, aus denen ein Planet besteht, nicht groß genug sind, um einen katastrophalen Zusammenbruch auszulösen, da die Masse eines Planeten nicht groß genug ist.

Es gibt das Stadium der (elektro-) entarteten Materie (in weißen Zwergen gefunden), bevor sich Neutronensternmaterie bildet, was meiner Meinung nach wichtig genug ist, um es einzuschließen.Alternativ können Sie den Wortlaut so ändern, dass Neutronensterne nicht durch kollabierende Atome gebildet werden.
@hyde Vielen Dank für Ihren einfühlsamen Kommentar.Ich weiß, dass meine Antwort nicht detailliert genug ist, aber ich wollte eine leicht verständliche Antwort geben, die einen Anschein von Korrektheit hatte.Es gab viele andere Kommentare (und wohin sind sie alle gegangen?) Mit ausgezeichneten Vorschlägen, die durchaus hätten aufgenommen werden können, aber leider bedeutet Kürze oft, dass nicht alles, was wichtig ist, nicht enthalten ist.Der Druck der Elektronendegenerierung wurde also ausgelassen.
Kurz gesagt, Schwarze Löcher enthalten keine Elektronen, Protonen ODER Neutronen, sondern etwas noch dichteres?Bis jetzt stellte ich mir vor, es wäre wie ein massiver Kern mit kleineren Kernen nebeneinander.
Um hier eine einfache Information hinzuzufügen ... von Google: Die Sonne wiegt ungefähr 333.000 Mal so viel wie die Erde.Das ist viel mehr Masse.Und immer noch nicht genug, um ein Schwarzes Loch zu bilden.Google sagt hier ... "Wo immer dieser Grenzwert zwischen einem Neutronenstern und einem Schwarzen Loch liegt - ob es sich um 2,5 oder 2,7 oder 3,0 oder 3,2 Sonnenmassen handelt - könnte man denken, dass das Schwarze Loch mit der Mindestmasse möglicherweise von dort kommt."Das wäre ungefähr eine Million Mal Erde.WAAAAAYYYY nicht genug Masse.
Diese Antwort ist völlig falsch.Erstens unterscheidet sich die Anziehungskraft auf der massiven Skala (wie Sterne) völlig von der auf der Mikroskala (wie Elektronen).Die Heisenberg-Unsicherheit und die Dualität der Wellenteilchen spielten auf dieser Skala eine viel größere Rolle.Quantenmechanische Effekte haben Vorrang vor relativistischen Effekten.
Die ursprüngliche Frage betraf den Stern - und der Vergleich mit Planeten hat wieder zwei völlig unterschiedliche Maßstäbe: Auf der supermassiven Skala sind Gravitationseffekte von Natur aus nicht mehr Newtonsch, und daher gilt die Standardfomula nicht, sondern möglicherweise ungefähr für den Planeten.
Und was "Quetschen" betrifft oder nicht, das sind nur die Nebenwirkungen des supermassiven Merkmals dieser "Schwerkraft".Sei es der Planet zerquetscht oder das Licht nicht entweicht oder die Raum-Zeit-Verzerrung usw. Der Horizont des Schwarzen Lochs ist ein völlig anderer Zustand, der völlig jenseits unserer Vorstellungskraft liegt.
user5174
2016-10-21 03:05:11 UTC
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Planeten werden von der Schwerkraft zerquetscht!Deshalb ist die Erde zum Beispiel eher ein dicht gepacktes kugelförmiges Gestein als eine lose Staubwolke.

Es gibt einfach nicht genug Kraft, um mehr zu tun.

Beispielsweise beträgt die Dichte des Eisen / Nickel-Innenkerns der Erde bei Planeten, die durch die Schwerkraft zerquetscht werden, etwa 13,1 g / cm³.Vergleichen Sie dies mit einem Eisen-Nickel-Meteoriten von vermutlich ähnlicher Zusammensetzung (aber nicht durch Schwerkraft zerkleinert), bei dem die Dichte etwa 7,8 g / cm³ beträgt.
Dieses Phänomen ist in lächerlichem Maße auch in den Kernen von Gasplaneten vorhanden, wo es angeblich die Bildung von metallischem Wasserstoff verursacht.
auch sie runden aufgrund der Schwerkraft
Suzu Hirose
2016-10-20 14:27:20 UTC
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Die Teilchen, aus denen Atome bestehen, sind elektrisch geladen und stoßen sich gegenseitig ab, wenn sie sich zu nahe kommen.Gravitationskräfte ziehen nur ein Teilchen an ein anderes und stoßen sich niemals ab, aber sie sind im Vergleich zur elektrischen Kraft extrem schwach.Um ein Schwarzes Loch zu erzeugen, muss die Gravitationskraft diese Abstoßungskräfte zwischen Partikeln überwinden.Bei Objekten wie der Erde und der Sonne sind die Abstoßungskräfte viel größer als die Gravitationskraft.

Lucas Gautheron
2016-10-20 16:23:14 UTC
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Es gab bereits mehrere Antworten, aber als Syntheseversuch:

Die Schwerkraft ist attraktiv und verursacht ohne abstoßende Gegenkraft den Zusammenbruch eines massiven Objekts. Die Größenordnung des Drucks, der benötigt wird, um dem Gravitationskollaps zu widerstehen, liegt ungefähr in der Größenordnung von $ GM ^ 2 / R ^ 4 $, wobei $ M $ die Masse des Objekts und $ R $ sein Radius ist.

Bei einem Planeten wie der Erde sind die Abstoßungskräfte elektrostatischer Natur (ihre Elektronen neigen zur Abstoßung). Für die Erde $ GM ^ 2 / R ^ 4 \ sim $ 1000 GPa.

Wenn die Masse viel größer ist, ist die Schwerkraft zu stark und die elektrostatischen Kräfte zu schwach, um dem entgegenzuwirken. Wenn die Dichte hoch genug ist, können Kernreaktionen auftreten, die eine hohe Menge an Strahlung emittieren. In diesem Fall ist das Objekt ein Stern und wird durch thermischen Druck gehalten. Für die Sonne $ GM _ {\ odot} ^ 2 / R _ {\ odot} ^ 4 \ sim 10 ^ {6} $ GPa, aber dieser Druck kann von Stern zu Stern sehr unterschiedlich sein.

Nach einiger Zeit setzen Kernreaktionen nicht mehr genügend Energie frei, beispielsweise wenn Eisen produziert wird (Eisen ist der stabilste Kern, und Reaktionen, die es umwandeln, wären endotherm). In diesem Fall kann das Objekt zu einer Form von Materie mit höherer Dichte zusammenfallen, die sich diesmal dank des Ausschlussprinzips von Pauli stabilisiert.

Dieses Prinzip besagt, dass zwei Fermionen nicht denselben Quantenzustand einnehmen können, was zu einer sehr starken Abstoßungskraft zwischen ihnen führt. Bei Weißen Zwergen sind diese Fermionen Elektronen. In Neutronensternen sind sie meist Neutronen. Die starke Kraft trägt auch dazu bei, der Schwerkraft in Neutronensternen zu widerstehen. In diesen Fällen kann der Druck extrem sein. Eine Neutronensternmasse ist normalerweise $ \ gtrsim 1,2 M _ {\ odot} $ und ihr Radius liegt in der Größenordnung von 10 km. Dies ergibt $ P \ sim 10 ^ {25} $ GPa.

Neutronensternradien sind $ \ sim 10 $ km.
Sahil Chadha
2016-10-20 14:08:25 UTC
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Sie müssen verstehen, dass hier zwei Faktoren eine Rolle spielen: Der erste ist die Schwerkraft, die versucht, den Planeten näher zu bringen und ihn zu zerstören, und der zweite Faktor versucht, dieser Zerstörung zu widerstehen, z.Das pauli-Ausschlussprinzip führt manchmal zur Abstoßung, Kernreaktionen widerstehen auch dem Quetschen in Sternen.Dieses Spiel zweier verschiedener Faktoren führt also in einigen, aber nicht in allen Fällen zu Quetschungen.

@KevinWells Jupiter wird fast vollständig durch den Druck der Elektronendegeneration unterstützt.Die "elektromagnetische Kraft, die starke Kernkraft und die Wärmeenergie [Dichte]" sind kleine, irrelevante und geringfügige Beiträge im Kern eines riesigen Planeten.
Dr Xorile
2016-11-22 03:45:09 UTC
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Hier gibt es bereits viele gute Antworten, aber eine Art, über diese Dinge nachzudenken, wurde vielleicht nicht genug betont. Das heißt, dass die Masse innerhalb einer Kugel (unter der Annahme einer gleichmäßigen Dichte) mit dem Würfel des Radius zunimmt. Wenn Sie also den Radius verdoppeln, haben Sie achtmal so viel Masse darin. Die Gravitationskraft nimmt daher zu, wenn Objekte größer werden. Daher sind kleine Objekte möglicherweise nicht einmal kugelförmig, aber oberhalb einer bestimmten Größe sind Planeten kugelförmig, und wenn sie weiter an Größe zunehmen, werden die Gravitationseffekte immer bedeutender.

Das andere verwandte und nützliche Konzept betrifft den schwartzchild-Radius. Vereinfacht gesagt können Sie sich das wie folgt vorstellen. Angenommen, Sie haben eine bestimmte Masse ($ m $) und legen sie in eine Kugel mit dem Radius $ r $. Wenn der Radius immer kleiner wird, wird die Fluchtgeschwindigkeit immer größer. Ab einem bestimmten Punkt entspricht die Fluchtgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit, sodass nichts entweichen kann. Dieser Radius, bei dem dies auftritt, ist der Schwartzchild-Radius und proportional zur Masse $ m $. Gemäß der Diskussion im ersten Absatz wird es für eine Masse immer einfacher, in ihren Schwartzchild-Radius zu passen, je größer sie wird. So etwas wie Erde müsste in eine 1-cm-Kugel passen, was angesichts der Abstoßung der Atome grundsätzlich unmöglich ist. Bei viel größeren Objekten nimmt jedoch mit zunehmendem Radius die Masse mit dem Würfel zu, und mit zunehmendem Würfel nimmt der Schwartzchild-Radius zu. Bei ausreichend großen Objekten wird es schließlich einfacher, ein Schwarzes Loch zu sein.

Ähnliche Physik gilt in anderen Situationen.



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