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2013 年 8 月 15 日

太陽系的前世今生 (227):恆星內部的重力和熱壓力對抗

提供者 : 陳輝樺 (NMNS )  

說明 : 昨天提及,太陽實際上是由一層一層都正在進行重力和熱壓力方向相反力的兩股力互相對抗著維持大致穩定性的平衡 (Stable equilibrium)。 此種重力和熱壓力對抗達成的穩定性平衡狀況 (Mechanical_equilibrium) 結構,是支撐恆星穩定的一般通則, 我們稱之為 靜流體平衡 (Hydrostatic Equilibrium)。 根據靜流體平衡,在 赫羅圖 (H-R Diagram)  主序帶 (main sequence)上類似太陽 (sun) 的恆星, 其內部某一層 質量 (Mass) 量往內壓造成的重量 (Weight) 一定會與該層流體的熱壓力平衡, 達成恆星內部流體的穩定,使得穩定在主序帶上的恆星,外觀既不會快速膨脹也部會劇烈縮小。

        天文物理模型中所謂的「靜流體平衡 」是將恆星由內至外分為數個同心球殼層,每一層所受的 重力 (Gravity) 與熱壓力都達成平衡。依據恆星內部的靜流體平衡,顯示恆星內部的 溫度 (Temperature) 是隨著深淺而有所差異。 在恆星的表面,所受的重力較少,相對往外的壓力也較小,代表此區溫度也較低。 反之在恆星愈深處,重量變得愈大,所以壓力是溫度也應該是愈大。 而位於 核心區域 具備如此高溫與強大壓力的來源, 正是 質子-質子鏈核融合反應  (Proton-Proton Chain) 質能換成熱能 帶來的結果。 當核融合反應素材濃度不足以達成足夠數量核融合的速率時,核心附近的 熱壓力 便不足以抵擋重力的壓縮, 則整個穩定的局勢將會被破壞,造成 重力塌陷 (Gravitational collapse)。 進而迫使能產生更大能量的核融合反應必須進行, 以致於 紅巨星 (red giant) 或 藍巨星 (Blue giant)、 超新星爆發 (Supernova) 等外觀可以觀察到的劇烈變化現象將得以發生。

明日主題 : 太陽系的前世今生 (228):超新星爆發仍將會保留下高密度的核心
天文史上的今天 : 1896 年 8 月 15 日,美國生物化學家格蒂•特蕾莎•科里 (Gerty Theresa Cori,1896.8.15. - 1957.10.26.) 出生。她因發現腦下垂體前葉激素在糖代謝中的酶促反應,因此與她丈夫捷克裔美國生物化學家卡爾•斐迪南•科里(Carl Ferdinand Cori,1896.12.5. ─ 1984.10.20.)、阿根廷醫生貝爾納多•阿爾韋托•奧賽(Bernardo Alberto Houssay,1887.4.10.-1971.9.21.)共同榮獲 1947 年諾貝爾生理學或醫學獎獎。
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