La formación de líneas de absorción en el espectro solar.

Todos los fotones que se emiten no 'llenan el espacio en blanco' de la línea de absorción, porque cuando se emiten, la mayoría no viene hacia nosotros. Se supone que se emitirá algo de un átomo de hidrógeno diferente en otro lugar, que simplemente apuntará un fotón hacia nosotros, pero ¿de dónde vendrá? Piensa en cuánto del cielo subtiende el Sol desde nuestra perspectiva. Ahora piense en cuánto del cielo subtiende la Tierra desde la perspectiva de un átomo de hidrógeno en la fotosfera del Sol que está pensando en sacar un fotón y preguntándose si se dirigirá en dirección a la Tierra. Aquí hay un diagrama 2D: tenga en cuenta que el átomo en realidad está en el espacio 3D y, en lugar de estar limitado a solo 360 grados, puede hacer estallar ese fotón en cualquier dirección.Por lo tanto, no importa dónde se encuentren CUALQUIERA de los átomos de hidrógeno en la fotosfera, casi no tienen posibilidad de golpear la Tierra con un fotón que emiten. Aunque hay muchos de ellos, TODOS están disparando fotones en casi todas las direcciones, EXCEPTO hacia la Tierra.

Las líneas de emisión y absorción se deben a las leyes de Kirchhoff que explican lo que sucede cuando la luz atraviesa un gas. Esto se debe a que los fotones son absorbidos por un átomo o ion, lo que hace que un electrón salte a un estado de mayor energía, y los fotones se emiten cuando un electrón regresa a un estado de menor energía .

Los fotones solo serán absorbidos por un átomo o ion si tienen precisamente la energía requerida para llevar un electrón a un estado excitado. Si no tienen la energía correcta, pasan sin obstáculos.

Los fotones de longitudes de onda particulares que no son absorbidos por los iones en la fotosfera provienen de las profundidades de la fotosfera, donde hace más calor, y viajan directamente sin obstáculos.

Los fotones de la energía adecuada para ser absorbidos por un gas presente en la fotosfera, digamos hidrógeno, ya que ha mencionado h-alfa, tienen una alta probabilidad de ser absorbidos por un átomo en el camino a través de la fotosfera y luego volver a emitirse. en una dirección aleatoria (¡incluso hacia atrás!)

Por lo tanto, es más probable que los fotones que tienen una alta probabilidad de ser absorbidos y reemitidos provengan de la parte superior de la fotosfera, o de la cromosfera inferior, donde resulta ser más fría. (Durante el viaje de la fotosfera inferior a la superior, habrán sido absorbidos y reemitidos).

Según la Ley de Stephan-Boltzmann para cuerpos negros, la energía radiada por unidad de superficie está relacionada con la temperatura del cuerpo negro. Un cuerpo negro más frío será menos brillante que un cuerpo negro más caliente. Entonces, cuando los fotones se radian desde una parte más fría de la fotosfera, aparecerán como huecos en el espectro .

En la fotosfera superior, los electrones se unen a los iones para neutralizar el átomo. Cuando un fotón golpea este átomo (el átomo absorbe el fotón), promueve un electrón de una capa de baja energía a una capa de mayor energía. Luego, el electrón vuelve a caer a la capa de menor energía y emite un fotón en una dirección diferente. Cuando divides la luz del sol en longitudes de onda (mediante un prisma), verás bandas oscuras donde la luz fue absorbida por los átomos y emitida en una dirección diferente. Estas bandas corresponden a la energía absorbida y liberada cuando un electrón cambia de capa energética. Aquí está la luz del sol extendida para mostrar las bandas de absorción.

Agregado: aquí hay una alta resolución de las longitudes de onda del sol.

20 de abril: Tiene una interpretación incorrecta de la figura 16.9. En el nivel A, hay aproximadamente el mismo número de fotones en todas las longitudes de onda que llegan al observador en la Tierra. A medida que los fotones pasan a través de la cromosfera, los fotones con las longitudes de onda de la transición de electrones del átomo son absorbidos y redirigidos lejos del observador. Los fotones con diferentes longitudes de onda de la transición electrónica del átomo eventualmente llegan al observador. Por eso hay líneas oscuras en el espectro. Es porque la mayoría de los fotones son absorbidos y redirigidos en una dirección diferente.

Las líneas de absorción se forman en una región más alta ya que los fotones se eliminan del espectro.

Un fotón emitido por la fotosfera tiene casi un 50% de posibilidades de orientarse hacia el exterior para salir del Sol y un 50% de ser disparado hacia el Sol y esto significa una buena posibilidad de ser absorbido por el Sol: convertido a otra frecuencia o forma de energía. De los fotones que salen del Sol, los de frecuencias absorbibles van a tener otro 50% de posibilidades de ser redirigidos hacia el Sol al ser reemitidos por los átomos que se los llevaron. Pero los no absorbibles no tienen esta segunda oportunidad de ser revertidos, por lo que pueden salir del Sol en mayores proporciones.