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Pigkappa
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Messaggio da Pigkappa » 10 dic 2010, 1:50

Voi sostenete che nel Sole avvengono reazioni nucleari, che producono l'energia che si diffonde nello spazio sotto forma di luce. Un vostro amico non è d'accordo, e sostiene che l'energia del Sole potrebbe venire dall'energia potenziale gravitazionale che il Sole perde mentre si contrae. Come fate a fargli cambiare idea senza usare argomenti troppo complicati, che lui non capirebbe?


Nota 1: lo so che non è nè un problema ben posto nè una domanda di teoria; è comunque qualcosa a cui può valere la pena di pensare. Se vedo che andate proprio fuori strada, darò qualche indizio...
Nota 2: si può fare in un modo interessante, ed è una cosa famosa. Perciò mi auguro che gli utenti esperti (=chi studia, o ha studiato, all'università) si astengano dal risolverlo troppo presto.
Nota 3: il titolo è così generico perchè, se la discussione andrà avanti e se me ne verranno in mente, aggiungerò altre domande un po' più cattive...
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Loren Kocillari89
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Messaggio da Loren Kocillari89 » 10 dic 2010, 18:35

Ok ma c'è una contraddizione nella risposta dell'amico perchè lui pretende che l'energia sia prodotta dal potenziale. ok, ma se il sole illumina significa che da qualcosa deve provenire la luce. Può essere il potenziale?? Boh esempio banale:la mela che cade. Il suo potenziale cambia ma essa non illumina alcunché!XD significa che il potenziale non genera "quella forma di energia". Il che induce alla conclusione che deve essere altro che la genera e che poi si scopre empiricamente sia la fusione. Quindi al mio amico posso rispondere che entrambe le teorie possono essere vere. Basta solo vedere le proporzioni di energia che l'una e l'altra provocano.. ;)
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AxxMan
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Messaggio da AxxMan » 10 dic 2010, 18:44

C'entra il fatto che in una stella che si contrae aumenta la temperatura e quindi cambia il "colore"?

Pigkappa
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Messaggio da Pigkappa » 10 dic 2010, 18:58

Loren Kocillari89 ha scritto:Boh esempio banale:la mela che cade. Il suo potenziale cambia ma essa non illumina alcunché!
Però la mela non è una gigantesca ( volte la Terra!) massa informe di gas che collassa gravitazionalmente sotto il proprio peso.

L'energia potenziale gravitazionale potrebbe diventare energia luminosa; se vogliamo entrare nel dettaglio microscopico, gli atomi, collassando, potrebbero acquistare abbastanza energia cinetica da andare in uno stato eccitato (emettendo un fotone) quando si urtano tra di loro.

AxxMan ha scritto:C'entra il fatto che in una stella che si contrae aumenta la temperatura e quindi cambia il "colore"?
Non era quello che pensavo ma forse funziona... Prova a spiegare bene come, perchè e quanto velocemente (se viene un tempo scala maggiore dell'età dell'universo direi che è una spiegazione poco efficace...) cambia colore, e perchè non è possibile che lo stia cambiando...
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Messaggio da AxxMan » 10 dic 2010, 19:29

Boh, se la temperatura aumenta cambia lo spettro e il massimo di emissione, secondo la legge di Wien, e visto che lo spettro del sole è costante nel tempo si deve scartare questa ipotesi... Non mi viene però in mente nessun modo per stimare la variazione di temperatura per una stella che collassa, e quindi di colore, in funzione del tempo. Ovviamente se fosse impercettibile in un tempo dell'ordine di almeno cento anni dire che lo spettro è costante non ha senso

Pigkappa
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Messaggio da Pigkappa » 10 dic 2010, 20:08

Non viene in mente neanche a me senza far uso della pressione superficiale, che non credo sia facilissima da scoprire (già definire la superficie non è banalissimo...).
Possiamo provare a ragionare sulla luminosità (=potenza irraggiata) invece che sul colore...
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Loren Kocillari89
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Messaggio da Loren Kocillari89 » 10 dic 2010, 20:17

Pigkappa ha scritto:gli atomi, collassando, potrebbero acquistare abbastanza energia cinetica da andare in uno stato eccitato (emettendo un fotone) quando si urtano tra di loro.
E' vero anche che se si considera la stella come un sistema termodinamico che si contrae può avvenire che solo la pressione aumenti e che quindi la velocità non aumenti al punto di eccitare mediamente tanti atomi. Comunque la dimostrazione in effetti è debole.

Allora si può inferire che se la stella collassa a causa della gravità essa dovrebbe "teoricamente" ridursi, quando sarà in fin di vita, in un corpo "immaginario" di raggio 0, cioè al limite di un buco nero. Ma questo non accade, o meglio, non sempre. Ci sonocasi infatti in cui una stella rimane con lo stesso raggio,mediamente, per un certo periodo di tempo, ovvero la gravità, che si suppone ci sia ancora è contrastata da una forza repulsiva. Ovvio che tale forza consuma energia, ma quale può essere la causa? Ci sono 2 casi (per quanto ne so): o diventa una stella di neutroni e allora la spinta è data dai neutroni stessi, ma la stella non illumina più, o dentro la stella avvengono dei processi che sprigionano un energia che respinga l'attrazione gravitazionale. E se fosse la pressione del collasso a determinare quella respinta? qui entra in gioco un altro fattore. il fatto che la massa solare diminuisce nel tempo. Il dato è di qualche percentuale durante la vita del sole, ed è impressionante in relaizone alla massa del sole. L'unico processo naturale che fa diminuire così tanto la massa di un corpo è la fusione nucleare.
Ma, come ho scritto nel post precedente, anche se si dice che l'energia del sole in parte proviene dal collasso non si sbaglia.
Infatti la fusione nucleare non è nient'altro che un collasso gravitazionale portato alle streme conseguenze. CHe si aggiunge alla infima energia, in relazione alla fusione, sprigionata dal collasso gravitazionale
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Messaggio da AxxMan » 10 dic 2010, 20:24

Ci avevo pure pensato, in particolare ammesso che non si possano riscontrare variazioni di temperatura, dobbiamo ammettere che il raggio del sole diminuisca costantemente per parlare di contrazione. Allora la potenza di emissione si riduce con il tempo e vedremmo un sole sempre meno luminoso...

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Re: Stelle.

Messaggio da Pigkappa » 10 dic 2010, 23:01

Tramortire l'amico con un sacco di affermazioni scollegate tra loro non vale...

Loren Kocillari89 ha scritto:E' vero anche che se si considera la stella come un sistema termodinamico che si contrae può avvenire che solo la pressione aumenti e che quindi la velocità non aumenti al punto di eccitare mediamente tanti atomi. Comunque la dimostrazione in effetti è debole.
No, non direi che "la dimostrazione è debole". Direi che questa non è proprio una dimostrazione.
Quello che volevo cercare di tirare fuori sono dei ragionamenti semplici per evitare di infilarci in argomenti troppo difficili per le Olimpiadi. Comunque, se proprio vogliamo, possiamo dire che la tua affermazione non funziona prendendo come esempio la fase di protostella; ancora non ci sono reazioni nucleari, ma la temperatura centrale è chiaro che aumenta nel tempo, e quindi non è solo la pressione che aumenta.

Loren Kocillari89 ha scritto:se la stella collassa a causa della gravità essa dovrebbe "teoricamente" ridursi, quando sarà in fin di vita, in un corpo "immaginario" di raggio 0, cioè al limite di un buco nero. Ma questo non accade, o meglio, non sempre.
Non c'entra direttamente e, soprattutto, non possiamo parlare in dettaglio di quello che succede a una stella che muore (primo: perchè sono cose che io mi devo ancora vedere per bene; secondo: perchè sono cose che non potrebbe capire chi fa le olimpiadi). Magari diremo qualcosa più avanti su questo...

Loren Kocillari89 ha scritto:Ci sonocasi infatti in cui una stella rimane con lo stesso raggio,mediamente, per un certo periodo di tempo, ovvero la gravità, che si suppone ci sia ancora è contrastata da una forza repulsiva.
Forse da questo qualcosa ci si può ricavare, ma non so se basta a dimostrare che l'energia non viene dalla contrazione gravitazionale. Comunque il tuo amico potrebbe benissimo non fidarsi e dire che il Sole si sta contraendo, ma ad una velocità così lenta che non ce ne accorgiamo.

Loren Kocillari89 ha scritto:Ovvio che tale forza consuma energia
No: se si tratta di una forza che ha il solo effetto di contrastare la contrazione gravitazionale, allora non consuma energia: quando non si muove niente, il lavoro (che è legato allo spostamento) è nullo. Le forze statiche non consumano energia.

Loren Kocillari89 ha scritto:ma quale può essere la causa? Ci sono 2 casi (per quanto ne so): o diventa una stella di neutroni e allora la spinta è data dai neutroni stessi, ma la stella non illumina più
Il tuo amico non sa cosa sia una stella di neutroni, e non credo che tu gli possa dimostrare che al centro delle stelle può venire una stella di neutroni (prima che ci provi: no, non puoi, bisogna sapere alcune cose che non sai).

Loren Kocillari89 ha scritto:o dentro la stella avvengono dei processi che sprigionano un'energia che respinga l'attrazione gravitazionale.
Beh, è quello che vogliamo dimostrare... Ma l'argomentazione "poichè non si contrae tanto, allora c'è una stella di neutroni oppure ci sono delle reazioni nucleari" non è molto logica...

Loren Kocillari89 ha scritto:E se fosse la pressione del collasso a determinare quella respinta? qui entra in gioco un altro fattore. il fatto che la massa solare diminuisce nel tempo. Il dato è di qualche percentuale durante la vita del sole, ed è impressionante in relaizone alla massa del sole.
Come fai a dimostrare al tuo amico che la massa del Sole diminuisce di qualche % nella sua vita? Lo pesi a due istanti diversi?

Loren Kocillari89 ha scritto:L'unico processo naturale che fa diminuire così tanto la massa di un corpo è la fusione nucleare.
Beh, non è una cosa molto dimostrabile questa... Non è neanche detto che sia vera; nelle stelle di enorme massa, mi pare che una grande quantità di materia venga portata via dal vento stellare...

Loren Kocillari89 ha scritto:Infatti la fusione nucleare non è nient'altro che un collasso gravitazionale portato alle streme conseguenze.
Faccio finta di non aver letto :cry: .



L'approccio di dire centomila cose diverse (di cui alcune giuste, alcune sbagliate ed alcune non correlate all'argomento) è abbastanza sleale e rivela una certa confusione... Quello che vorrei io è una risposta lineare, logica e spiegata chiaramente, e non un insieme di nozioni di fisica stellare.

Visto che non si sta andando nella direzione che speravo, aggiungo che il vostro amico accetta senza protestare alcuni dati che non sono legati direttamente all'astrofisica o che si sanno da secoli, come il fatto che l'età del sistema solare è qualche miliardo di anni, il valore della distanza Terra-Sole, il fatto che le stelle hanno luminosità abbastanza costante durante quasi tutta la loro vita (che si può motivare sulla base delle osservazioni; è vero che vediamo le stelle da poco tempo (millenni quelle vicine, un secolo o poco più quelle lontane), ma quelle che hanno cambiato luminosità in questo periodo sono pochissime), e tutte le cose che potete spiegargli facilmente come si fanno a misurare.
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Eagle

Re: Stelle.

Messaggio da Eagle » 10 dic 2010, 23:40

La questione è davvero interessante. Provo a buttare giù qualche idea.
Approssimiamo brutalmente il sole, ai fini della dimostrazione, ad una sfera di raggio . Quest'ultimo, come tutte le stelle, ruota su se stesso con una certa velocità angolare . Immaginiamo, adesso, che il sole collassi: poiché il collasso dipende solo ed esclusivamente dal sole (forze interne al sistema) vale il principio di conservazione del momento angolare. Se il sole riduce il raggio , la sua velocità angolare , dopo il collasso crescerà fino ad un certo valore . Ora il sole ruota più velocemente intorno a se stesso.

Tutto questo è possibile notarlo solo avendo a disposizione un filmino della stella mandato a velocità considerevole su un teleschermo. Vista la nostra insignificante vita rispetto a quella dell'universo, noi non possiamo vedere tutto ciò.

Possiamo, però, affermare che il sole anche ora sta riducendo le sue dimensioni poco alla volta e sta aumentando la propria velocità angolare poco alla volta. Poiché nulla si crea e nulla si distrugge ma tutto si trasforma, il sole per aumentare la sua energia cinetica di rotazione (dovuta al collasso), trasforma un'altra forma di energia in essa, cioè l'energia gravitazionale. Con questo si dimostra che il sole perdendo energia potenziale, aumenta quella di rotazione (conservazione dell'energia) e, dunque, la perdita di energia potenziale , poiché si trasforma in energia di rotazione, non può essere causa della luminosità del sole. Quindi, la luce deriva da reazioni nucleari interne al sole stesso.

Da un punto di vista più matematico, per la conservazione del momento angolare:





Dal punto di vista energetico:





Dove la seconda parte è maggiore della prima esclusivamente perché

Quindi nel membro a sinistra è necessario un termine (energia) che bilanci il membro a destra: questo termine è .

Avremo, infine:


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