Por que a densidade do Sol é menor que os planetas internos?

A densidade do Sol é e a de Mercúrio é , mas o Sol não deveria ser mais denso? Porque quando o Sistema Solar estava se formando, havia um grande disco de detritos e, dependendo da densidade dos detritos, ele se aproximava mais ou mais do centro, que formava os planetas, mas o Sol está no centro e é menos mais denso que Mercúrio, por quê?$1410~\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}$$5430~\frac{\text{kg}}{\text{m}^{3}}$

O sol não é a mesma densidade o tempo todo.

De acordo com a página solar interna do MSFC , a densidade do núcleo no centro do sol é de 150.000 kg / m . Ao seu redor, a zona radiativa é de cerca de 20.000 a 200 kg / m (já menos densa que a água). Eventualmente, na borda, fica a zona convectiva - a densidade na parte que vemos é muito menos densa que o nosso próprio ar ...$^3$$^3$

Portanto, embora a densidade média do Sol não seja muito notável, o núcleo é o lugar mais denso do sistema solar.

(Seção transversal do sol em Wikipedia.org )

A fusão dentro de uma estrela afeta a densidade do sol (o que não acontece com um planeta). Produz uma pressão externa que se equilibra contra a atração da gravidade, reduzindo assim a densidade enquanto a estrela estiver queimando. Uma vez que uma estrela com a massa do sol não é mais capaz de sustentar a fusão, o que resta é uma anã branca que na verdade é muito mais densa que Mercúrio.

A densidade da matéria depende não apenas de sua composição, mas também de temperatura e pressão. Não é significativo dizer que a substância A é mais densa que a substância B sem especificar as condições sob as quais a comparação está sendo feita.

Para um exemplo simples do dia a dia, à temperatura ambiente (e pressão) a água é significativamente mais densa que o ar. Mas aqueça os dois acima de 100 ° C, e a água evapora e se torna consideravelmente menos densa que o ar, mesmo na mesma temperatura e pressão.

(Pela lei ideal dos gases , a densidade de diferentes gases a uma dada temperatura e pressão é aproximadamente proporcional à sua massa molecular média. A massa molecular da água é apenas cerca da metade da do oxigênio e nitrogênio diatômicos, que são os principais componentes do ar na Terra e, portanto, o vapor de água é apenas cerca da metade da densidade do ar na mesma temperatura e pressão.)

A temperatura da superfície do mercúrio é menor que 1000 ° C (e a temperatura interna não deve ser muito maior) e consiste principalmente de metais e minerais de silicato (ou seja, rocha) que são sólidos ou líquidos a essas temperaturas. Enquanto isso, a temperatura do Sol está acima de 5000 ° C na superfície (fotosfera) e muito mais quente no interior. Se você pudesse aquecer Mercúrio até a mesma temperatura que o Sol, a maioria das rochas e metais em que ele se evaporaria e se tornaria muito menos densa. Portanto, grande parte da diferença de densidade se resume ao fato de que Mercúrio é muito mais frio que o Sol e, portanto, é capaz de permanecer sólido.

Outra razão pela qual o Sol é menos denso que o Mercúrio é que o Sol contém muito gás hidrogênio leve (que tem um peso molecular muito baixo e um ponto de evaporação muito baixo), enquanto o Mercúrio quase não possui hidrogênio. A principal razão para isso é que o calor do Sol e o vento solar eliminaram efetivamente qualquer hidrogênio e outras substâncias voláteis de baixa densidade que Mercúrio já teve (ou que poderia ter existido em sua área geral enquanto o sistema solar se formava). )

O próprio Sol pode reter hidrogênio devido à sua enorme gravidade (mas, mesmo assim, perde cerca de um bilhão de quilogramas por segundo; é basicamente o que o vento solar que mencionei acima é na maior parte). Mercúrio, no entanto, é muito menor e, portanto, sua gravidade não é forte o suficiente para reter seu próprio hidrogênio tão perto do Sol.

(Basicamente, o mesmo aconteceu com Vênus, Terra e Marte, e é por isso que esses planetas internos não se transformaram em enormes bolas de gás hidrogênio como Júpiter e Saturno. No entanto, Terra e Vênus eram grandes o suficiente e localizadas longe o suficiente de o Sol, para que pudessem se apegar a outras substâncias levemente menos voláteis, como a água e o ar . Marte está localizado ainda mais longe do Sol, mas também é muito menor que a Terra, que é a principal razão pela qual hoje possui apenas uma camada muito fina. atmosfera de dióxido de carbono e muito pouca ou nenhuma água.)

Eu diria que a resposta mais importante é porque o volume de estrelas é contado de maneira diferente da dos planetas (internos) .
Para o primeiro, a maior parte do gás que circunda o núcleo denso é contada. Este último não possui quantidades suficientes significativas.

Isso é ainda mais pronunciado com estrelas maiores.
VY Canis Majoris : "Com uma densidade média de 0,000005 a 0,000010 kg / m3, a estrela é cem mil vezes menos densa que a atmosfera da Terra (ar) ao nível do mar. Também está sofrendo forte perda de massa com as camadas externas de a estrela não está mais gravitacionalmente ligada "
Sim, menos densidade que o ar fora da ISS e ainda faz parte do volume da estrela.
A estrela está peidando gás como ninguém, e uma grande parte disso ainda conta com seu diâmetro. O sol não é diferente.

Obviamente, não estamos usando a mesma métrica , portanto não faz sentido comparar os valores .

Todas as outras respostas abordam a densidade do sol, mas sinto que nenhuma delas realmente aborda o equívoco do OP. O OP parece achar que o material mais denso deve afundar, mas esse não é o caso. Assim, Plutão é mais denso que Urano, mas orbita mais longe. Não há nada de estranho nisso.

A razão é que a energia orbital é conservada indefinidamente, a menos que haja algum tipo de interação. Um planeta se sente "sem peso", como um astronauta em uma estação espacial, porque está em queda livre em direção ao centro de massa do sistema solar. A menos que interaja com outro corpo, a matéria, independentemente de sua densidade, continuará a orbitar à mesma distância do centro de massa do sistema solar , como conseqüência da conservação de energia.

A densidade só se torna um problema quando os objetos entram em contato físico, e um corpo recebe um empurrão de outro corpo.

Assim, em uma espaçonave em órbita, objetos densos flutuam "sem peso" e não "caem" no "fundo". O ar e os objetos na nave espacial estão experimentando a gravidade, mas estão caindo na mesma velocidade, de modo que não se pressionam.

Quando a sonda está no chão , a superfície da Terra empurra a sonda e impede que ela acelere em direção ao centro da terra. Nessas circunstâncias, os objetos mais densos, se não forem limitados, cairão em direção ao chão da espaçonave, deslocando o ar menos denso . Quando atingem o chão, recebem um empurrão, impedindo a queda contínua.

No espaço, os objetos não se pressionam por contato físico; portanto, a densidade não faz diferença. Um trilhão de toneladas de ferro e um trilhão de toneladas de sílica podem ter volumes diferentes, mas eles têm a mesma massa, portanto, desde que suas interações com o restante do sistema solar sejam puramente gravitacionais, ambas se comportarão de forma idêntica.

Por outro lado, a matéria que se fundiu em um planeta, sol ou lua será estratificada pela densidade. No caso de uma lua ou planeta rochoso, isso se deve quase inteiramente ao fato de os materiais mais densos afundarem e forçarem os mais volumosos a subir. No caso do sol ou de um gigante gasoso, o núcleo também será mais denso devido à compressão. Além das forças de contato, o atrito também está presente. Observe também que o atrito é necessário para a deterioração orbital : sem ele, os satélites orbitarão na mesma altura indefinidamente.

Resposta simples. O sol é principalmente hidrogênio com um peso atômico de 1. O mercúrio é principalmente (70%) metal como ferro (com um peso atômico de 55). O ferro tem um avanço na densidade. Para que o hidrogênio seja igual à densidade do ferro, 55 átomos de hidrogênio teriam que ser comprimidos no espaço de um único átomo de ferro. Isso acontece no núcleo do sol, mas não no sol inteiro.