Чтение онлайн

на главную - закладки

Жанры

Курс теоретической астрофизики
Шрифт:

Таблица 23

Оптические глубины в короне

для радиоизлучения

r

R

Длина волны

в см

50

100

150

187

300

400

800

1200

1,04

0,183

0,73

1,65

2,58

6,6

11

,7

47

107

1,1

0,061

0,26

0,59

0,93

2,4

4

,2

17

38

1,2

0,017

0,068

0,154

0,24

0,62

1

,08

4

,4

10

1,4

0,004

0,015

0,035

0,053

0,14

0

,25

1

,0

2

,3

1,6

0,0006

0,002

0,005

0,008

0,02

0

,03

0

,14

0

,82

Из

таблицы видно, что для метровых волн оптическая толщина короны превосходит единицу, т.е. радиоизлучение Солнца в метровом диапазоне волн идёт к наблюдателю в основном от короны. Для излучения же меньших длин волн корона в значительной мере прозрачна, и поэтому такое излучение доходит до наблюдателя не только от короны, но и от хромосферы.

Рассмотренный процесс поглощения радиоизлучения происходит при переходах свободных электронов с одной гиперболической орбиты на другую в поле иона. При обратных переходах происходит испускание квантов в области радиочастот. Такие переходы и являются причиной радиоизлучения спокойного Солнца. Таким образом, это излучение представляет собой обычное тепловое излучение электронного газа. По своему происхождению невозмущённое радиоизлучение Солнца не отличается от его излучения в оптической области спектра. Однако радиоизлучение Солнца идёт к наблюдателю от короны и хромосферы, а излучение в оптической области спектра — от более глубоких фотосферных слоёв. Это различие объясняется сильным возрастанием величины коэффициента поглощения с уменьшением частоты излучения.

Если мы знаем объёмный коэффициент поглощения , то можем легко определить и объёмный коэффициент излучения . Для этого воспользуемся известным соотношением

=

B

(T

e

)

,

(18.10)

которое для свободно-свободных переходов справедливо при максвелловском распределении свободных электронов по скоростям. Подставляя в формулу (18.10) выражения (18.1) и (18.8), получаем

=

n

e

n

2^2ekTe

33 c^3 (2mkTe)^3/^2

g

.

(18.11)

Знание коэффициентов поглощения и излучения позволяет вычислить интенсивность излучения, идущего к наблюдателю на любом расстоянии от центра солнечного диска. Таким вычислением мы займёмся ниже, а пока получим приближённую формулу для светимости Солнца в радиочастотах. Обозначим через R радиус солнечного диска для радиоизлучения частоты (он определяется из того условия, что оптический путь луча, идущего на расстоянии R от центра диска, равен единице). Тогда, считая, что Te=const,

для светимости Солнца в частоте имеем

L

=

4

R

^2

B

(T

e

)

.

(18.12)

Подставляя сюда выражение (18.1), находим

L

=

4^2

R

^2

2^2

c^2

kT

e

.

(18.13)

Применим формулу (18.13) к солнечному радиоизлучению на метровых волнах, которое, как было выяснено выше, идёт к нам от короны. Как следует из этой формулы, светимость Солнца пропорциональна квадрату частоты, что подтверждается наблюдениями. По величине светимости, находимой из наблюдений, можно при помощи формулы (18.13) определить электронную температуру короны Te.

Как уже говорилось, яркостная температура Солнца T в метровом диапазоне порядка 10 кельвинов. Сравнивая между собой формулы (18.6) и (18.13), мы видим, что TTe (так как R мало отличается от R). Поэтому и электронная температура короны должна быть порядка 10 кельвинов. Измерение светимости Солнца в радиочастотах было одним из первых свидетельств в пользу высокой температуры короны. Если бы температура короны равнялась температуре фотосферы, то светимость Солнца в метровом диапазоне была бы в сотни раз меньше наблюдаемой (так как LTe).

Радиоизлучение Солнца на сантиметровых волнах идёт в основном от верхних слоёв хромосферы. Измеренная яркостная температура этого излучения (порядка 10 000 K) приближённо равна электронной температуре указанных слоёв.

Следует подчеркнуть, что формула (18.13) справедлива лишь при Te=const. Поэтому её нельзя применять к радиоизлучению Солнца на дециметровых волнах, которое идёт к нам частью от короны, а частью от хромосферы. Формула для светимости Солнца в этом случае будет получена ниже.

3. Распределение радиоизлучения по диску.

Знание механизма радиоизлучения спокойного Солнца даёт возможность найти распределение интенсивности этого излучения по диску. Вообще говоря, радиоизлучение данной частоты идёт к наблюдателю как от короны, так и от хромосферы.

Мы обозначим температуру короны через T а температуру хромосферы — через T и будем считать их постоянными. Примем также, что корона и хромосфера обладают сферической симметрией, причём граница между ними представляет сферу радиуса R.

Интенсивность излучения частоты , идущего к наблюдателю на расстоянии r от центра диска, даётся формулой

I

(r)

=

+

B

(T

e

)

exp

– t

ds

,

(18.14)

где t — оптическое расстояние данного места в солнечной атмосфере до наблюдателя [сравните с формулой (16.9)]. Если r>R, то излучение идёт только от короны, и формула (18.14) принимает вид

Поделиться:
Популярные книги

Камень Книга седьмая

Минин Станислав
7. Камень
Фантастика:
фэнтези
боевая фантастика
6.22
рейтинг книги
Камень Книга седьмая

Бастард Императора. Том 2

Орлов Андрей Юрьевич
2. Бастард Императора
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Бастард Императора. Том 2

Адвокат вольного города 2

Парсиев Дмитрий
2. Адвокат
Фантастика:
городское фэнтези
альтернативная история
аниме
5.00
рейтинг книги
Адвокат вольного города 2

(Не) моя ДНК

Рымарь Диана
6. Сапфировые истории
Любовные романы:
современные любовные романы
эро литература
5.00
рейтинг книги
(Не) моя ДНК

Отморозки

Земляной Андрей Борисович
Фантастика:
научная фантастика
7.00
рейтинг книги
Отморозки

6 Секретов мисс Недотроги

Суббота Светлана
2. Мисс Недотрога
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
эро литература
7.34
рейтинг книги
6 Секретов мисс Недотроги

Журналист

Константинов Андрей Дмитриевич
3. Бандитский Петербург
Детективы:
боевики
8.41
рейтинг книги
Журналист

Темный Лекарь 6

Токсик Саша
6. Темный Лекарь
Фантастика:
аниме
фэнтези
5.00
рейтинг книги
Темный Лекарь 6

Как я строил магическую империю

Зубов Константин
1. Как я строил магическую империю
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Как я строил магическую империю

Блуждающие огни 3

Панченко Андрей Алексеевич
3. Блуждающие огни
Фантастика:
боевая фантастика
космическая фантастика
попаданцы
5.00
рейтинг книги
Блуждающие огни 3

Баронесса. Эхо забытой цивилизации

Верескова Дарья
1. Проект «Фронтир Вита»
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
5.00
рейтинг книги
Баронесса. Эхо забытой цивилизации

Лисья нора

Сакавич Нора
1. Всё ради игры
Фантастика:
боевая фантастика
8.80
рейтинг книги
Лисья нора

Прометей: Неандерталец

Рави Ивар
4. Прометей
Фантастика:
героическая фантастика
альтернативная история
7.88
рейтинг книги
Прометей: Неандерталец

Ваше Сиятельство 11

Моури Эрли
11. Ваше Сиятельство
Фантастика:
технофэнтези
аниме
фэнтези
5.00
рейтинг книги
Ваше Сиятельство 11