The solar chromosphere. I, II. (Q2621154)

I. In dieser Arbeit wird eine neue Theorie der Chromosphäre vorgeschlagen, die eine Variante der bekannten Theorie der vom Strahlungsdruck getragenen Chromosphäre darstellt. Die neue Theorie stützt sich auf die Beobachtungstatsache, daß der Strahlungsfluß in den Chromosphärenlinien variabel ist, und zwar mit einem Faktor 2-3 über einen Abstand von der Größenordnung 1000 km an der Oberfläche der Sonne. Zur Vereinfachung wird angenommen, daß die Veränderlichkeit des Strahlungsflusses periodisch ist mit einem Mittelwert, der dem zur Erhaltung des Gleichgewichtes eines Atoms der Anziehung der Sonne gegenüber erforderlichen Werte gleich ist. Verf. studiert nun die Bahnen von Atomen, die dieser Strahlung ausgesetzt sind. Die Chromosphäre besteht nach seiner Auffassung aus denjenigen Teilchen, deren Bahnen periodisch sind. Um das Problem mathematisch zu behandeln, studiert er ein vereinfachtes Modell, in welchem die Chromosphäre die \((x,y)\)-Ebene eines rechtwinkligen, räumlichen Koordinatensystems ist. Für die Strahlungsintensität wird der einfache Ansatz \[ I (x,y) = I_0 + I_1 \sin 2 \pi \frac {x}{\lambda } \quad (I_0, I_1 = \text{const}) \] mit \[ I_0 = \frac {4gm}{B_{12}} \] gemacht, wo \(g=\) Schwerebeschleunigung an der Sonnenoberfläche, \(m=\) Masse des Atoms, \(B_{12} =\) \textit{Einstein}scher Absorptionskoeffizient. Verf. behandelt das Problem mit hydrodynamischen Methoden. Die Kraftkomponenten sind \[ H_x = \frac {1}{4} B_{12} I_1 \cos \xi \cdot \zeta K_0 (\zeta ), \quad H_z = \frac {1}{4} B_{12} I_1 \sin \xi \cdot \zeta K_1 (\zeta ), \] wo \[ \xi = 2 \pi \frac {x}{\lambda }, \quad \zeta = 2 \pi \frac {z}{\lambda }, \] \[ K_{\nu } (\zeta ) = \frac {\Gamma \left ( \nu + \frac {1}{2} \right ) (2 \zeta )^{\nu }}{\Gamma \left ( \frac {1}{2} \right )} \cdot \int _0^{\infty } \frac {\cos \xi \lambda \cdot d \xi }{(\xi ^2 + \zeta ^2)^{\nu + 1/2}}. \] Die Bewegungsgleichungen werden aufgestellt, und die Gleichung der Bahnen der Atome wird schließlich in der Form abgeleitet: \[ \sin \xi = \frac {\alpha }{\beta } \int _{\zeta }^{\zeta _0} \zeta K_1 (\zeta ) d \zeta \] (\(\alpha, \beta =\) const), wo die Bahnen als periodisch in \(\xi \) angenommen worden sind. Die möglichen Bahnformen werden in einem Diagramm veranschaulicht. Für den Dichtegradienten in der Chromosphäre wird unter gewissen Annahmen der Näherungsausdruck \[ \frac {\partial \varrho }{\partial \zeta } = - \varrho _0 \cdot \frac {2}{\pi } \zeta K_1 (\zeta ) \] abgeleitet, der annähernd eine exponentielle Dichteverteilung in Übereinstimmung mit den Beobachtungsdaten gibt. Die mittlere Horizontalgeschwindigkeit der Atome in der Chromosphäre ergibt sich größenordnungsgemäß zu 70 km/sek, ein Wert, der mit den Beobachtungen durchaus verträglich ist. Verf. zeigt auch, daß die Existenz einer scharfen äußeren Grenze der Chromosphäre aus seiner Theorie folgt, eine Schlußfolgerung, die sich ebenfalls mit den Beobachtungen gut verträgt. Weiter behandelt er zum Schluß die Protuberanzen, die sich leicht in seine Theorie einzuordnen scheinen, und die Möglichkeit der Emission von Atomen von der Chromosphäre. II. Die Arbeit verallgemeinert die in I erhaltenen Resultate dadurch, daß die Randverdunkelung der Sonne in Betracht gezogen wird. Diese Verfeinerung ändert qualitativ nichts am Ergebnis. Es wird dann weiter der Fall betrachtet, daß die Sonnenstrahlung einen Teil enthält, der in zwei Richtungen zur Sonnenoberfläche parallel ist. Auch für diesen allgemeinen Teil sind durchaus ähnliche Ergebnisse wie in der obigen Arbeit zu erwarten. Dann diskutiert Verf. die physikalischen Grundlagen seiner Chromosphärentheorie. Er gibt eine Rechtfertigung der Vernachlässigung der Absorption in der Chromosphäre und zeigt auch, wie man das Verhalten derjenigen Atome diskutieren kann, die im intensiven Spektralgebiet keine Hauptlinien haben.