原標題:用光譜能研究太陽的化學分析,同時原子性能的研究必不可少

天文學家能用光譜做出太陽表面區域的化學分析,因爲一位偉大的科學家夫琅和費在研究日光光譜的時候發現光譜中竟然有一些黑線,而在地球上的光源發出的光的光譜中正好有一種明黃的譜線能對應到日光譜其中的一條黑線上,而這條明黃的譜線正是地球上鈉元素產生了。所以光譜就能和化學掛鉤了。同時也表明太陽表面的研究和原子性質的研究有很密切的關係。

天文學家能夠鑑別出地上的大多數元素的特徵譜線。還有一些元素的譜線沒有被發現人們認爲這些元素在太陽上含量非常的少,所以它們的譜線很微弱測量不出來。有大氣的化學分析所得出的一個重要結果是氫元素佔絕大部分,可以說太陽表面是氫組成的,只有非常少量的氦。太陽上各種金屬多寡的比列差不多和地殼內的情況相同。

通過光譜人們發現在太陽中還有一些化合物存在,它們一般是雙原子組成的分子,比如CN、CH等等。大多數分子不能在太陽的大氣中形成,因爲它們一形成就會被高溫下的氣體碰撞毀壞。有許多在太陽表面查出的分子都是在黑子的光譜中顯示出來,因爲黑子的溫度比起太陽表面很低。太陽上的這些分子在地球上不存在,在實驗室中這些分子也非常的不穩定。

分子組成雖然不一樣但是太陽和地球的化學組成性質是一樣的。但是天文學家還想要探究更深的東西並不滿足知道性質上相同。就像一位藥劑師只知道他的藥品裏面有哪些東西卻說不出其中的成分,這不是一位合格的藥劑師。他們像對太陽大氣進一步做定量分析。

在反變層中的鈉原子有一些處於中性狀態,有一些鈉原子處於激發狀態剛好吸收那條譜線。光球發射一個光子被反變層吸收的概率主要取決於三種因素。反變層中有多少原子是處於激發狀態,這個狀態中的原子有多少正好是能吸收光子的程度。在各種激發狀態下的原子的分佈之和溫度有關係,這個溫度叫做激發溫度。中心原子的比例數和溫度以及每立方厘米氣體內電子數有關。有一種公式能表示出三個量之間的關係。通過這個公式我們就能對太陽大氣中的物質有一種完備的化學分析方法。

人們將太陽大氣分成兩層,下面一層產生連續光譜,上面的反變層產生吸收光譜。現實是太陽上大氣的情況比人們想象的要複雜很多,太陽大氣會產生各樣的光譜,不過一般來說吸收光譜比起連續光譜是在淺層形成的。研究中還有一種困難,因爲吸收光譜隨吸收原子數目的增多而變強,這個關係不是簡單的定律能夠規定的,它們之間的關係很複雜需要一種叫做生長曲線才能表示出來。

譜線強度的研究需要純粹原子物理學上的知識,比如需要多少能量纔可以把一個原子激發到特定的狀態,以及這個原子將會做某一種躍遷的傾向。由此可見太陽的知識和原子性質的研究是不可分割的。

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