Wie wäre es „innerhalb“ eines Sterns?

Wie undurchsichtig ist das – könnten wir ein paar Meter, einige Kilometer oder gar nichts sehen?

Die Photosphäre unserer Sonne ist etwa 500 km dick. Für einen schnellen Anhaltspunkt können Sie sich eine exponentielle Abnahme der Lichtdurchlässigkeit vorstellen, die ungefähr diese charakteristische Dicke hat. Es könnte etwas weniger sein, aber es ist immer noch größenordnungsgenau. Das bedeutet, dass Sie (theoretisch) lokale Objekte innerhalb der Photosphäre gut sehen könnten.

Es ist schwierig, dies mit der Erdatmosphäre zu vergleichen, da Lichtstreuung sowohl Raleigh als auch Aerosol ist und die Konzentration von Aerosolen zu verschiedenen Zeiten unterschiedlich ist. Aber selbst die Raleigh-Streuung schwächt mehr als die Hälfte des Lichts innerhalb von 100 km ab. Das bedeutet, dass man in der Photosphäre der Sonne tatsächlich besser sehen kann als in der Erdatmosphäre.

Wäre die Materie direkt vor unserem Cockpitfenster hell oder dunkel?

Nun zum Qualifikanten: In der Photosphäre zu sein, würde das menschliche Auge sofort nutzlos machen, weil es so wäre, als würde man die Helligkeit der Sonne über Ihr gesamtes Sichtfeld malen. Ein 100 km entferntes Raumschiff könnte mit einem Teleskop identifiziert werden (wenn dieses Teleskop nicht aktiv schmilzt), aber es wäre nicht heller als der Hintergrund des Photosphärengases. Trotzdem wäre es immer noch durch Farbe, Kontrast usw. identifizierbar. Wenn das Raumschiff hauptsächlich Strahlung absorbieren würde, wäre dies tatsächlich ein deutlicher schwarzer Fleck vor einem hellen Hintergrund.

Ich könnte genauer auf Spekulationen über Raumfahrzeuge eingehen. Sie müssen gespeicherte thermische Masse haben, um mehr Wärme zu absorbieren, als sie abgeben. Reflexion ist eine gute Option, aber sie ist nicht perfekt. Eine aktive Kühlung der Oberfläche des Raumfahrzeugs ist wahrscheinlich, um ein Schmelzen zu vermeiden. Somit würden Raumfahrzeuge durch die thermische Notwendigkeit leicht "getarnt", aber nicht perfekt.

Gilt diese Undurchsichtigkeit nur für eine bestimmte Schicht (dh könnten wir wieder "sehen", wenn wir unter die Photosphäre gehen) oder sind alle unteren Schichten der Sonne undurchsichtig?

Ihre Sicht wird sicherlich abnehmen, wenn Sie tiefere Schichten erreichen - da sie eine höhere Dichte haben und mehr Strahlung abgeben. Die Photosphäre ist nur insofern einzigartig, als die emittierte Strahlung normalerweise in den Weltraum gelangt, wo sie sich unbegrenzt fortsetzen kann. Für die unteren Konvektionsschichtzonen wird Strahlung mit einer viel höheren Rate abgegeben, aber sie wird fast vollständig reabsorbiert.

Sterne oberhalb einer bestimmten Massenschwelle leiten ihre Wärme tatsächlich durch die inneren Zonen durch einen Strahlungsgradienten weiter. Ich hoffe also, dies hilft zu veranschaulichen, dass die inneren Zonen nicht "weniger hell" sind. Sie wären blendend hell (na ja, die Photosphäre ist schon blendend hell, aber diese wären schlimmer), aber möglicherweise bei höheren Temperaturen, die über den sichtbaren Bereich hinausgehen.

Nun, ich kann Ihnen eine definitive Antwort auf Frage 1 geben, aber meine Antwort auf Frage 2 wäre nur fundierte Spekulation. Vielleicht können einige der Astrophysiker hier weiterhelfen.

Bevor ich jedoch Q1 anspreche, ein sehr wichtiger Haftungsausschluss: Die Temperatur ist ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen eines Objekts und kann nicht allein verwendet werden , um die Wärmemenge zu bestimmen, die auf ein anderes Objekt übertragen wird. Die gesamte thermische Energie der Korona hängt nicht nur von der Temperatur ab, sondern auch von der Gesamtmenge an Materie.

Die alleinige Verwendung der Temperatur kann sehr irreführend sein, denn wenn Sie ein Gas mit sehr geringer Dichte und sehr wenigen Gesamtteilchen haben, können Sie leicht eine gemessene Temperatur von mehreren tausend Kelvin haben, insbesondere wenn nur wenige sehr energiereiche Teilchen darin sind mischen. Wenn jedoch die Gesamtzahl der Teilchen klein ist, ist auch die gesamte Wärmeenergie der Substanz klein.

Der genaue Mechanismus, der es der Korona ermöglicht, eine viel höhere Temperatur als die Sonnenoberfläche zu haben, wird als offenes Problem angesehen , daher werde ich nicht darüber spekulieren, wie sich die Korona auf Ihr Raumschiff aufheizen würde, da wir nicht einmal sicher sind, wie Korona wird erhitzt. Auf die Beantwortung Ihrer Frage hat Corona aber eigentlich wenig Einfluss. Unabhängig davon, was die Korona mit Ihrem Raumschiff macht (oder nicht macht), Sie werden immer noch gebraten.

Der Grund liegt in der Wärmeübertragung durch Strahlung . Sie sehen, es ist nicht notwendig, dass sich zwei Objekte physisch berühren, um thermische Energie auszutauschen. Objekte, die als schwarze Körper bezeichnet werden, senden elektromagnetische Strahlung aus. Die Frequenz und Menge der emittierten Strahlung hängt von der Temperatur des schwarzen Körpers ab.

Die obere Kurve im obigen Bild repräsentiert ungefähr die Schwarzkörperkurve für die Sonne. Die y-Achse zeigt die Intensität und die x-Achse zeigt die emittierten Wellenlängen, die von Ultraviolett über sichtbares Licht bis Infrarot von links nach rechts reichen.

Es stellt sich heraus, dass die Sonne etwa 44 % ihrer Strahlung als sichtbares Licht und etwa 48 % als irgendeine Art von Infrarotstrahlung abgibt. Aus einer Entfernung von 93 Millionen Meilen (8 Lichtminuten) ist dies immer noch genug Strahlung, um die Erde zu beleuchten und zu erwärmen. Wenn Sie aus einer Entfernung von 1 Lichtsekunde (ungefähr 1/500stel der Entfernung) um die Sonne reisen möchten, stellen Sie sich vor, wie viel mehr Wärme Sie erhalten werden! Es stellt sich heraus, dass die Energie, die Sie von der Sonne erhalten, umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung ist. Wenn Sie also 500-mal näher an der Sonne sind, erhalten Sie Energie$500^2$oder$250 000$mal so viel Strahlung! Infolgedessen ist die von der Sonne emittierte Wärmestrahlung mehr als genug, um Sie in dieser Entfernung zu backen, unabhängig davon, was die Korona mit Ihnen macht (oder nicht macht).

Die Korona hat, obwohl sie eine sehr geringe Dichte hat, immer noch Millionen von Grad. Es ist möglicherweise kein Hitzeschild erforderlich, das Millionen von Grad aushalten kann, aber es muss immer noch Tausenden von Grad standhalten. Die Photosphäre und überall darunter ist undurchsichtig. Das liegt daran, dass die Sonnenoberfläche jetzt so dicht und heiß genug ist, dass man nicht mehr hindurchsehen kann. Sie könnten wahrscheinlich gelbes Licht sehen, bis Sie das Sonnenlicht natürlich blendet. Technisch gesehen würden Sie die Sonne also selbst sehen, aber stellen Sie sich vor, Sie könnten gut sehen, dass nur gelbes Licht links und rechts herumschwebt. Nun, für den Beobachter wäre es dunkel, weil das Licht ihn blenden würde, aber wenn er sehen könnte (alle Wellenlängen des Lichts), wäre es meistens hell.