太陽は、温度が 1,500 万ケルビンを超える中心部での核融合によってエネルギーを生成します。 4 つの陽子 (水素原子核) が融合するたびにヘリウム原子核が生成され、ガンマ光子を含む素粒子の形でエネルギーが放出されます。 ただし、これらの光子は地球まで直進しません。それらは、密で不透明な太陽内部を通る長い旅を開始し、そこで常に吸収され、再放出されます。このランダムなプロセスは、放射ランダムウォーク、光球に到達するまでに平均1万年から17万年かかります。
放射ゾーン(太陽半径約 0.2 ~ 0.7)では、プラズマが非常に高密度であるため、光子の平均自由行程はわずか数ミリメートルから数センチメートルです。相互作用のたびにエネルギーが失われ、徐々にガンマ領域から可視領域と赤外領域に移行します。したがって、光子はそのアイデンティティを保持しません。それは全体のエネルギーを保存するが、最初の個体を保存しない再放射の継続的な流れです。
に到着したら、光球(厚さ約 500 km)、物質は最終的に光子が逃げるのに十分な透明になります。その後、物質に妨げられることなく、光の速度 \(c \about 3 \times 10^8\ \mathrm{m/s}\) で自由に直線移動します。
太陽と地球の距離は平均して 149,597,870 km です。したがって、光子はおよそ8分20秒この距離をカバーするために。この最後のステップは、急速ではありますが、太陽腸内での数万年にわたる旅の後にのみ可能です。したがって、私たちが太陽から見るものは、その生産規模に関するすでに非常に古い情報です。
この旅は、星の核の異常な密度と放射拡散過程の量子的性質を明らかにします。また、可視光は、深くて遅い核反応によって生成されるエネルギーの高い氷山の一角にすぎないことも思い出させます。特にニュートリノを介して太陽を観察すると、これらの目に見えない時間スケールをテストすることが可能になります。
段階 | 間隔 | 距離 | 機構 |
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コア→放射ゾーン | 1万年から17万年 | 0.2~0.7R☉≈139268km~≈487438km | 放射拡散:核融合 (陽子-陽子サイクル) から生じるガンマ光子の放出。その後、次のようなランダムな経路が続きます。血漿不透明度が高い 主なやり取り:イオンによる吸収と再放出 (特に Fe、H⁺、He²⁺)、コンプトン拡散 スペクトルの進化:光子のエネルギーがガンマ線から紫外線に向かって徐々に失われること |
対流帯 | 数日 | 0.7 ~ 1.0R☉ ≈ 487438 km ~ ≈ 696340 km | 熱対流:プラズマは熱的に不安定になり、熱いセルは上昇し、冷たいセルは下がります。 集団移動による輸送:エネルギーを輸送するのは光子ではなくイオン化した物質です 平均速度:≈ 1 ~ 2 km/秒 構造 :太陽の表面に見える粒状の対流細胞 |
光球 → 地球 | 8分20秒 | 1UA ≈ 149597870 km | 直線伝播:目に見える光子は、大きな相互作用なしに宇宙の真空に逃げます。 一定速度:\( c \about 3 \times 10^8\ \mathrm{m/s} \) 緩和策:地球大気(レイリー散乱)による擾乱の可能性はあるが、惑星間空間では発生しない 観測されたスペクトル:白色光 (≈ 5778K)、可視領域のピーク (プランクの法則) |