これは私の本の天体物理学の章からの抜粋です:
水素原子が融合してヘリウムを形成します。同時に、たくさんのガンマ光子とニュートリノが生成されます。光子は太陽の表面に到達するまでに数千年かかりますが、その後、光速で可視またはほぼ可視の光子として宇宙に逃げます。
太陽がどのように光を生成するかについて私は本当に混乱しています。核融合によってエネルギーが形成されることは理解していますが、このエネルギーは熱光子やガンマ光子の形ではないのでしょうか。太陽が見える理由である可視光の放出方法がわかりません。詳しく教えてください。私の本の段落。
コメント
- 黒体放射。太陽は熱く、そのスペクトルで放射します。 en.wikipedia.org/wiki/Black-body_radiation
- その箇所で使用されている言語は刺激的ですが、技術的には雑然としていることに注意してください。光子のエネルギーは最終的には光(つまり光子)として太陽から出てきますが、’は” “有用な意味での光子。
回答
水素原子は融合して、4つのプロトンを1つのアルファ粒子($ {} ^ {4} He $の核)に融合するプロトン-プロトン鎖を介してヘリウムを形成します。 dは、2つのニュートリノ、2つの陽電子、およびエネルギーをガンマ光子の形で放出します。光子は光速で移動しますが、太陽の中で経験したランダムな動きは、太陽の中心を離れるのに数千年かかります。このランダムな動きは、各光子が恒久的に衝突するため、太陽の内部の高密度プラズマによるものです。電子であり、元の経路から外れます。核融合によって放出されたエネルギーは、温度が約200万Kに下がる放射層の最上部まで外側に移動します。その後、光子はプラズマによって吸収されやすくなり、これにより対流に必要な条件が作成されます。これにより、ゾーンの対流ゾーンが作成されます。次に、プラズマが上昇し、光子は光球に運ばれます。光球では、ガスの密度が十分に低く、逃げることができます。それらの初期エネルギーは、放射ゾーンでのランダムな動きと対流ゾーンでの吸収によって失われるため、ほとんどの場合、可視光子として逃げます。
コメント
- つまり、エネルギーの損失によるガンマ光子は、可視光子として放出されます…もう1つ、これらの光子は、太陽の表面要素によって吸収されてから再放出されます…つまり、黒体放射。太陽の光源の概念と黒体放射の概念を関連付けるのに苦労しています
- @elizaそれを約6000Kで熱光子を放出する固体の黒体面と考えてください。この表面が200万Kのガンマ線源によって内部から加熱されているため
- これは非常に誤解を招く答えです。光子が中心から表面に輸送される意味はありません。
答え
光子黒体放射の結果であることがわかります。太陽からの光は、白熱電球からの光を放出するのと基本的に同じプロセスで放出されます。
コアでの核融合によって放出されるエネルギーは、光子がプラズマ内の荷電粒子と相互作用するときに急速にランダム化されます。そして、あなたはただの熱いプラズマで終わります。熱は徐々に外側に伝達され、最終的には約5800Kの表面温度になります。黒体放射のメカニズムについては、質問の回答で取り上げられているため、説明しません。黒体放射中の光子へのエネルギー伝達のさまざまな物理的メカニズムは何ですか。 。プラズマ内の荷電粒子の熱運動がランダムに振動する電気双極子を引き起こし、これらがこれらの振動のエネルギーに対応する電磁放射を放出すると言えば十分です。振動はランダムであるため、結果として約500nmにピークを持つ波長の広い広がり。
コメント
- 黒体放射線は’メカニズムではありません。
回答
本質あなたの質問の次のように思われます:
“…このエネルギーは熱光子とガンマ光子の形ではありませんか?私はどのように見えるかわかりません発光するのが理由w e太陽を見る。」
太陽は、熱核反応を起こしている大きな物質の球です。たとえば、化学物質のフラスコが互いに反応して、新しい化学物質と光を生成します。それは化学反応ではなく、核反応です(壁のない大きな核反応器とはるかに複雑な一連の反応、さまざまな種類の燃料を見るようなものです)。
ここにあります。発生する一連の反応:
4(1H)——> 4 He + 2 e + + 2 neutrinos +エネルギー
3(4He)——> 12C +エネルギー
12C + 12C ——> 24Mg +エネルギー
12C + 4 He- —–> 16O +エネルギー
16O + 16O ——> 32S +エネルギー
16O + 4 He —–> 20Ne +エネルギー
28Si + 7(4 He)——> 56Ni +エネルギー
56Ni ——> 56Co + e +(正のベータ崩壊)
56Co ——> 56Fe + e +(正のベータ崩壊)
56Fe + n ——> 57Fe
57Fe + n — —> 58Fe
58Fe + n ——> 59Fe
それ ” ■太陽を燃やしたり融合させたりするのは、太陽で起こる核反応の公式です。
出典: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/lessons/xray_spectra/activity-fusion.html 。
これは恒星内元素合成と呼ばれ、化学元素の天然存在比を処理します。星の中は、コアとその上にあるマントルでの核融合反応によって変化します。
これで「ライトエンジン」が実行され、次に可視光が(太陽から)どのように生成されるかを説明します。
補足:あなたの質問は、太陽(私たちの太陽)が私たちがそれを見るには光を生成しなければならないことを示唆しています。もちろん、それは真実ではありません。他の星は暗い球に反射する可能性があり、太陽(私たちの太陽)が消えた後に見ることができました(私たち(人類)が生きていてこの地域に住んでいる可能性は低いですが)-しかし私たちは今質問から遠く離れています。
質問に戻る:「可視光がどのように放出されるかわかりません… “。
この回答の出典: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/gammaraybursts/imagine/page7.html 。
光は、物理学者が電磁波または電磁波と呼ぶもののよく知られた言葉です。光はエネルギーの一形態です。それは空の空間を移動することができ、光子と呼ばれる個々の波束の形をしています。可視光のパケットの波は、100万分の1メートル未満の長さの小さな波紋です。
可視光が異なる波長に分割されると、その結果はスペクトルと呼ばれます。紫の光の波長が最も短く、赤色の光の波長が最も長く、紫の約2倍の長さです。ただし、電磁放射の形態は可視光だけではありません。電磁スペクトルは、虹の色を超えて両方向に広がります—紫よりもはるかに短い波長、そして赤よりもはるかに長い波長まで。より長い波長には、電波、マイクロ波、および赤外線があります。短波長には、紫外線、X線、ガンマ線があります。
太陽はランベルトの余弦波ではないことを知っておくことが重要です(均一に放射された光の円形ディスク)。太陽は球形ではありませんが、代わりに平らな円盤、四重極、または十六極の形としてさまざまに説明されています。ほとんどが気体で液体であり、コアが固体であるため、各オニオンリング層は各緯度とは異なる速度で回転します。これは、短い周期(分)の変動と11年周期の両方で、異なる波長の異なる強度が異なる時間に異なる部分から放出されることを意味します-また、太陽黒点とプロミネンスは、さまざまな波長の光の強度を変更します(黒い黒点はより涼しく、明るくXを放出します-光線と高エネルギー粒子)。
詳細情報:正確な太陽黒点形状測定を使用した太陽周期の研究-作成者:JR Kuhn、LE Floyd、ClausFröhlich他al。 -2000年1月。
さらに、明るさは、周縁減光と呼ばれるものによって、より見やすい方法で影響を受けます(単純化されすぎているため、太陽のエッジが薄く、放射できません。中央部分と同じくらいの可視光)。もう少し複雑な説明は、ウィキペディアの周縁減光の記事から、または博士号の天体物理学については H。 H。Plaskettの周縁減光と太陽の自転またはこの最近の(そして読みやすい)記事マックスプランク研究所の太陽の分散に関する記事。
測定は特定の範囲の可視光に対して行われ、縦方向には適用されないことに注意してください。太陽の横方向と縦方向を構成するものは、太陽の軸によって決定されます。太陽の軸は、変化する磁場によって決定されます。さまざまな層の底流の流れとともに。
一般に、太陽の自転中にカメラが記録するものと同様に光が放出されますが、これは非常に単純化された説明です:
これで光の生成方法が説明されます(人間の目には見えない光、エネルギー波を含む)および強度は、見る場所、角度、時間などによってどのように変化するか。太陽の実際の色は、その温度によって決まります。スペクトルと色と温度の詳細については、こちらを参照してください(緑色の太陽がない理由): https://science.nasa.gov/ems/09_visiblelight 。
これは、(エネルギーの)全スペクトル内で可視光が発生する場所です:
宇宙を理解するために、天文学者はすべての波長を調べます。宇宙の空は、光の波長が異なれば、まったく異なる外観になります。
電波波長では、天文学者はミルキーウェイギャラクシーで遠くのクエーサーと高温ガスを見る。赤外線の空は主にギャラクシーや他の銀河に散らばる小さな塵の粒子を示している。可視光線と紫外線は主に普通の星からの光を示している。X線はガスを明らかにする銀河またはfの間にある数百万度に加熱された中性子星やブラックホールのようなコンパクトな物体にすべてを当てます。ガンマ線は非常にエネルギーの高い現象によってのみ生成され、空にはいくつかの種類のガンマ線放出が見られます。
天の川の平面に沿って見られるガンマ線は、通常の星からのものではありません。しかし、陽子によって生成された核反応から、星の間にあるガスに衝突する光の速度にほぼ加速しました。ガンマ線はブレーザーからも見られます-遠方の銀河の巨大なブラックホールによって生成された地球に直接向けられた強い光線と粒子。ガンマ線は、太陽の表面の磁気フレアや、銀河系での超新星爆発によって生成された短命の原子核の放射性崩壊によって検出できます。
宇宙のすべての物体は、独自の方法で電磁放射を反射および吸収します。オブジェクトがこれを行う方法は、科学者がオブジェクトの組成、温度、密度、年齢、動き、距離、およびその他の化学的および物理的量を調べるために使用できる特別な特性を提供します。
…
電磁放射はいくつかの異なる方法で考えることができます:
•物理科学の観点から、すべての電磁放射は次のように考えることができます。原子以下の粒子の動きに由来します。ガンマ線は、原子核が分裂または融合したときに発生します。 X線は、原子核の近くを周回する電子が、原子から逃げるような力で外側に押し出されるときに発生します。紫外線、電子が近い軌道から遠い軌道に揺れるとき。電子が数軌道外に揺れるとき、可視および赤外線。これらの3つのエネルギー範囲(X線、UV、および光学)の光子は、外殻の電子の1つが落下して、内殻から欠落している電子を置き換えるのに十分なエネルギーを失うときに放出されます。電波は電子の動きによって生成されます。一般的な家庭用ワイヤー内の電子の流れ(電流)でさえ、波長が数千キロメートルで振幅が非常に弱いにもかかわらず、電波を生成します。
•電磁放射は次のように説明できます。光子の流れ(エネルギーの質量のないパケット)。それぞれが波のようなパターンで移動し、光速で移動します。電波、可視光線、ガンマ線の唯一の違いは、光子のエネルギー量です。電波には低エネルギーの光子があり、マイクロ波には電波よりも少しエネルギーがあり、赤外線にはさらに多くのエネルギーがあり、次に可視、紫外線、X線、ガンマ線があります。方程式E = hfにより、エネルギーは光子の周波数、したがって波長を決定します。
宇宙から受け取るEM放射の値は、次のことを考慮することで実現できます。今日の宇宙の温度範囲1010ケルビンから2.7ケルビンまで(それぞれ超新星に向かう星のコアと銀河間空間)。密度は、中性子星の中心から銀河間空間の事実上の空まで、45桁を超えます。磁場の強さは、中性子星の周りの1013ガウスの磁場から、地球などの惑星の1ガウスの磁場、銀河間空間の10-7ガウスの磁場までさまざまです。地球上の実験室でこれらの広大な範囲を再現し、制御された実験の結果を研究することは不可能です。これらの極端な条件で物質とエネルギーがどのように振る舞うかを確認するには、宇宙を実験室として使用する必要があります。
…
提案されているように、 https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/gammaraybursts/imagine/page7.html 非ブリッジバージョンの場合。
可視光と呼ばれるものは、いくつかのことに基づいています。これらの3つの理由による光:それは生成されてあなたに向かって移動し、それは遮られることなく大気を通過し、あなたの目はその周波数に敏感です-一部の人々は他の人々よりもUVおよびIR光に敏感ですより高いまたはより低い周波数を聞きます。
Atmosphereが特定の波長のみを特定の距離に透過させる「ウィンドウ」またはフィルターを作成する方法に注意してください。可視光と特定の帯域の無線周波数のみが地球の表面まで浸透できます。
地球と宇宙のカメラと科学機器は、目よりも広いスペクトルを「見る」ことができます。しかし、これらの周波数は、あなたの目が見て脳が理解できる画像にトーンマッピング(非HDR)することができます(レーダーは訓練を受けた観察者に情報を提供できますが、電波は見えません)。
詳細については、 https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/spectra1.html を参照してください。
電磁スペクトル(可視光と隣接する周波数)を参照してください: https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum1.html 。
追加情報太陽からの光の放出(表面の下から私たちの目に入る旅)については、ニュートリノが太陽をこんなに速く通過する方法を参照してください。 p>
これが太陽がエネルギーを生み出す方法です。私たちが目で見ることができるものもあれば、ほとんどの場合、d機器を使って(そして画像にマッピングして)、それがどのように移動するのか、そしてなぜいくらかのエネルギーがブロックされるのか(深刻な日焼けを防ぐ)。あなたは「あなたの目がどのようにエネルギーを変換して脳が見えるようにするのかを尋ねなかったので、私はこれ以上先に進みません」が、その答えはSEにあります。
若い読者を対象としたPSUのオンラインコースはこちらから入手できます。 : https://www.e-education.psu.edu/astro801/content/l3.html 。