НОА 2020, II кръг (областен), 11–12 клас — Задача 4. Слънчев вятър и фотони

XXIII Национална олимпиада по астрономия 2020, областен кръг, възрастова група XI-XII клас · 16 февруари 2020 г. · 12 т.

Условие

Слънцето непрестанно губи маса заради слънчевия вятър и своето излъчване. В близост до Земята средната скорост на слънчевия вятър е 468 km/s., а концентрацията на частиците е 8.8 частици на кубически сантиметър. Слънчевият вятър се състои главно от протони, електрони и алфа-частици (хелиеви ядра). Водородът представлява около 91% от състава на Слънцето по брой атоми, а хелият – около 9%. Светимостта на Слънцето е $3.8{\times}10^{26}$ W.

А) Да се оцени загубата на вещество от Слънцето в тонове за секунда, дължаща се на слънчевия вятър. Масата на протона е $1.67 \times 10^{-27}$ kg, а на алфа-частицата (ядро на He$^4$) – $6.64 \times 10^{-27}$ kg. Масата на свободните електрони може да се пренебрегне, но те се отчитат в общия брой частици при определяне на концентрацията. Броят на електроните в дадено количество слънчева плазма е такъв, че сумарният електрически заряд на всички частици в това количество да е равен на нула.

Б) Да се оцени загубата на маса в резултат на термоядрените реакции в ядрото на Слънцето, при които част от масата на участващите частици се превръща в енергия на електромагнитното излъчване.

В) При точното определяне на астрономическата единица е установено, че разстоянието между Земята и Слънцето постепенно се увеличава с 15 метра за 100 години. Да се определи дали това може да се дължи изцяло на загубата на маса от Слънцето.

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: NOA2_2020_11-12problems.pdf · официални решения: NOA2_2020_11-12solutions.pdf