Photosphäre prozesse?

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4 Antworten

Ach leoquestiongoon,

das ist jetzt der Punkt, an dem Du den Unterschied kennenlernst zwischen vereinfachten Erklärungen, wie man sie auf der Schule in Physik hört und der physikalischen Realität.

Im richtigen Leben sind die Dinge meist komplizierter.

Zunächst einmal: Klar, die Energieerzeugung passiert beim normalen Stern im Zentrum über die Fusionsprozesse. Und nur dort.

In den Sternatmosphären wird keine Energie erzeugt, aber Energie transportiert. Und dafür gibt es halt mehrere Mechanismen.

Da wäre einmal der Strahlungstransport. Das ist das, was Du beschreibst. Die Photonen aus den unteren Schichten werden absorbiert und wieder reemittiert.

Nur im Idealfall würde es dabei keine ´Verluste geben. Aber natürlich passieren auch elastische Stöße und damit Aufheizung der jeweiligen Schicht. Die Photonen aus dem Sternzentrum brauchen nicht umsonst mal tausend Jahre bis an die Sternoberfläche und kommen dort nur noch mit einem Bruchteil ihrer ursprünglichen Energie an. Die Effekte dürfen also nicht vernachlässigt werden.

Neben dem Strahlungstransport spielen daher auch Wärmeleitung und Konvektion eine wichtige Rolle beim Energietransport durch den Stern.

In der Photosphäre allerdings - die ja bei vielen Sternen eine recht dünne Schicht ist, gilt in recht guter Näherung, dass der Strahlungstransport die entscheidende Methode des Energietransportes ist.

Ob zusätzlich auch noch Emmission erfolgt, hängt wieder von den Randbedingungen ab. Im Idealfall, der bei normalen Sternen recht gut erfüllt ist, darf man die Emissionsanteile vernachlässigen. Zur Berechnung nimmt man in diesem Fall die Zustandsgleichung des idealen Gases und die Strahlungstransportgleichung her und integriert für hauchdünne Atmosphärenschichten durch.

Emission ist nicht mehr zu vernachlässigen, wenn dünne heiße Gasschichten auch selbst emittieren. Das sieht man dann aber im Spektrum - man hat dann Emissionslinien statt den für normale Sterne typischen Absortptionslinien. Oder auch Emissionspeaks in verbreiterten Absorptionströgen.

Eine kurze Zusammenfassung wäre zum Beispiel diese Seite hier:

http://www.sternwarte.uni-erlangen.de/~ai05/vorlesungen/sterne+ism/przybilla/ss2011/atmosphaeren_3.pdf

Ansonsten, wenn Du das irgendwie für eine Arbeit an der Uni brauchst, wirst Du um ein Buch wie den guten alten "Unsöld (Physik der Sternatmosphären)" nicht herumkommen.

Grüße

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Die Photosphäre eines Sterns ist das, was für unseren Körper seine Haut ist:

Hier ist die Dichte des Sterns (z.B. unserer Sonne) gering genug, so dass im Stern erzeugtes Licht nicht mehr ständig mit Ionen kollidiert und so entkommen kann. 

Weiter im Inneren des Sterns (z.B. der Sonne) wird das Licht ständig auf Zick-Zack-Kurs geschickt und so auch immer wieder hinein in seinen Kern. Im Kern der Sonne erzeugtes Licht benötigt wenigstens 100 000 Jahre, bis es in die Photosphäre gelangt und dann der Sonne entkommen kann.

http://greiterweb.de/zfo/Unsere-Sonne.htm#msgnr0-146

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Hallo leoquestiongoon,

du liegst in deiner Annahme richtig, dass die Energie die im Sterninnern über thermonukleare Fusionsreaktionen freigesetzt wird, auf unterschiedlichen Wegen an die Oberfläche geleitet wird. In einem kompressiblen Medium wie Gas, müssen auf mathematisch/physikalischem Wege zunächst einmal die beteiligten Zustandsgrößen des Sterns im Hinblick auf eine zunehmende Tiefe untersucht werden. Das erledigen 4 sogenannte Differentialgleichungen erster Ordnung in den theoretischen Modellen des Sternaufbaus.

Es ist einem natürlich nicht möglich, einfach Sonden oder Roboter in einen Stern zu schicken um über die dort ablaufenden Prozesse präzise Daten zu erhalten. Darum ist theoretisches Zeugs erforderlich. Über die Art des Energietransports im Stern bestimmt in erster Näherung die Opazität und der sich daraus ableitende sogenannte adiabatische Index. Die ganzen Fremdbegriffe kann man sich, wenn man eine wissenschaftlich korrekte Antwort schreiben will leider nicht ersparen...

Fakt ist, dass aus der Art der Temperaturschichtung, der Lichtundurchlässigkeit und den Bewegungen des Gases in unterschiedlichen Bereichen des Sterns, zwei Formen des Energietransportes infrage kommen:

- Konvektion

Dieses Phänomen ist vielen auch aus dem Alltag bekannt. Will man sich zb. eine Soße kochen, und man stellt sich mal wieder ungeschickt an, dann spritzen plötzlich große Mengen des Materials aus dem Kochtopf heraus. Das wird bedingt dadurch, dass es durch Konvektionsprozesse aufgeheizt wird und deswegen nach oben steigt. Auch im Stern können Gasmassen im Durchschnitt wärmer als ihre Umgebung werden, was zu einem sich selbstverstärkenden Aufstieg führt und zu einem Abkühlen an der Photosphäre. Die Gasmasse sinkt daraufhin wieder ab. Es ergibt sich daraus, das prototypische Erscheinungsbild von Zirkulationsbewegungen.

- Radiation

Hierbei wird die Energie nicht mithilfe heißer Gasmassen transportiert, sondern nur mithilfe der freigewordenen Strahlung. Ist die Lichtundurchlässigkeit in einer Schicht sehr klein, so gibt es für die beteiligten Photonen nur wenige Stoßpartner, was zu einem raschen und effizienten Energiefluss in der beteiligten Schicht führt. Die Astrophysik weiss mittlerweile, dass Konvektion und Radiation zwei aneinander gekoppelte Prozesse sind. Werden nämlich die mathematischen Gegebenheiten so ausgelegt, dass einer der beiden Prozesse in einer Kugelschicht ineffizient wird, so resultiert daraus unmittelbar die Effizienz des anderen Prozesses.

Ich habe das alles auch schon oft beschrieben. In dieser Antwort von mir kannst du dich zb. gerne noch etwas belesen...

https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=6&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiNjqagp7XJAhXCFywKHXqpAZUQrAIIRSgDMAU&url=http%3A%2F%2Fwww.gutefrage.net%2Ffrage%2Fwann-und-wie-kommt-es-zur-konvektion&usg=AFQjCNH5k1YPTnhOceRjFIlYJgnkxtwJmg&sig2=JpuLHikmoFGoVfROeRadCQ

Lg Nikolai

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Die Abstrahlung der Energie ist auch nach allem, was ich weiß und finden kann, die Haupt"aufgabe" der Photosphäre.

Ohne nähere Information kann ich mir unter "Abgabe weil die so heiß ist" nicht viel vorstellen - wo steht das, und wie lautet der komplette Abschnitt?

Zu weiteren Prozessen in der Photosphäre siehe z. B. http://www.astronomie.de/das-sonnensystem/die-sonne/basiswissen/photosphaere/

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