¿Por qué la densidad del Sol es menor que la de los planetas interiores?

El sol no tiene la misma densidad en todo su recorrido.

Según la página del interior solar de MSFC , la densidad del núcleo en el centro del sol es de 150.000 kg/m$^3$. A su alrededor la zona radiativa es de unos 20.000 - 200 kg/m$^3$(ya menos denso que el agua). Eventualmente, en el borde está la zona convectiva: la densidad en la parte que vemos es mucho menos densa que nuestro propio aire...

Entonces, aunque la densidad promedio del Sol no es muy notable, el núcleo es el lugar más denso del sistema solar.

(Sección transversal del sol de Wikipedia.org )

La fusión dentro de una estrella afecta la densidad del sol (lo que no sucede con un planeta). Produce una presión hacia el exterior que se equilibra con la atracción de la gravedad, lo que reduce la densidad mientras la estrella está ardiendo. Una vez que una estrella, la masa del sol ya no puede sostener la fusión, lo que queda es una enana blanca que, de hecho, es mucho más densa que Mercurio.

La densidad de la materia depende no solo de su composición, sino también de la temperatura y la presión. No tiene sentido decir que la sustancia A es más densa que la sustancia B sin especificar las condiciones bajo las cuales se realiza la comparación.

Para un simple ejemplo cotidiano, a temperatura ambiente (y presión) el agua es significativamente más densa que el aire. Pero caliéntelos a ambos por encima de los 100 °C y el agua se evapora y, de hecho, se vuelve considerablemente menos densa que el aire, incluso a la misma temperatura y presión.

(Según la ley de los gases ideales , la densidad de diferentes gases a una temperatura y presión dadas es aproximadamente proporcional a su masa molecular promedio. La masa molecular del agua es solo aproximadamente la mitad de la del oxígeno y el nitrógeno diatómicos, que son los principales componentes del aire. en la Tierra y, por lo tanto, el vapor de agua es solo la mitad de denso que el aire a la misma temperatura y presión).

La temperatura superficial de Mercurio es inferior a 1000 °C (y la temperatura interior no debería ser mucho mayor), y se compone principalmente de metales y minerales de silicato (es decir, roca) que son sólidos o líquidos a esas temperaturas. Mientras tanto, la temperatura del Sol supera los 5000 °C en la superficie (fotosfera) y es mucho más caliente en el interior. Si pudieras calentar a Mercurio a la misma temperatura que el Sol, la mayoría de las rocas y metales que lo componen se evaporarían y se volverían mucho menos densos. Entonces, gran parte de la diferencia de densidad simplemente se reduce al hecho de que Mercurio es mucho más frío que el Sol y, por lo tanto, puede permanecer sólido.

Otra razón por la que el Sol es menos denso que Mercurio es que el Sol contiene una gran cantidad de gas hidrógeno ligero (que tiene un peso molecular muy bajo y un punto de evaporación muy bajo), mientras que Mercurio casi no tiene hidrógeno. La razón principal de esto es que el calor del Sol y el viento solar han arrastrado efectivamente cualquier hidrógeno y otras sustancias volátiles de baja densidad que Mercurio pudo haber tenido alguna vez (o que podría haber existido en su área general mientras se estaba formando el sistema solar). ).

El Sol mismo puede retener hidrógeno debido a su enorme gravedad (pero aun así, pierde alrededor de mil millones de kilogramos por segundo; eso es básicamente lo que es el viento solar que mencioné anteriormente). Sin embargo, Mercurio es mucho más pequeño y, por lo tanto, su gravedad no es lo suficientemente fuerte como para retener su propio hidrógeno tan cerca del Sol.

(Básicamente, lo mismo sucedió con Venus, la Tierra y Marte, razón por la cual estos planetas interiores no se convirtieron en enormes bolas de gas de hidrógeno como lo hicieron Júpiter y Saturno. Sin embargo, la Tierra y Venus eran lo suficientemente grandes y estaban lo suficientemente lejos de el Sol, que podrían aferrarse a otras sustancias un poco menos volátiles como el agua y el aire.Marte está ubicado aún más lejos del Sol, pero también es mucho más pequeño que la Tierra, que es la razón principal por la que hoy tiene solo un muy delgado atmósfera de dióxido de carbono y muy poca o ninguna agua).

Diría que la respuesta más importante es porque el volumen de estrellas se cuenta de manera diferente que para los planetas (interiores) .
Para el primero, se cuenta la mayor parte del gas que rodea el núcleo denso. Estos últimos no tienen cantidades lo suficientemente significativas.

Esto es aún más pronunciado con estrellas más grandes.
VY Canis Majoris : "Con una densidad media de 0,000005 a 0,000010 kg/m3, la estrella es cien mil veces menos densa que la atmósfera de la Tierra (aire) a nivel del mar. También está experimentando una fuerte pérdida de masa con las capas exteriores de la estrella ya no está unida gravitacionalmente "
Sí, menos densidad que el aire fuera de la ISS , y aún forma parte del volumen de la estrella.
La estrella está tirando gases como si no fuera asunto de nadie, y una gran parte de eso todavía cuenta en su diámetro. El Sol no es diferente.

Obviamente, no estamos usando la misma métrica , por lo que no tiene sentido comparar los valores .

Todas las demás respuestas abordan la densidad del sol, pero creo que ninguna de ellas aborda realmente el concepto erróneo del OP. OP parece pensar que el material más denso debería hundirse, pero este no es el caso. Por lo tanto, Plutón es más denso que Urano, pero orbita más lejos. No hay nada extraño en esto.

La razón es que la energía orbital se conserva indefinidamente a menos que haya algún tipo de interacción. Un planeta se siente "ingrávido" como un astronauta en una estación espacial, porque está en caída libre hacia el centro de masa del sistema solar. A menos que interactúe con otro cuerpo, la materia, independientemente de su densidad, seguirá orbitando a la misma distancia del centro de masa del sistema solar , como consecuencia de la conservación de la energía.

La densidad solo se convierte en un problema cuando los objetos entran en contacto físico y un cuerpo recibe un empujón de otro cuerpo.

Por lo tanto , en una nave espacial en órbita, los objetos densos simplemente flotan "sin peso" y no "caen" al "fondo". Tanto el aire como los objetos en la nave espacial experimentan la gravedad, pero caen al mismo ritmo, por lo que no se empujan entre sí.

Cuando la nave espacial está en el suelo , la superficie de la Tierra empuja la nave espacial hacia arriba y evita que acelere hacia el centro de la tierra. En estas circunstancias, los objetos más densos, si no están restringidos, caerán hacia el suelo de la nave espacial, desplazando el aire menos denso . Cuando golpean el suelo, reciben un empujón de este, evitando que sigan cayendo.

En el espacio, los objetos no se empujan entre sí por contacto físico, por lo que la densidad no hace ninguna diferencia. Un billón de toneladas de hierro y un billón de toneladas de sílice pueden tener volúmenes diferentes, pero tienen la misma masa, por lo tanto, mientras sus interacciones con el resto del sistema solar sean puramente gravitatorias, ambos se comportarán de manera idéntica.

Por otro lado, la materia que se ha fusionado en un planeta, sol o luna se estratificará por densidad. En el caso de una luna o un planeta rocoso, esto se debe casi por completo a que los materiales más densos se hunden y obligan a los más voluminosos a ascender. En el caso del sol o de un gigante gaseoso, el núcleo también será más denso debido a la compresión. Además de las fuerzas de contacto, también está presente la fricción. Tenga en cuenta también que la fricción es necesaria para el decaimiento orbital : sin ella, los satélites orbitarán a la misma altura indefinidamente.

Respuesta sencilla. El sol es principalmente hidrógeno con un peso atómico de 1. Mercurio es principalmente (70%) metal como el hierro (con un peso atómico de 55). El hierro tiene ventaja en densidad. Para que el hidrógeno tenga la misma densidad que el hierro, se tendrían que comprimir 55 átomos de hidrógeno en el espacio de un solo átomo de hierro. Esto sucede en el centro del sol, pero no en todo el sol.