Vnitřní topení - Internal heating

Vnitřní teplo je teplo zdroj z vnitřku nebeské objekty, jako hvězdy, hnědí trpaslíci, planety, měsíce, trpasličí planety, a (v rané historii Sluneční Soustava ) dokonce asteroidy jako Vesta, vyplývající z kontrakce způsobené gravitace (dále jen Kelvin – Helmholtzův mechanismus ), jaderná fůze, přílivové vytápění, tuhnutí jádra (teplo fúze uvolňovaný při ztuhnutí roztaveného materiálu jádra) a radioaktivní rozpad. Množství vnitřního vytápění závisí na Hmotnost; čím masivnější je předmět, tím více vnitřního tepla má; také pro danou hustotu platí, že čím hmotnější je předmět, tím větší je poměr hmotnosti k povrchu, a tím tedy i větší retence vnitřního tepla. Díky vnitřnímu vytápění jsou nebeské objekty teplé a aktivní.

Malé nebeské objekty

V rané historii sluneční soustavy radioaktivní izotopy mít a poločas rozpadu řádově několik milionů let (např hliník-26 a železo-60 ) byly dostatečně hojné na to, aby produkovaly dostatek tepla, aby způsobily vnitřní tání některých měsíců a dokonce i některých asteroidů, jako je výše uvedená Vesta. Poté, co se tyto radioaktivní izotopy rozpadly na zanedbatelnou úroveň, teplo generované radioaktivními izotopy s delší životností (např. draslík-40, thorium-232, a uran-235 a uran-238 ) bylo nedostatečné k tomu, aby tato těla zůstala roztavená, pokud neměli alternativní zdroj vnitřního ohřevu, například přílivový. Tedy Země Měsíc, který nemá žádný alternativní zdroj vnitřního vytápění, je nyní geologicky mrtvý, zatímco měsíc tak malý jako Enceladus který má dostatečné přílivové topení (nebo alespoň ho měl v poslední době) a některé zbývající radioaktivní topení, je schopen udržovat aktivní a přímo detekovatelný kryovulkanismus.

Planety

Pozemské planety

Vnitřní topení uvnitř pozemské planety pravomoci tektonický a sopečný činnosti. Z pozemských planet ve sluneční soustavě, Země má nejvíce vnitřního vytápění, protože je nejmohutnější. Rtuť a Mars nemají průběžné viditelné povrchové účinky vnitřního ohřevu, protože jsou pouze 5 a 11% hmotnosti Země; jsou téměř „geologicky mrtví“ (viz Merkurovo magnetické pole a Geologická historie Marsu ). Země, která je masivnější, má dostatečně velký poměr hmotnosti k povrchové ploše, aby mohla řídit její vnitřní topení tektonika desek a vulkanismus.

Plynové obry

The plynové obry mají mnohem větší vnitřní ohřev než pozemské planety, díky své větší hmotnosti a větší stlačitelnosti, díky čemuž je více energie dostupné z gravitační kontrakce. Jupiter, nejmohutnější planeta sluneční soustavy, má nejvíce vnitřního ohřevu, přičemž teplota jádra se odhaduje na 36 000 K. U vnějších planet sluneční soustavy pohání vnitřní ohřev počasí a vítr namísto sluneční světlo který pohání počasí pro pozemské planety. Vnitřní vytápění uvnitř plynných obřích planet zvyšuje teploty vyšší než efektivní teploty, stejně jako v případě Jupiteru, je to o 40 K teplejší než při dané efektivní teplotě. Kombinace vnějšího a vnitřního ohřevu (což může být kombinace přílivového a elektromagnetického ohřevu) vytváří obrovské planety obíhající velmi blízko jejich hvězd (horké Jupitery ) do „nafouklé planety "(externí topení samo o sobě není považováno za dostatečné)."

Hnědí trpaslíci

Hnědí trpaslíci mají větší vnitřní vytápění než plynní obři, ale ne tak velcí jako hvězdy. Vnitřní ohřev u hnědých trpaslíků (původně generovaný gravitační kontrakcí) je dostatečně velký, aby zapálil a udržel fúzi deuterium s vodík na hélium; pro největší hnědé trpaslíky také stačí zapálit a udržet fúzi lithium vodíkem, ale ne fúzí vodíku se sebou. Stejně jako plynní obři mohou mít hnědí trpaslíci počasí a vítr poháněné vnitřním vytápěním. Hnědí trpaslíci jsou subelární objekty, které nejsou dostatečně masivní, aby udržely fúzní reakce vodíku-1 v jejich jádrech, na rozdíl od hvězd hlavní posloupnosti. Hnědí trpaslíci zaujímají hmotnostní rozpětí mezi nejtěžšími plynovými obry a nejlehčími hvězdami, s horní hranicí kolem 75 až 80 hmot Jupitera (MJ). Předpokládá se, že hnědí trpaslíci těžší než asi 13 MJ fúzují deuterium a ti nad 65 MJ také fúzují lithium.

Hvězdy

Vnitřní ohřev uvnitř hvězd je tak velký, že se (po počáteční fázi gravitační kontrakce) vznítí a udrží termonukleární reakci vodíku (sama se sebou) za vzniku hélium a může být těžší elementy (vidět Hvězdná nukleosyntéza ). The slunce například má teplotu jádra 13 600 000 K. Čím jsou hvězdy hmotnější a starší, tím více vnitřního ohřevu mají. Na konci svého životního cyklu se vnitřní ohřev hvězdy dramaticky zvyšuje, což je způsobeno změnou složení jádra, protože jsou spotřebována následná paliva pro fúzi, a výslednou kontrakcí (doprovázenou rychlejší spotřebou zbývajícího paliva). V závislosti na hmotnosti hvězdy se jádro může dostatečně zahřát na to, aby roztavilo hélium (formovalo se uhlík a kyslík a stopy těžších prvků) a pro dostatečně hmotné hvězdy i velké množství těžších prvků. Fúze vytváří prvky těžší než žehlička a nikl již nevyrábí energii a protože hvězdná jádra dostatečně masivní k dosažení teplot potřebných k výrobě těchto prvků jsou příliš hmotná na to, aby vytvořila stabilní bílý trpaslík hvězdy, a jádro kolaps supernova výsledky, produkující a neutronová hvězda nebo a Černá díra, v závislosti na hmotnosti. Teplo generované kolapsem je zachyceno v neutronové hvězdě a kvůli malé ploše uniká jen pomalu; teplo nelze vůbec odvádět z černé díry (viz Hawkingovo záření ).

externí odkazy