Строение Солнца. Зона лучистого переноса⁠⁠

Привет:)

О строении Солнца. ЗОНА ЛУЧИСТОГО ПЕРЕНОСА.

(иллюстрации из книги Киричек - Панченко "Неизвестное Солнце")

Ядро Солнца окружено зоной лучистого переноса — плотным, протяжённым слоем газа, в котором быстрые кванты излучения застревают… иногда на целый миллион лет.

ПРОТЯЖЁННОСТЬ ПО РАДИУСУ: около 300 тыс. км, при том, что радиус самого Солнца до фотосферы - примерно 700 тыс. км.

ТЕМПЕРАТУРА: в основании зоны температура плазмы около 9 млн К.

Термоядерные реакции здесь уже практически прекращаются; плотность газа в основании зоны меньше, чем в ядре, примерно в два раза, а на верхнем крае — уже в 100 тыс. раз меньше,

чем в ядре.

ЧТО ПРОИСХОДИТ В ЛУЧИСТОЙ ЗОНЕ. В этом слое энергия, родившаяся в ядре Солнца, переносится наружу за счёт излучения. Вещество лучистой зоны — достаточно плотное. Частицы плазмы там, конечно, уже не так горячи, как в ядре, но всё ещё носятся с большими скоростями и приближаются друг к другу на очень малые дистанции.

Гамма-квант, как и любой фотон, двигаясь со скоростью света, мог бы, родившись в ядре, пролететь всю зону лучистого переноса, все 300 тыс. км, всего за 1 с. Но! Это «позволено» лишь нейтрино — частицам, которые очень слабо взаимодействуют с веществом и потому легко покидают недра Солнца. Что касается фотонов, то их путь сквозь 300 тыс. км лучистой зоны весьма тернист. И долог - в среднем десятки тысяч лет и даже до миллиона, как написано выше.

1. ИСТИННОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ. Для фотонов критически важна плотность среды, через которую они проходят. Новорождённый гамма-квант не летит, а скорее, «продирается» сквозь толпу атомов.

У атомов же есть «поглощательное» свойство: когда к ним сама собой прилетает ЭМ энергия (фотон) — они её поглощают. "Едят". С другой стороны, процесс поглощения фотона атомом можно представить и как его столкновение с частицей, оказавшейся у фотона на пути. Каждый атом — это как бы мишень, точнее, "паутина с пауком", преграждающая кванту путь. Атом, как паук, поглощает квант. Но энергии, которую он получил, так много, что паук не переваривает её, а начинает буйствовать…

Уйдём же от образности: столкнувшись с фотоном, атом, поглотивший его, приходит в возбуждённое состояние, в котором он по законам квантовой механики долго пребывать не может. Он излучает квант света обратно, наружу. Только излучение это происходит вовсе не обязательно наверх, к поверхности Солнца, а в совершенно случайном направлении. В том числе и назад, вниз, обратно в сторону ядра. И ещё: обычно атом излучает не тот по величине энергии квант, что был поглощён, а, как правило, — менее энергичный, то есть несколько более мелких; один очень энергетически насыщенный гамма-квант превращается в несколько других, "послабее": квантов рентгена, ультрафиолета, оптического света и так далее. Этот каннибальский процесс физики называют истинным поглощением.

При этом, конечно, работает закон сохранения энергии: количество поглощенной атомом энергии равно количеству излучённой. Сколько "вошло" - столько и "вышло".

Ремарка: «Голое» ядро атома без электронов ничего поглотить не может. Только атом (ядро с электронами) может поглотить энергию и прийти в возбуждённое состояние. Это значит, что электроны, получившие избыточную энергию, переходят — на более высокие энергетические уровни. Образно говоря, атом расширяется, электронные оболочки раздуваются. Но это «неправильное», нестабильное состояние атома. Он очень быстро сбрасывает всю полученную энергию — разом или порциями, и снова становится нормальным стабильным

атомом.

ОДНОВРЕМЕННО ЧЕРЕЗ ЛУЧИСТУЮ ЗОНУ

ПРОДИРАЮТСЯ 10 в 60 степени ФОТОНОВ

2. РАССЕЯНИЕ. Однако бывает и так, что фотон, столкнувшись с частицей, лишь изменяет направление своего движения без всякого поглощения. Этот процесс называется рассеянием. Рассеяние тоже не обязательно толкает фотон наверх, «на выход». Скорее — вбок или даже назад. В результате таких вот приключений лучистая энергия, вышедшая из ядра, задерживается в зоне лучистого переноса на долгое время: от нескольких сотен тысяч до миллиона лет (вместо пары секунд), пока не дойдёт до следующего солнечного слоя — конвективной зоны.

Но появится она там уже не в форме тех энергичных (и крайне опасных для земных существ) гамма-квантов, какими была при выходе из ядра, а, в основном, в виде фотонов рентгеновского излучения. такие фотоны тоже высокоэнергичны. Каждый несёт в себе большой запас энергии — но уже на порядок меньше, чем гамма-кванты.

При этом, конечно, не все гамма-кванты перевоплощаются в зоне лучистого переноса в рентген. Вся энергия излучения так же, как в ядре, закономерно распределена по частотам согласно функции Планка. Точно так же, как в ядре, в зоне лучистого переноса есть кванты, излучающие в рентгене, ультрафиолете, оптике, инфракрасном и радиодиапазонах. Но если в ядре наибольшая доля энергии приходится на гамма-кванты, то в зоне лучистого переноса — уже на кванты рентгеновского излучения.

РЕЗУЛЬТАТ. Энергия ядра стала более «мягкой», больше частиц стало её носителями. Но до выхода её наружу, на поверхность Солнца, где мы можем её увидеть, ещё довольно далеко.