|||
1. 太阳的平均密度是$2\times 10^{33}\ {\rm g}/((4\pi/3)(7\times 10^{10}\ {\rm cm})^3)\approx 1\ {\rm g/cm^3}$,但日核的密度可能与铅相当。
2. 如果光子在太阳内部的散射是汤姆孙散射,那么光子的平均自由程应该为(以1 g/cm$^3$密度估计)$1/(6.65\times 10^{-25}\ {\ \rm cm^2} \cdot (1\ {\rm g/cm^3}/1.67\times 10^{-24}\ {\rm g}))\approx 2.5\ {\rm cm}$,径向行进距离$r$和平均自由程$l$的关系为$3\langle r^2\rangle=N\langle l^2\rangle$,$N$是散射次数。故光子从太阳核心扩散到表面的时标为$t=Nl=R^2/lc=(7\times 10^{10}{\ \rm cm})^2/(2.5 {\ \rm cm}\cdot 3\times 10^{10} {\ \rm cm/s})\approx 6\times 10^{10}{\ \rm s}\approx 6\times 10^3 {\ \rm yr}$,其中$R$是太阳半径,$c$是光速。更精确的结果显示,这个时标可能长达17万年。
3. 太阳的光度是$4\times 10^{33} {\ \rm erg/s}$,如果光子在太阳内部停留17万年,那么太阳内部聚集了大约$ 10^{50} {\ \rm erg}$的能量。太阳的引力能束缚能大约是$6.67\times 10^{-8}(2\times 10^{33})^2/7\times 10^{10}\approx 10^{48} {\ \rm erg}$,所以太阳内部是辐射主导的。
@ARTICLE{1992ApJ...401..759M, author = {{Mitalas}, R. and {Sills}, K.~R.}, title = "{On the photon diffusion time scale for the sun}", journal = {apj}, keywords = {Diffuse Radiation, Radiative Transfer, Solar Interior, Solar Radiation, Stellar Structure, Diffusion, Random Walk, Stellar Convection, Stellar Models}, year = 1992, month = dec, volume = 401, pages = {759}, doi = {10.1086/172103}, adsurl = {http://adsabs.harvard.edu/abs/1992ApJ...401..759M}, adsnote = {Provided by the SAO/NASA Astrophysics Data System}}
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-9-27 08:05
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社