太陽の膨張について

質問

太陽の質問が出ていたので便乗質問します。
恒星が老年期を迎えると巨星になるのは知っています。
我々の住む太陽系の太陽も、地球軌道近くまで膨張すると書かれているサイトもありますが、この膨張の実感がつかめません。
どう膨張するのでしょうか？
風船のように中空の状態で外層が膨らむのでしょうか？
それとも全体的にそれほどまでに大きくなるのでしょうか？
もし全体的に大きくなるのでしたら、その際の表面密度ってどれほどのものなのでしょう？
いろいろ調べたのですが、そこのところが記載されているサイトが見つかりません。
御教示願います。

回答No.4

noname#58790 · ベストアンサー

ここに書いてあるよ。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B5%A4%E8%89%B2%E5%B7%A8%E6%98%9F

質量光度関係、密度はここ。
及び、恒星の半径と寿命。
http://www.s-yamaga.jp/nanimono/uchu/kousei-4.htm

知っておくべき方程式。（黒体）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A6%E3%82%A3%E3%83%BC%E3%83%B3%E3%81%AE%E5%A4%89%E4%BD%8D%E5%89%87

ここ探せば基本的な事は出てくるから。
http://www.s-yamaga.jp/nanimono/nanimono-hyoushi.htm

お礼

す、す、す、素晴らしい。
こんなページがあったとは…
涙がでそうなほど嬉しいです。
「恒星　膨張」で調べたり「超巨星」で検索かけたりいろいろやってみたのですが「赤色巨星」にはこんな図が載っていたんですね。
感謝の念に堪えません。
良回答の200倍の4000ポイント付与したい気分です。
ありがとうございました!!!!!(あと195コ!を打ったら迷惑だろうなぁ)

回答No.5

Tacosan

手元の本 (「元素はいかにつくられたか」, 岩波書店) だと
「He コアが収縮して中心部の圧力が高くなり, 燃焼殻付近の圧力勾配がきつくなるので外層を押し出して膨張させる」
と書いてあります. ちなみに水素燃焼殻の温度と圧力はほぼ一定だそうです.
あと, 太陽の (現在の) 平均密度は 1.4 くらいだったはずです. 水よりちょっと大きい程度. この質量を維持したまま地球軌道くらいまで大きくすると, 半径が 200倍くらいになり, 密度はその 3乗に反比例するので今の 1/1000万 くらいになります. もう, 「平均密度」の時点で「スカスカ」と言っていいくらい. 当然, 中心部や水素燃焼殻はもっと圧力が高いので, 表面は「本当にスカスカ」でしょうね.

お礼

そうなんです。状態がどういうものなのか知りたかったんです。
「スカスカ」いい表現ですね。
実感わきまくりです。(^^)
回答ありがとうございました。

回答No.3

debukuro

太陽が膨張する理由
核融合は中心付近で起こっています
そのときに発生したエネルギーは外側の物質に押さえられるので内部からの圧力で膨らもうとしてもそれほど膨らめません
核融合が進むと核融合生成物（燃えカス）が中心付近に溜まります
核融合が起こる場所は燃えカスの外側に移ります
そこは外側から押さえつける物質が少ないので内部の圧力で膨らみます
更に核融合が進むと燃えカスが増えて核融合を起こせるだけの量に達します
そうすると核融合の起こる場所は燃えカスの外側と燃えカスの中心の二つになります
内部で発生するエネルギーが大きくなるので膨張は加速され太陽は急速に大きく膨らみます
これが大体のシナリオです

お礼

頂いた回答はメカニズムとブロセスです。
私は「どう膨張するのか？」を質問しています。

Wikipediaより。
～63億年後には中心核で燃料となる水素が消費し尽くされ、中心核ではなくその周囲で水素の核融合が始まるとされる。その結果、重力により収縮しようとする力と核融合反応により膨張しようとする力のバランスが崩れ、太陽は膨張を開始して赤色巨星の段階に入る。外層は現在の170倍程度にまで膨張する一方、核融合反応の起きていない中心核は収縮を続ける。この時点で水星と金星は太陽に飲み込まれ、消滅しているだろうと予想されている～

～やがて中心核がヘリウムの燃えかすである炭素や酸素で満たされると、水素とヘリウムの2層燃焼が外層部へと移動し、太陽は再び膨張を開始する。最終的に太陽は現在の200倍にまで巨大化し、膨張した外層は現在の地球軌道近くにまで達すると考えられるが～

しきりに膨張という言葉が使われていますが、それがどういう形態を成すのかを説明している箇所はありません。
私たちの身の回りに200倍になるものがあるでしょうか？
パンを作る際にベーキングパウダーを使いますが、そんなに膨らみませんし膨らまれたら迷惑なくらいです。
話はそれましたがどうやって200倍もの大きさになるのかです。
空気は見えませんよね、水は見えます。見えるか見えないかは密度の違いです。酸素だって圧縮すれば液体になります。
太陽ほどの質量なら原子を均等に配置し地球軌道の大きさにしても、肉眼で確かに存在を確認できる密度なのかということです。
実感がわかずに膜状に外層が内部と分離して拡大するのであれば、風船のようにある程度の大きさになれるであろう事から調べているのですが、見つけられていないので質問に至った次第です。
回答ありがとうございました。

回答No.2

noname#58790

＞いろいろ調べたのですが、そこのところが記載されているサイトが見つかりません。

マーティン・シュワルツシルドは無視されています。＾＾；
http://cosmic.riken.go.jp/mihara/uchu1/2007/3kaime/4redgiant.jpg

ほぼ常識論として述べられています。＾＾；http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%81%92%E6%98%9F%E9%80%B2%E5%8C%96%E8%AB%96

お礼

上のページは知りませんでした。
下のページは見ています。

私がこのサイトに再登録したのにはある狙いがありましたから、ニックネームに変な名前を付けたわけですが、これが仇となってまともな質問に見えないのかもしれませんね。どんな低レベルな人間ととらえられているのでしょう。まあ自業自得ですが…

核融合などもちろん知っていますし、ポテンシャルエネルギーというのもわかります。
どういう形態をとるのかを知りたいのです。

「風船のように中空の状態で外層が膨らむのでしょうか？
それとも全体的にそれほどまでに大きくなるのでしょうか？
もし全体的に大きくなるのでしたら、その際の表面密度ってどれほどのものなのでしょう？」
形態、構造を知りたい文には見えないのでしょうか？
外層部分が内部と分離して膜状に膨らむのか、小さく丸めたスポンジが元に戻るように全体的に大きくなるのかを知りたかったのです。
上のページ右下の説明が参考にはなりますが、核融合反応をやめたヘリウム部分と、核融合反応が起きている水素部分が分離して、膜状に広がっていくということなのですかね。もしそうだとしたら地球軌道あたりまで膨張した際の膜厚や密度など、どんなものになるのでしょう。
実感がわかないので質問しました。

ともあれedw-19さんは思いやり精神からの回答とお見受けしましたので、ありがとうございました。
また参考になりそうなページなど見つかりましたら、よろしくお願いします。

回答No.1

tono-todo

太陽は水素とヘリウムで出来ています。
地球のように表面が固体ではありません。
風船は中に気体（水素、空気等々）が入っているから膨張するので中空ではありません。
とした時質問内容は変わりますか？
風船のようにゴム膜的なものはありませんが、風船のように膨らみますし、それは全体的にも大きくなるということです。