На что было бы похоже «внутри» звезды?

Насколько это непрозрачно — сможем ли мы видеть на пару метров, несколько километров или вообще ничего?

Толщина фотосферы нашего Солнца где-то порядка 500 км. Для быстрого приближения вы можете представить себе экспоненциальное уменьшение светопропускания относительно этой характерной толщины. Это может быть немного меньше, но это все равно точность на порядок. Это означает, что вы (теоретически) сможете прекрасно видеть локальные объекты в фотосфере.

Сравнивать это с земной атмосферой сложно, потому что рассеяние света бывает и рэлеевским, и аэрозольным, а концентрация аэрозолей в разное время разная. Однако даже рэлеевское рассеяние ослабляет более половины света в пределах 100 км. Это означает, что вы можете лучше видеть в фотосфере Солнца, чем в атмосфере Земли.

Будет ли материя прямо перед окном кабины яркой или темной?

Теперь к уточнению: нахождение внутри фотосферы мгновенно сделало бы человеческие глаза бесполезными, потому что это было бы похоже на нанесение яркости солнца на все поле зрения. Космический аппарат на расстоянии 100 км можно было бы идентифицировать с помощью телескопа (если этот телескоп не активно плавится), но он был бы не ярче фона фотосферного газа. Тем не менее, его все равно можно было бы идентифицировать по цвету, контрасту и так далее. На самом деле, если бы космический корабль в основном поглощал радиацию, он был бы отчетливым черным пятном на ярком фоне.

Я мог бы уточнить предположения о космических кораблях. Им нужно будет запасать тепловую массу, чтобы поглощать больше тепла, чем излучать. Отражение — хороший вариант, но он не идеален. Активное охлаждение поверхности космического корабля, вероятно, во избежание плавления. Таким образом, космический аппарат будет слегка «закамуфлирован» тепловой необходимостью, но не полностью.

Применяется ли эта непрозрачность только к определенному слою (то есть сможем ли мы снова «видеть», когда опустимся ниже фотосферы), или все нижние слои солнца непрозрачны?

Ваше зрение, безусловно, ухудшится, когда вы достигнете нижних слоев, поскольку они имеют более высокую плотность и излучают больше излучения. Фотосфера уникальна только тем, что испускаемое излучение обычно уходит в космос, где оно может продолжаться бесконечно. Для нижних зон конвективного слоя излучение испускается с гораздо большей скоростью, но почти полностью поглощается.

Звезды выше определенного порога массы фактически передают свое тепло через внутренние зоны за счет градиента излучения. Надеюсь, это поможет проиллюстрировать, что внутренние зоны не «менее яркие». Они были бы ослепительно яркими (ну, фотосфера уже ослепительно яркая, но эти были бы еще хуже), но, возможно, при более высоких температурах, выходящих за пределы видимого диапазона.

Что ж, я могу дать вам окончательный ответ на Q1, но мой ответ на Q2 будет только обоснованным предположением. Возможно, кто-то из присутствующих здесь астрофизиков сможет больше помочь с этим.

Однако, прежде чем я займусь Q1, очень важное предупреждение: температура — это мера средней кинетической энергии частиц объекта, и она не может использоваться сама по себе для определения количества тепла, которое будет передано другому объекту. Суммарная тепловая энергия, которой обладает корона, будет зависеть не только от температуры, но и от общего количества вещества.

Использование температуры само по себе может ввести в заблуждение, потому что, если у вас есть газ с очень низкой плотностью и очень небольшим количеством частиц, вы можете легко получить измеренную температуру в несколько тысяч градусов по Кельвину, особенно если в газе всего несколько очень энергичных частиц. смешивание. Однако если общее число частиц мало, то и полная тепловая энергия вещества будет мала.

Точный механизм, который позволяет короне иметь гораздо более высокую температуру, чем поверхность Солнца, считается открытой проблемой , поэтому я не буду строить предположения о том, как корона будет нагревать ваш космический корабль, поскольку мы даже не уверены, как корона греется. Однако корона на самом деле мало влияет на ответ на ваш вопрос. Независимо от того, что корона делает (или не делает) с вашим космическим кораблем, вы все равно поджаритесь.

Причина кроется в передаче тепла через излучение . Видите ли, нет необходимости, чтобы два объекта физически соприкасались для обмена тепловой энергией. Объекты, называемые черными телами, излучают электромагнитное излучение. Частота и количество испускаемого излучения зависят от температуры черного тела.

Верхняя кривая на изображении выше примерно представляет собой кривую черного тела Солнца. Ось Y показывает интенсивность, а ось X показывает излучаемые длины волн, которые идут от ультрафиолетового к видимому свету, к инфракрасному слева направо.

Оказывается, солнце излучает около 44% своего излучения в виде видимого света и около 48% в виде инфракрасного излучения. На расстоянии 93 миллиона миль (8 световых минут) этого излучения по-прежнему достаточно, чтобы осветить и нагреть землю. Если вы хотите путешествовать вокруг Солнца на расстоянии 1 световой секунды (примерно 1/500 расстояния), представьте, сколько тепла вы получите! Получается, что энергия, которую вы получаете от солнца, обратно пропорциональна квадрату расстояния, поэтому, если вы в 500 раз ближе к солнцу, вы получите$500^2$или$250 000$раз больше радиации! В результате теплового излучения, испускаемого солнцем, более чем достаточно, чтобы испечь вас на таком расстоянии, независимо от того, что делает (или не делает) корона.

Корона, хотя и имеет очень низкую плотность, тем не менее имеет температуру в миллионы градусов. Возможно, для этого не требуется теплозащитный экран, способный выдерживать миллионы градусов, но он все же должен выдерживать тысячи градусов. Фотосфера и все, что находится под ней, непрозрачны. Это связано с тем, что теперь поверхность Солнца теперь достаточно плотная и достаточно горячая, чтобы вы больше не могли видеть сквозь нее. Вы, вероятно, сможете видеть желтый свет, пока, конечно, солнечный свет не ослепит вас. Так что технически вы бы видели солнце сами, но представьте, что вы могли бы видеть хорошо, это будет просто желтый свет, плавающий слева и справа. Для наблюдателя было бы темно, потому что свет ослепит его, но если бы он мог видеть (все длины волн света), то это был бы в основном свет.