Pourquoi le soleil n'est pas une bombe ?

[invited8b269b1]

J'aurais pu la poser sur Yahoo! Answers, mais il vaut peut-être mieux s'adresser à un publique averti '^^

Concrètement, la question triviale est celle ci :
1 tonne d'hydrogène, une température suffisante pour déclencher au moins une réaction de fusion, et on obtient une explosion imédiate de moins de quelques millièmes de secondes.

Corrolaire : On prend 10^27 bombes, et on croise les doigts pour que la première alume celle d'à coté.

En théorie, on fait brûler le soleil en 5 secondes, le temps que l'information du "boom" ait eu le temps de traverser l'astre.

Pourtant, ce gros lent, il lui faut pas 5 secondes, mais 10 milliards d'années.


Voilà, mais bon, j'ai reflechi un peu avant de venir :
- D'une part, on peut supposer que si nos petites bombes sont pas vraiment cote à cote, mais un peu trop éloignées, elles se repoussent plus qu'elles ne se font exploser.
- D'autre part, quand on ne range pas bien comme il faut l'hydrogène dans un beau cylindre "près à exploser", mais qu'on le laisse dans un nuage informe, ca marche moins bien.
- Ensuite, on pourrait faire remarquer que la bombe h, comme rendement, c'est nul, et que l'explosion pourrait durer un peu plus avec les restes.

Sinon, pour un beau boom, on remarque qu'il faut
- une grosse température (100 millions, alors que soleil, c'est 15m)
- Une grosse densité (bon, j'ai calculé 210 fois moins, et j'ai trouvé 4fois moins dense que la terre. Je pense que j'ai tort '^^)
Et le troisième, j'ai pas compris, et je crois qu'on s'en fiche.
Mais du coup, le soleil, ca a pas l'air génial comme arme de guerre. (rapporté au poid, s'entends '^^)

Et puis, je peux comprendre que le soleil s'est allumé avant sa formation complète, du coup, il s'est construit sur l'équilibre "ya suffisament de température/densité pour exploser" - "ya trop d'explosions pour se concentrer davantage".

Du coup, le soleil ne serait que le siege de quelques reaction fortuites dues à la colision hasardeuses de quelques atomes en mal de compagnie, mais que chacun de ces petits "pouf", ne serait pas du tout suffisant pour faire "pouf" sur les atomes d'à coté.
En gros, le soleil, ce serait un truc a peine mieux fichu qu'un feu de cheminée.

Mais bon, quand même, je voulais la vraie réponse de ceux qui savent mieux que moi.

(non, parce qu'en fait, j'y connais rien, moi, en physique )

Wiiip
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[Gilgamesh]

La conclusion est bien intuitionnée :

le soleil ne serait que le siege de quelques reaction fortuites dues à la colision hasardeuses de quelques atomes en mal de compagnie, mais que chacun de ces petits "pouf", ne serait pas du tout suffisant pour faire "pouf" sur les atomes d'à coté.

D'abord, les réaction de fusion ne sont pas des réactions en chaine. IL n'y a pas de concept de masse critique comme dans une réaction de fission où des neutrons peuvent être libérés pour induire une fission en étant absorbés par un autre noyau, avec un terme exponentiel qui peut diverger jusqu'à provoquer l'explosion.

Pour induire une fusion, il faut maintenir constantes les conditions de température, de densité et de composition chimique afin que les réactifs restent dans les conditions qui autorisent la fusion. Dans le cas d'une bombe H on n'arrive à ce confinement qu'à l'aide justement d'une bombe à fission et les conditions favorables à la fusion sont atteintes en un temps très bref, mais pour un temps très bref également. Le plasma entre en expansion, il se dilue et se refroidit à peine formé.

Dans le cas des étoiles, c'est "pareil", sauf dans le cas très particulier des états de matière dégénérés. Une augmentation du rythme réactionnel dans le coeur stellaire non dégénéré engendre une pression de radiation, une "poussée de lumière" si tu veux (proportionnelle au cube de la température) qui provoque l'expansion des enveloppes. La densité de la matière et la gravité diminue (l'étoile "pèse" d'autant moins sur son coeur que sa matière est plus éloignée du centre), et avec elle la pression centrale.

Tant que le terme de pression centrale est lié à la température, la réaction est retro-contrôlée. Mais la fusion engendre des produits de réaction qui eux ne fusionnent pas et qui s'accumulent au centre. La densité augmente, parfois jusqu'à atteindre un stade particulier de la matière, dit dégénéré pour lequel la pression ne dépend que de la densité et plus de la température. Quand une réaction de fusion s'allume dans ces conditions la "flamme nucléaire" n'engendre pas une baisse de la pression, tandis que l'augmentation de la température concomitante au dégagement d'énergie augmente le rythme réactionnel. C'est typiquement exponentiel comme processus et le coeur dégénéré connait une combustion explosive. C'est le "flash de l'hélium", qui a lieu au sein des géantes rouges de faible masse (comme le Soleil). Il dure quelque siècle et l'énergie dégagée finie par rétablir des conditions non dégénérée. De l'extérieur, cela se traduit par une baisse de luminosité, l'expansion du coeur diminuant sa température.

Quand l'étoile a atteint un stade final où il ne reste plus qu'un coeur dégénéré (de carbone et d'oxygène, cette fois, après combustion de l'hélium) dépouillé de ses enveloppe, une naine blanche, il peut arriver un nouvel épisode explosif, mais bcp plus spectaculaire cette fois. Si la naine blanche possède un compagnon, celui ci devenant à son tour une géante rouge va grossir démesurément et une partie de sa matière va tomber vers la naine blanche, dont la masse va augmenter. Or un coeur dégénéré n'est pas indéfiniment stable. Si la masse dépasse un seuil, dit masse de Chandrasekhar (1,44 masse solaire - dépend de sa composition) il s'effondre totalement sur lui même. Dans le cas du flash d'helium, la combustion a été déclenché par l'augmentation de la température (dépassé les 100 millions de degré). Là c'est bcp plus violent et soudain, car l'astre ne se "retient plus". Il collapse indéfiniment, sauf que... il est encore fait de bon combustible ! En outre il est très homogène, très bon conducteur de chaleur (isotherme) et quand ça prend "feu" ça prend feu d'un coup. La flamme nucléaire traverse l'étoile d'un coup, et d'un coup elle combuste. En pt'ete 2-3 secondes. Pfaoum. Tu obtient un supernovae de type IA, les plus lumineuse et les plus régulière (leur luminosité résulte de la combustion de 1,44 masse solaire de C+O, c'est une "chandelle standard", très utile en cosmologie pour calibrer la distance de galaxie très très lointaine, vu la luminosité de l'évènement).

Si on en revient au Soleil, et à ce qui s'y passe actuellement, c'est bcp plus calme. C'est comme tu le dis, "de temps en temps" une réaction de fusion. Et ce n'est pas une "vraie" fusion. La chaine proton-proton nécessite que lorsque deux protons sont rapprochés, l'un des deux ait la "bonne idée" de se transformer en neutron. C'est un évènement extrêmement rare, fortuit, purement quantique et au final, la demi-vie d'un proton, c'est à dire le temps moyen qu'il lui faut pour réagir avec un voisin est de 10 milliards d'années, ce qui donne en gros la durée de vie de l'étoile. La réaction n'est donc pas reproductible en laboratoire, où on ne sait réaliser que de vraies fusions, cad ne dépendant pas de la "décroissance faible" d'un proton.

a+

[invite3f289ad9]

Gilgamesh, t'es dans tous les sujets, t'es impressionant.
Je me suis également souvent demandé ce que l'hydrogène contenu dans le Soleil attendait pour "brûler" et pourquoi il restait hydrogène pendant des milliards d'années malgré la température et la pression... ça ne fait pas avancer le débat, mais de toute façon il a été expédié, et même au-delà, par l'encyclopédie Gilgamesh

Salutations

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"Le Soleil, c'est la seule étoile qu'on ne peut pas étudier la nuit"

[Gilgamesh]

Gilgamesh, t'es dans tous les sujets, t'es impressionant.
Je me suis également souvent demandé ce que l'hydrogène contenu dans le Soleil attendait pour "brûler" et pourquoi il restait hydrogène pendant des milliards d'années malgré la température et la pression... ça ne fait pas avancer le débat, mais de toute façon il a été expédié, et même au-delà, par l'encyclopédie Gilgamesh

Salutations

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"Le Soleil, c'est la seule étoile qu'on ne peut pas étudier la nuit"

Merki (:smiley qui remercie - pourquoi n'existe il pas sur ce forum ?). Ben disons que les étoiles m'intéressent et que pour les réactions de fusion en particulier j'ai été amené à m'y intéresser de plus près en voulant m'en servir pour propulser une arche interstellaire . Et là j'ai compris pourquoi on ne pouvait pas compter sur l'hydrogène toute simple pour se propulser...

a+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited8b269b1]

Merci pour ta chouette réponse, même si j'ai pas tout compris, lorsque tu dis notamment que le volume augmente, que la température diminue mais que la pression augmente.

Je suppose aussi que tu n'as pas dit que, puisque la température n'était pas suffisante pour faire une fusion 'automatique', il fallait quand même que la température ou la pression soit suffisante pour quelle s'allume aléatoirement avec un espérance de 10Mr d'année, sinon, Jupiter pourrait s'allumer de la même façon, ou même, le bord de l'étoile, puisque seul le coeur brule un peu, le bord étant quasi froid.
D'ailleurs, ca non plus je comprends pas, comment le bord de l'étoile peut être froid. Dès que c'est un peu chaud, ils se refroidissent autant que possible en rayonnant tout ce qu'ils peuvent ? Je vais aussi supposer que c'est ca

En tout cas, merci pour ces réponses !

Wiiip

[Gilgamesh]

Merci pour ta chouette réponse, même si j'ai pas tout compris, lorsque tu dis notamment que le volume augmente, que la température diminue mais que la pression augmente.

Le volume augmente et la température de surface diminue quand la température et la pression du coeur augmentent.

J'ai essayé d'expliquer ça clairement ici : Géantes rouges

Je suppose aussi que tu n'as pas dit que, puisque la température n'était pas suffisante pour faire une fusion 'automatique', il fallait quand même que la température ou la pression soit suffisante pour quelle s'allume aléatoirement avec un espérance de 10Mr d'année, sinon, Jupiter pourrait s'allumer de la même façon, ou même, le bord de l'étoile, puisque seul le coeur brule un peu, le bord étant quasi froid.

La fusion nécessite bien une température minimale, car les noyaux doivent quand même vaincre une partie de la barrière coulombienne qui les séparent. Ils ne peuvent la vaincre complètement, la température est insuffisante. Pour s'approcher de 1 fermi (1e-15 m) l'un de l'autre, où l'attraction forte prend le relais, il faudrait - en physique classique - qu'il aient une énergie de 1 MeV ce qui correspond à une température de 1e10 K. Aucune étoile n'est aussi chaude en son centre. C'est par effet tunnel - qui relève de la physique quantique - qu'il vont parvenir à fusionner bien que leur énergie soient plus faible que celle exigée par la physique classique. Mais il ne peut pas non plus faire trop froid, il faut un minimum d'environ 2e6 K, ce qui correspond à la température d'équilibre de 0,08 masse solaire. En dessous de cette masse, l'étoile ne parvient pas à allumer son hydrogène, elle continue de se contracter et forme un coeur dégénéré --> naine brune.

D'ailleurs, ca non plus je comprends pas, comment le bord de l'étoile peut être froid. Dès que c'est un peu chaud, ils se refroidissent autant que possible en rayonnant tout ce qu'ils peuvent ? Je vais aussi supposer que c'est ca

C'est ça... Une surface chaude rayonne "autant qu'elle peut" : l'énergie rayonnée est en T⁴. La surface d'une étoile typique est à une température de 10⁴ K. Si un brutal évènement la portait à 10⁷ K (température du coeur), la flot d'énergie rayonné serait multiplié par 10^(7-4)x4=10¹², mille milliard. Elle ne mettrait pas longtemps à évacuer ce surplus pour retrouver sa température initiale.

Pour plus de détails, tu peux lire ce petit article sur les transfert de chaleurs dans les étoiles


a+

[invite0e4ceef6]

le soleil n'est pas une explosion nucléaire permanante ?? une gigantesque boule de feu qui ne parvient qu'a ne pas s'effondrer sur elle-même??

merki pour l'update??

[Gilgamesh]

le soleil n'est pas une explosion nucléaire permanante ?? une gigantesque boule de feu qui ne parvient qu'a ne pas s'effondrer sur elle-même??

merki pour l'update??

C'est l'image classiquement employée, pour faire comprendre que l'energie dégagée par le Soleil est thermonucléaire.

Mais par exemple, qui dit explosion dit onde de choc, or c'est "calme" le centre du Soleil.

a+

[invite0e4ceef6]

heliopause ?? onde de choc permanante??

[Gilgamesh]

heliopause ?? onde de choc permanante??

Tu es sur d'employer les bons mots ??

L'héliopause, c'est à 100 UA du Soleil, bien loin, bien loin...

a+

[invite0e4ceef6]

Tu es sur d'employer les bons mots ??

L'héliopause, c'est à 100 UA du Soleil, bien loin, bien loin...

a+

ben c'etait plus une question qu'autre chose

juste une annalogie faite entre les bombe et soleil, et si le soleil est une explosion permanante, alors il doit il avoir une limite permante, et là dans mes petite tablette ça correspond a l'héliopause. et si je continue, il y a une différente notable d'etat de l'espace entre ce qui est dans l'héliopause et l'espace audela de cette héliopause..

mais bon, hein, c'était juste our savoir si cela à un quelconque "sens". ou si je fait encore fausse route, comme d'hab'

[Gilgamesh]

ben c'etait plus une question qu'autre chose

Ah ok. Disons que c'était un peu elliptique comme formulation

juste une annalogie faite entre les bombe et soleil, et si le soleil est une explosion permanante, alors il doit il avoir une limite permante, et là dans mes petite tablette ça correspond a l'héliopause. et si je continue, il y a une différente notable d'etat de l'espace entre ce qui est dans l'héliopause et l'espace audela de cette héliopause..

mais bon, hein, c'était juste our savoir si cela à un quelconque "sens". ou si je fait encore fausse route, comme d'hab'

Non, donc rien à voir avec le coeur du Soleil. L'héliopause, c'est ça :

[invite0e4ceef6]

onde de choc ?? hm, tu me dis que c'est pas ça et tu me donne une image avec marqu" en gros, "onde choc" :bouh: leur:

donc qu'est-ce que l'heliosphère se prend pour qu'il est une onde de choc. quand a la ceinture de hort elle est ou là ??

[Gilgamesh]

onde de choc ?? hm, tu me dis que c'est pas ça et tu me donne une image avec marqu" en gros, "onde choc" :bouh: leur:

donc qu'est-ce que l'heliosphère se prend pour qu'il est une onde de choc. quand a la ceinture de hort elle est ou là ??

Bon, on reprend...

Tu demandes :

le soleil n'est pas une explosion nucléaire permanente ?? une gigantesque boule de feu qui ne parvient qu'a ne pas s'effondrer sur elle-même??

L'onde de choc de l'héliopause elle a lieu dans les confins du système solaire, pas dans le Soleil. Elle résulte de l'interaction entre le vent solaire et le milieu interstellaire. Ça n'a rien à voir avec une quelconque explosion dans le coeur du Soleil.


La ceinture de Oort elle est encore bien plus loin, a plus de 10 000 UA.

a+

[invite0e4ceef6]

ben dans ce cas on est bien d'accord, le soleil etant une explosion permante, il y a un onde de choc permanante a cause de cette explosion.. le vent solaire n'est rien d'autre que cela, et la fin de l'héliopause le lieu ou l'onde de choc permanante de l'explosion solaire rencontre le millieu interstélaire..

la terre et le reste du système solaire se trouve etre dans un millieu particulier, certainement d'une densité particulière par rapport au millieu environant.. un millieu sans doute en surpréssion permanante..

mais ce qui est étrange, ici c'est bien qu'il y est une resistance du millieu interstéllaire a cette onde de choc.. car pour que cela résiste il faut bien avoir soi- même une certainne "densité"; or si l'on se dit que le soleil est capable de maintenir a une distance respectable le millieu interstellaire, c'est que les forces de préssion du millieu interstéllaire et celui du millieu solaire s'annule avec l'héliopause??

tout cela me semble assez logique, mais bon, tu vas m'en dire plus

[Gilgamesh]

ben dans ce cas on est bien d'accord, le soleil etant une explosion permante, il y a un onde de choc permanante a cause de cette explosion.. le vent solaire n'est rien d'autre que cela, et la fin de l'héliopause le lieu ou l'onde de choc permanante de l'explosion solaire rencontre le millieu interstélaire..

Non... Ça n'a RIEN à voir.

Il n'y a pas d'onde de choc dans le Soleil, ni à sa surface, ni à l'intérieur du système solaire. Elle ne prend pas naissance à la surface du Soleil pour traverser le système solaire.

L'onde de choc nait simplement du contact entre le vent solaire et le milieu interstellaire.

la terre et le reste du système solaire se trouve etre dans un millieu particulier, certainement d'une densité particulière par rapport au millieu environant.. un millieu sans doute en surpréssion permanante..

mais ce qui est étrange, ici c'est bien qu'il y est une resistance du millieu interstéllaire a cette onde de choc.. car pour que cela résiste il faut bien avoir soi- même une certainne "densité"; or si l'on se dit que le soleil est capable de maintenir a une distance respectable le millieu interstellaire, c'est que les forces de préssion du millieu interstéllaire et celui du millieu solaire s'annule avec l'héliopause??

tout cela me semble assez logique, mais bon, tu vas m'en dire plus

On peut parler de surpression, oui. Et l'onde de choc nait de la différence de densité : le milieu interstellaire très dilué "s'écrase" contre le milieu interplanétaire plus dense et c'est le raccord des densités qui forment une onde de choc.

a+

[invite0e4ceef6]

là t'es pas logique gilgamesh, soit le vent solaire est l'onde choc, soit il n'y a pas d'onde de choc, et il n'y a pas de vent solaire..

il est normal de ne pas la ressentir, parceque le millieu est en supréssion constante, ce qui subjectivement est notre "normalité"

mais c'est bien cette normalité qui s'ecrase, ou ateind l'equilibre avec le reste du millieu interstéllaire.. le soleil ne pulse pas comme le ferait une serie de bombe qui exploserait l'une après l'autre et générait une onde de choc pour chaque explosion.. le soleil etant en explosion permanante, la supréssion est permanante, c'est seulement a la limite de l'héliopause que cette onde de choc est perceptible.

sur terre l'onde de choc n'en finit de s'ependre, puis une fois l'explosion terminé il y a un vent contraire..

avec le soleil, l'onde de choc, la supréssion crée par l'explosion finit par atteindre l'equilibre sans toutefois revenir a son etat minimal, puisque le soleil n'en finit pas de "pousser" et de créer une supréssion locale autour de lui.

si le soleil arretait de fonctionner, c'est tout le millieu interstéllaire qui nous tomberais dessus, puisque l'equilibre serait rompu.. toute les planètes se trouvant projeté vers le soleil, jusqu'a ce qu'il atteigne de nouveau une masse critique suffisante pour refonctionner, et re-boom; supernovae

scénario possible gilgamesh???

[Gilgamesh]

là t'es pas logique gilgamesh, soit le vent solaire est l'onde choc, soit il n'y a pas d'onde de choc, et il n'y a pas de vent solaire..

il est normal de ne pas la ressentir, parceque le millieu est en supréssion constante, ce qui subjectivement est notre "normalité"

mais c'est bien cette normalité qui s'ecrase, ou ateind l'equilibre avec le reste du millieu interstéllaire.. le soleil ne pulse pas comme le ferait une serie de bombe qui exploserait l'une après l'autre et générait une onde de choc pour chaque explosion.. le soleil etant en explosion permanante, la supréssion est permanante, c'est seulement a la limite de l'héliopause que cette onde de choc est perceptible.

sur terre l'onde de choc n'en finit de s'ependre, puis une fois l'explosion terminé il y a un vent contraire..

avec le soleil, l'onde de choc, la supréssion crée par l'explosion finit par atteindre l'equilibre sans toutefois revenir a son etat minimal, puisque le soleil n'en finit pas de "pousser" et de créer une supréssion locale autour de lui.

si le soleil arretait de fonctionner, c'est tout le millieu interstéllaire qui nous tomberais dessus, puisque l'equilibre serait rompu.. toute les planètes se trouvant projeté vers le soleil, jusqu'a ce qu'il atteigne de nouveau une masse critique suffisante pour refonctionner, et re-boom; supernovae

scénario possible gilgamesh???

Scenario bien bien bien à l'Ouest, cher quetzal.

Le milieu interplanétaire ou interstellaire est vide, mieux que le meilleurs vide de labo terrestre. La pression se mesure en nanoPascal pour le vent solaire. Dans le milieu interstellaire ce serait encore bien moins. Le vent solaire ne "lutte" pas pour résister à une pression ambiante, c'est l'inverse. Tu as une bulle de milieu dense au sein d'un milieu moins dense, et elle est en mouvement. Le raccord des densités se fait "brutallement", c'est une marche d'escalier, de quelque millions de km de large sans doute. Et c'est ça, une onde de choc : le passage brutal, sur qq millions de km, d'une haute pression vers une basse pression. C'est infiniment moins brutal que le souffle d'une aile de papillon à 10 m de distance, mais a l'échelle astrophysique c'est quand même une onde de choc.

a+

[invite0e4ceef6]

oki, je trouve cela un peu bizarre, (je saurias dire pourquoi) mais finalement ça se tiens.. merki gilgamesh