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2013 年 8 月 10 日

太陽系的前世今生 (222):太陽內部能量的輻射模式

影像提供 : Sakurambo
文字提供 : 陳輝樺 (NMNS )  

說明 : 恆星內部傳遞能量的輻射模式 (Heat) 的另一種傳遞方式,是以 (電磁波electromagnetic radiation) 傳播形式 稱之為 熱輻射 (Thermal radiation) 的模式。 你若把手放接近發熱體就會感覺到熱,你事實上是感覺到由發熱體傳遞到你手上的 紅外光輻射 。 因為紅外光電磁波 (光子)攜帶 熱量 ,使得你的手因為吸收了它們而感覺到熱。

        恆星核心 核融合所產生的能量 會以 伽瑪射線 (γ-ray) 或 X 光 (X-ray) 、 正子 (正電子, Positrone+)、 增加原子 (Atoms) 動能及 電子微中子 (neutrino, νe) 等形式釋放出。 除了微中子幾乎不與其他粒子作用、不會加熱流體 (高速流動的 離子氣體), 輕易地就帶走大約 2% 核融合所產生的能量,且以 光速 穿透整個星球逃逸到太空中外。 在太陽的內部距離中心 25~70% 的輻射層 (Radiative zone), 核心核融合產生的 紫外射線 (Ultraviolet) 或 X 射線高能量光子, 成為在此區最主要的能量傳遞方式主角。輻射層因為 密度 (Density) 約為水的 20 倍, 以及約 200 ~700 萬 K 溫度 (temperature) 和壓力不如核心,所以無法進行氫核融合反應。 而來自核心的 γ 射線或 X 射線光子,不斷與層內物質粒子相碰撞吸收, 加熱了流體並提供了熱壓力,游離自由電子很快的會和正子結合而消失, 並將它們的 質量 (Mass) 轉換為 γ 射線或 X 射線光子釋出, 使得光子在往外輻射的平均自由路程不到幾公分,光子從太陽的內部跑到表面, 需經過如此多次的被粒子相撞吸收及重新釋放再輻射等反覆不斷的 散射 (scattering) 過程。 一個光子透過這種輻射方式從太陽內部傳到 太陽表面 平均需耗時達百萬年之久。

明日主題 : 太陽系的前世今生 (223):不同的恆星質量內部傳遞能量的順序與比例
天文史上的今天 : 1913 年 8 月 10 日,德國物理學家沃爾夫岡•保羅 (Wolfgang Paul,1913.8.10.-1993.12.7.) 出生。他是離子阱 (ion trap) 論的奠基者之一,因此榮獲 1989 年獲諾貝爾物理學獎。
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