Dvizhushiesya obolochki zvezd << Glava IV. Obolochki novyh zvezd | Oglavlenie | 4.2 Real'nyi atom >>
4.1 Atom s tremya urovnyami
V etom paragrafe chislo ionizovannyh atomov my budem oboznachat' cherez n3 (vmesto n+), a pod statisticheskim vesom tret'ego sostoyaniya budem ponimat' velichinu
(1) |
Naryadu s shirinoi spektral'noi linii Δν12 my vvedem effektivnye shiriny Δν13 i Δν23 . Togda formal'no tretii uroven' nichem ne budet otlichat'sya ot pervyh dvuh. Raznica mezhdu nimi budet tol'ko ta, chto dlya izlucheniya s chastotoi ν12 budet imet' znachenie effekt Doplera, a dlya izlucheniya s chastotami ν13 i ν23 - ne budet.
Usloviya luchevogo ravnovesiya my poluchim iz uslovii costoyanstva chisla atomov v kazhdom iz sostoyanii. Dlya pervogo i tret'ego sostoyanii eti usloviya imeyut vid:
(2) |
Zdes' my prenebregli perehodami, vyzvannymi stolknoveniyami, a takzhe einshteinovskim otricatel'nym poglosheniem. Vvedem teper' velichiny, obychno upotreblyaemye v teorii luchevogo ravnovesiya. Pust' aik - ob'emnyi koefficient poglosheniya, Jik - intensivnost' izlucheniya, εik - kolichestvo energii, izluchaemoe 1 sm3 za 1 sek. v edinichnom telesnom ugle.
My imeem
(3) |
(4) |
(5) |
i uravneniya (2) mogut byt' perepisany v vide:
(6) |
Estestvenno vvesti zdes' velichiny Kik i Cik, ravnye
(7) |
Krome togo, polozhim
(8) |
(9) |
Togda vmesto (6) poluchaem
(10) |
Tak kak otnoshenie a23/a13 proporcional'no velichine C12, to, voobshe govorya, vtoroe iz etih uravnenii yavlyaetsya nelineinym. Odnako my uzhe uslovilis' schitat', chto opticheskaya tolshina obolochki v chastote ν23 men'she edinicy. Poetomu velichinu ρ23 mozhno schitat' postoyannoi.
S pomosh'yu vysheprivedennyh formul legko nahodim
(11) |
gde ispol'zovano odno iz obychnyh oboznachenii:
(12) |
Vvedem eshe sleduyushee oboznachenie:
(13) |
Togda, podstavlyaya (11) v (10), okonchatel'no poluchaem
(14) |
Takovy usloviya luchevogo ravnovesiya nashei zadachi.
Vvedem opticheskie rasstoyaniya ot vnutrennei granicy obolochki v chastotah ν12 i ν13:
(15) |
gde r1 i r sut' rasstoyaniya vnutrennei granicy obolochki i dannogo sloya ot zvezdy. Oboznachim cherez θ ugol mezhdu napravleniem izlucheniya i napravleniem vneshnei normali k sloyu.
Togda uravnenie perenosa izlucheniya v chastote ν13 budet imet' obychnyi vid
(16) |
No dlya izlucheniya v chastote ν12, dlya kotorogo igraet rol' effekt Doplera, v predydushei glave my poluchili bolee slozhnoe uravnenie (III, 17). Schitaya, chto velichina β mala, vmesto uravneniya (III, 17) priblizhenno nahodim
(17) |
Otsyuda poluchaetsya sleduyushee uravnenie perenosa izlucheniya v chastote ν12:
(18) |
Takim obrazom nasha zadacha svoditsya k resheniyu uravnenii (14), (16) i (18).
V predydushei glave, rassmatrivaya luchevoe ravnovesie planetarnoi tumannosti v chastote ν12, my sostavili integral'noe uravnenie dlya velichiny C12. Teper', dlya prostoty, my predpochli poluchit' uravnenie perenosa (18) i reshim zadachu obychnym metodom Eddingtona.
Vvedem sleduyushie oboznacheniya:
(19) |
(20) | |
(21) |
(V poslednem uravnenii my prenebregali velichinoi β po sravneniyu s edinicei). Eti uravneniya s pomosh'yu (14) dayut:
(22) |
(23) |
(24) |
gde λ1 i λ2 sut' korni uravneniya
(25) |
a A, B, C, D - proizvol'nye postoyannye
V dal'neishem my budem schitat', chto
(26) |
Tak kak velichina q2 ochen' mala (poryadka 10-8), to eto uslovie yavlyaetsya vypolnennym dlya lyuboi obolochki.
(27) | |
(28) |
(29) |
Chtoby naiti proizvol'nye postoyannye A, V, S, D, nado zadat' granichnye usloviya. Eti usloviya my zadaem v vide
(30) |
Velichina πS13, t.e. chislo kvantov v chastote ν13, padayushih ot zvezdy na vnutrennyuyu granicu obolochki, ravna
(31) |
Naibol'shii interes predstavlyaet sluchai, kogda opticheskaya tolshina obolochki v chastote ν13 znachitel'no prevoshodit edinicu (τ0 > 1). V chtom sluchae dlya srednih chastei obolochki my legko poluchaem
(32) |
(tak kak ostal'nye chleny, vhodyashie v vyrazheniya dlya i , igrayut lish' rol' popravok vblizi granic). Podstavlyaya (32) v (14), dlya C12 i C13 nahodim
(33) |
Znanie velichin C12 i C13 pozvolyaet naiti stepen' vozbuzhdeniya i ionizacii v obolochke, t. e. velichiny n2/n1 i n3/n1. Na osnovanii sootnoshenii (3), (5) i (7), my imeem
(34) |
i, podstavlyaya (33) v (34) nahodim
(35) |
Oboznachim
(36) |
Togda formuly (35) preobrazuyutsya k vidu
(37) |
(38) |
Eti formuly yavlyayutsya dlya nas okonchatel'nymi. Otmetim, chto v sluchae nepodvizhnoi obolochki t. e. pri β = 0, velichiny i , a znachit, i velichiny n2/n1 i n3/n1, yavlyayutsya ne eksponencial'nymi, kak poluchilos' u nas, a lineinymi funkciyami ot opticheskogo rasstoyaniya.
Do sih por schitalos', chto v nebulyarnyh obolochkah stepen' vozbuzhdeniya i ionizacii zavisit ot treh velichin: ot temperatury zvezdy, ot koefficienta dilyucii i ot plotnosti materii. Teper' my vidim, chto ona zavisit takzhe - i pritom ves'ma sil'no - ot sostoyaniya dvizheniya obolochki. Chem bol'she gradient skorosti v obolochke, tem men'she stepen' vozbuzhdeniya i ionizacii i tem bystree ona padaet pri perehode ot vnutrennei granicy obolochki k vneshnei.
<< Glava IV. Obolochki novyh zvezd | Oglavlenie | 4.2 Real'nyi atom >>
Publikacii s klyuchevymi slovami:
obolochki zvezd - perenos izlucheniya
Publikacii so slovami: obolochki zvezd - perenos izlucheniya | |
Sm. takzhe:
|