太阳光度演化
5.4.1平均分子量的作用
对于太阳，我们可以指定一个有效的黑体温度Tq，因此它的光度由
Rq是它的半径。对于像太阳这样的矮星，它的光度在MS演化过程中变化大约为
L x J7-5M5-5R-0-5， (5.15)
其中j是相对于质子质量的太阳平均相对分子质量，我们将看到，质子质量控制着数十亿年时间尺度上的光度。平均分子量的计算需要谨慎，因为它不是简单的氢和氦的分子量加权平均值，这是太阳的主要成分。在太阳内部，这些成分是完全电离的，因此电子是决定平均分子量的粒子的组成部分。
太阳等离子体的密度p可以写成p = nm = njmp， (5.16)
其中n是粒子的数量密度，m是粒子的平均质量，所以相对于质子质量的相对质量可以写成
这里Mp是质子的质量。氢的密度可以写成
pHe也是如此，XH + XHe = 1，(忽略其他次要元素)，X表示每个成分的质量分数。电子数密度为ne = nH +2nHe (5.19)
因为氢原子有一个电子，氦原子有两个。因此，总粒子数密度为n = 2nH + 3nHe (5.20)
用eqn(5.16)代替p，则可表示为n = 2(XHp/mp) + 3(XHeP/4mp)(5.21)，得到
5.4.2的faint-young-Sun悖论
如果我们取年轻太阳的值XH = 0.80，这是根据大行星、木星和土星的H质量组成估算出的初始太阳星云组成，那么当太阳开始将H转化为He时，j = 0.57。如果我们采用XH = 0.734的现代质量比(表5.3)，对应于j = 0.60，那么我们可以看到，年轻太阳的光度大约是今天的72%，假设质量相同，半径大约是它现在值的0.9(见下一节)。这当然会对地球早期气候产生影响。raybet雷竞技最新简单的气候模型raybet雷竞技最新表明，太阳光度每变化1%，全球地球表面平均温度就会变化1%。这意味着地球的平均温度将比今天低28k。如果我们现在的全球平均表面温度为288 K，那么早期的地球将被冻结，因为它的平均表面温度将是260 K。然而，有地质证据(沉积岩)可以追溯到4百年前，表明水的存在，因此我们有了所谓的弱-年轻太阳悖论。我们注意到，地球的年龄估计约为4.5 Byr，因此地球花了大约100 Myr才达到现在的质量。这个悖论通常是由比今天更富含二氧化碳的原始大气解决的(见§12.2)。
继续阅读:地球轨道上的太阳通量
这篇文章有用吗?