Лекции.Орг

Искусственные сооружения железнодорожного транспорта: Искусственные сооружения по протяженности составляют в среднем менее 1,5% общей длины пути...

Электрогитара Fender: Эти статьи описывают создание цельнокорпусной, частично-полой и полой электрогитар...

Экологические группы птиц Астраханской области: Птицы приспособлены к различным условиям обитания, на чем и основана их экологическая классификация...

 

Категории:


Объективные признаки состава административного правонарушения: являются общественные отношения, урегулированные нормами права и охраняемые...


Искусственные сооружения железнодорожного транспорта: Искусственные сооружения по протяженности составляют в среднем менее 1,5% общей длины пути...


Макетные упражнения: Макет выполняется в масштабе 1:50, 1:100, 1:200 на подрамнике...

Межзвездная среда



14.1 Межзвездное поглощение в полосе V связано с избытком цвета известным соотношением

По условию задачи . Далее, истинный показатель цвета у звезды класса A0 равен нулю по определению показателя цвета. Поэтому искомый наблюдаемый показатель цвета равен

14.2 Поглощаемое туманностью излучение центральной звезды -- это излучение в далеком ультрафиолете (лаймановский континуум, ). При столь высокой температуре звезды большая часть ее излучения приходится на лаймановский континуум, и потому поглощается туманностью, ионизуя водород. В видимой же области спектра туманность прозрачна и для излучения центральной звезды, и для излучения просвечивающих сквозь нее далеких объектов.

14.3 Число фотонов, испускаемое за единицу времени с 1 см2 черного тела температуры T, равно . Здесь -- постоянная Стефана, а -- это средняя энергия одного чернотельного фотона (см. задачу ). Так как температура звезды по условию задачи очень высока, почти все эти фотоны принадлежат лаймановскому континууму ( ) и, значит, почти каждый из них может ионизовать атом водорода. Поэтому полное число ионизаций за 1 с близко к полному числу фотонов, излучаемых звездой за единицу времени:

Чтобы облегчить вычисления, температура звезды, заданная в условии задачи, несколько завышена по сравнению с теми температурами, которые обычно имеют звезды, возбуждающие свечение газовых туманностей. Звезда класса O5 имеет температуру около 50000 K и испускает ежесекундно лаймановских фотонов. Это неплохо согласуется с нашей оценкой, если учесть, что двукратное различие в температуре дает различие в числе фотонов в 8 раз.

14.4 Ионизовать водород способно лишь излучение с длиной волны , или с частотой с . Если считать, что спектр излучения звезды чернотельный, то искомая доля энергии равна

При K для получения хорошей оценки величины функцию Планка можно брать в приближении Вина:

(Обосновать последнее утверждение, пользуясь решением задачи ).

В первоначальной версии рукописи здесь стояло: "В результате несложных вычислений находим ". Однако один из авторов настоял, что нужно воспользоваться этим случаем, чтобы проиллюстрировать, как грамотно вести оценочные расчеты.

Введем безразмерную частоту . Для водорода . Появившийся здесь коэффициент 160000 -- это энергия ионизации водорода (13.6 эВ) в температурной шкале. Это число очень полезно помнить. Оно часто появляется в самых разных астрофизических задачах. При K, заданных в условии задачи, мы имеем поэтому , так что

Ясно, что при экспонента меняется гораздо быстрее, чем , и поэтому

Это вполне приличная оценка (погрешность ). Ее можно уточнять, интегрируя несколько раз по частям и получая каждый раз все более точные результаты, но нам это вряд ли потребуется. Далее (см. задачу ),

Итак,

Советуем запомнить, что с очень хорошей точностью (на самом деле ) -- это часто помогает делать быстрые оценки. Поэтому , и мы получаем

Учить такой кухне прикидочных расчетов почему-то считается почти что неприличным -- а в результате студенты зря теряют массу времени попусту.

14.5 Основная составляющая газовых туманностей и межзвездной среды -- это водород. В областях HII он практически полностью ионизован (отсюда и их название). Поэтому , где и -- концентрации протонов и электронов, соответственно. Полное число ионизаций во всей области HII за единицу времени равно полному числу ионизующих фотонов, испускаемых возбуждающей звездой и поглощаемых в области HII. Оно, очевидно, не зависит от концентрации частиц в самой области HII. В стационарном состоянии полное число ионизаций должно равняться полному числу рекомбинаций. Рекомбинации происходят при столкновениях протонов и электронов, и потому число их в единице объема пропорционально , или . Поэтому полное число рекомбинаций во всей области HII пропорционально , где -- радиус области HII. С другой стороны, оно равно числу ионизаций -- фиксированному числу, определяемому параметрами возбуждающей звезды (ее радиусом и температурой). Итак, , откуда и следует, что .

14.6 Масса молекулы водорода H2 примерно равна удвоенной массе протона, т.е. г. Объем облака по порядку величины есть пк см см3. Поэтому масса облака составляет г .

14.7 Проходящее сквозь газ излучение ослабляется в e раз, где -- оптическая толщина слоя газа. В центре линии L она равна , где N -- полное число атомов водорода на луче зрения. Будем считать, что поглощение становится заметным, когда . Соответствующая масса на луче зрения составляет г/см2. Ошеломляющий результат, не правда ли? Вывод: спектральный анализ обладает колоссальной чувствительностью. Он позволяет выявлять присутствие совершенно ничтожных количеств вещества.





Дата добавления: 2015-09-20; просмотров: 202 | Нарушение авторских прав


Похожая информация:

Поиск на сайте:


На сайте можно прочитать про:

Искусственные сооружения железнодорожного транспорта: Искусственные сооружения по протяженности составляют в среднем менее 1,5% общей длины пути...

Электрогитара Fender: Эти статьи описывают создание цельнокорпусной, частично-полой и полой электрогитар...

Экологические группы птиц Астраханской области: Птицы приспособлены к различным условиям обитания, на чем и основана их экологическая классификация...


© 2015-2017 lektsii.org - Контакты

Ген: 0.008 с.