Dies ist ein Auszug aus dem Kapitel Astrophysik in meinem Buch:
Wasserstoff Atome verschmelzen zu Helium. Gleichzeitig werden viele Gammaphotonen und Neutrinos erzeugt. Die Photonen brauchen Tausende von Jahren, um sich ihren Weg zur Oberfläche der Sonne zu „kämpfen“, entkommen dann aber mit Lichtgeschwindigkeit als sichtbare oder nahezu sichtbare Photonen in den Weltraum.
Ich bin wirklich verwirrt darüber, wie die Sonne Licht erzeugt. Ich verstehe, dass durch Kernfusion Energie gebildet wird, aber nicht diese Energie in Form von Wärme- und Gammaphotonen? Ich verstehe nicht, wie sichtbares Licht emittiert wird, was der Grund dafür ist, warum wir die Sonne sehen. Könnte jemand bitte näher darauf eingehen der Absatz aus meinem Buch.
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- Schwarzkörperstrahlung. Die Sonne ist heiß und strahlt so mit dem Spektrum, das sie tut. de.wikipedia.org/wiki/Black-body_radiation
- Beachten Sie, dass die in dieser Passage verwendete Sprache evokativ, aber technisch schlampig ist Die Energie der Photonen wird schließlich als Licht (dh Photonen) aus der Sonne austreten, aber sie werden ‚ nicht “ sein “ Photonen in jedem nützlichen Sinne.
Antwort
Wasserstoff Atome verschmelzen zu Helium durch die Proton-Proton-Kette, die vier Protonen zu einem Alpha-Teilchen (Kern von $ {} ^ {4} He $) an verschmilzt d setzt zwei Neutrinos, zwei Positronen und Energie in Form von Gammaphotonen frei. Obwohl sich Photonen mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, brauchen sie tausend Jahre, um das Sonnenzentrum zu verlassen. Diese zufällige Bewegung ist auf das dichte Plasma im Inneren der Sonne zurückzuführen, da jedes Photon permanent mit ihm kollidiert ein Elektron und wird von seinem ursprünglichen Weg abgewichen. Die durch Fusion freigesetzte Energie bewegt sich nach außen bis zum oberen Rand der Strahlungszone, wo die Temperatur auf etwa 2 Millionen K abfällt. Dann werden die Photonen leichter vom Plasma absorbiert und dies schafft die notwendigen Bedingungen für die Konvektion. Dies erzeugt die Konvektionszone der Zone. Dann steigt das Plasma auf und die Photonen werden in die Photosphäre transportiert, wo die Dichte des Gases niedrig genug ist, dass sie entweichen können. Sie entweichen meist als sichtbare Photonen, da ihre Anfangsenergie durch die zufällige Bewegung in der Strahlungszone und die Absorption in der Konvektionszone verloren geht.
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- Gammaphotonen aufgrund des Energieverlusts werden also als sichtbare Photonen emittiert … Nur noch eine Sache, sind dies die Photonen, die von den Oberflächenelementen der Sonne absorbiert und dann wieder emittiert werden … dh die Schwarzkörperstrahlung. Ich habe Schwierigkeiten, das Konzept der Lichtquelle der Sonne und der Schwarzkörperstrahlung miteinander zu verbinden.
- @eliza Betrachten Sie es als eine feste Schwarzkörperoberfläche, die Wärmephotonen bei etwa 6000 K emittiert. Da diese Oberfläche von innen durch eine 2-Millionen-K-Gammastrahlenquelle erwärmt wird, ist dies eine sehr irreführende Antwort. Es gibt keinen Sinn, in dem die Photonen vom Zentrum zur Oberfläche transportiert werden.
Antwort
Die Photonen Wir sehen, sind das Ergebnis von Schwarzkörperstrahlung . Das Licht der Sonne wird im Wesentlichen nach dem gleichen Verfahren emittiert wie das Licht einer Glühbirne.
Die durch Fusion am Kern freigesetzte Energie wird schnell randomisiert, wenn Photonen mit den geladenen Teilchen im Plasma interagieren. und am Ende haben Sie nur ein heißes Plasma. Die Wärme wird allmählich nach außen übertragen und hat eine Oberflächentemperatur von etwa 5800 K. Ich werde nicht auf den Mechanismus der Schwarzkörperstrahlung eingehen, da dies in den Antworten auf die Frage angesprochen wird. Welche verschiedenen physikalischen Mechanismen gibt es für die Energieübertragung auf das Photon während der Schwarzkörperemission? Es genügt zu sagen, dass die thermische Bewegung geladener Teilchen im Plasma zufällig oszillierende elektrische Dipole verursacht und diese dann elektromagnetische Strahlung emittieren, die der Energie dieser Schwingungen entspricht. Da die Schwingungen zufällig sind, ist das Ergebnis die Emission von a breite Wellenlängenausbreitung mit einem Peak bei etwa 500 nm .
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- Blackbody Strahlung ist kein ‚ ta-Mechanismus.
Antwort
Die Essenz Ihre Frage scheint zu sein:
„… ist diese Energie nicht in Form von Wärme- und Gammaphotonen? Ich verstehe nicht, wie sichtbar Licht wird emittiert, was der Grund dafür ist, warum w Wir sehen die Sonne. „
Die Sonne ist eine große Materiekugel, die eine thermonukleare Reaktion durchläuft – wie ein Kolben von Chemikalien, die miteinander reagieren, um neue Chemikalien und Licht zu erzeugen, außer es ist keine chemische Reaktion, es ist eine Kernreaktion (wie das Betrachten eines großen Kernreaktors ohne Wände und einer viel komplizierteren Reihe von Reaktionen; viele verschiedene Arten von Brennstoff).
Hier ist die Reihe der Reaktionen, die auftreten:
4 (1H) ——> 4 He + 2 e + + 2 Neutrinos + Energie
3 (4He) ——> 12C + Energie
12C + 12C ——> 24 mg + Energie
12C + 4 He – —–> 16O + Energie
16O + 16O ——> 32S + Energie
16O + 4 He —–> 20Ne + Energie
28Si + 7 (4 He) ——> 56Ni + Energie
56Ni ——> 56Co + e + (postiver Beta-Zerfall)
56Co ——> 56Fe + e + (positiver Beta-Zerfall)
56Fe + n ——> 57Fe
57Fe + n — —> 58Fe
58Fe + n ——> 59Fe
That “ Was die Sonne brennen oder verschmelzen lässt, sind die Formeln der in der Sonne ablaufenden Kernreaktionen.
Quelle: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/lessons/xray_spectra/activity-fusion.html .
Das nennt man Stellare Nukleosynthese , der Prozess, durch den die natürlichen Abundanzen der chemischen Elemente innerhalb von Sternen ändern sich aufgrund von Kernfusionsreaktionen in den Kernen und ihren darüber liegenden Mänteln.
Querschnitt eines Überriesen, der die Nukleosynthese und die gebildeten Elemente zeigt. 
Jetzt läuft die „Lichtmaschine“. Als nächstes beschreiben wir, wie sichtbares Licht (von der Sonne) erzeugt wird.
Randnotiz: Ihre Frage legt nahe, dass die Sonne (unsere Sonne) Licht erzeugen muss, damit wir es sehen können, natürlich ist das nicht wahr, Licht von andere Sterne könnten von einer dunklen Kugel reflektiert werden und wir könnten die Sonne (unsere Sonne) sehen, nachdem sie gelöscht wurde (obwohl es unwahrscheinlich ist, dass wir (die Menschheit) in diesem Gebiet leben und leben würden) – aber wir wandern jetzt weit weg von der Frage
Zurück zu Ihrer Frage: „Ich verstehe nicht, wie sichtbares Licht emittiert wird … „.
Quelle für diese Antwort: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/gammaraybursts/imagine/page7.html .
Licht ist das bekannte Wort für das, was Physiker elektromagnetische Strahlung oder elektromagnetische Wellen nennen. Licht ist eine Form von Energie; es kann sich durch den leeren Raum bewegen und liegt in Form einzelner Wellenpakete vor, die Photonen genannt werden. Die Wellen in Paketen mit sichtbarem Licht sind winzige Wellen, die weniger als einen Millionstel Meter lang sind.
Wenn sichtbares Licht in seine verschiedenen Wellenlängen aufgeteilt wird, wird das Ergebnis als Spektrum bezeichnet. Violettes Licht hat die kürzeste Wellenlänge und rotes Licht die längste – ungefähr doppelt so lang wie violettes. Sichtbares Licht ist jedoch nicht die einzige Form elektromagnetischer Strahlung. Das elektromagnetische Spektrum erstreckt sich in beiden Richtungen über die Farben des Regenbogens hinaus – zu viel kürzeren Wellenlängen als das Violett und zu viel längeren Wellenlängen als das Rot. Bei den längeren Wellenlängen sind Radiowellen, Mikrowellen und Infrarotstrahlung. Bei den kürzeren Wellenlängen handelt es sich um ultraviolette Strahlung, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen.
Form der Sonne: 
Weitere Informationen: Verwenden präziser Messungen der Sonnenschenkelform zur Untersuchung des Sonnenzyklus – Von: JR Kuhn, LE Floyd, Claus Fröhlich et al. al. – Jan 2000 .
Zusätzlich wird die Helligkeit durch die sogenannte Extremitätenverdunkelung besser sichtbar beeinflusst (zu stark vereinfacht, dh die Sonnenränder sind dünn und können nicht emittieren so viel sichtbares Licht wie der zentrale Teil). Eine etwas kompliziertere Erklärung stammt aus dem Wikipedia-Artikel Extremitätenverdunkelung oder für die Doktorastrophysik siehe H. H. H.Plasketts Gliedmaßenverdunkelung und Sonnenrotation oder dieser neuere (und lesbare) Artikel Artikel des Max-Planck-Instituts über Sonnenvarianz .
So variiert die Intensität je nach Breitengrad: 
Beachten Sie, dass die Messung für einen bestimmten Bereich des sichtbaren Lichts gilt und nicht in Längsrichtung gilt. Was auf der Sonne seitlich und in Längsrichtung besteht, wird durch die Sonnenachse bestimmt, die durch das Magnetfeld bestimmt wird, das variiert Mit dem Fluss der Unterströme der verschiedenen Schichten.
Im Allgemeinen wird Licht emittiert, ähnlich wie eine Kamera während einer Sonnenfinsternis aufzeichnet. Dies ist eine stark vereinfachte Erklärung: 
Dies erklärt, wie das Licht erzeugt wird (einschließlich Licht, Energiewellen, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind) und Wie intensiv es ist, hängt von Ort, Winkel, Zeit usw. ab, die es betrachtet. Die tatsächliche Farbe einer Sonne wird durch ihre Temperatur bestimmt. Weitere Informationen zu Spektrum und Farbe im Vergleich zur Temperatur (warum gibt es keine grünen Sonnen) finden Sie hier: https://science.nasa.gov/ems/09_visiblelight .
Dies ist das Spektrum des sichtbaren Lichts: 
Hier tritt sichtbares Licht innerhalb des gesamten Spektrums (der Energie) auf: 
Um das Universum zu verstehen, betrachten Astronomen alle Wellenlängen, der kosmische Himmel sieht bei verschiedenen Wellenlängen des Lichts völlig anders aus.
Bei Radiowellenlängen sehen Astronomen entfernte Quasare und heißes Gas in unserer Milchstraßengalaxie. Der Infrarothimmel zeigt hauptsächlich winzige Staubpartikel, die durch unsere Galaxie und andere Galaxien verstreut sind. Sichtbar und ultraviolett zeigen hauptsächlich das Licht gewöhnlicher Sterne. Röntgenstrahlen zeigen Gas auf Millionen Grad erhitzt zwischen Galaxien oder f auf kompakte Objekte wie Neutronensterne und Schwarze Löcher. Gammastrahlen können nur durch extrem energetische Phänomene erzeugt werden, und wir sehen verschiedene Arten von Gammastrahlenemission am Himmel.
Gammastrahlen, die entlang der Ebene der Milchstraße gesehen werden, stammen nicht von gewöhnlichen Sternen. aber durch Kernreaktionen, die von Protonen erzeugt wurden, beschleunigten sie sich auf fast die Geschwindigkeit des Lichts, das in das zwischen den Sternen liegende Gas einschlug. Gammastrahlen werden auch von Blazaren gesehen – intensive Lichtstrahlen und Teilchen, die direkt auf die Erde gerichtet sind und von massiven Schwarzen Löchern in fernen Galaxien erzeugt werden. Gammastrahlen können in den Magnetfackeln auf der Oberfläche unserer Sonne und durch den radioaktiven Zerfall kurzlebiger Atomkerne, die durch Supernova-Explosionen in der Galaxie erzeugt werden, nachgewiesen werden.
Alle Objekte in unserem Universum emittieren: reflektieren und absorbieren elektromagnetische Strahlung auf ihre eigene Art und Weise. Die Art und Weise, wie ein Objekt dies tut, bietet ihm spezielle Eigenschaften, mit denen Wissenschaftler die Zusammensetzung, Temperatur, Dichte, Alter, Bewegung, Entfernung und andere chemische und physikalische Größen eines Objekts untersuchen können.
…
Wir können uns elektromagnetische Strahlung auf verschiedene Arten vorstellen:
• Aus physikalisch-wissenschaftlicher Sicht kann jede elektromagnetische Strahlung als betrachtet werden aus den Bewegungen subatomarer Teilchen. Gammastrahlen treten auf, wenn Atomkerne gespalten oder verschmolzen werden. Röntgenstrahlen treten auf, wenn ein Elektron, das in der Nähe eines Atomkerns umkreist, mit einer solchen Kraft nach außen gedrückt wird, dass es dem Atom entweicht. ultraviolett, wenn ein Elektron von einer nahen zu einer fernen Umlaufbahn geschleudert wird; und sichtbar und infrarot, wenn Elektronen ein paar Bahnen herausgerissen werden. Photonen in diesen drei Energiebereichen (Röntgen, UV und optisch) werden emittiert, wenn eines der Elektronen der äußeren Hülle genug Energie verliert, um herunterzufallen und das in der inneren Hülle fehlende Elektron zu ersetzen. Radiowellen werden durch jede Elektronenbewegung erzeugt; Sogar der Elektronenstrom (elektrischer Strom) in einem gemeinsamen Haushaltsdraht erzeugt Radiowellen … allerdings mit Wellenlängen von Tausenden von Kilometern und sehr schwacher Amplitude.
• Elektromagnetische Strahlung kann mit a beschrieben werden Photonenstrom (masselose Energiepakete), die sich jeweils in einem wellenförmigen Muster bewegen und sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Der einzige Unterschied zwischen Radiowellen, sichtbarem Licht und Gammastrahlen ist die Energiemenge in den Photonen. Radiowellen haben Photonen mit niedriger Energie, Mikrowellen haben etwas mehr Energie als Radiowellen, Infrarot hat noch mehr, dann sichtbare, ultraviolette, Röntgen- und Gammastrahlen. Durch die Gleichung E = hf bestimmt die Energie die Frequenz und damit die Wellenlänge eines Photons.
Der Wert der EM-Strahlung, die wir vom Universum erhalten, kann unter Berücksichtigung der folgenden Faktoren realisiert werden: Die Temperaturen im heutigen Universum reichen von 1010 Kelvin bis 2,7 Kelvin (in den Kernen von Sternen, die in die Supernova gehen, bzw. im intergalaktischen Raum).Die Dichte reicht von über 45 Größenordnungen zwischen den Zentren der Neutronensterne bis zur virtuellen Leere des intergalaktischen Raums. Die Magnetfeldstärken können von den 1013 Gaußfeldern um Neutronensterne über die 1 Gaußfelder von Planeten wie der Erde bis zu den 10-7 Gaußfeldern des intergalaktischen Raums reichen. Es ist nicht möglich, diese enormen Bereiche in einem Labor auf der Erde zu reproduzieren und die Ergebnisse kontrollierter Experimente zu untersuchen. Wir müssen das Universum als unser Labor verwenden, um zu sehen, wie sich Materie und Energie unter diesen extremen Bedingungen verhalten.
…
Wie vorgeschlagen, siehe: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/gammaraybursts/imagine/page7.html für die ungekürzte Version.
Was Sie sichtbares Licht nennen, basiert auf einigen Dingen, die Sie sehen können Das Licht aufgrund dieser drei Dinge: Es wird erzeugt und wandert auf Sie zu, es geht durch die Atmosphäre, ohne blockiert zu werden, und Ihre Augen reagieren empfindlich auf diese Frequenz – manche Menschen reagieren empfindlicher auf UV- und IR-Licht als andere, so viel wie manche Menschen können Höhere oder niedrigere Frequenzen hören.
Beachten Sie, wie die Atmosphäre „Fenster“ oder Filter erzeugt, die nur bestimmten Wellenlängen erlauben, eine bestimmte Entfernung zu durchdringen. Nur sichtbares Licht und ein bestimmtes Funkfrequenzband können bis zur Erdoberfläche vordringen.
Ihre Kamera und wissenschaftlichen Instrumente auf der Erde und im Weltraum können ein breiteres Spektrum „sehen“ als Ihre Augen Diese Frequenzen können jedoch in Bildern, die Ihre Augen sehen und Ihr Gehirn verstehen kann, tonabgebildet (ohne HDR) sein (so wie Radar einem geschulten Beobachter Informationen liefern kann, aber wir können keine Radiowellen sehen).
Weitere Informationen finden Sie unter: https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/spectra1.html .
Weitere Informationen zu Elektromagnetisches Spektrum (sichtbares Licht und die angrenzenden Frequenzen) siehe: https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum1.html .
Zusätzliche Informationen Zur Emission von Licht von der Sonne (es ist eine Reise von unter der Oberfläche zu unseren Augen) siehe: Wie passieren Neutrinos die Sonne so schnell .
So erzeugt die Sonne Energie, einige können wir mit unseren Augen sehen und die meisten können wir d Stellen Sie mit Instrumenten fest (und ordnen Sie sie einem Bild zu), wie sie sich fortbewegen und warum etwas Energie blockiert ist (um schweren Sonnenbrand zu verhindern). Sie haben nicht gefragt, wie Ihre Augen die Energie umwandeln, damit Ihr Gehirn sehen kann, damit ich nicht weiter gehe, aber diese Antwort ist auf SE.
Ein Online-Kurs von PSU für jüngere Leser ist hier verfügbar : https://www.e-education.psu.edu/astro801/content/l3.html .