Pourquoi le soleil brille ?

[invited1c8361c]

Grand question voila sa doit etre à cause de l'hydrogene, qui produit une réaction nucléaire non ?
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[Gilgamesh]

Grand question voila sa doit etre à cause de l'hydrogene, qui produit une réaction nucléaire non ?

La fusion de l'hydrogène permet de compenser les pertes par rayonnement. Mais avec ou sans réaction de fusion, l'équilibre hydrostatique de l'étoile impose une température centrale élévée.

Après, et en fonction de la dépendance de la réaction de fusion à la température (p-p en dessous de 15 MK, CNO majoritaire au dessus) cela va générer un flux de chaleur plus ou moins élevée qui va plus ou moins repousser l'enveloppe.

a+

[invited1c8361c]

Salut merci tout d'abort pour ta réponse mais c'est pour un tpe et je connais rien en astrophysique et c'est un peut complex pour moi si tu peut détailler merci

[invite33d8e6a4]

Bonjour,
D'une façon plus simple, c'est la fusion nucléaire qui est responsable du rayonnement dont une partie se fait en lumière visible. Mais si c'est vraiment pour un TPE, alors tu dois y consacrer du temps pour acquérir des bases en astrophysique et comprendre le phénomène. Voici des liens (classés par ordre de difficulté) pour commencer:
http://galileo.cyberscol.qc.ca/Inter...ure/soleil.htm
http://perso.orange.fr/universimmedi...ue/energie.htm
http://fr.wikipedia.org/wiki/Rayonnement_solaire
Bonne Chance.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Salut merci tout d'abort pour ta réponse mais c'est pour un tpe et je connais rien en astrophysique et c'est un peut complexe pour moi si tu peut détailler merci

Le coeur du Soleil supporte une colonne de gaz de 700 000 km (c'est le rayon solaire). Cela représente une pression considérable. La pression se relie ensuite à la température par la loi des gaz parfaits :

PV = nRT

Autrement dit : pour soutenir la colonne de gaz, il faut que l'intérieur soit chaud. C'est une nécessité mécanique, ou plus exactement hydrostatique.

Bon, donc quoi que tu fasses, tu te retrouves avec un intérieur chaud sous pression.


Or il se trouve qu'à cette température, les protons peuvent fusionner. Donc, ça dégage de l'énergie. Il faut donc bien comprendre ceci : c'est PARCE QUE c'est chaud (contrainte hydrostatique) que les protons fusionnent et non pas parce que les proton fusionnent qu'il commence à faire chaud.


Bon, mais il n'en est pas moins vrai que si tu ajoutes de l'énergie à une fournaise, la température grimpe encore plus, donc la pression aussi, ce qui soulève la colonne de gaz, donc diminue la densité donc la pression donc la température : l'étoile autorégule ainsi sa pression-température centrale en augmentant ou diminuant son rayon, en fonction du rythme de dégagement des réactions de fusions du coeur.

a+

[invited1c8361c]

Merci beaucoup la je comprend mieux !

sinon pour les lien je ne suis pas encore aller voir mais j'ai tout bien compris sauf d'ou vien la chaleur ? si elle ne vien pas de la pression de 147g/cm3 (je suis pas sur du tout !)

voila merci

[philou21]

Bonsoir

Merci pour ton explication très claire Gilgamesh. Ca m’amène toutefois à me poser une question : quelle serait l’évolution d’un astre stellaire s’il n’y avait pas possibilité de fusion.
Un refroidissement rapide dû aux pertes par le rayonnement, suivi donc d’une contraction puis d’un réchauffement etc… ? Quelle serait la durée de vie d’un tel système (court I presume) ?

[Gilgamesh]

Merci beaucoup la je comprend mieux !

sinon pour les lien je ne suis pas encore aller voir mais j'ai tout bien compris sauf d'ou vien la chaleur ? si elle ne vien pas de la pression de 147g/cm3 (je suis pas sur du tout !)

voila merci

Pour bien raisonner le lien entre les notions de la physique, et au sein d'un objet physique, comme le coeur ou l'enveloppe d'une étoile, il faut en revenir aux dimensions des concepts.

La chaleur a la dimension d'une énergie. C'est l'énergie d'agitation thermique des particules (protons, noyaux alpha et électrons).

La pression c'est une force par unité de surface : pour passer de la pression à la force il faut simplement multiplier par la surface sur laquel s'exerce cette pression.

Et pour passer d'une force à une énergie (afin de retrouver la dimension d'une chaleur) il faut que la force déplace son point d'application, qu'elle travaille de A à B.

Donc : pour passer de la pression à la force il faut multiplier par une surface et pour passer à l'énergie il faut que la surface se déplace, c'est à dire qu'elle décrive un volume sous l'effet d'une force.

Ainsi, pression x volume à la dimension d'une énergie.

La relation PV = nRT décrit donc le rapport de proportionnalité entre l'énergie mécanique (un volume qui gonfle ou se rétracte sous l'effet d'une pression) et l'énergie thermique nRT. Pour éclaircir encore la signification physique de la chose, ce terme nRT pourrait s'écrire NkT, k étant la constante de Boltzmann qui relie l'énergie cinétique d'une particule à sa température E=kT et N étant le nombre de particules, N=nN_a, n étant le nombre de mole et N_a le nombre d'Avogadro (et R dans l'histoire ? R= k/N_a). Ça parait embrouillé mais ça ne l'est pas.

Car de la sorte on écrit que PV = NE, que toute l'énergie disponible est contenue dans l'énergie cinétique des particules qui s'agitent en tous sens. Et ça, c'est clairement représentable par l'intellect.

Dire que le centre du Soleil est chaud et qu'il est sous pression, c'est la même chose pour une densité donnée (cf. infra). La chaleur n'est pas "causée par la pression" C'EST la pression, d'une certaine façon, en remettant les choses dans les dimensions qui sont les leurs...

S'il tu isoles dans ton esprit un petit cube au coeur du Soleil, il contient N particules chacune d'énergie cinétique E. Si tu abaisses E, cad que tu ralenties la vitesse d'agitation des particule cad que la température baisse (puisque T=E/k, k étant une constante) alors pour conserver ta pression tu dois augmenter N, le nombre de particule par unité de volume, cad augmenter la densité.

On peut concevoir un coeur froid à très haute pression, mais alors il faut passer à des densité bien plus élevées.

Tu me diras : et pourquoi la pression elle même ne baisserait pas ? Pourquoi travailler à pression constante ?

C'est là qu'il faut faire intervenir un 3e protagoniste : la gravité. C'est une force, comme la pression (au multiplicateur surfacique près : pour passer de la pression à la force il faut faire agir la pression sur une surface).

Les deux s'exercent dans une sens opposé et leur affrontement fait toute la vie de l'étoile. La pression ne peut pas baisser parce que l'étoile doit supporter son propre poids, et que pour équilibrer une force (la gravité) il en faut une autre : la pression.

Maintenant, la gravité étant une force, quand on se déplace dans le même sens (ce qui s'appelle "tomber") madame la gravité fourni l'énergie (elle travaille) mais quand on déplace une particule dans le sens contraire du vecteur de cette force il faut fournir de l'énergie.

La chaleur du coeur de l'étoile est la monnaie qui permet le statu quo énergétique entre force de gravité et force de pression. Cette monnaie étant dépensée à cela, elle n'est pas disponible pour etre évacuée en surface, sauf à sacrifier du volume c'est à dire à contracter l'étoile. Voila l'origine profonde de l'affirmation comme quoi c'est la fusion thermonucléaire permet au étoile de briller. Le travail de deux autres forces (l'interaction forte et faible), par conversion de l'H en He permet de dégager un surplus qui va être évacué vers la surface sans refroidir le centre. Donc sans contracter l'étoile. Sinon, on peut faire briller le Soleil sans force nucléaire, c'est historiquement comme cela qu'on a commencer à comprendre l'origine de l'énergie solaire. On imagine que la pression 'cède du terrain' et laisse travailler la gravité et l'étoile brille en se contractant.

Bon mais si on fait cela, on favorise la gravité. Car cette force possède un atout clé, grâce auquel elle met en ordre l'univers. Elle est non écrantable (tout lui est transparent), purement additive (pas d'anti-g possible), purement centripète (tjs vers le centre de masse), et enfin et surtout, c'est son côté diabolique , elle augmente quand le volume diminue, car c'est une force en 1/r². Si tu contracte l'étoile (r diminue), sa gravité (1/r²) augmente : la force s'intensifie et la pression centrale (que ce soit par une augmentation de la température ou par une augmentation de la densité) doit donc augmenter en conséquence.

Si tu le fais en augmentant la température, le truc c'est que la chaleur se diffuse : elle se transmet de proche en proche, arrive à la surface et adios, elle rayonne dans l'espace... Et le flux qui se dégage est proportionnel à T⁴, en plus. Un objet hyper-chaud n'est pas viable longtemps. La seule solution de long terme est dans la densité. Le dernier stade d'une étoile est donc l'objet compact : naine blanche, étoile à neutron ou trou noir.

a+