Über Abweichungen vom lokalen thermodynamischen Gleichgewicht in der Sonnenatmosphäre

Zusammenfassung

Der Begriff deslokalen thermodynamischen Gleichgewichtes (LTE=Local Thermodynamic Equilibrium) — z.B. in der Sonnenatmosphäre — wird gegenüber dem desvollständigen thermodynamischen Gleichgewichtes einerseits und allgemeineren Zuständen (NLTE=Non Local Thermodynamic Equilibrium) andererseits abgegrenzt. In einer Sternatmosphäre sind Elektronen- und IonentemperaturT einander gleich, während — insbesondere in kleinen optischen Tiefen — das Strahlungsfeld von dem eines Hohlraumes der TemperaturT erheblich abweicht. Ausgehend von derAnnahme lokalen thermodynamischen Gleichgewichtes wird diskutiert, welche Prozesse für oder gegen die Einstellung des LTE, d.h. Ionisation und Anregung entsprechend den Formeln vonBoltzmann undSaha, hinwirken. Für das H⁻-Ion und damit den wesentlichen Teil des kontinuierlichen Sonnenspektrums, besteht LTE. Auch für die Ionisation und Anregung der Atome, insbesondere der Metalle, ist weitgehende Annäherung an LTE zu erwarten, nur die Ionisationsprozesse von Energieniveaus mit etwa 4 bis 6 eV Anregungsspannung können um einen Faktor der Größenordnung 2 (in der optischen Tiefe$\bar \tau \approx 0,01$) von der Sahaschen Formel abweichen. Die wichtigen Anregungsprozesse zeigen eine starke Tendenz zur Einstellung lokalen thermodynamischen Gleichgewichtes.

Empirische Untersuchungen vonPecker u. a. über die Anregungs- bzw. Umkehrtemperatur für Metallinien in der Sonnenatmosphäre werden besprochen. Die von ihm gefundenen Unterschiede Anregungsminus Elektronentemperatur ≳500° werden nicht bestätigt. Messungen der Zentralintensitäten starker Fraunhofer-Linien, das Verhalten zahlreicher Fraunhofer-Linien am äußersten Sonnenrand, der Vergleich der aus Energieniveaus verschiedener Anregungsspannung bestimmten Elementhäufigkeiten und die Betrachtung „gestörter“ Multipletts zeigen, daß die Abweichungen von LTE hinsichtlich der Anregung der Atome klein und bei dem derzeitigen Stand der Forschung noch ohne Bedeutung sind. In der höheren Chromosphäre kann das dort wesentliche Problem der Abweichung vom LTE nur zusammen mit dem sehr schwierigen (magneto-)hydrodynamischen Problem der „mechanischen“ Aufheizung dieser Schichten behandelt werden.