Спектральні серії та рекомбінаційні радіолінії - Конспект, раздел Образование, З дисципліни Астрофізика
Перші Лінії Спектральних Серій Називаються Резонансними Й Поз...
Перші лінії спектральних серій називаються резонансними й позначаються Lα (Лайман-альфа, 2I, λ1216Å), Нα (Бальмер-альфа, 32, λ 6563Å), Нβ (42, λ4861Å), Нγ (λ 4340 Å) та Нδ (λ 4102 Å). Останні лінії серії Бальмера йдуть до ультрафіолетової області.
Як зазначалось в розділі 2.2, перехід mn при m=відповідає випромінюванню в неперервному спектрі – континуумі. Лайманівський континуум – це всі λ912 Å, бальмерівський – λ3646 Å.
В міжзоряному високорозрідженому іонізованому газі можлива рекомбінація на високі рівні, недосяжна в лабораторних умовах. Присутність сусідніх атомів робить електрон вільним вище критичного рівня (формула Інгліса-Теллера):
В атмосферах зірок N1015см-3, тому n* ~ 10, а в міжзоряному газі N10см-3, і n*~1000. Тому такий газ випромінює неперервний спектр, в якому висвітлені майже повні континууми: лайманівський, бальмерівський та ін., включаючи ультрафіолетову та інфрачервону області, й радіодіапазон.
При значних густинах відбувається розщеплення та зміщення рівнів під дією електричного поля (ефект Штарка), тому в лабораторних умовах не спостерігаються окремі лінії при переходах між високозбудженими рівнями.
При підтримці іонізації згідно з:
(2.12)
відбувається нагрівання газу; частка енергії переходить потім в теплове випромінювання.
Осідаючи на високих рівнях, електрони здійснюють переходи між найближчими рівнями, даючи слабкі радіолінії, що називаються рекомбінаційними:
(2.13)
де R=1,097·107м-1. Через близькість цих рівнів штарківське уширення для них майже однакове, тому різниця енергій зберігається, й радіолінії спостерігаються до високих n. З виявлених ліній найкоротша за довжиною хвилі Н42α (λ=3,5мм) та найдовша Н300α (λ=1,25мм). Велике значення рекомбінаційних ліній в тому, що вони дозволяють виявити зони НІІ та процеси в них (по штарківському та доплерівському уширенню) навіть тоді, коли ці зони закриті пилом, великі маси якого входять до дискової складової спіральних галактик, в тому числі й нашої. На жаль, цей пил поглинає видимі промені значної частини Галактики, але завдяки рекомбінаційним радіолініям вдалося намітити загальний розподіл НІІ в Галактиці, тобто її структуру в плані.
Для водню швидкість рекомбінації пропорційна Nе·Nр, причому Nе=Nр. Тому енергія, випромінювана стовпом однорідного газу товщиною l, пропорційна мірі емісії:
(2.14)
Все темы данного раздела:
З дисципліни Астрофізика
Для студентів спеціальності 6.070102 (фізика твердого тіла)
Затверджено редакційно-видавничою
секцією науково-методичної ради ДДТУ
протоко
Астрофізика як наука та предмет її досліджень
Астрофізика вивчає будову, фізичні властивості космічних об’єктів та явища, що відбуваються у світовому просторі. Предметом досліджень астрофізики є область Всесвіту
Видима зоряна величина.
Астрофотометрія досліджує блиск небесних світил, тобто освітленість Е – світловий потік, що падає на одиницю поверхні, нормальної до променів. Інтенсивність
I = E
В загальному випадку
(1.6)
Звідки слідує формула Погсона:
Показник кольору
Різниця блиску зірки в різних ділянках спектра називається показником кольору:
Світність та абсолютна зоряна величина. Модуль відстані
Абсолютна зоряна величина характеризує світність зірки і являє собою видиму величину, яку мала б зірка на відстані 10 парсек. Один парсек – відстань, з якої радіус земної орбіти вид
Річний паралакс та визначення відстані близьких зірок
Річний паралакс p - це кут, під яким з зірки S (рис.1.2) видно радіус земної орбіти a.
Для теплового випромінювання
Iט ~при hν>>КT (1.14)
Частковим випадком теплового випром
Болометрична величина зірки
В (1.9) входить болометрична зоряна величина, яка враховує випромінювання зірки у всьому спектральному діапазоні:
mв = mv+
Потенціали збудження та іонізації атомів
Розглянемо основні закономірності поведінки газів у зоряних атмосферах та міжзоряному газові поблизу гарячих зірок, випромінювання яких іонізує оточуючий їх газ. Основною речовиною
Часові масштаби релаксаційних процесів
За час релаксації параметр системи зменшується у е=2,72 рази, тобто система наближається до рівноважного стану. Релаксаційними є процеси рекомбінації та переходів з вищих рів
Заборонені лінії
Це лінії, заборонені правилами вибору. Оскільки спін протона , то повний момент атома
Розподіли Больцмана та Максвелла
В класичній фізиці розподіл частинок ідеального газу по енергетичним рівням в умовах термодинамічної рівноваги описується функцією Больцмана:
Ефект Доплера
Ефект Доплера має виключно важливе значення в астрофізиці, тому що дозволяє по зміщенню та уширенню ліній визначати променеві швидкості об’єктів, швидкості руху газових хмар, рукаві
Рівняння переносу
Первісні γ-кванти, що виникають при ядерних реакціях в надрах зірок ( λ~ 0,001Å,
Коефіцієнт поглинання
При тепловому випромінюванні (поглинанні) відбуваються такі переходи електрона:
1) зв’язано-зв’язані; 2) зв’язано-вільні; 3) вільно-вільні. При першому з них (ν
Бальмерівський стрибок
По відомому α при даній Теф можна обчислити інтенсивність випромінювання, що виходить на поверхню зірки. Максимальним α стає за межею
Матеріальна єдність світу
Вивчення спектральних ліній зоряних атмосфер дозволяє оцінити загальну кількість поглинаючих атомів даного елемента, що знаходиться в певному енергетичному стані і межах визначеного
Спектральна класифікація зірок та її фізичні основи
Спектр випромінювання зірок – суцільний, з темними лініями поглинання (в зоряних атмосферах) та іноді – з яскравими емісійними лініями, що виникають у верхніх шарах зірок. Вид спект
Ефекти обертання та турбулентності
Розбіжність в спектрах зірок одного класу пов'язана також з різними швидкостями їх обертання навколо осі, а також з міцними турбулентними рухами в зоряних атмосферах. За рахунок ефе
Загальна характеристика нетеплового випромінювання
Нетеплове випромінювання генерується в нерівноважних умовах, коли розподіл електронів по швидкостям не є максвеловським. Спостереженнями в радіодіапазоні встановлено, що значна част
Синхротронне випромінювання
Нетеплове випромінювання, що генерується релятивістськими зарядженими частинками в зовнішніх магнітних полях, знайдене в синхротронах і тому назване синхротронним. Електрон рухаєтьс
Комптонівське розсіювання електромагнітних хвиль на релятивістських електронах
Нехай між джерелом, випромінюючим з частотою ν0, та спостерігачем знаходиться хмара релятивістських електронів з енергією Е . Зіткнувшись з таким елект
Розсіювання плазмових хвиль на релятивістських електронах
В умовах космосу в плазмі можливі повздовжні та поперечні плазмові хвилі. Заряд в плазмі нейтралізується зарядами протилежного знаку за межами сфери радіуса D (дебаївський ра
Загальні відомості про Сонце. Будова атмосфери.
Сонце – жовтий карлик класу G2: Rʘ = 6,96·105км, mʘ – 1,99·І030 кг,
Прояви сонячної активності, що спостерігаються
Фотосфера виглядає як кипляча поверхня із світлих гранул на темному фоні, діаметром ~700 км з температурою, більшою на 400 К від темних проміжків. Гранули – не виверження газів дого
Радіо – та рентгенівське Сонце
В цих діапазонах Сонце – слабке джерело. Є чимало об'єктів (радіопульсари, залишки вибухів зірок, радіогалактики, релятивістські зірки тощо), які в них мають ту ж потужність, незва
Гідростатична рівновага Сонця
В газовій кулі масою m радіусом R виділимо на відстані r1 від центра стовпчик газу висотою
Динаміка зовнішніх шарів Сонця
Визначимо умову, при якій порушується променева рівновага й виникає конвекція. Нехай конвективний елемент газу в нижній фотосфері був адіабатно зміщений догори на
Умова стійкості гідростатичної рівноваги. Негативна теплоємність зірок
Гідростатична рівновага (6.5), осереднена для зірки в цілому
.
При
Причини сонячної активності. Магнітні поля плям
Плями виникають через конвекцію в зовнішніх шарах. Загальне магнітне поле пронизує н
Теорія сонячних спалахів
Кількісно ця теорія ще не розроблена внаслідок великої складності процесів, що протік
Утворення протуберанців
Протуберанці – це утворені потоками газу викиди речовини з підвищеною густиною й пониженою температурою, що виходять в корону. Спокійний протуберанець (h = 15–100 тис. км,
Джерела енергії Сонця
Джерелами енергії Сонця та зірок можуть бути гравітаційне стискання (див. розділ 6.6) та термоядерні реакції. Гравітаційна потенційна енергія:
Діаграма колір – світність.
Незалежно Е. Герцшпрунг та Г.Реесел на початку XX ст. встановили емпіричну залежність між світністю зірок та їх кольором (спектральним класом). На діаграмі К–С зірки у
Залежність маса-світність
Маса – найважливіша, але й найскладніша для визначення характеристика зірки. Надійного засобу визначення маси одиноких зірок взагалі не існує. Однак чимало зірок є подвійними, тобто
Залежність маса-світність
Маса – найважливіша, але й найскладніша для визначення характеристика зірки. Надійного засобу визначення маси одиноких зірок взагалі не існує. Однак чимало зірок є подвійними, тобто
Розв’язування
1)Використовуємо(1.11): ;
2)
Політропні моделі зірок.
Маса тонкого сферичного шару товщиною :
Умова променевої рівноваги. Основні рівняння теорії будови зірок.
При виведенні (7.11) не враховане неперервне енерговиділення. При заданих , R,
Моделі зірок
Розрахунок моделей зводиться до розв’язування основних рівнянь попереднього розділу з використанням таблиць
Синтез хімічних елементів в надрах зірок
В ядрах гігантів водню вже нема, а с
Модель білих карликів
Перший з білих карликів було відкрито в подвійній системі Сіріуса (Bеликого Пса): нав
Еволюція зірок
Зірки утворюються шляхом гравітаційної конденсації в газопилових комплексах (зони НІ з
Пульсуючі фізично змінні зірки.
Це зірки, що виконують коливання за рахунок енергії, що вивільняється в надрах, причому промениста енергія переходить в механічну. Овновні типи:
1. Довгоперіодичні цефеїди
Вибухи наднових зірок.
На пізніх стадіях еволюції масивні зірки вибухають, і їх світність збільшується неймовірно. Зірка, зовсім невидима на фото до спалаху, раптово з'являється. Тому їх і нарекли досить
Пульсари. Нейтронні зірки.
В 1967р. відкриті джерела короткоперіодичного радіовипромінювання, названі пульсарами (
Чорні дірки.
При навіть тиск виродженого нейтронного газу не здатний зупинити гравітаційне стиска
ЛІТЕРАТУРА
1. Д.Я.Мартынов. Курс общей астрофизики. - М.: Наука, 1971. - 616с.
2. Физика космоса. Под ред.Р.А.Сюняева. - М.:Сов.энциклопедия, 1986. - 783 с.
3. И.В.Савельев. Курс общей физик
Новости и инфо для студентов