¿Cómo sería "dentro" de una estrella?

¿Qué tan opaco es eso? ¿Podríamos ver un par de metros, algunos kilómetros o nada en absoluto?

La fotosfera de nuestro sol tiene un grosor del orden de 500 km. Para un estadio de béisbol rápido, puede imaginar una disminución exponencial en la transmisión de luz que se acerca a este grosor característico. Puede ser un poco menos, pero sigue siendo preciso en un orden de magnitud. Eso significa que (teóricamente) podrías ver objetos locales muy bien dentro de la fotosfera.

Es difícil comparar esto con la atmósfera de la Tierra, porque la dispersión de la luz es tanto de Raleigh como de aerosol, y la concentración de aerosoles difiere en diferentes momentos. Sin embargo, incluso la dispersión de Raleigh atenúa más de la mitad de la luz en un radio de 100 km. Eso significa que en realidad puedes ver mejor en la fotosfera del sol que en la atmósfera de la Tierra.

¿La materia directamente frente a la ventana de nuestra cabina sería brillante u oscura?

Ahora, para el calificativo, estar dentro de la fotosfera haría que los ojos humanos fueran instantáneamente inútiles, porque sería como pintar el brillo del sol sobre todo tu campo de visión. Una nave espacial a 100 km de distancia podría identificarse con un telescopio (si este telescopio no se está derritiendo activamente), pero no sería más brillante que el fondo del gas de la fotosfera. No obstante, aún sería identificable por color, contraste, etc. De hecho, si la nave espacial absorbiera principalmente radiación, sería un punto negro distintivo entre un fondo brillante.

Podría ser más específico a la especulación sobre naves espaciales. Necesitarán tener masa térmica almacenada para poder absorber más calor del que emiten. La reflexión es una buena opción, pero no es perfecta. Es probable que se enfríe activamente la superficie de la nave espacial para evitar que se derrita. Por lo tanto, la nave espacial estaría ligeramente "camuflada" por necesidad térmica, pero no perfectamente.

¿Esta opacidad solo se aplica a una cierta capa (es decir, seríamos capaces de "ver" nuevamente una vez que estemos debajo de la fotosfera), o todas las capas inferiores del sol son opacas?

Sin duda, su visión disminuirá a medida que alcance las capas más bajas, ya que tienen una mayor densidad y emiten más radiación. La fotosfera es única en el sentido de que la radiación emitida comúnmente llega al espacio donde puede continuar indefinidamente. Para las zonas de la capa de convección inferior, la radiación se emite a un ritmo mucho mayor, pero se reabsorbe casi por completo.

Las estrellas por encima de cierto umbral de masa en realidad transmiten su calor a través de las zonas interiores a través de un gradiente de radiación. Así que espero que esto ayude a ilustrar que las zonas internas no son "menos brillantes". Serían cegadoramente brillantes (bueno, la fotosfera ya es cegadoramente brillante, pero estos serían peores), pero posiblemente a temperaturas más altas, que van más allá del rango visible.

Bien, puedo darle una respuesta definitiva a la P1, pero mi respuesta a la P2 sería solo una especulación informada. Quizás algunos de los astrofísicos aquí pueden ser de más ayuda con eso.

Sin embargo, antes de abordar la Q1, un descargo de responsabilidad muy importante: la temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las partículas de un objeto y no se puede usar por sí sola para determinar la cantidad de calor que se transferirá a otro objeto. La energía térmica total que posee la corona dependerá no solo de la temperatura, sino también de la cantidad total de materia.

Usar la temperatura por sí solo puede ser muy engañoso, porque si tiene un gas con una densidad muy baja y muy pocas partículas en total, puede tener fácilmente una temperatura medida de varios miles de Kelvin, especialmente si solo hay unas pocas partículas muy energéticas en el mezcla. Sin embargo, si el número total de partículas es pequeño, la energía térmica total de la sustancia también será pequeña.

El mecanismo exacto que permite que la corona tenga una temperatura mucho más alta que la superficie del sol se considera un problema abierto , por lo que no especularé sobre cómo la corona calentaría su nave espacial, ya que ni siquiera estamos seguros de cómo la la corona se calienta. Sin embargo, la corona en realidad tiene poca relación con la respuesta a su pregunta. Independientemente de lo que la corona le haga (o no le haga) a tu nave espacial, todavía te estás friendo.

La razón se debe a la transferencia de calor a través de la radiación . Verás, no es necesario que dos objetos se toquen físicamente para intercambiar energía térmica. Los objetos llamados cuerpos negros emiten radiación electromagnética. La frecuencia y la cantidad de radiación emitida depende de la temperatura del cuerpo negro.

La curva superior en la imagen de arriba representa aproximadamente la curva del cuerpo negro del Sol. El eje y muestra la intensidad y el eje x muestra las longitudes de onda emitidas, que van desde el ultravioleta hasta la luz visible y el infrarrojo de izquierda a derecha.

Resulta que el sol emite alrededor del 44% de su radiación como luz visible y alrededor del 48% como algún tipo de radiación infrarroja. Desde 93 millones de millas de distancia (8 minutos luz), esta es todavía suficiente radiación para iluminar y calentar la tierra. Si desea viajar alrededor del sol desde 1 segundo luz de distancia (aproximadamente 1/500 de la distancia) ¡imagine cuánto calor más recibirá! Resulta que la energía que recibes del sol es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, así que si estás 500 veces más cerca del sol, recibirás$500^2$o$250 000$¡veces más radiación! Como resultado, la radiación térmica emitida por el sol es más que suficiente para quemarte a esa distancia, independientemente de lo que te haga (o no) la corona.

La corona, aunque es de muy baja densidad, todavía está a millones de grados. Es posible que no requiera un escudo térmico que pueda soportar millones de grados, pero aún necesita soportar miles de grados. La fotosfera y cualquier lugar debajo de ella es opaca. Esto se debe al hecho de que ahora la superficie del sol es lo suficientemente densa y caliente como para que ya no puedas ver a través de ella. Probablemente podría ver la luz amarilla hasta que, por supuesto, la luz del sol lo ciegue. Entonces, técnicamente, verías el sol por ti mismo, pero imagina que puedes ver bien, solo será una luz amarilla flotando a izquierda y derecha. Bueno, para el observador estaría oscuro porque la luz lo cegaría, pero si pudiera ver (todas las longitudes de onda de la luz), entonces sería mayormente luz.