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Die Kelvin-Helmholtz-Kontraktion (auch Kelvin-Kontraktion; nach den Physikern Lord Kelvin und Hermann von Helmholtz, die diese Kontraktion vorschlugen) beschreibt den Beitrag gravitativer Bindungsenergie zur gesamten Leuchtkraft von Himmelskörpern wie Sternen und Objekten planetarer Masse.[1]

In den theoretischen Modellen der Sternentstehung ist die Idee der Kelvin-Helmholtz-Kontraktion, dass ein Protostern seine angehenden Strahlungsverluste aus seiner potenziellen Energie deckt. Hierbei wird dem Stern mit der Kelvin-Helmholtz-Zeit eine fest definierte Grenze gesetzt, die zum Großteil von seiner Leuchtkraft abhängt.

Der Mechanismus der Kelvin-Helmholtz-Kontraktion wurde als Lösung des Problems vorgeschlagen, woher die Sonne die von ihr abgestrahlte Energie erhält. Vor etwa 150 Jahren hatte Kelvin das Alter der Erde über den Wärmestrom im oberen Erdmantel auf viele Millionen Jahre abgeschätzt, sodass eine chemische Energiequelle nicht infrage kam. Nach heutigen Erkenntnissen spielt der Mechanismus tatsächlich eine Rolle in den Anfangs- und Spätphasen der Sternentwicklung. Jedoch liegt das Alter der Sonne mit 4,7 Milliarden Jahren zwei Größenordnungen über Kelvins Schätzung, während zum oberflächlichen Wärmestrom der Erde die Mantelkonvektion, radioaktiver Zerfall im Mantel und, von Kelvin nicht berücksichtigt, die Schrumpfung des Erdkerns durch Kristallisation beitragen.

Sowohl für Jupiter als auch für Saturn, die beide deutlich mehr Wärme abstrahlen als sie von der Sonne empfangen, wird diskutiert, ob dafür Gravitationsenergie verantwortlich ist.[2]

Siehe auch

• Brauner Zwerg
• Schwarzer Zwerg

Einzelnachweise

1. Gabriele Gassen, Michael Schaper: GEO Themenlexikon. Astronomie. 1. Auflage. Band 4. Gruner + Jahr, Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus, Hamburg, Mannheim 2007, ISBN 3-7653-9424-6, S. 223.
2. Miguel A. Morales et al.: Phase separation in hydrogen–helium mixtures at Mbar pressures. PNAS, 3. Februar 2009, abgerufen am 20. Januar 2019. doi:10.1073/pnas.0812581106

На других языках

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- [de] Kelvin-Helmholtz-Kontraktion

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[es] Mecanismo de Kelvin-Helmholtz

El mecanismo Kelvin-Helmholtz es un proceso astronómico que se produce cuando la superficie de una estrella o un planeta se enfría. El enfriamiento hace que la presión interna descienda y, como consecuencia, la estrella o el planeta se encogen. Esta compresión, a su vez, calienta el núcleo de la estrella/planeta. Este mecanismo es evidente en Júpiter y Saturno y en las enanas marrones cuyas temperaturas centrales no son lo suficientemente altas como para que se produzca la fusión del hidrógeno. Se estima que Júpiter irradia más energía a través de este mecanismo que la que recibe del Sol, pero Saturno podría no hacerlo. Este último proceso hace que Júpiter se reduzca a un ritmo de dos centímetros cada año.[1] Sin embargo, en la segunda edición de su libro en 2009, Patrick Irwin da una contracción de sólo 1 mm/año, valor que corresponde a un flujo interno de 7,485 W/m2 (cifra dada por Liming Li et al.[2]), en lugar de 150 W/m2, que corresponde a 2 cm/año, un valor claramente demasiado alto.

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[ru] Механизм Кельвина — Гельмгольца

Под механизмом Кельвина — Гельмгольца понимают астрономический процесс, происходящий при остывании поверхности звезды или планеты. Остывание приводит к падению давления, из-за чего планета или звезда сжимается, что в свою очередь приводит к разогреванию ядра. Этот механизм заметен на Юпитере, Сатурне и коричневых карликах, где температура ядра недостаточна для прохождения термоядерной реакции. По оценкам, этот механизм позволяет Юпитеру излучать больше энергии, чем он получает от Солнца, однако для Сатурна это может быть неверно[1].

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