Давайте вспомним, почему вообще возникает какая-то линия в спектре.
В атоме есть два электронных уровня с некоторой разностью энергий. Если электрон находится на верхнем уровне, то он может перейти на нижний, при этом испускается фотон соответствующей энергии и в итоге получается эмиссионная линия. Если электрон находится на нижнем уровне, то при поглощении фотона той же энергии он переходит на верхний уровень - образуется линия поглощения. Прочие детали, вроде ударного возбуждения и т.п., для простоты опустим.
Теперь зададимся таким вопросом. Пусть у нас есть газообразный натрий, в атомах которого все электроны находятся на верхнем из интересующих нас уровней (такого в реальности - опять-таки за вычетом сильно специфических случаев - не бывает, но представить себе такое можно). Возможна ли ситуация, при которой в результате просвечивания такого газа каким-то источником непрерывного спектра у нас возникнет линия поглощения? Нет. Все электроны уже наверху, нижний уровень не заселен, поглощать фотоны в этой линии уже нечему.
Другой предельный случай - мы засыпаем спиртовку такими атомами натрия, в которых все электроны на нижнем уровне, и смотрим ее собственный спектр. Будет ли там эмиссионная линия? Опять-таки нет, переходить вниз нечему, все уже перешло.
Отсюда общая мораль. Возникновение той или иной линии, а также ее интенсивность определяются в том числе и распределением электронов по разным уровням в атомах.
Ну и последний штрих к модели. Равновесное распределение электронов по уровням определяется в конечном счете температурой газа, причем оно похоже, например, на распределение молекул воздуха в атмосфере Земли: чем больше температура, тем выше в среднем находятся молекулы (и атомы на энергетических уровнях). И, поскольку пламя спиртовки холодное (по меркам интересующих нас явлений), то электроны в атомах натрия находятся в основном на нижнем уровне.
Дальше описание становится совсем "популярным", но качественно картина выглядит примерно так.
В натрии в горелке есть много атомов с электронами на нижнем уровне и мало - на верхнем. Иногда электроны с верхнего уровня переходят вниз и испускают фотоны. Но намного чаще (поскольку таких атомов намного больше) происходит поглощение фотонов солнечного света той же энергии и переход электронов снизу вверх. Газообразный натрий, как говорят, "оптически тонкий" - вероятность однократного поглощения фотона существенно меньше единицы, поэтому шансы на то, что образовавшийся при переходе вниз фотон потом чем-то поглотится, уже очень мала и ей просто можно пренебречь, так что каждый атом и каждый фотон если и участвуют в каком-то таком процессе, то только один раз.
Эту ситуацию можно изменить двумя путями. Во-первых, можно уменьшить количество фотонов солнечного света. Очевидно, что чем их меньше, тем меньше будет переходов вверх (а вот количество переходов вниз останется примерно таким же, поскольку вероятность такого перехода определяется фактически только свойствами атома), поэтому рано или поздно мы добьемся того, что что линия поглощения превратится в эмиссионную. Это такой случай:
Когда солнечный свет был достаточно ослаблен, то на месте двух темных линий D появлялись две светлые
Во-вторых, можно увеличить температуру натрия, чтобы электронов на верхнем уровне стало больше, и добившись того, чтобы вероятности переходов вверх и вниз (при той же внешней освещенности) оказались бы одинаковыми. Тогда, очевидно, наличие горелки с натрием ничего в спектре не поменяет (в первом приближении), а дальнейшее увеличение температуры приведет к тому, что линия поглощения в спектре Солнца будет становиться все менее интенсивной, поскольку горелка начнет испускать больше фотонов в линии, чем поглощать. Правда, в реалистичных условиях это технически невозможно - для горелки слишком горячо.
