Чтение онлайн

на главную - закладки

Жанры

Курс теоретической астрофизики
Шрифт:

В таблице 15 приведены значения энергии ионизации нейтральных и однажды ионизованных атомов. Из таблицы видно, что наименьшими энергиями ионизации из нейтральных атомов обладают металлы (Na, Ca, Fe и др.). В звёздных атмосферах они ионизуются уже при температурах порядка 5 000 K. При повышении температуры претерпевает ионизацию водород. Самая высокая температура нужна для ионизации гелия.

Таблица 15

Энергия ионизации некоторых атомов

(в электронвольтах)

Элемент

'

Элемент

'

H

13,60

Ar

15,75

27,6

He

24,58

54,4

K

4,34

31,8

Li

5,39

76,6

Ca

6,11

11,9

Be

9,32

18,2

Sc

6,56

12,8

B

8,30

25,1

Ti

6,83

13,6

C

11,26

24,4

V

6,74

14,6

N

14,54

29,6

Cr

6,76

16,5

O

13,61

35,1

Mn

7,43

15,6

F

17,42

35,0

Fe

7,90

16,2

Ne

21,56

41,1

Co

7,86

17,0

Na

5,14

47,3

Ni

7,63

18,2

Mg

7,64

15,0

Cu

7,72

20,3

Al

5,98

18,8

Zn

9,39

18,0

Si

8,15

16,3

Ga

6,00

20,5

P

10,55

19,6

Ge

7,88

15,9

S

10,36

23,4

As

9,85

20,2

Cl

13,01

23,8

Se

9,75

21,4

Br

11,84

21,6

Kr

14,00

24,6

Rb

4,18

27,4

Sr

5,69

11,0

Y

6,60

12,3

Zr

6,95

14,0

Nb

6,77

13,5

Mo

7,18

15,2

Tc

7,45

15,0

Ru

7,50

16,4

Rh

7,70

18,1

Pd

8,33

19,9

Ag

7,57

22,0

Cd

8,99

16,9

In

5,78

18,9

Sn

7,33

14,6

Как

уже сказано, формулы Больцмана и Саха можно применять к звёздным атмосферам только в качестве первого приближения. В тех же случаях, когда для определения величин ni/n и n/n необходимо иметь более точные формулы, приходится рассматривать те конкретные процессы, которые обусловливают эти величины, т.е. процессы возбуждения и ионизации атомов под действием
излучения и под действием столкновений (а также обратные процессы). В таких случаях для определения степени возбуждения и ионизации атомов получаются формулы (13.2) и (13.3) с некоторыми поправочными множителями. Для звёздных атмосфер эти множители обычно не сильно отличаются от единицы. Однако для многих других астрофизических объектов отклонение упомянутых множителей от единицы оказывается очень большим. Примером могут служить газовые туманности, которые мы рассмотрим позднее (см. § 23 и 24).

2. Концентрация свободных электронов.

Для нахождения степени ионизации атомов по формуле (13.3) необходимо знать концентрацию свободных электронов ne. Эта величина зависит от глубины и должна определяться на основе расчёта моделей звёздных фотосфер (см. § 6). Однако в некоторых случаях представляет интерес только среднее значение концентрации свободных электронов в атмосфере. Указанная величина, которую мы обозначим через ne, обычно определяется одним из двух способов.

Первый способ может быть использован тогда, когда в спектре звезды наблюдаются линии одного и того же атома в разных стадиях ионизации. Допустим, например, что наблюдаются линии нейтрального и однажды ионизованного атомов. В таком случае при помощи кривой роста и формулы Больцмана можно найти числа n и n. После этого по формуле ионизации определяется и искомая величина ne.

В спектре Солнца присутствуют линии Ca и Ca, а также Sr и Sr. Применение указанного способа в обоих случаях даёт приблизительно одинаковый результат, а именно, ne10^1^2 см^3.

Второй способ определения величины ne основан на подсчёте числа линий бальмеровской серии водорода, наблюдающихся в спектре звезды. Как уже говорилось, высокие уровни атома в действительности не осуществляются вследствие влияния посторонних частиц. Поэтому должна существовать верхняя граница и для числа наблюдаемых линий. Обозначим через i номер последнего осуществляющегося уровня и через ri — соответствующий ему радиус орбиты. Обозначим также через r среднее расстояние между частицами. Очевидно, что должно быть ri<r. Но для атома водорода ri=ri^2, где r — радиус первой орбиты Бора (r=0,53·10 см), а среднее расстояние между частицами равно

r

=

3

4n

1/3

,

(13.11)

где n — концентрация частиц. Поэтому мы получаем

ri^2

<

3

4n

1/3

,

(13.12)

или

lg

n

<

24,21

6

lg

i

.

(13.13)

Неравенство (13.13) позволяет оценить верхнюю границу для концентрации частиц n (в том числе и концентрации свободных электронов ne) по наблюдаемому числу бальмеровских линий.

Поделиться:
Популярные книги

Провалившийся в прошлое

Абердин Александр М.
1. Прогрессор каменного века
Приключения:
исторические приключения
7.42
рейтинг книги
Провалившийся в прошлое

Хроники сыска (сборник)

Свечин Николай
3. Сыщик Его Величества
Детективы:
исторические детективы
8.85
рейтинг книги
Хроники сыска (сборник)

Не грози Дубровскому! Том II

Панарин Антон
2. РОС: Не грози Дубровскому!
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Не грози Дубровскому! Том II

Инвестиго, из медика в маги 2

Рэд Илья
2. Инвестиго
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Инвестиго, из медика в маги 2

Отмороженный

Гарцевич Евгений Александрович
1. Отмороженный
Фантастика:
боевая фантастика
рпг
5.00
рейтинг книги
Отмороженный

Хозяйка лавандовой долины

Скор Элен
2. Хозяйка своей судьбы
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
6.25
рейтинг книги
Хозяйка лавандовой долины

Барон ненавидит правила

Ренгач Евгений
8. Закон сильного
Фантастика:
попаданцы
аниме
фэнтези
5.00
рейтинг книги
Барон ненавидит правила

Кодекс Крови. Книга V

Борзых М.
5. РОС: Кодекс Крови
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Кодекс Крови. Книга V

Звездная Кровь. Изгой II

Елисеев Алексей Станиславович
2. Звездная Кровь. Изгой
Фантастика:
боевая фантастика
попаданцы
технофэнтези
рпг
5.00
рейтинг книги
Звездная Кровь. Изгой II

Держать удар

Иванов Дмитрий
11. Девяностые
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
5.00
рейтинг книги
Держать удар

Блуждающие огни 4

Панченко Андрей Алексеевич
4. Блуждающие огни
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
5.00
рейтинг книги
Блуждающие огни 4

Надуй щеки!

Вишневский Сергей Викторович
1. Чеболь за партой
Фантастика:
попаданцы
дорама
5.00
рейтинг книги
Надуй щеки!

Делегат

Астахов Евгений Евгеньевич
6. Сопряжение
Фантастика:
боевая фантастика
постапокалипсис
рпг
5.00
рейтинг книги
Делегат

Клан

Русич Антон
2. Долгий путь домой
Фантастика:
боевая фантастика
космическая фантастика
5.60
рейтинг книги
Клан