Imaging the Universe

”Sun poster” by Kelvinsong – Own work. Lisensoitu CC BY-SA 3.0 Commonsin kautta – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sun_poster.svg#/media/File:Sun_poster.svg

Tähtitieteilijät käyttävät spektriviivoja tähtien ja pilvien kemiallisen koostumuksen ja lämpötilan määrittämiseen, koska ymmärrämme, miten elektronien siirtymät tuottavat tiettyjä valon aallonpituuksia. Voimme jopa käyttää spektriviivoja Doppler-siirtymän avulla galaksien etäisyyksien sekä tähtien etäisyyksien määrittämiseen kaksoissysteemeissä.

Tässä laboratorion osassa tarkastelet Auringon spektriä määritelläksesi Auringon pinnan kemiallista koostumusta.

Harjoitus

1. Analysoi laboratoriokäsikirjassa annettu auringon spektri. Käytä laboratorion osan 3 kysymyksen 1 tuloksia tunnistaaksesi kuusi viivaa, jotka on merkitty kuvaajaan. Kolme viivoista on peräisin magnesiumista (Mg) 5173 Ångströmin kohdalla, natriumista (Na) 5889 Ångströmin kohdalla ja raudasta (Fe) 5270 Ångströmin kohdalla.

2. Mitä alkuaineita Auringossa esiintyy toimitetun spektrin perusteella?

Aurinko käyttäytyy useimpien tähtien tavoin mustan kappaleen tapaan, mikä tarkoittaa sitä, että se tuottaa yhtäjaksoisen spektrin 15,6 miljoonan K:n lämpöasteella olevasta ytimestä. Jos Auringolla ei olisi fotosfääriä tai kromosfääriä, näkisimme jatkuvan spektrin. Fotosfääri koostuu kuitenkin plasmasta ja kaasusta, jonka lämpötila on noin 5800 K, joten kaasu absorboi osan energiasta, kun fotonit kulkevat ulospäin fotosfäärin läpi. Tämä luo absorptioviivoja auringon spektriin. Vastaavasti kromosfääri kuumenee lämpötilaan, joka on noin 25000 K. Se aiheuttaa emissioviivoja Auringon spektriin.

3. Määritä Wienin lain avulla Auringon fotosfäärin ja kromosfäärin huippuaallonpituudet.

4. Minkä värisiä kromosfääri ja fotosfääri ovat?

5. Jos mittaat fotonin aallonpituuden huipun 1,8 Angströmillä, mikä on lämpötila? Mistä päin Aurinkoa se on peräisin?

6. Piirrä sähkömagneettinen spektri. Merkitse siihen Auringon kromosfäärin, fotosfäärin ja ytimen huippuaallonpituudet. Mikä osa sähkömagneettista spektriä tämä on?