地球赤道半径6378.137千米,极半径6356.752千米,平均半径约6371千米,赤道周长约为40075千米 , 呈两极稍扁赤道略鼓的不规则的椭球体 。地球表面积5.1亿平方千米,其中71%为海洋 , 29%为陆地 , 在太空上看地球总体上呈蓝色 。大气层 , 主要成分为氮气和氧气以及少量二氧化碳、氩气等 。
文章插图
5、太阳的寿命是多少太阳的寿命是人类十分关心的事,这不仅仅只是涉及到探究宇宙的起源和演变问题 , 那还与人类将来的生存环境息息相关 。
高中的物理试题中就有这样两道研究太阳寿命的试题:
试题一·太阳光垂直射到地面上时,地面上每平方米收到太阳光的平均功率为PO,已知太阳光从太阳传播到地球时间为tO,太阳的质量为MO,太阳向外辐射能量是由于太阳上进行热核反应,假定太阳光向各个方向上的辐射是均匀的,当太阳的质量减少其总质量的万分之三时太阳就不能继续发光 。写出太阳还能存在时间t的表达式 。若地球上每平方米受到太阳光的平均功率PO =1.35KW,太阳光从太阳传播到地球的时间tO = 500s,太阳质量MO = 2×1030Kg,则太阳还能存在多少年?
试题二·太阳现正处于主序星演化阶段,它主要是由电子和11H、42He等原子核组成 。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应,核反应方程是 2e + 411H → 42He + 释放的核能,这些核能最后转化为辐射能 。根据目前关于恒星演化的理论,若由于聚变反应而使太阳中的11H核数量从现有数减少10%,太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段 。为了简化,假定目前太阳全部由电子和11H核组成 。
①·为了研究太阳演化进程,需知道目前太阳的质量M 。已知地球半径R = 6 。4×106m,地球质量m= 6.0×1024Kg,日地中心的距离r=1.5×1011m,地球表面处的重力加速度g=10 m / s2 , 1年约为3.2×107秒 。试估算目前太阳的质量M 。
②·已知质子质量mp=1.6726×10-27Kg,42He质量mα=6.6458×10-27Kg,电子质量me = 0.9×10-30Kg , 光速c=3×108m / s 。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能 。
③·又已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上 , 每秒通过的太阳辐射能w=1.35×103W / m2 。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命 。
对第一道试题可应用爱因斯坦质能方程相关知识来解答,具体如下:
设太阳还能存在的时间为T,根据爱因斯坦质能方程:
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第二道试题综合了万有引力和爱因斯坦质能方程知识
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第二小题 根据爱因斯坦质能方程
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