Войти
Внутреннее тепло - это источник тепла изнутри небесных объектов, таких как звезды, коричневые карлики, планеты, луны, карликовые планеты и (в ранней истории Солнечной системы ) даже астероиды, такие как Веста, в результате сжатия, вызванного гравитацией (механизм Кельвина – Гельмгольца ), ядерным синтезом, приливным нагревом, затвердеванием ядра (теплота плавления, выделяемая при затвердевании расплавленного материала активной зоны), и радиоактивный распад. Величина внутреннего нагрева зависит от массы ; 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 поддерживает тепло и активность небесных объектов.
В ранней истории Солнечной системы радиоактивные изотопы, имеющие период полураспада порядка нескольких миллионов лет (например, алюминий -26 и iron-60 ) были в достаточном количестве, чтобы производить достаточно тепла, чтобы вызвать внутреннее плавление некоторых лун и даже некоторых астероидов, таких как Веста, отмеченная 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 урана-238 ) было недостаточно для поддержания этих тел в расплавленном состоянии, если только у них не было альтернативного источника внутреннего нагрева, такого как приливный нагрев. Таким образом, Земля Луна, у которой нет альтернативного источника внутреннего нагрева, теперь геологически мертва, в то время как Луна размером с Энцелад имеет достаточный приливный нагрев (или, по крайней мере, недавно получил его). и некоторое оставшееся радиоактивное нагревание, способно поддерживать активный и непосредственно обнаруживаемый криовулканизм.
Внутренний нагрев внутри планет земной группы мощности тектоническая и вулканическая деятельность. Из всех планет земной группы в Солнечной системе Земля имеет наибольший внутренний нагрев, потому что она самая массивная. 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 вызвать тектонику плит и вулканизм.
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: внутренняя температура оценивается в 36000 К. Для внешних планет Солнечной системы внутренний нагрев поддерживает погоду и ветер вместо солнечного света, который определяет погоду планет земной группы. Внутренний нагрев внутри газовых планет-гигантов повышает температуру выше эффективных температур, как в случае с Юпитером, это делает на 40 К теплее, чем заданная эффективная температура. Считается, что сочетание внешнего и внутреннего нагрева (которое может быть сочетанием приливного и электромагнитного нагрева) превращает планеты-гиганты, вращающиеся очень близко к своим звездам (горячие юпитеры ), в "пухлые планеты "(внешний обогрев сам по себе не считается достаточным).
Коричневые карлики обладают большим внутренним нагревом, чем газовые гиганты, но не такими большими, как звезды. Внутренний нагрев внутри коричневых карликов (первоначально вызванный гравитационным сжатием) достаточно велик, чтобы воспламенить и поддерживать синтез дейтерия с водородом с гелием ; для самых крупных коричневых карликов этого также достаточно, чтобы зажечь и поддержать синтез лития с водородом, но не синтез 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.
Внутренний нагрев внутри звезд настолько велик, что (после начальной фазы гравитационного сжатия) они воспламеняются и поддерживают термоядерную реакцию водорода (с самим собой) с образованием гелия, и может образовывать более тяжелые элементы (см. Звездный нуклеосинтез ). 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, чтобы сплавить гелий (образуя углерод и кислород и следы более тяжелых элементов), а для достаточно массивных звезд даже большие количества более тяжелые элементы. При синтезе элементов тяжелее железа и никеля больше не производится энергия, а поскольку ядра звезд, достаточно массивные, чтобы выдерживать температуры, необходимые для производства этих элементов, слишком массивны для образования стабильных белые карлики звезды, сверхновая с коллапсом ядра приводит к образованию нейтронной звезды или черной дыры, 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 см. излучение Хокинга ).
