Der Ursprung der Farbe der Sonne

Ich habe so viele Konzepte in der Astrophysik gelernt und leider alles durcheinander gebracht ... Lassen Sie mich versuchen, mein Problem zu veranschaulichen:

  1. Wenn sich ein Stern in der Hauptsequenz befindet, verschmilzt er Wasserstoff, um Helium und Energie zu erzeugen, die hauptsächlich als Licht abgegeben wird (dies habe ich aus ein paar Youtube-Videos gelernt).

  2. Außerdem ist ein Stern ein schwarzer Körper und hat ein Spektrum, das so aussieht:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

  3. Wenn ich außerdem das von der Sonne kommende Licht aufspalte, erhalte ich ein Emissionsspektrum von einigen Farben, die den Farben entsprechen, die von den Elementen auf der Sonnenoberfläche absorbiert werden

Um das zusammenzufassen, was mich verwirrt...

Läuft der Vorgang so ab...

  1. Während der Fusion von Wasserstoff wird Energie als EM-Wellen abgegeben

  2. Die Menge der verschiedenen Arten von EM-Wellen wird durch die obige Kurve gezeigt

  3. Wenn sich die EM-Wellen die Oberfläche hinauf bewegen, werden sie von den Elementen auf der Oberfläche absorbiert und dann wieder abgestrahlt ... dies ist das Emissionsspektrum

Ich habe Probleme, die verschiedenen Konzepte miteinander zu verknüpfen, und Artikel im Internet verkomplizieren die Dinge weiter ... könnte mir bitte jemand sagen, welcher Teil meiner Konzepte falsch ist?

Antworten (2)

Das Licht, das wir von der Sonne kommen sehen, ist hauptsächlich auf Schwarzkörperstrahlung an ihrer Oberfläche zurückzuführen. Das Spektrum der Schwarzkörperstrahlung ist statistischen Ursprungs, und solange genügend Prozesse dazu beitragen, ist das Schwarzkörperspektrum unabhängig von mikroskopischen Details und hängt nur von der Temperatur ab. Dies wird in den Antworten auf die Frage Was sind die verschiedenen physikalischen Mechanismen für die Energieübertragung auf das Photon während der Schwarzkörperemission? .

Die Fusionsreaktionen im Sonnenkern geben zwar Photonen ab, aber das ist nur ein Teil der Energieausbeute. Energie wird auch als kinetische Energie von Neutrinos und den Heliumkernen erzeugt. Wie auch immer die Energie abgegeben wird, sie thermalisiert schnell mit dem Plasma und endet als kinetische Energie der Bestandteile des Plasmas (hauptsächlich Protonen und Heliumkerne). Energie erreicht die Oberfläche durch eine Mischung aus Konvektion und Strahlung und erwärmt die Oberfläche schließlich auf etwa 6.000 K. Die Oberfläche emittiert hauptsächlich aufgrund der transienten Dipolbildung Schwarzkörperstrahlung.

Die unterschiedlichen Spektren, die Sie in Ihrer Frage angeben, sind einfach auf unterschiedliche Oberflächentemperaturen zurückzuführen. Die Spektren von der Oberfläche haben nichts mit genau dem zu tun, was im Kern vor sich geht.

Die Wasserstofffusion im Kern erzeugt also Energie, die in Form von Wärme die Sonnenoberfläche erreicht. Erwärmt diese Energie die Oberfläche und erhöht die Temperatur, was wiederum dazu führt, dass die Oberfläche Schwarzkörperstrahlung abgibt ... und die Farbe, die wir sehen, auf die Spitzenwellenlänge zurückzuführen ist? Ich habe die verlinkte Antwort gelesen, aber sie war etwas zu fortgeschritten für mich.
@Eliza: ja, deine Beschreibung ist grundsätzlich richtig.
Nur aus Neugier, ist dieses Konzept analog zum Erhitzen eines Stücks Stahl ... der Stahl wird zuerst rot und wenn ich mehr erhitze, orange-rot ... Im Fall von Sternen wird die "Erhitzung" durch die Kernenergie bereitgestellt Spaltung von Wasserstoff und der "Stahl" ist analog zur Oberfläche der Sonne?
@Eliza: ja, genau! Wenn Sie Ihr Bügeleisen auf 5.700 K erhitzen, erzeugt es Licht mit demselben Spektrum wie die Sonne (nun, das würde es nicht, weil Eisen bei dieser Temperatur verdampft wäre, aber im Prinzip wäre das Spektrum dasselbe). Schwarzkörperstrahlung ist ein universelles Phänomen.
also kann jedes objekt ein schwarzer körper sein und die von ihm abgegebene strahlung hängt von der temperatur ab?
@Eliza: Ja. Zum Beispiel emittieren Sie und ich beide Schwarzkörperstrahlung mit einem Spektrum, das einer Temperatur von 36,8 °C (oder welcher Hauttemperatur auch immer) entspricht. Das Spektrum ist durch das Plancksche Gesetz mit der Temperatur verknüpft .
Gibt meine Haut theoretisch, bezogen auf die Kurven des Planckschen Gesetzes, neben der großen Menge an IR-Strahlung auch kleine Mengen sichtbarer Lichtstrahlung ab?
Eliza - 1) Ja, du strahlst ein wenig Licht aus, nur weil du warm bist. 2) Tut mir leid, aber die meisten Objekte (in der alltäglichen Welt) sind keine schwarzen Körper. Verschiedene Materialien, einschließlich Haut, haben ein Absorptionsvermögen und ein Emissionsvermögen (schlagen Sie nach), die nicht 1 sind, und beide gleich 1 zu haben, ist das Kennzeichen eines schwarzen Körpers. Tatsächlich sind wirklich gute Schwarzkörper für den Einsatz im Labor ziemlich teuer.
@Eliza: Im Prinzip emittieren Sie eine kleine Menge sichtbares Licht. Wie viel, müsste ich mal ausrechnen. WhatRoughBeast sagt zu Recht, dass echte schwarze Körper selten sind, aber in der Praxis haben die meisten Dinge ein ungefähr schwarzes Körperspektrum.

Entstehung von Emissionslinien von Eisen in der Sonne

EMISSIONSSPEKTRUM VON EISEN

λ 4.000 A 5.000 A 6.000 A 7.000 A

T 7.250K 5.800K 4.800K 4.150K

PLASMA (100 %) PLASMA (10 %) + DAMPF (90 %) PLASMA (1 %) + DAMPF (99 %) DAMPF (100 %)

Das sichtbare Emissionsspektrum von Eisen enthält etwa zweihundert Emissionslinien von Violett bis Rot, die die große Anzahl von Elektronenenergieverlusten darstellen, wenn Elektronen von einem höheren Quantenenergieniveau auf ein niedrigeres Quantenenergieniveau fallen

Ein neutrales 56Fe-Atom hat eine Elektronenkonfiguration von 2, 8, 14, 2

Innerhalb der Photosphäre der Sonne beginnen Eisenkerne über 7.250 K damit, Elektronen auf dem niedrigsten Energieniveau (2) zu sammeln, und dabei wird Photonenenergie mit Wellenlängen von weniger als 4.000 A als ultraviolettes Licht emittiert

Während die Eisenkerne weiter abkühlen, fallen die Elektronen nach und nach in die zweite (8) und dritte (14) Energieebene, die nach und nach Photonen bei (5.800 K 5.000 A Grün), (4.800 K 6.000 A Orange) und (4.150 K 7.000 A Rot) erzeugen )

Die letzten beiden Valenzelektronen erzeugen Infrarotstrahlung bei Temperaturen unter 4.150 K

Eisen wechselt bei 3000 K von Dampf zu Flüssigkeit

Die Energiedichte der Emissionslinien Blau, Indigo, Violett ist viel größer als die Dichte der Emissionslinien Rot, Orange, Gelb, was auf die höhere Temperatur bei den Emissionslinien Blau, Indigo und Violett zurückzuführen ist. Die Energiedichte der grünen Emissionslinien liegt zwischen denen von Violett und Rot

Joel Savory

Nicht ganz klar, worauf Sie hinaus wollen.
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