Tämä on ote kirjani astrofysiikan luvusta:
Vety atomit sulautuvat muodostaen heliumia. Samaan aikaan tuotetaan paljon gammafotonia ja neutriinoja. Fotoneilla kestää tuhansia vuosia ”taistellakseen” tiensä auringon pinnalle, mutta sitten ne pakenevat avaruuteen näkyvinä tai lähellä näkyvinä fotoneina valon nopeudella.
Olen todella hämmentynyt siitä, kuinka aurinko tuottaa valoa. Ymmärrän, että ydinfuusion kautta energiaa muodostuu, mutta eikö tämä energia ole lämpö- ja gammafotonien muodossa? En ymmärrä, kuinka näkyvää valoa lähtee, mikä on syy miksi näemme aurinkoa. Voisiko joku kertoa tarkemmin kappale kirjastani.
Kommentit
- Mustan rungon säteily. Aurinko on kuuma ja säteilee spektrin kanssa niin paljon kuin se. fi.wikipedia.org/wiki/Black-body_radiation
- Huomaa, että kyseisessä kohdassa käytetty kieli on mieleenpainuva, mutta teknisesti huolimaton. fotonien energia tulee lopulta ulos auringosta valona (ts. fotoneina), mutta ne voittivat ’ t ” ” fotoneja missä tahansa hyödyllisessä mielessä.
Vastaa
Vety atomit sulautuvat muodostamaan heliumia protoni-protoniketjun läpi, joka sulauttaa neljä protonia yhdeksi alfa-hiukkaseksi ($ {} ^ {4} He $: n ydin) an d vapauttaa kaksi neutriinoa, kaksi positronia ja energiaa gammafotonien muodossa. Vaikka fotonit liikkuvat valon nopeudella, satunnaiset liikkeet, joita he kokevat auringon sisällä, vievät tuhansia vuosia poistuakseen Auringon ”keskuksesta. Tämä satunnainen liike johtuu tiheästä plasmasta Auringon sisätiloissa, koska jokainen fotoni törmää pysyvästi elektroni ja poikkeaa alkuperäiseltä polulta. Fuusion avulla vapautuva energia liikkuu ulospäin säteilyvyöhykkeen yläosaan, jossa lämpötila laskee noin 2 miljoonaan K, sitten plasmiin imeytyvät fotonit helpommin ja tämä luo tarvittavat olosuhteet konvektiolle. Tämä luo vyöhykkeen konvektiovyöhykkeen. Sitten plasma nousee ja fotonit kuljetetaan fotosfääriin, jossa kaasun tiheys on riittävän pieni, jotta ne voivat paeta. Ne pakenevat enimmäkseen näkyvinä fotoneina, koska heidän alkuperäinen energiansa menetetään radiatiivisella vyöhykkeellä tapahtuvan satunnaisen liikkeen ja konvektiivivyöhykkeellä tapahtuvan abortin kautta.
Kommentit
- niin, energian menetyksestä johtuvat gammafotonit säteilevät näkyvinä fotoneina … Vielä yksi asia, ovatko nämä fotoneja, jotka auringon pintaelementit absorboivat ja sitten emittoivat uudelleen … ts. mustan kehon säteily. Minulla on vaikeuksia yhdistää auringon valon lähteen ja mustan ruumiin säteilyn käsite.
- @eliza Ajattele sitä kiinteänä mustan rungon pintana, joka lähettää lämpöfotonia noin 6000 K: n tarkkuudella. Kun tätä pintaa lämmitetään sisältä 2 miljoonan K: n gammasäteilylähteellä
- Tämä on hyvin harhaanjohtava vastaus. Ei ole mitään järkeä, jossa fotonit kulkeutuvat keskustasta pintaan.
Vastaa
Fotonit näemme olevan seurausta mustan kehon säteilystä . Auringon valo lähtee periaatteessa samalla prosessilla, joka lähettää valoa hehkulampusta.
Ytimessä tapahtuvan fuusion avulla vapautuva energia satunnaistuu nopeasti, kun fotonit ovat vuorovaikutuksessa plasman varautuneiden hiukkasten kanssa, ja päädyt vain kuumaan plasmaan. Lämpö siirtyy vähitellen ulospäin ja pääsee pintalämpötilana noin 5800 K. En aio mennä mustan ruumiin säteilyn mekanismiin, koska sitä käsitellään vastauksissa kysymykseen Mitkä ovat erilaiset fyysiset mekanismit energian siirtämiseksi fotoniin mustakappaleen emissioiden aikana? . Riittää sanoa, että varautuneiden hiukkasten lämpöliike plasmassa aiheuttaa satunnaisia värähteleviä sähködipoleja, jotka sitten lähettävät sähkömagneettista säteilyä, joka vastaa näiden värähtelyjen energiaa. Koska värähtelyt ovat satunnaisia, tuloksena on aallonpituuksien laaja leviäminen huippunopeudella noin 500 nm .
Kommentit
- Blackbody säteily ei ole ’ ta -mekanismi.
Vastaus
Ydin kysymyksesi näyttää olevan:
”… eikö tämä energia ole lämpö- ja gammafotonien muodossa? En ymmärrä kuinka näkyvä valoa säteilee, mikä on syy miksi w e nähdä aurinkoa. ”
Aurinko on iso ainepallo, joka käy läpi lämpöydinreaktion – kuten pullo kemikaaleja, jotka reagoivat keskenään uusien kemikaalien ja valon luomiseksi paitsi se ei ole kemiallinen reaktio, se on ydinreaktio (kuten katsomalla suurta ydinreaktoria, jossa ei ole seiniä ja paljon monimutkaisempaa reaktiosarjaa; paljon erilaisia polttoaineita).
Tässä on esiintyvien reaktioiden sarja:
4 (1H) ——> 4 Hän + 2 e + + 2 neutriinoa + energia
3 (4He) ——> 12C + energia
12C + 12C ——> 24Mg + energia
12C + 4 He – —–> 16O + energia
16O + 16O ——> 32S + energia
16O + 4 He —–> 20Ne + energia
28Si + 7 (4 He) ——> 56Ni + energia
56Ni ——> 56Co + e + (postitiivinen beetahajoaminen)
56Co ——> 56Fe + e + (positiivinen beta-hajoaminen)
56Fe + n ——> 57Fe
57Fe + n — —> 58Fe
58Fe + n ——> 59Fe
Että ” s mikä saa auringon palamaan tai sulamaan, nämä ovat kaavoja auringossa tapahtuville ydinreaktioille.
Lähde: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/lessons/xray_spectra/activity-fusion.html .
Tätä kutsutaan Tähtien nukleosynteesi , prosessi, jossa kemiallisten alkuaineiden luonnolliset runsaudet tähtien sisällä muuttuvat ytimien fuusioreaktioiden ja niiden päällysteiden takia.
Poikkileikkaus superjätistä, joka näyttää nukleosynteesiä ja muodostuneita elementtejä. 
Nyt ”kevyt moottori” on käynnissä. Seuraavaksi kuvataan, kuinka näkyvää valoa syntyy (auringosta).
Lisähuomautus: Kysymyksesi ehdottaa, että auringon (meidän aurinkomme) on tuotettava valoa, jotta voimme nähdä sen, tietysti ei ole totta, valoa muut tähdet voisivat heijastua pois tummasta pallosta ja voisimme nähdä auringon (aurinkomme) sen sammuttua (vaikka on epätodennäköistä, että me (ihmiskunta) olisimme elossa ja asuisimme tällä alueella) – mutta vaelamme kaukana kysymyksestä .
Takaisin kysymykseesi: ”En ymmärrä, kuinka näkyvää valoa säteilee … ”.
Tämän vastauksen lähde: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/gammaraybursts/imagine/page7.html .
Valo on tuttu sana sille, mitä fyysikot kutsuvat sähkömagneettiseksi säteilyksi tai sähkömagneettiseksi aalloksi. Valo on energian muoto; se voi kulkea tyhjän tilan läpi ja on yksittäisten aaltopakettien muodossa, joita kutsutaan fotoneiksi. Näkyvän valon paketeissa olevat aallot ovat pieniä aaltoiluja, joiden pituus on alle miljoonas metri.
Kun näkyvä valo jaetaan eri aallonpituuksiin, tulosta kutsutaan spektriksi. Violettivalolla on lyhin aallonpituus ja punaisella valolla on pisimmän – noin kaksi kertaa pidempi kuin violetin. Näkyvä valo ei kuitenkaan ole ainoa sähkömagneettisen säteilyn muoto. Sähkömagneettinen spektri ulottuu sateenkaaren värien yli molempiin suuntiin – paljon lyhyempiin aallonpituuksiin kuin violetti ja paljon pidempiin aallonpituuksiin kuin punainen. Pidemmillä aallonpituuksilla ovat radioaallot, mikroaallot ja infrapunasäteily. Lyhyemmillä aallonpituuksilla ovat ultraviolettisäteily, röntgensäteet ja gammasäteet.
On tärkeää tietää, että aurinko ei ole Lambertian säteilijä (pyöreä levy tasaisesti säteilevää valoa). Aurinko ei ole pallomainen, vaan sitä kuvataan sen sijaan eri tavoin litistetyksi levyksi, kvadrupoliksi tai heksadekapoliksi. Koska se on enimmäkseen kaasumaista ja nestemäistä, kiinteällä ytimellä, kukin sipulirengaskerros pyörii eri nopeudella kuin kukin leveysaste; tämä tarkoittaa sitä, että eri osuuksista lähtee eri intensiteettejä eri aallonpituuksilla eri aikoina, sekä lyhyiden jaksojen (minuuttien) vaihteluissa että 11 vuoden jaksoissa – myös auringonpilkut ja esiin nousevat kohdat muuttavat valon voimakkuutta eri aallonpituuksilla (mustat auringonpilkut ovat viileämpiä ja lähettävät kirkkaasti X säteet ja suurenergiset hiukkaset).
Auringon muoto: 
Lisäksi kirkkauteen vaikuttaa helpommin näkyvästi ns. Raajojen pimennys (ylisuuri yksinkertaistettu, mikä tarkoittaa, että auringon reunat ovat ohuet ja eivät voi säteillä) yhtä paljon näkyvää valoa kuin keskiosa). Hieman monimutkaisempi selitys tulee Wikipedian artikkelista ”S Raajojen tummuminen tai artikkelista Tohtorintutkimus: H. H.Plaskettin raajan pimennys ja auringon kierto tai tämä uudempi (ja luettavissa oleva) artikkeli Max Planck -instituutin artikkeli aurinkovarianssista .
Näin intensiteetti vaihtelee leveyspiirien perusteella: 
Huomaa, että mittaus kohdistuu tietylle näkyvän valon alueelle eikä sitä sovelleta pituussuunnassa. Se, mikä on Auringon sivusuunnassa ja pituussuunnassa, määräytyy Auringon akselilla, jonka määrittää sen magneettikenttä, joka vaihtelee eri kerrosten alavirtausten virran mukana.
Yleensä valoa lähtee samalla tavalla kuin mitä kamera tallentaa auringonpimennyksen aikana, tämä on karkeasti yksinkertaistettu selitys: 
Tämä selittää valon luomisen (mukaan lukien valo, energiaaallot, joita ihmissilmä ei näe) ja kuinka sen intensiteetti vaihtelee katsottavan sijainnin, kulman, ajan jne. perusteella. Auringon todellinen väri määräytyy sen lämpötilan perusteella. Katso lisätietoja spektristä ja väreistä lämpötilaan (miksi ei ole vihreitä aurinkoja): https://science.nasa.gov/ems/09_visiblelight .
Tämä on näkyvän valon spektri: 
Tällöin näkyvää valoa esiintyy koko energian spektrissä: 
Universumin ymmärtämiseksi tähtitieteilijät tarkastelevat kaikkia aallonpituuksia; kosmisella taivaalla on täysin erilainen ulkonäkö eri valon aallonpituuksilla.
Radioaallonpituuksilla tähtitieteilijät näkevät Linnunradan galaksissamme kaukaisia kvasaareja ja kuumaa kaasua. Infrapunataiva näyttää pääosin pieniä pölyhiukkasia, jotka on läpäissyt galaksimme ja muiden galaksien läpi. Näkyvä ja ultravioletti näyttää pääasiassa tavallisten tähtien valoa. Röntgensäteet paljastavat kaasua kuumennetaan miljooniin asteisiin galaksien tai f: n välillä kompakteille esineille, kuten neutronitähdille ja mustille aukoille. Gammasäteitä voivat tuottaa vain äärimmäisen energiset ilmiöt, ja taivaalla nähdään useita gammasäteilyä.
Linnunradan tasossa näkyvät gammasäteet eivät ole tavallisista tähdistä, mutta protonien tuottamat ydinreaktiot kiihtyivät melkein valon nopeuteen, joka iski tähtien välissä olevaan kaasuun. Gammasäteet näkyvät myös blazareista – voimakkaista valonsäteistä ja hiukkasista, jotka osoittavat suoraan maapallolle, joita tuottavat massiiviset mustat aukot kaukaisissa galakseissa. Gammasäteitä voidaan havaita aurinkomme pinnalla olevissa magneettisäteissä ja galaksissa olevien supernovaräjähdysten tuottamien lyhytaikaisten atomituumien radioaktiivisella hajoamisella.
Kaikki maailmankaikkeumme objektit lähettävät, heijastavat ja absorboivat sähkömagneettista säteilyä omilla erityisillä tavoillaan. Tapa, jolla esine tekee tämän, antaa sille erityispiirteitä, joita tutkijat voivat käyttää tutkiakseen kohteen koostumuksen, lämpötilan, tiheyden, iän, liikkeen, etäisyyden ja muut kemialliset ja fysikaaliset määrät.
…
Voimme ajatella sähkömagneettista säteilyä useilla eri tavoilla:
• Fysiikan näkökulmasta kaiken sähkömagneettisen säteilyn voidaan ajatella olevan peräisin subatomisista hiukkasista. Gammasäteitä esiintyy, kun atomiytimet hajoavat tai sulautuvat. Röntgensäteet tapahtuvat, kun atomin ytimen lähellä kiertävä elektroni työnnetään ulospäin sellaisella voimalla, että se pääsee atomista; ultravioletti, kun elektroni tärisee läheltä kaukaiselle kiertoradalle; ja näkyvä ja infrapuna, kun elektronit tärisevät muutaman kiertoradan. Fotoneja näissä kolmessa energia-alueella (röntgensäde, UV ja optinen) emittoituu, kun yksi ulkokuorielektroneista menettää tarpeeksi energiaa pudotakseen alaspäin korvaamaan elektronin, joka puuttuu sisäkuoresta. Radioaaltoja synnyttää mikä tahansa elektronin liike; jopa elektronivirta (sähkövirta) yhteisessä kotitalousjohdossa luo radioaaltoja … tosin tuhansien kilometrien aallonpituuksilla ja erittäin heikossa amplitudissa.
• Sähkömagneettista säteilyä voidaan kuvata fotonivirta (massattomat energiapaketit), joista kukin kulkee aaltomaisessa kuviossa ja liikkuu valon nopeudella. Ainoa ero radioaaltojen, näkyvän valon ja gammasäteiden välillä on fotonien energiamäärä. Radioaalloilla on fotoneja, joilla on vähän energiaa, mikroaalloilla on vähän enemmän energiaa kuin radioaalloilla, infrapunalla on vielä enemmän, sitten näkyviä, ultravioletti-, röntgensäteitä ja gammasäteitä. Yhtälöllä E = hf energia sanelee fotonin taajuuden ja siten aallonpituuden.
Universumista saamamme EM-säteilyn arvo voidaan toteuttaa huomioimalla seuraavaa: Lämpötilat maailmankaikkeudessa vaihtelevat nykyään 1010 Kelvinistä 2,7 Kelviniin (supernovaan menevien tähtien ytimissä ja vastaavasti galaktien välisessä tilassa).Tiheydet vaihtelevat yli 45 suuruusluokkaa neutronitähtien keskusten ja galaktisten alueiden välisen virtuaalisen tyhjyyden välillä. Magneettikentän voimakkuudet voivat vaihdella neutronitähtien ympärillä olevista 1013 Gauss-kentästä planeettojen 1 Gauss-kenttiin, kuten Maan, intergalaktisen avaruuden 10-7 Gauss-kenttään. Ei ole mahdollista toistaa näitä valtavia alueita maapallon laboratoriossa ja tutkia kontrolloitujen kokeiden tuloksia; meidän on käytettävä maailmankaikkeutta laboratoriona, jotta voimme nähdä, miten aine ja energia käyttäytyvät näissä äärimmäisissä olosuhteissa.
…
Kuten ehdotettiin, katso: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/gammaraybursts/imagine/page7.html lyhentämättömälle versiolle.
Se, mitä kutsut näkyväksi valoksi, perustuu muutamaan asiaan, voit nähdä valo johtuu näistä kolmesta asiasta: se tuotetaan ja kulkee sinua kohti, se kulkee ilmakehän läpi estämättä ja silmäsi ovat herkkiä tälle taajuudelle – jotkut ihmiset ovat herkempiä UV- ja IR-valolle kuin toiset paljon kuin jotkut ihmiset pystyvät kuule korkeampia tai matalampia taajuuksia.
Huomaa, miten ilmakehä luo ”ikkunoita” tai suodattimia, jotka sallivat vain tiettyjen aallonpituuksien tunkeutuvan tietylle etäisyydelle. Vain näkyvä valo ja tietty radiotaajuuksien kaista voivat tunkeutua Maan pintaan asti.
Kamera ja tieteelliset instrumentit maan päällä ja avaruudessa voivat ”nähdä” laajemman spektrin kuin silmäsi mutta nämä taajuudet voidaan sävykartoittaa (un-HDR ”ed) kuviksi, jotka silmäsi näkevät ja aivosi saattavat ymmärtää (kuten tutka voi antaa tietoa koulutetulle tarkkailijalle, mutta emme näe radioaaltoja).
Katso: https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/spectra1.html lisätietoja.
Lisätietoja Sähkömagneettinen spektri (näkyvä valo ja viereiset taajuudet): https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum1.html .
Lisätietoja auringon valonemissiosta (sen matka pinnan alta silmiin) katso: Kuinka neutriinot kulkevat auringon läpi niin nopeasti .
Joten aurinko luo energiaa, jotkut voimme nähdä silmillämme ja useimmat voimme d näytä instrumenteilla (ja kartoita kuvaksi), miten se kulkee ja miksi osa energiasta on tukossa (estäen vakavan auringonpolttaman). Et kysynyt, kuinka silmäsi muuntavat energiaa, jotta aivosi näkevät, niin minä en aio mennä pidemmälle, mutta vastaus on SE: llä.
Verkkokurssi PSU: lta, joka on suunnattu nuoremmille lukijoille, on täällä : https://www.e-education.psu.edu/astro801/content/l3.html .