منطقة الإشعاع

منطقة الإشعاع هي طبقة داخل النجم يتم فيها نقل الطاقة في المقام الأول نحو الخارج عن طريق الانتشار الإشعاعي والتوصيل الحراري بدلا من الحمل الحراري.[1] تسافر الطاقة عبر منطقة الإشعاع في شكل إشعاع كهرومغناطيسي من الفوتونات النشطة.

يوضح هذا الرسم البياني هيكلية الشمس

المادة في منطقة الإشعاع كثيفة لدرجة أن الفوتونات يمكن أن تسافر فقط لمسافة قصيرة قبل أن يتم امتصاصها أو تتناثر من قبل جسيم آخر، وتتحول تدريجيا إلى طول موجي أطول أثناء ذلك. لهذا السبب أشعة غاما القادمة من قلب الشمس تستغرق في المتوسط 171,000 سنة لمغادرة منطقة الإشعاع. على هذا النطاق، درجة حرارة البلازما تنخفض من 15 مليون كلفن بالقرب من القلب وصولا إلى 1.5 مليون كلفن في قاعدة منطقة الحمل الحراري.[2] وتتراوح درجة الحرارة في منطقة الإشعاع بين 2 و 7 ملايين درجة مئوية.

في المنطقة الإشعاعية، تدرج درجة الحرارة - التغير في درجة الحرارة (T) كدالة نصف قطرها (r) - يحدد بواسطة:

${\displaystyle {\frac {{\text{d}}T(r)}{{\text{d}}r}}\ =\ -{\frac {3\kappa (r)\rho (r)L(r)}{(4\pi r^{2})(16\sigma )T^{3}(r)}}}$

حيث κ(r) هي العتامة و ρ(r) هي كثافة المادة، L(r) اللمعان وσ هو ثابت ستيفان-بولتزمان .[1] ومن ثم فإن التعتيم (κ) والتدفق الإشعاعي (L) ضمن طبقة معينة من النجم هما عاملان هامان في تحديد مدى فعالية الانتشار الإشعاعي عند نقل الطاقة.

يمكن أن يؤدي التعتيم العالي أو المعان العالي إلى ارتفاع التدرج الحراري، الذي ينتج عن تدفق بطيء للطاقة.وتلك الطبقات حيث الحمل الحراري هو أكثر فعالية من الانتشار الإشعاعي في نقل الطاقة، تخلق تدرج حراري منخفض، وسوف تصبح مناطق حمل حراري.[3]