太阳结构之辐射区--我们为什么能看到太阳?

引言

太阳能量来自太阳内核中发生的核聚变反应,科学家们探测到的在反应中生成的中微子流量也已经证明了这一点。那么,核聚变还会产生\gamma光子,我们的肉眼是看不到\gamma射线的,那为什么我们还能看到太阳?换一个说法就是为什么我们能够探测到太阳全波段的光谱呢?

\gamma射线

首先我们要清楚一个概念,那就是所谓的\gamma射线并不是某一特定频率的光,而是波长短于0.01埃(10^{-10} m)电磁波的统称。也就意味着\gamma射线表示着频率最高的那部分光。至于太阳内部核聚变发射的光频率最高是多少,我们不得而知。(希望以后能得出结论)

这样一来,问题就变成了为什么\gamma射线的频率减小了?

相信看过简介的读者都知道答案了,那就是因为\gamma光子被粒子吸收了一部分,粒子向高能级能级跃迁,然后跃迁至低能级时释放出较低频率的光子。更具体的话就是物理化学的内容了,这里就不再说明。这个过程反复多次的发生在太阳内部的辐射区内,导致一个核聚变产生的光子想要走出辐射区大约需要17万年。

辐射区

辐射区的范围是从太阳内核外到约0.7个太阳半径,从辐射层的底部到表面,密度从20 g/cm^{-3}下降到大约0.2g/cm^{-3},温度从7\times10^{6}K下降到约2\times10^{6}K。

太阳内部密度温度变化

光子在辐射区的传播不仅会频率降低,而且还可能消失!因为在辐射层的顶部,由于温度降低,部分重元素原子不能完全电离,开始可以吸收光子而不再辐射,从而使辐射能不能充分透出,也就是不透明度增大了。这个过程称为辐射不稳定性。于是,温度梯度逐渐变大,无法保持辐射主导的稳定状态,出现物质宏观运动的对流。



写这部分内容的时候,脑袋里一直有一部大戏。

就是一个光子带着大量能量从内核出发,碰到小粒子(电子)喂一点能量就能通过,碰到大粒子(重粒子,比如氦离子)的时候如果能量不够就被吸收了,能量大了不仅不被吸收,还能打出来一个小粒子。越往外碰到大粒子的几率越大。

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