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Espectros Solar y desplazamiento Doppler

 

 

Espectros Solar y desplazamiento Doppler
 
Solar y los espectros de estrellas son muy importantes para la astronomía. El tema es considerado ya un tema cerrado, pero como se muestra a continuación no son capaces de explicar los espectros y la llamada ,, efecto Doppler "de nuestro Sol ¿Cómo podemos pretender que somos capaces de entender lo que sucede en cientos o incluso millones de años luz?
 
Spectra Solar
 
Antecedentes y explicación real
Cuando la luz del sol se divide por un prisma, a primera vista parece producir un espectro continuo. Sin embargo, un examen más detallado muestra que el espectro solar es interrumpido por un gran número de líneas estrechas y oscuras.
Primera línea oscura en el espectro solar se informó por William Wollaston cerca de 1802. Fraunhofer no sólo confirmó los resultados de Wollaston, pero también encontró que había líneas más oscuras en el espectro de Wollaston había sospechado. Fraunhofer trazado alrededor de 600 líneas que había observado en el espectro solar. Ocho de las líneas más destacadas fueron etiquetados de A a G. En la actualidad, estas líneas son conocidas como las líneas de Fraunhofer como en la figura 1.
En todo el tiempo se descubrieron líneas de absorción solar, los científicos encontraron que las líneas de absorción también podrían ser producidos en el laboratorio haciendo pasar un rayo de luz a través de un gas frío. Observaron una conexión entre las líneas de emisión y de absorción: Las líneas de absorción asociados con un gas dado ocurren en precisamente las mismas longitudes de onda como las líneas de emisión que se producen cuando se calienta el gas.
Muchos científicos trabajaban en el campo, pero Gustav Kirchhoff fue capaz de hacer el descubrimiento definitivo sobre la relación entre la emisión (brillante línea) del espectro y la absorción (línea oscura) del espectro y se conocen hoy en día como las leyes de Kirchhoff y pueden resumirse como sigue:
Una luminosa sólido o líquido o un gas suficientemente densa, emite luz de todas las longitudes de onda y así produce un espectro continuo de radiación.
Una baja densidad de gas caliente emite luz cuyo espectro se compone de una serie de líneas de emisión brillantes. Estas líneas son característicos de la composición química del gas.
Un gas frío de baja densidad absorbe ciertas longitudes de onda de un espectro continuo, dejando líneas de absorción oscuras en su lugar, superpuesto sobre el espectro continuo. Estas líneas son características de la composición del gas de intervenir. Se producen precisamente en las mismas longitudes de onda como las líneas de emisión producidas por el gas a temperaturas más altas.
Tabla 1 - Líneas "conocido"

 

Denominación

 

Longitud de onda (nm)

 

Procedencia

 

LA

 

759.4

 

oxígeno terrestre

 

B

 

686.7

 

oxígeno terrestre

 

C

 

656.3

 

hidrógeno (Hα)

 

D1

 

589.6

 

neutral de sodio (Na I)

 

D2

 

589.0

 

neutral de sodio (Na I)

 

E

 

527.0

 

hierro neutral (Fe I)

 

F

 

486.1

 

hidrógeno (Hβ)

 

H

 

396.8

 

calcio ionizado (Ca II)

 

K

 

393.4

 

calcio ionizado (Ca II)

 


espectros solar 01

 

Sobre la base de estos conceptos a la interpretación real de sol y los espectros de estrellas parece sencillo. Sol o cualquier otra estrella, como un hot objetos densos emiten un espectro continuo de luz, independientemente de su composición elemental particular, dadas por la distribución de la radiación del cuerpo negro.
Cuando la luz visible desde debajo de la superficie del Sol pasa a través de las capas por encima de ella (la fotosfera y cromosfera), parte de la luz en longitudes de onda particulares es absorbida por los átomos e iones y así no se encuentra en el espectro que vemos en la Tierra.
Por otro lado, para la discusión es importante señalar que, de acuerdo con la información más reciente de la NASA no hay temperatura inferior a 3700 K (http://www.nasa.gov/mission_pages/iris/multimedia/layerzoo.html) , en las capas externas de dom.
IRIS se centrará su investigación en la cromosfera y la Transición Región. Más detalles sobre las capas externas sigue:
Photosphere- La fotosfera es la capa más profunda del Sol que podemos observar directamente. Se extiende desde la superficie visible en el centro del disco solar a aproximadamente 250 millas (400 km) por encima de eso. La temperatura en la fotosfera varía entre aproximadamente 6500 K en la parte inferior y 4.000 K en la parte superior (6200 y 3700 grados C). La mayor parte de la fotosfera está cubierta por granulación.
Chromosphere- La cromosfera es una capa en el Sol entre cerca de 250 millas (400 km) y 1.300 millas (2.100 kilómetros) por encima de la superficie solar (la fotosfera). La temperatura en la cromosfera varía entre aproximadamente 4000 K en la parte inferior (el llamado de temperatura mínima) y 8000 K en la parte superior (3700 y 7700 grados C), por lo que en esta capa (y capas más altas) que en realidad se pone más caliente si ir más lejos del Sol, a diferencia de las capas inferiores, donde se pone más caliente si vas más cerca del centro del Sol
Transición Región- La región de transición es un muy estrecho (60 millas / 100 km) capa entre la cromosfera y la corona donde la temperatura se eleva bruscamente desde aproximadamente 8.000 a aproximadamente 500.000 K (7700 a 500 000 grados C).
Corona- La corona es la capa más externa del Sol, a partir de alrededor de 1300 millas (2100 km) por encima de la superficie solar (la fotosfera). La temperatura en la corona es de 500.000 K (900.000 grados F, 500.000 grados C) o más, hasta unos pocos millones de K. La corona no puede ser visto a simple vista, excepto durante un eclipse total de Sol, o con el uso de un coronógrafo . La corona no tiene un límite superior. Crédito: Observatorio Solar Nacional
Última actualización: 31 de julio 2015
 
 
¿Por qué la explicación real de los espectros solar es absurdo .....
Analicemos los espectros de línea procedentes de Sun enumerado en Pestaña1 y observado a nivel de la Tierra. La mayoría de ellos provienen de materia neutra (hidrógeno, sodio, hierro) y 2 líneas de calcio ionizado.
Esto significa en algún lugar en el camino de fotones emitidos por Sun debe haber una capa de materia neutra, capaz de absorber estas líneas como en la fig. 1
El principal problema que se refiere a la posición de esta capa de materia neutra. Esto no puede estar en la fotosfera, esto no puede estar en la cromosfera, esto no puede estar en la corona.
Aunque en fotosfera la temperatura ,, se considera "mucho más baja que cromosfera y la corona, es decir, 3.700 K, no importa neutral puede existir en estas condiciones.
En consecuencia ,, hay alguna línea de absorción "que viene de algo que no puede existir allí. Quizás teóricos reales sienten un rastro de materia oscura existe?
 
Espectros Solar 02
Figura 1. capa de materia neutra alrededor dom
Por supuesto que podemos admitir que la absorción se lleva a cabo debido a la presencia de estos elementos en algún lugar en el espacio entre la Tierra y el Sol, pero esta idea conduce a tales absurdos que no es digno de desatar la hora de describir aquí ....
La absorción medido en la Tierra debe ser proporcional a la concentración de la absorción de especies ... y cuando esto se estima, vamos a tener otro ,, materia invisible "en nuestro sistema solar.
 
 
,, Efecto Dopler "y la rotación dom
 
Antecedentes y explicación real
Al igual que el sonido, la luz es Doppler desplazada en función de si el objeto se está moviendo hacia o lejos del espectador o el oyente. Acercarse sonido se eleva en el tono o frecuencia cuando se acerca al oyente y cae en intensidad cuando se aleja. Lo mismo ocurre a la luz. Objetos que se aproximan cambian de color hacia el azul y los objetos que retroceden desplazan hacia el rojo.
La medición de la rotación del Sol con este efecto es un pedazo de pastel, incluso para el astrónomo aficionado como yo.
El Sol está en rotación, las extremidades se mueve de Oriente hacia nosotros mientras la extremidad occidental se aleja de nosotros. Al tomar sucesivamente un espectro con la extremidad occidental y otro con la extremidad del este, una ligera diferencia (desplazamiento) de una línea de absorción se observa en el espectroscopio.
Espectros Solar 03
 
 
Figura 2. mediciones de rotación Sun

 

Conociendo el radio solar, el período de rotación puede ser calculated.As mucho el sol gira en 25 días en el ecuador, y un punto de su ecuador hace aprox. 4.4 millones de kilómetros durante este tiempo, la velocidad a medir es de aproximadamente 2 km / s. Esta velocidad debe inducir a un desplazamiento Doppler sobre 589 * 2/300000 = 0,0039 nm para la línea amarilla del sodio. Esto representa una variación de 0,0078 nm entre el este espectros (desplazado hacia el azul) y el oeste (desplazado hacia rojo). Se observa una variación similar cuando otras líneas oscuras en el espectro solar se toman como referencia.
 
 
¿Por qué la explicación real es absurdo?

 

Para el inicio es un sentido común que admitir que se obtienen cuando estas mediciones se realizan con la Tierra en la posición A, B, C o D en su órbita (fig2) los mismos resultados. Y volvimos a la interpretación de los resultados. Si la especie de absorción, en este caso los átomos de sodio, presentes en la atmósfera solar, de lo que hemos medido la velocidad de rotación de la atmósfera solar. Esto se debe a Sol como un cuerpo negro emite un espectro continuo y no podemos hacer ninguna correlación entre la atmósfera de movimiento y el movimiento de las capas de sol bajo esta atmósfera. Para la Tierra, no puedo imaginar que un observador extraterrestre jamás deducir la velocidad de rotación del planeta midiendo el efecto Doppler en las nubes. ¿Por qué debería alguien creer que en el caso de Sol, considerado como un gasball, diferentes capas de gira con la misma velocidad angular como un cuerpo rígido? Así que tenemos que admitir que el desplazamiento Doppler según la ciencia actual no tiene una explicación coherente en el caso de nuestro Sol Cualquier extrapolación al lejano universo es inútil ....
 
Si astrónomos del siglo pasado habían sido un poco más atento con algunos datos simples, por seguro que no habría aceptado el modelo de gas de un sol.
Había tantos espectros estrellas recogidos y, aunque los astrónomos no son químicos, alguien debe haber parecido un poco más cuidadosa a estos datos. Aceptando que las líneas de absorción en el espectro de la estrella son procedentes de algunos elementos en la atmósfera de la estrella, esto no quiere decir que la atmósfera de la estrella de movimiento es idéntico con el movimiento de estrellas.
Más que eso, si de sodio atómica es como un gas en la atmósfera de la estrella, debido al movimiento propio de átomos de sodio, no debe haber separación de 589,6 nm de 589.0nm. La aceptación por absurdo que un átomo de sodio pudo resistir átomo como neutral en la atmósfera de la estrella, la agitación térmica de tales especies es tan grande que sólo una línea de ancho entre 588 y 590 debería haber sido detectado.
Por otro lado, sabemos por la química analítica que la absorción es proporcional con la cantidad de absorción de las especies en la trayectoria de los fotones; y por lo tanto al lado de las líneas de sodio, incluso la línea de hidrógeno neutro u otras líneas procedentes de especies neutras en el espectro solar no puede ser explicado o debe ampliarse. No debe haber una correspondencia entre la ampliación de una línea y la masa de las especies absorbentes. No puedo imaginar que ,, hipotética neutral '' átomos de hidrógeno se mueven con la misma velocidad media, como los átomos de hierro en la atmósfera solar; esto contradice abiertamente la teoría cinética molecular. No he visto un papel o no he oído hablar de los astrónomos que han buscado una nube de materia neutra (hidrógeno, sodio, hierro) entre el Sol y la Tierra. Son estos elementos en la misma nube o en diferentes nubes? Tal vez con tantos telescopios de todo, alguien va a hacer un poco de tiempo con el fin de aclarar este problema ...
Para caracterizar correctamente el Sol, un nuevo estado de la materia tiene que ser postulado. No tiene un nombre todavía, pero no es un fluido real, aunque las ecuaciones de movimiento de fluidos se adaptan bastante bien a este nuevo estado de la materia. Yo no tengo un nombre para este estado de la materia, por lo tanto hasta que el libro se publica se llamará materia solar.
Esta materia solar a pesar de que tiene una temperatura de 6000 K o incluso más (no estoy seguro acerca de la temperatura real del Sol) y tiene una composición hecha de especies atómicas. Esto significa hidrógeno, helio, sodio, magnesio, hierro, etc están presentes en el estado atómico. Cada electrón de cada átomo orbita su propio núcleo. Para el hidrógeno una órbita de electrones alrededor de su núcleo, para el helio hay dos electrones en órbita y así sucesivamente ... para el hierro, por supuesto, hay 26 electrones alrededor del núcleo.
En este nuevo modelo, Sun tiene una frontera clara entre la atmósfera y la materia solar. Materia solar tiene un movimiento y espectros de emisión adecuada de sol depende del movimiento de la materia solar.
¿Cómo aparece el espectro solar para un observador en la Tierra será presentado en detalle en el libro ...

 

 

 

 

Solar spectra and line Doppler shift

Solar and star spectra are very important for the astronomy. The topic is considered already a closed subject but as it will be shown bellow we are not able to explain the spectra and the so called ,,Doppler effect” for our Sun. How can we pretend that we are able to understand what happen at hundred or even millions of light years?

Solar Spectra

Background and actual explanation

When sunlight is split by a prism, at first glance it appears to produce a continuous spectrum. However, closer scrutiny shows that the solar spectrum is interrupted by a large number of narrow dark lines.

First dark line in solar spectrum were reported by William Wollaston arround 1802. Fraunhofer not only confirmed Wollaston's results, but also found that there were far more dark lines in the spectrum than Wollaston had suspected. Fraunhofer mapped out about 600 lines that he observed in the sun's spectrum. Eight of the most prominent lines were labeled A to G. Today, these lines are known as the Fraunhofer lines as in fig 1.

At around the time solar absorption lines were discovered, scientists found that absorption lines could also be produced in the laboratory by passing a beam of light through a cool gas. They observed a connection between emission and absorption lines: The absorption lines associated with a given gas occur at precisely the same wavelengths as the emission lines produced when the gas is heated.

Many scientists worked in the field, but Gustav Kirchhoff was able to make the definitive discovery on the relationship between the emission (bright-line) spectrum and the absorption (dark-line) spectrum and these are known today as Kirchhoff’s laws and may be summarized as follows:

  1. A luminous solid or liquid, or a sufficiently dense gas, emits light of all wavelengths and so produces a continuous spectrum of radiation.

  2. A low-density hot gas emits light whose spectrum consists of a series of bright emission lines. These lines are characteristic of the chemical composition of the gas.

  3. A low-density cool gas absorbs certain wavelengths from a continuous spectrum, leaving dark absorption lines in their place, superimposed on the continuous spectrum. These lines are characteristic of the composition of the intervening gas. They occur at precisely the same wavelengths as the emission lines produced by the gas at higher temperatures.

Table 1 -- "Known" Lines

Designation

Wavelength (nm)

Origin

A

759.4

terrestrial oxygen

B

686.7

terrestrial oxygen

C

656.3

hydrogen (Hα)

D1

589.6

neutral sodium (Na I)

D2

589.0

neutral sodium (Na I)

E

527.0

neutral iron (Fe I)

F

486.1

hydrogen (Hβ)

H

396.8

ionized calcium (Ca II)

K

393.4

ionized calcium (Ca II)



solar spectra 01

Based on these concepts the actual interpretation for sun and star spectra seem straightforward. Sun or any other star, as a hot dense objects emit a continuous spectrum of light, regardless of their particular elemental composition given by blackbody radiation distribution.

When the visible light from below the Sun's surface passes through the layers above it (the photosphere and chromosphere), some of the light at particular wavelengths is absorbed by atoms and ions and so is missing in the spectrum we see on Earth.

On the other hand, for the discussion it is important to point out that, according to NASA latest information there is no temperature lower than 3700 Khttp://www.nasa.gov/mission_pages/iris/multimedia/layerzoo.html ),  in the external layers of Sun.

IRIS will focus its investigation on the Chromosphere and Transition Region. More detail on the outer layers follows:
Photosphere- The photosphere is the deepest layer of the Sun that we can observe directly. It reaches from the surface visible at the center of the solar disk to about 250 miles (400 km) above that. The temperature in the photosphere varies between about 6500 K at the bottom and 4000 K at the top (6200 and 3700 degrees C). Most of the photosphere is covered by granulation.
Chromosphere- The chromosphere is a layer in the Sun between about 250 miles (400 km) and 1300 miles (2100 km) above the solar surface (the photosphere). The temperature in the chromosphere varies between about 4000 K at the bottom (the so-called temperature minimum) and 8000 K at the top (3700 and 7700 degrees C), so in this layer (and higher layers) it actually gets hotter if you go further away from the Sun, unlike in the lower layers, where it gets hotter if you go closer to the center of the Sun.
Transition Region- The transition region is a very narrow (60 miles / 100 km) layer between the chromosphere and the corona where the temperature rises abruptly from about 8000 to about 500,000 K (7700 to 500,000 degrees C).
Corona- The corona is the outermost layer of the Sun, starting at about 1300 miles (2100 km) above the solar surface (the photosphere). The temperature in the corona is 500,000 K (900,000 degrees F, 500,000 degrees C) or more, up to a few million K. The corona cannot be seen with the naked eye except during a total solar eclipse, or with the use of a coronagraph. The corona does not have an upper limit. Credit: National Solar Observatory

Last Updated:July 31, 2015

Why the actual explanation for solar spectra is absurd.....

Let us analyze the line spectra coming from Sun listed in Tab1 and observed at Earth level. Most of them are coming from neutral matter (hydrogen, sodium, iron) and 2 lines from ionised calcium.

This means somewhere in the path of photons emitted by Sun there must be a layer of neutral matter, able to absorb these lines as in fig. 1

The main problem regards the position of this layer of neutral matter. This cannot be in photosphere, this cannot be in chromosphere, this cannot be in corona.

Although in photosphere the temperature ,,is considered” much lower than chromosphere and corona, i.e. 3700 K, no neutral matter can exist in these conditions.

In consequence ,,there are some absorbtion line” coming from somewhat which cannot exist there. Maybe actual theoreticians feel a trace of dark matter there?

Solar spectra 02

Figure 1. Neutral matter layer around Sun.

Of course we can admit that absorption takes place due to the presence of these elements somewhere in the space between Earth and Sun, but this idea leads to such absurdities that it is no worth to loose the time describing them here....

The absorption measured on Earth should be proportional with the concentration of absorbing species... and when this is estimated, we will have another ,,invisible matter” in our Solar system.

,,Dopler effect “ and Sun rotation

Background and actual explanation

Like sound, light is Doppler-shifted depending on whether the object is moving towards or away from the viewer or listener. Approaching sound rises in pitch or frequency when it approaches the listener and drops in pitch when it moves away. The same thing happens to light. Approaching objects shift in color towards blue and receding objects shift towards red.

Measuring the Sun rotation with this effect is a piece of cake even for amateur astronomer like me.

The Sun being in rotation, the Eastern limb moves towards us while the Western limb moves away from us. By taking successively a spectrum with the western limb and another with the eastern limb, a slight difference (shifting) of an absorption line is observed in the spectroscope.

Solar spectra 03

Figure 2. Sun rotation measurements


Knowing the solar radius, the rotational period can be calculated.As far the sun rotates in 25 days at the equator, and a point of its equator makes approx. 4.4 million km during this time, the speed to be measured is about 2 km/s. This speed must induce a Doppler shifting about 589*2/300000 = 0.0039 nm for the yellow line of Sodium. This represents a variation of 0.0078 nm between the spectra east (shifted towards blue) and west (shifted towards red). A similar variation is observed when other dark lines in solar spectra are taken as reference.

Why the actual explanation is absurd?


For the beginning it is a common sense to admit that the same results are obtained when these measurements are performed with Earth in position A, B, C or D on its orbit (fig2). And we came back to the interpretation of the results. If the absorption species, in this case sodium atoms, are present in solar atmosphere, than we have measured the speed of rotation for solar atmosphere. This is because Sun as a blackbody emits a continuum spectra and we cannot make any correlation between atmosphere motion and the motion of sun layers under this atmosphere. For Earth, I cannot imagine that an extraterrestrial observer will ever deduce the speed of planet rotation measuring the Doppler effect in clouds. Why should someone believe that in case of Sun, considered as a gasball, different layers rotates with the same angular velocity like a rigid body? So we have to admit that Doppler shift according to actual science has not a consistent explanation in case of our Sun. Any extrapolation to far away universe is useless....

If astronomers from last century had been a bit more mindful with some simple data, by sure the gas model of a sun wouldn't have been accepted.

There were so many star spectra collected and, although astronomers are not chemists, someone should have looked a bit more careful at these data. Accepting that absorption lines in star spectra are coming from some elements in the star atmosphere, this does not mean that star atmosphere motion is identical with the star motion.

More than that, if atomic sodium is like a gas in star atmosphere, due to the proper motion of sodium atoms, there should be no separation of 589.6 nm from 589.0nm. Accepting by absurd that sodium atom could resist as neutral atom in star atmosphere, the thermal agitation of such species is so great that only a broad line between 588 and 590 should have been detected.

On the other hand, we know from analytical chemistry that absorption is proportional with the amount of absorbing species in the path of photons; and therefore beside lines of sodium, even the line of neutral hydrogen or other lines coming from neutral species in the solar spectra cannot be explained or should be broadened. There should be a correspondence between broadening of a line and the mass of the absorbing species. I cannot imagine that ,,hypothetical neutral’’ hydrogen atoms move with the same average speed as iron atoms in the solar atmosphere; this would contradicts blatantly the kinetic molecular theory. I haven’t seen a paper or I haven’t heard about astronomers who have looked for a cloud of neutral matter (hydrogen, sodium, iron) between Sun and Earth. Are these elements in the same cloud or in different clouds? Maybe with so many telescopes around, someone will make a bit time in order to clarify this problem …

In order to proper characterize the Sun, a new state of matter has to be postulated. It has not a name yet, but it is not a real fluid, although the equations of motion for fluids adapt quite well to this new state of matter. I do not have a name for this state of matter therefore until the book is published it will be called solar matter.

This solar matter although it has a temperature of 6000 K or even more (I am not sure about the real temperature of the Sun) and has a composition made from atomic species. It means hydrogen, helium, sodium, magnesium, iron, etc are present in the atomic state. Each electron for each atom orbits its own nucleus. For hydrogen an electron orbit around its nucleus, for helium there are two electrons on orbit and so on... for the Iron of course there are 26 electrons around nucleus.

In this new model,Sun has a clear border between atmosphere and solar matter. Solar matter has a proper motion and emission spectra of sun is dependent on the motion of solar matter.

How the solar spectra appears for an Earth observer will be presented in detail in the book...

 
© 2017 All Rights Reserved Coșofreț Sorin Cezar

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