Чтение онлайн

на главную - закладки

Жанры

Курс теоретической астрофизики
Шрифт:

Если температура звезды достаточно высока, чтобы вызвать вторую ионизацию данного атома, то туманность может быть разбита на три области. В первой, ближайшей к звезде области существуют в основном дважды ионизованные атомы и свечение происходит в линиях однажды ионизованного атома. В следующей области находятся в основном однажды ионизованные атомы и она светится в линиях нейтрального атома. В последней области содержатся лишь нейтральные атомы и она совсем не светится в линиях данного элемента, имеющих рекомбинационное происхождение.

Сказанное означает, что в туманностях должна существовать «стратификация» (т.е. слоистость) излучения. Этот теоретический вывод подтверждается наблюдениями: изображения

планетарных туманностей, полученные с помощью бесщелевого спектрографа, имеют в разных линиях неодинаковую величину. При этом, как и следовало ожидать, размеры изображения в общем тем меньше, чем больше потенциал ионизации атома. Например, размеры изображений туманностей в линиях ионизованного гелия значительно меньше, чем в линиях нейтрального гелия.

4. Энергетический баланс свободных электронов.

При выводе ионизационной формулы мы считали, что в каждом элементарном объёме туманности число свободных электронов не меняется с течением времени. Теперь рассмотрим ещё одно важное уравнение стационарности, выражающее собой закон сохранения энергии свободных электронов. Это позволит получить зависимость между температурой звезды и электронной температурой туманности [4].

Мы будем считать, что свободные электроны возникают при фотоионизации атомов водорода. Среднюю энергию, получаемую электроном при фотоионизации, обозначим через . Так как число ионизаций должно равняться числу рекомбинаций, то количество энергии, приобретаемое электронами в 1 см^3 за 1 с будет равно

n

e

n

1

C

i

.

Свободные электроны расходуют свою энергию разными путями. Некоторая часть их энергии тратится на излучение в непрерывном спектре при рекомбинациях и свободно-свободных переходах. Эту часть энергии мы обозначим через

n

e

n

1

C

i

i

+

f

,

где i — средняя энергия свободного электрона, захваченного на i-й уровень. Другая часть энергии свободных электронов, которую мы обозначим через E, расходуется на возбуждение свечения в линиях «небулия» (в предыдущем параграфе приближённо считалось, что на это идёт вся энергия, получаемая свободными электронами при фотоионизациях). Наконец, свободные электроны могут тратить свою энергию на возбуждение атомов водорода. Хотя энергия, требуемая для возбуждения атома водорода, и велика, но этих атомов очень много, вследствие чего потерю энергии свободных электронов при столкновениях с ними надо принимать во внимание. Мы обозначим через nneDi число возбуждений i-го уровня водорода и через nneDc — число ионизаций атома водорода, происходящих в 1 см^3 за 1 с при столкновениях со свободными электронами. Тогда энергия, теряемая свободными электронами при этих столкновениях, будет равна

nn

e

2

D

i

h

i

+

D

c

h

c

.

На основании закона сохранения энергии имеем

n

e

n

1

C

i

=

n

e

n

1

C

i

i

+

f

+E+

+

nn

e

2

D

i

h

i

+

D

c

h

c

.

(23.24)

Будем

для простоты считать, что температура в туманности везде одинакова. Тогда, интегрируя соотношение (23.24) по всему объёму туманности, находим

1

C

i

n

e

n

dV

=

1

C

i

i

+

f

n

e

n

dV

+

+

E

dV

+

2

D

i

h

i

+

D

c

h

c

n

n

e

dV

,

(23.25)

где — энергия, получаемая электроном при фотоионизации, средняя для всей туманности.

Энергию, излучаемую туманностью в линиях «небулия», удобно выразить через энергию, излучаемую туманностью в какой-либо бальмеровской линии, например, в линии H. Делая это, имеем

E

dV

=

INeb

IH

A

h

n

dV

,

(23.26)

где INeb/IHотношение интенсивностей линий «небулия» и H в спектре туманности. Но величина nk, представляющая собой число атомов водорода в k-м состоянии в 1 см^3, должна быть пропорциональна nen, так как заполнение уровней атома водорода происходит в результате рекомбинаций. Поэтому, вводя обозначение nk=zknen (об определении чисел zk см. в следующем параграфе), вместо (23.26) получаем

E

dV

=

INeb

IH

A

h

z

n

e

n

dV

.

(23.27)

Подставляя (23.27) в (23.25), находим

1

C

i

=

1

C

i

i

+f+

INeb

IH

A

h

z

+

+

n

Поделиться:
Популярные книги

Русь. Строительство империи 2

Гросов Виктор
2. Вежа. Русь
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
рпг
5.00
рейтинг книги
Русь. Строительство империи 2

Маверик

Астахов Евгений Евгеньевич
4. Сопряжение
Фантастика:
боевая фантастика
постапокалипсис
рпг
5.00
рейтинг книги
Маверик

Замуж второй раз, или Ещё посмотрим, кто из нас попал!

Вудворт Франциска
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
5.00
рейтинг книги
Замуж второй раз, или Ещё посмотрим, кто из нас попал!

Враг из прошлого тысячелетия

Еслер Андрей
4. Соприкосновение миров
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Враг из прошлого тысячелетия

Жена по ошибке

Ардова Алиса
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
7.71
рейтинг книги
Жена по ошибке

Безумный Макс. Поручик Империи

Ланцов Михаил Алексеевич
1. Безумный Макс
Фантастика:
героическая фантастика
альтернативная история
7.64
рейтинг книги
Безумный Макс. Поручик Империи

На границе империй. Том 10. Часть 2

INDIGO
Вселенная EVE Online
Фантастика:
космическая фантастика
5.00
рейтинг книги
На границе империй. Том 10. Часть 2

Единственная для темного эльфа 3

Мазарин Ан
3. Мир Верея. Драконья невеста
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
5.00
рейтинг книги
Единственная для темного эльфа 3

Возвышение Меркурия

Кронос Александр
1. Меркурий
Фантастика:
героическая фантастика
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Возвышение Меркурия

Кодекс Охотника. Книга XIX

Винокуров Юрий
19. Кодекс Охотника
Фантастика:
фэнтези
5.00
рейтинг книги
Кодекс Охотника. Книга XIX

Последний Паладин

Саваровский Роман
1. Путь Паладина
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Последний Паладин

Сама себе хозяйка

Красовская Марианна
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
5.00
рейтинг книги
Сама себе хозяйка

Ученичество. Книга 2

Понарошку Евгений
2. Государственный маг
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
5.00
рейтинг книги
Ученичество. Книга 2

Пушкарь. Пенталогия

Корчевский Юрий Григорьевич
Фантастика:
альтернативная история
8.11
рейтинг книги
Пушкарь. Пенталогия