Este es un extracto del capítulo de astrofísica de mi libro:
Hidrógeno los átomos se fusionan para formar helio. Al mismo tiempo, se producen muchos fotones gamma y neutrinos. Los fotones tardan miles de años en «luchar» para abrirse camino hacia la superficie del Sol, pero luego escapan al espacio como fotones visibles o casi visibles a la velocidad de la luz.
Estoy realmente confundido acerca de cómo el sol produce luz. Entiendo que a través de la fusión nuclear, se forma energía, pero ¿no es esta energía en forma de fotones térmicos y gamma? No entiendo cómo se emite la luz visible, que es la razón por la que vemos el sol. ¿Podría alguien explicarnos por favor? el párrafo de mi libro.
Comentarios
- Radiación del cuerpo negro. El sol está caliente y por eso irradia con el espectro que lo hace. en.wikipedia.org/wiki/Black-body_radiation
- Tenga en cuenta que el lenguaje utilizado en ese pasaje es evocador, pero técnicamente descuidado. El La energía de los fotones eventualmente emergerá del sol en forma de luz (es decir, fotones) pero ellos ‘ t serán » los » fotones en cualquier sentido útil.
Respuesta
Hidrógeno los átomos se fusionan para formar helio a través de la cadena protón-protón que fusiona cuatro protones en una partícula alfa (núcleo de $ {} ^ {4} He $) un d libera dos neutrinos, dos positrones y energía en forma de fotones gamma. Aunque los fotones viajan a la velocidad de la luz, los movimientos aleatorios que experimentaron dentro del Sol les lleva miles de años dejar el centro del Sol. Este movimiento aleatorio se debe al denso plasma en el interior del Sol, ya que cada fotón choca permanentemente con un electrón y se desvía de su camino original. La energía liberada por la fusión se mueve hacia afuera hasta la parte superior de la zona de radiación, donde la temperatura desciende a aproximadamente 2 millones de K, luego los fotones son absorbidos por el plasma más fácilmente y esto crea las condiciones necesarias para la convección. Esto crea la zona de convección de la zona. Luego, el plasma se eleva y los fotones se llevan a la fotosfera, donde la densidad del gas es lo suficientemente baja como para que puedan escapar. En su mayoría escapan como fotones visibles, ya que su energía inicial se pierde a través del movimiento aleatorio en la zona radiactiva y la absorción en la zona convectiva.
Comentarios
- entonces, los fotones gamma debido a la pérdida de energía se emiten como fotones visibles … Solo una cosa más, son estos los fotones que son absorbidos por los elementos de la superficie del sol y luego reemitidos … radiación de cuerpo negro. Estoy teniendo dificultades para vincular el concepto de la fuente de la luz del sol y la radiación del cuerpo negro.
- @eliza Piense en ello como una superficie sólida de cuerpo negro que emite fotones térmicos alrededor de 6000K. Con esta superficie calentada desde el interior por una fuente de rayos gamma de 2 millones de K
- Esta es una respuesta muy engañosa. No tiene sentido que los fotones sean transportados desde el centro a la superficie.
Respuesta
Los fotones que vemos son el resultado de radiación de cuerpo negro . La luz del Sol se emite básicamente mediante el mismo proceso que emite la luz de una bombilla incandescente.
La energía liberada por la fusión en el núcleo se aleatoriza rápidamente a medida que los fotones interactúan con las partículas cargadas en el plasma. y terminas con solo un plasma caliente. El calor se transfiere gradualmente hacia afuera y termina con una temperatura de superficie de aproximadamente 5800K. No entraré en el mecanismo de la radiación del cuerpo negro porque esto se aborda en las respuestas a la pregunta ¿Cuáles son los diversos mecanismos físicos para la transferencia de energía al fotón durante la emisión del cuerpo negro? . Basta decir que el movimiento térmico de las partículas cargadas en el plasma causa dipolos eléctricos oscilantes aleatorios, que luego emiten radiación electromagnética correspondiente a la energía de estas oscilaciones. Debido a que las oscilaciones son aleatorias, el resultado es la emisión de un amplia dispersión de longitudes de onda con un pico de aproximadamente 500 nm .
Comentarios
- Cuerpo negro la radiación no es ‘ un mecanismo.
Respuesta
La esencia de su pregunta parece ser:
«… ¿No es esta energía en forma de fotones térmicos y gamma? No entiendo qué tan visible se emite luz que es la razón por la cual w Vemos el sol «.
El Sol es una gran bola de materia que está experimentando una reacción termonuclear, como un matraz de sustancias químicas que reaccionan entre sí para crear nuevas sustancias químicas y luz, excepto no es una reacción química, es una reacción nuclear (como mirar un gran reactor nuclear sin paredes y con una serie de reacciones mucho más complicadas; muchos tipos diferentes de combustible).
Aquí está la serie de reacciones que ocurren:
4 (1H) ——> 4 He + 2 e + + 2 neutrinos + energía
3 (4He) ——> 12C + energía
12C + 12C ——> 24Mg + energía
12C + 4 He – —–> 16O + energía
16O + 16O ——> 32S + energía
16O + 4 He —–> 20Ne + energía
28Si + 7 (4 He) ——> 56Ni + energía
56Ni ——> 56Co + e + (decaimiento beta positivo)
56Co ——> 56Fe + e + (decaimiento beta positivo)
56Fe + n ——> 57Fe
57Fe + n — —> 58Fe
58Fe + n ——> 59Fe
Eso » s lo que hace que el Sol arda o se fusione, esas son las fórmulas de las reacciones nucleares que ocurren en el Sol.
Fuente: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/lessons/xray_spectra/activity-fusion.html .
Eso se llama nucleosíntesis estelar , el proceso mediante el cual las abundancias naturales de los elementos químicos dentro de las estrellas cambian debido a reacciones de fusión nuclear en los núcleos y sus mantos suprayacentes.
Sección transversal de una supergigante que muestra la nucleosíntesis y los elementos formados. 
Ahora que tenemos el «motor de luz» funcionando, a continuación describimos cómo se produce la luz visible (del Sol).
Nota al margen: Su pregunta sugiere que el Sol (nuestro Sol) debe producir luz para que podamos verlo, por supuesto que no es cierto, luz de otras Estrellas podrían reflejarse en una bola oscura y podríamos ver el Sol (nuestro Sol) después de que se extinga (aunque es poco probable que nosotros (la Humanidad) estemos vivos y habitando esta área) – pero ahora nos alejamos de la pregunta .
De vuelta a su pregunta: «No entiendo cómo se emite la luz visible … «.
Fuente para esta respuesta: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/gammaraybursts/imagine/page7.html .
Luz es la palabra familiar para lo que los físicos llaman radiación electromagnética u ondas electromagnéticas. La luz es una forma de energía; puede viajar a través del espacio vacío y tiene la forma de paquetes de ondas individuales llamados fotones. Las ondas en paquetes de luz visible son pequeñas ondas de menos de una millonésima de metro de largo.
Cuando la luz visible se divide en sus diferentes longitudes de onda, el resultado se denomina espectro. La luz violeta tiene la longitud de onda más corta y la luz roja la más larga, aproximadamente el doble que la violeta. Sin embargo, la luz visible no es la única forma de radiación electromagnética. El espectro electromagnético se extiende más allá de los colores del arco iris en ambas direcciones: a longitudes de onda mucho más cortas que el violeta y a longitudes de onda mucho más largas que el rojo. En las longitudes de onda más largas se encuentran las ondas de radio, las microondas y la radiación infrarroja. En las longitudes de onda más cortas se encuentran la radiación ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma.
Es importante saber que el Sol no es un radiador lambertiano (un disco circular de luz emitida uniformemente). El Sol no es esférico, sino que se describe de diversas formas como un disco aplanado, un cuadrupolo o una forma hexadecapolar. Debido a que es principalmente gaseoso y líquido, con un núcleo sólido, cada capa de anillo de cebolla gira a una velocidad diferente al igual que cada latitud; esto significa que se emiten diferentes intensidades de diferentes longitudes de onda desde diferentes porciones en diferentes momentos, tanto en variaciones de período corto (minutos) como en ciclos de 11 años; también las manchas solares y las prominencias alteran la intensidad de la luz en varias longitudes de onda (las manchas solares negras son más frías y emiten X -rayos y partículas de alta energía).
Forma del Sol: 
Más información: Uso de mediciones precisas de la forma de las extremidades solares para estudiar el ciclo solar – Por: JR Kuhn, LE Floyd, Claus Fröhlich, et. Alabama. – enero de 2000 .
Además, el brillo se ve afectado de una manera más fácilmente visible por lo que se denomina oscurecimiento de las extremidades (simplificado, que significa que los bordes del sol son delgados y no pueden tanta luz visible como la parte central). Una explicación un poco más complicada proviene del artículo de Wikipedia «s Oscurecimiento de las extremidades , o para el doctorado en Astrofísica ver H. H.Oscurecimiento de las extremidades y rotación solar de Plaskett o este artículo más reciente (y legible) Artículo del Instituto Max Planck sobre la variación solar .
Así es como varía la intensidad según las latitudes: 
Tenga en cuenta que la medición es para un rango específico de luz visible y no se aplica longitudinalmente. Lo que constituye lateral y longitudinal en el Sol está determinado por el Eje del Sol, que está determinado por su Campo Magnético, que varía con el flujo de las corrientes subterráneas de las distintas capas.
En general, la luz se emite de manera similar a la que registra una cámara durante un eclipse solar, esta es una explicación muy simplificada: 
Eso explica cómo se crea la luz (incluida la luz, ondas de energía, que no son visibles para el ojo humano) y cómo varía la intensidad según la ubicación, el ángulo, el tiempo, etc. en el que se ve. El color real de un sol está determinado por su temperatura, consulte aquí para obtener más información sobre el espectro y el color frente a la temperatura (por qué no hay soles verdes): https://science.nasa.gov/ems/09_visiblelight .
Este es el espectro de luz visible: 
Aquí es donde se produce la luz visible dentro del espectro completo (de energía): 
Para comprender el Universo, los astrónomos observan todas las longitudes de onda; el cielo cósmico tiene una apariencia totalmente diferente en diferentes longitudes de onda de luz.
En longitudes de onda de radio, los astrónomos ven cuásares distantes y gas caliente en nuestra Vía Láctea. El cielo infrarrojo muestra principalmente pequeñas partículas de polvo esparcidas por nuestra Galaxia y otras galaxias. Visible y ultravioleta muestran principalmente la luz de estrellas ordinarias. Los rayos X revelan gas calentado a millones de grados entre galaxias o f uniéndose a objetos compactos como estrellas de neutrones y agujeros negros. Los rayos gamma pueden ser producidos solo por fenómenos extremadamente energéticos, y vemos varios tipos de emisión de rayos gamma en el cielo.
Los rayos gamma que se ven a lo largo del plano de la Vía Láctea no provienen de estrellas ordinarias, pero de reacciones nucleares generadas por protones acelerados a casi la velocidad de la luz chocando contra el gas que se encuentra entre las estrellas. Los rayos gamma también se ven desde los blazares: intensos rayos de luz y partículas que apuntan directamente a la Tierra producidas por agujeros negros masivos en galaxias distantes. Los rayos gamma pueden detectarse en las llamaradas magnéticas de la superficie de nuestro Sol y por la desintegración radiactiva de núcleos atómicos de vida corta producida por explosiones de supernovas en la Galaxia.
Todos los objetos de nuestro Universo emiten, reflejan y absorben la radiación electromagnética en sus propias formas distintivas. La forma en que un objeto hace esto le proporciona características especiales que los científicos pueden usar para probar la composición, temperatura, densidad, edad, movimiento, distancia y otras cantidades químicas y físicas de un objeto.
…
Podemos pensar en la radiación electromagnética de varias formas diferentes:
• Desde el punto de vista de la ciencia física, toda la radiación electromagnética se puede considerar como originada por los movimientos de partículas subatómicas. Los rayos gamma se producen cuando los núcleos atómicos se dividen o fusionan. Los rayos X ocurren cuando un electrón que orbita cerca de un núcleo atómico es empujado hacia afuera con tal fuerza que escapa del átomo; ultravioleta, cuando un electrón se sacude de una órbita cercana a una lejana; y visible e infrarrojo, cuando los electrones se sacuden unas cuantas órbitas. Los fotones en estos tres rangos de energía (rayos X, UV y óptica) se emiten cuando uno de los electrones de la capa externa pierde energía suficiente para caer y reemplazar el electrón que falta en la capa interna. Las ondas de radio son generadas por cualquier movimiento de electrones; incluso la corriente de electrones (corriente eléctrica) en un cable doméstico común crea ondas de radio … aunque con longitudes de onda de miles de kilómetros y de amplitud muy débil.
• La radiación electromagnética se puede describir en términos de un flujo de fotones (paquetes de energía sin masa), cada uno viajando en un patrón ondulado, moviéndose a la velocidad de la luz. La única diferencia entre las ondas de radio, la luz visible y los rayos gamma es la cantidad de energía en los fotones. Las ondas de radio tienen fotones con bajas energías, las microondas tienen un poco más de energía que las ondas de radio, el infrarrojo tiene aún más, luego los rayos visibles, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Por la ecuación E = hf, la energía dicta la frecuencia de un fotón y, por lo tanto, la longitud de onda.
El valor de la radiación EM que recibimos del Universo se puede realizar considerando lo siguiente: Las temperaturas en el Universo actual varían de 1010 Kelvin a 2.7 Kelvin (en los núcleos de las estrellas que se vuelven supernovas y en el espacio intergaláctico, respectivamente).Las densidades oscilan sobre los 45 órdenes de magnitud entre los centros de las estrellas de neutrones y el vacío virtual del espacio intergaláctico. La intensidad del campo magnético puede variar desde los campos de 1013 Gauss alrededor de las estrellas de neutrones hasta los campos de 1 Gauss de planetas como la Tierra y los campos de 10-7 Gauss del espacio intergaláctico. No es posible reproducir estos enormes rangos en un laboratorio en la Tierra y estudiar los resultados de experimentos controlados; debemos usar el Universo como nuestro laboratorio para ver cómo se comportan la materia y la energía en estas condiciones extremas.
…
Como se sugirió, consulte: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/gammaraybursts/imagine/page7.html para la versión completa.
Lo que usted llama luz visible se basa en algunas cosas, puede ver la luz debido a estas tres cosas: se produce y viaja hacia usted, atraviesa la atmósfera sin bloquearse y sus ojos son sensibles a esa frecuencia; algunas personas son más sensibles a la luz ultravioleta e infrarroja que otras tanto como algunas personas pueden escuchar frecuencias más altas o más bajas.
Observe cómo la atmósfera crea «ventanas» o filtros que solo permiten que ciertas longitudes de onda penetren una cierta distancia. Solo la luz visible y una banda particular de frecuencias de radio pueden penetrar hasta la superficie de la Tierra.
Su cámara e instrumentos científicos en la Tierra y en el espacio pueden «ver» un espectro más amplio que sus ojos. pero esas frecuencias se pueden mapear por tonos (sin HDR «ed) en imágenes que sus ojos pueden ver y su cerebro puede entender (como el radar puede proporcionar información a un observador capacitado, pero no podemos ver ondas de radio).
Consulte: https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/spectra1.html para obtener más información.
Para obtener más información sobre el Espectro electromagnético (luz visible y frecuencias adyacentes) ver: https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum1.html .
Información adicional sobre la emisión de luz del Sol (es un viaje desde debajo de la superficie hasta nuestros ojos) ver: ¿Cómo pasan los neutrinos a través del sol tan rápidamente .
Así que así es como el Sol crea energía, algunas las podemos ver con nuestros ojos y la mayoría podemos d etecta con instrumentos (y mapea una imagen), cómo viaja y por qué se bloquea algo de energía (evitando quemaduras solares graves). No preguntaste cómo tus ojos convierten la energía para que tu cerebro pueda ver, así que no iré más lejos, pero esa respuesta está en SE.
Aquí puedes encontrar un curso en línea de la PSU dirigido a lectores más jóvenes. : https://www.e-education.psu.edu/astro801/content/l3.html .