Ionization of Hydrogen in the Solar Atmosphere

채종철

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자료유형: 학술저널

저자정보: 채종철 (서울대학교)

저널정보: 한국우주과학회 Journal of Astronomy and Space Sciences Journal of Astronomy and Space Sciences 제38권 제2호

발행연도: 2021.1

수록면: 83 - 92 (10page)

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The ionization degree of hydrogen is crucial in the physics of the plasma in the solar chromosphere. It specifically limits the range of plasma temperatures that can be determined from the Hα line. Given that the chromosphere greatly deviates from the local thermodynamic equilibrium (LTE) condition, precise determinations of hydrogen ionization require the solving of the full set of non-LTE radiative transfer equations throughout the atmosphere, which is usually a formidable task. In many cases, it is still necessary to obtain a quick estimate of hydrogen ionization without having to solve for the non-LTE radiative transfer. Here, we present a simple method to meet this need. We adopt the assumption that the photoionizing radiation field changes little over time, even if physical conditions change locally. With this assumption, the photoionization rate can be obtained from a published atmosphere model and can be used to determine the degree of hydrogen ionization when the temperature and electron density are specified. The application of our method indicates that in the chromospheric environment, plasma features contain more than 10% neutral hydrogen at temperatures lower than 17,000 K but less than 1% neutral hydrogen at temperatures higher than 23,000 K, implying that the hydrogen temperature determined from the Hα line is physically plausible if it is lower than 20,000 K, but may not be real, if it is higher than 25,000 K. We conclude that our method can be readily exploited to obtain a quick estimate of hydrogen ionization in plasma features in the solar chromosphere.

#atomic processes #Sun: atmosphere #Sun: chromosphere #radiative transfer

참고문헌 (13)

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Kwangsu Ahn / 2014 / Active Region Coronal Rain Event Observed by the Fast Imaging Solar Spectrograph on the NST / Solar Physics 289(11):4117~4136

Mats Carlsson / 1992 / Non-LTE radiating acoustic shocks and CA II K2V bright points / The Astrophysical Journal 397:L59

Mats Carlsson / 2002 / Dynamic Hydrogen Ionization / The Astrophysical Journal 572(1):626~635

Jongchul Chae / 2013 / Fast Imaging Solar Spectrograph of the 1.6 Meter New Solar Telescope at Big Bear Solar Observatory / Solar Physics 288(1):1~22

Chae J / 2020 / Inference of chromospheric plasma parameters on the Sun. Multilayer spectral inversion of strong absorption lines. / Astron. Astrophys. 640:A45

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Jongchul Chae

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