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 宇宙谎言 氦丰度 

(2009-11-05 14:31:17)
标签:

宇宙学

氦丰度

太阳物理

空间化学

寓言



说谎的不一定是宇宙,作伥的一定是那些披着大旗的人。


1、讹讹这样相传

    氦在地壳中的含量极少,氦在空气中的含量为0.0005%。氦有两种天然同位素:氦3、氦4,自然界中存在的氦基本上是氦4。氦在整个宇宙中按质量计占23%,仅次于氢。

    氦在整个宇宙中按质量计占23%

    这个‘23%’是怎么得到的?
    ――显然是大爆炸推算出来的,至今并未有扎实的观测数据。



2、氦简介
  

    见下图。

 宇宙谎言 氦丰度 

 

 

3、太阳氦丰度 

    (《太阳物理导论》笔记)
    太阳大气的组成可由太阳光谱分析获得方法有两种:光谱综合法和生长曲线法。大部分元素的丰度是由测量光球起源的的太阳宁静区夫琅禾费谱线确定的;有些元素没有可测宁静区谱线,则在色球、日冕光谱,以及太阳黑子和耀斑光谱中寻找其谱线,包括吸收线和发射线;少数元素也可从太阳风和太阳耀斑发射的高能粒子流中直接测量含量。

    光谱分析法获得的元素丰度的误差主要有:大气模型不确定性,计算谱线理论轮廓和理论生长曲线中用到的谱线振子强度的不确定性。在1960年代末人们发现的铁的丰度应加大10倍。

    太阳上第二丰富的元素氦的丰度的测定至今仍有较大不确定性,其原因在于氦没有合适的光球谱线可供测量。氦的主要谱线来自色球和日冕的发射线,但在太阳边缘的日珥中可看到很强的D3线,而且还涉及到非局部热动平衡大气模型问题,测量精度不高。

    还有一种方法就是计算太阳内部结构模型拟合来确定。由此得到的氦含量按太阳总质量的百分比计为Y在0.23~0.28之间。其它元素的总含量为Z=0.02。

【点评】
      即便解决了中微子问题,现在又出现了氧丰度偏低问题,所以,太阳的氦丰度只能说悬而未决。

      宇宙元素的丰度是一个极其重要的物理量,它与宇宙的起源和演化有关,可以用来检验和制约恒星和星系的形成、演化动力学、核元素合成等理论,由于宇宙中天体都十分遥远,往往用太阳的元素丰度作为宇宙元素丰度的一个标定。

      长期以来,太阳元素丰度的确定主要利用原子光谱技术,通过观测和研究太阳可见光光谱和紫外光谱而获取,其不确定性主要包括:能级振子强度的不确定性;生长曲线的不确定性;以及缺乏对太阳大气模型的详细知识。

      由于这些不确定性,太阳元素丰度的信息除了来自原子光谱外,还利用诸如对陨石化学成份的分析、对太阳风成份的空间直接测量、以及对行星际太阳高能粒子(简称SEP)的直接测量等方法加以获取.

     如果将日冕元素丰度与光球元素丰度比较,很容易发现两者不一致:
     日冕中第一电离势(简称PIP)低的元素(小于10eV,如Mg、Si、Fe等)相对FIP高的元素(大于11 eV,如C、N、0、Ne等)明显地比光球增加,其增加值约为4倍左右。
     空间测量的SEP丰度与光球丰度也不相同。
     在大的渐变型耀斑中,SEP丰度接近日冕或太阳风丰度,而脉冲型事件中的SEP丰度则呈富3He和重元素丰度增加特性。

     近年来开始兴起的γ射线谱方法提供了获取γ射线产生区及加速作用粒子元素丰度的一个强有力的工具……(关于宇宙线与陨石的丰度将另述)。

 

     --如果太阳的氦丰度都难以测清的话,其它星体的都就难说了。


 

4、恒星氦丰度

  影响恒星光谱的三大因素:表面温度、运动速度、化学成分。
  而且,在超新星形成时也伴有氦的增丰,怎么就能相信所测到的是‘原初’氦丰度?
  下面是一些典型恒星和超新星的光谱:氦线在哪里?谁曾确凿地推算其氦丰度?

 宇宙谎言 氦丰度 

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 宇宙谎言 氦丰度 

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 宇宙谎言 氦丰度 

 

5、星系氦丰度

  星系光谱是复合的,由不同温度恒星的光混合而成:较热的恒星贡献了大部分蓝光;较冷的星产生了星系红光的大部分。

  下面是某星系的光谱:氦线足够强么?谁曾确凿地推算过星系的氦丰度?

 宇宙谎言 氦丰度 

 

6、宇宙的氦丰度究竟是多少?

  理论家们可以随便说,但,观测者在挠头。

  ---- 宇地对话 ----

    宇:月亮绕着地球转。
    地:是的。
    宇:宇宙绕着地球转。
    地:?!

    宇:某区域氦丰度是0.23。
    地:是的。
    宇:宇宙的氦丰度是0.23。
    地:?!


[再强调]   
    --如果太阳的氦丰度都难以测清的话,其它星体的就更难说了。
    --而且,太阳绝不是第一代恒星,所以,太阳的氦丰度肯定要比‘原初氦丰度’高。 
 

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