Слои фотосферы

Сейчас обсудим слои фотосферы, какова их плотность, свойства и из чего они состоят. Непрозрачность фотосферы вызывают, прежде всего, отрицательные ионы водорода.

Верхние слои фотосферы имеют кинетическую температуру около 4300—4400 К, а на глубине, где она полностью непрозрачна, — 7000 К.

Средняя плотность фотосферы составляет всего 0,001 плотности земной атмосферы. От основания фотосферы до ее верхней границы плотность уменьшается более чем в 1000 раз.

Большинство линий поглощения, которые накладываются на непрерывный спектр излучения, возникают в верхних слоях фотосферы. Всего зарегистрированы десятки тысяч линий поглощения.

Нейтральный водород, другие атомы и ионы могут поглотить кванты только определенной частоты. Излучают они кванты с любой длиной волны, образуя непрерывный спектр. Линия поглощения как раз и соответствует частотам поглощенных фотонов.

В процессах поглощения важную роль играет атом в возбужденном состоянии. Он может вернуться на энергетический уровень, который отличается от первоначального. При этом излучается один или более фотонов различных частот.

Когда возбужденный атом поглотит еще один фотон, он сможет также подняться на более высокий уровень или превратиться в ион, потеряв один из своих орбитальных электронов.

Из анализа линий поглощения и их эквивалентных широт было получено, что основным элементом в фотосфере является водород. Атомов кислорода, азота и углерода в 1000 раз меньше.

Относительно невелико количество металлов, несмотря на это, они фактически играют важную роль: электроны, образованные при ионизации атомов металлов, соединяются с водородом, образуя отрицательные ионы. Гелия в фотосфере много (только в 5−6 раз меньше, чем водорода), хотя он и не может проявиться в линиях поглощения ввиду температуры.

Слои фотосферы имеют зернистую структуру. Светлые зерна на темном фоне называются гранулами. Их размер колеблется от 200 до 1800 км. Среднее время жизни гранул составляет 8,6 минут (от 1 до 10 мин). Одни гранулы исчезают, другие возникают, создается впечатление кипения поверхности фотосферы.

Это свидетельствует о том, что в ней имеются вертикальные перемещения газа, которые, видимо, связаны с его конвективными движениями в нижних слоях фотосферы.

Конвекция возникает в результате радиационной неустойчивости, поскольку перепад температуры в нижней фотосфере очень крутой. Доплеровское уширение фраунгоферовых линий также говорит о движении вещества в верхних слоях фотосферы.