太阳等离子体中重元素的电离与绝热指数

背景。绝热指数 $\Gamma_1$ 作为太阳对流区部分电离等离子体中的热力学量被研究。目的。本研究旨在理解重元素对 $\Gamma_1$ 剖面的影响。我们利用 SAHA-S 状态方程针对不同的等离子体化学成分计算了 $\Gamma_1$，并分析了各元素对 $\Gamma_1$ 的贡献。方法。我们研究了相对于纯氢-氦等离子体所得值，由重元素电离引起的 $\Gamma_1$ 下降。这类差异被记为“Z 贡献”，我们针对八种元素（C、N、O、Ne、Mg、S、Si 和 Fe）以及对应太阳化学成分的元素混合物分析了它们。我们将单个 Z 贡献的线性组合与精确的 Z 贡献进行了比较。应用最小二乘技术将总的 Z 贡献分解到单元素贡献的基上，我们得到了重元素的质量分数。结果。重元素的 Z 贡献可以用单元素 Z 贡献的线性组合以 5e-6 的高精度描述。针对太阳型混合物的例子，考虑了从给定 $\Gamma_1$ 剖面估计重元素质量分数的反问题。在理想的数值模拟中，最丰富元素的质量分数可以优于千分之几的相对精度确定。当 $\Gamma_1$ 剖面存在随机或系统误差时，丰度估计的精度显著下降。若误差幅度不超过 1e-4，我们可期望至少以约 10% 的相对误差确定氧丰度。