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THEMA: Materiedichte im Sonnenzentrum

Materiedichte im Sonnenzentrum 29 04. 2020 14:48 #68144

Hallo miteinander,

Bei der Sichtung von Informationen über die Kernregion unserer Sonne ist eine Frage aufgetaucht:
Die Dichte der Plasmas dort wird mit 150 g/cm³ angegeben. Ich frage mich nun, ob sich diese Angabe auf das Gravitationsfeld der Sonne (was ja Sinn machen würde) oder das der Erde (vielleicht zum besseren Vergleich mit anderen Materiedichten) bezieht.

Kann jemand weiterhelfen?

Herzliche Grüße,
Marc

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Materiedichte im Sonnenzentrum 29 04. 2020 14:56 #68145

mhillmann schrieb: ob sich diese Angabe auf das Gravitationsfeld

Im Normalfall soll sich die Angabe von Masse m oder abgeleitete Größen wie ρ=m/V auf die Ruhemasse beziehen. Das wird aber in der Sonne immer noch keinen wesentlichen Unterschied ausmachen.

Bei einer homogenen Kugel berechnet sich das Potential Φ im Inneren nach folgender Formel
Φi = G(r²-3R²)M/2R³
R = 6,957000e+8 m
M = 1,9891e+30 kg

Also selbst bei einem Radius von lediglich r=3000 m ergibt sich Φ = -0.0000031 c² und somit σ = 0.9999968

Du glaubst doch nicht etwa, dass man die Masse bzw Dichte des Plasmas auf 6 Stellen genau angibt?

Aber wenn Du mir Dichte und Radius genauer angibst, kann ich das auch realistischer ausrechnen, indem ich den Innenraum entsprechend höher berücksichtige.

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Materiedichte im Sonnenzentrum 29 04. 2020 18:24 #68156

mhillmann schrieb: Bei der Sichtung von Informationen über die Kernregion unserer Sonne ist eine Frage aufgetaucht:
Die Dichte der Plasmas dort wird mit 150 g/cm³ angegeben. Ich frage mich nun, ob sich diese Angabe auf das Gravitationsfeld der Sonne (was ja Sinn machen würde) oder das der Erde (vielleicht zum besseren Vergleich mit anderen Materiedichten) bezieht.


Nach meinem Verständnis ist die Dichte = Masse / Volumen unabhängig von Gravitationsfeldern wie das der Erde oder der Sonne.

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Materiedichte im Sonnenzentrum 29 04. 2020 19:46 #68159

Aber das Volumen wird doch durch die Gravitation, weil die ja den Raum krümmt, beeinflusst?
Entweder hat das keinen Effekt, dann frage ich wieso, oder der Effekt ist vernachlässigbar klein, so wie das der Fehler in der newtonschen Mechanik ja auch tut.

"`Oh dear,' says God, `I hadn't thought of that,' and promptly vanished in a puff of logic.

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Materiedichte im Sonnenzentrum 29 04. 2020 22:16 #68170

Ich muss gestehen, dass ich mir nicht sicher bin, wie sich die Dichte nach ART berechnet. Allerdings sollte man sie lokal berechnen, wo der Raum größer ist. Aus der Ferne wird sie also dichter erscheinen.

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Materiedichte im Sonnenzentrum 29 04. 2020 22:34 #68175

ra-raisch schrieb: .. wo der Raum größer ist. Aus der Ferne wird sie also dichter erscheinen.


Wir sehen ja nur die Sonne, wie sie uns erscheint. Wenn die ART nicht Wirklichkeit beschriebe und es scheint ja bisher, dass sie das tut, dann bestünde die Möglichkeit, dass die Sonne größer gemessen würde.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Raumkrümmungs und die Dichtesteigerung, sich gegeneinander aufheben.
Ließe sich daraus nicht Erkenntnis gewinnen?

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Materiedichte im Sonnenzentrum 30 04. 2020 00:36 #68185

derwestermann schrieb: Wir sehen ja nur die Sonne, wie sie uns erscheint. Wenn die ART nicht Wirklichkeit beschriebe und es scheint ja bisher, dass sie das tut, dann bestünde die Möglichkeit, dass die Sonne größer gemessen würde.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Raumkrümmungs und die Dichtesteigerung, sich gegeneinander aufheben.

Was soll die Dichte denn bewirken? Und wie soll sich das denn "ausgleichen"?

Die Raumdehnung der ART kann man nicht von außen messen. Sonst wäre es ja keine Raumdehnung. Und wie gesagt macht das so wenig aus, dass man die Differenz sowieso nicht messen könnte. Die Messung geht nur auf 4 Stellen, die letzten beiden sind immer bereits unsicher.

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Materiedichte im Sonnenzentrum 30 04. 2020 07:15 #68190

derwestermann schrieb: Aber das Volumen wird doch durch die Gravitation, weil die ja den Raum krümmt, beeinflusst?
Entweder hat das keinen Effekt, dann frage ich wieso, oder der Effekt ist vernachlässigbar klein, so wie das der Fehler in der newtonschen Mechanik ja auch tut.


Im Rahmen der Genauigkeit von 150 g/cm³ spielen relativistische Effekte in der Sonne keine Rolle.

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Materiedichte im Sonnenzentrum 30 04. 2020 11:43 #68192

Vielen Dank allerseits für die ausführlichen und prompten Statements!
Ich bin interessierter Laie und kein Physiker, daher muss ich bei Beschreibungen mittels mathematischer Formeln leider oft abreißen lassen. Tatsächlich betraf meine Frage die Einheit Gewicht. 150 g sind im Kontext des Schwerefeldes der Sonne ja anders zu bewerten als 150 g im Kontext des Schwerefeldes der Erde. Genauso wie meine 76 kg Körpergewicht bei gleicher Masse und Dichte auf dem Mond keine 76 kg mehr sind. Die Volumeneinheit cm³ habe ich erst einmal nicht hinterfragt und als im Sonnenzentrum oder auf der Erde als gleich angenommen. Interessant, das die Diskussion diese Richtung nimmt.
Also konkret:
Wenn sich die Angabe 150 g/cm³ für das Plasma des Sonnenzentrum auf das Schwerefeld der Sonne beziehen, dann sollte die Dichte des Plasmas übersetzt auf die Erde (wenn wir denn die gleichen Bedingungen bereitstellen könnten) 0,00045 g/cm³ betragen. Die Sonne hat immerhin 333.000 Mal Erdmasse. 0,00045 g/cm³ ist kein schlechter Wert und ungefähr 2,5 Mal dichter als Heliumgas bei 20°C, aber weit weg von spektakulär.
Wenn sich die 150 g/cm³ aber auf das Schwerefeld der Erde beziehen, dann ergibt die Übersetzung auf das Schwerefeld der Sonne (multipliziert mit 333.000) richtig spektakuläre Werte.
Ich denke, das sich die Angabe auf das Schwerefeld der Sonne bezieht, leider habe ich aber keine Angaben gefunden. Es kann aber natürlich auch gut sein, daß ich einen grundlegenden Denkfehler mache (wie gesagt, ich bin Laie) und die Dichteangaben lassen sich so nicht bewerten. Seht mir das bitte nach, ich bin aber immer gerne bereit, dazuzulernen!
Herzliche Grüße und bleibt alle gesund!
Marc

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Materiedichte im Sonnenzentrum 30 04. 2020 13:10 #68194

Die Masse nimmt im Gravitationsfeld mit dem Faktor σ<1 aus der Ferne gesehen ab (m'=m·σ) und das Volumen nimmt lokal mit dem Faktor 1/σ>1 zu (V=V'/σ).

Lokal ist die Dichte ρ=m/V
Aus der Ferne gesehen ergibt dies den Wert ρ' = m'/V' = m·σ/(V·σ) = m/V = ρ.

Die Dichte ändert sich also nicht, unabhängig vom Standpunkt.
Folgende Benutzer bedankten sich: mhillmann

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Materiedichte im Sonnenzentrum 30 04. 2020 20:40 #68213

Bitte nicht Masse und Gewicht verwechseln.

Eine Masse von 80 kg ist auf der Erde genauso 80 kg wie auf dem Mond.

Die Gewichtskraft F = m * g , M = Masse und g ein auf jedem Planeten anderer Faktor.

Die Gewichtskraft einer Masse von 80 kg ist auf dem Mond geringer als auf der Erde.

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Materiedichte im Sonnenzentrum 30 04. 2020 21:35 #68218

ClausS schrieb: Eine Masse von 80 kg ist auf der Erde genauso 80 kg wie auf dem Mond.

Das ist schon richtig, aber aus der Ferne gesehen (höheres Potential) ist die wirksame Masse im niedrigen Potential gemäß ART geringer als die Ruhemasse, denn ihr fehlt die potentielle Energie. Du kannst es "gefühlte Masse" nennen. Dies hat zunächst nichts mit dem Gewicht der Masse zu tun, das auch wieder lokal oder aus der Ferne gemessen unterschiedlich sein kann. Und im Gegensatz zu Deinem Beispiel, wird hier nicht die Masse an unterschiedlichen Orten gemessen sondern lediglich von unterschiedlichen Beobachtern.

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