Читаем Курс теоретической астрофизики полностью

Мы видим, что теоретический бальмеровский декремент в каждом из рассмотренных случаев слабо зависит от электронной температуры и практически может считаться постоянным. Однако наблюдённый бальмеровский декремент заметно меняется от туманности к туманности, причём он более крут, чем теоретический (например, для многих туманностей отношение интенсивностей линий 𝙷α и 𝙷β приблизительно равно 5). Как было установлено, расхождения между теорией и наблюдениями объясняются в основном избирательным поглощением света в пространстве, приводящим к покраснению далёких объектов. Благодаря этому наблюдённое отношение интенсивностей линий 𝙷α и 𝙷β и кажется больше, чем оно есть на самом деле. После учёта поглощения света теория (в случае В) и наблюдения согласуются удовлетворительно. Это видно, например, из табл. 33, в последнем столбце которой приведён наблюдённый бальмеровский декремент с учётом поглощения света (средний для 17 туманностей).

Таблица 33

Бальмеровский декремент

𝑇

𝑒

, K

Случай А

Случай B

Набл.

10 000

20 000

10 000

20 000

𝙷

α

1,91

1,99

2,71

2,97

2,77

𝙷

β

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

𝙷

γ

0,589

0,569

0,506

0,491

0,50

𝙷

δ

0,378

0,356

0,298

0,282

0,26

𝙷

ε

0,258

0,238

0,192

0,178

0,18

Очевидно, что путём сравнения теоретических и наблюдённых интенсивностей линий в спектрах туманностей можно определить поглощение света в Галактике. При таких определениях целесообразно использовать данные не только о бальмеровских, но и о пашеновских линиях.

К настоящему времени, кроме относительных интенсивностей линий водорода в спектрах туманностей, также приближённо вычислены относительные интенсивности линий некоторых других атомов (в частности, 𝙷𝚎 I и 𝙽 III).

3. Роль столкновений.

Свободные электроны, возникающие при фотоионизации атомов, обладают довольно большой кинетической энергией. Эту энергию они могут тратить на возбуждение атомов при столкновениях. Очевидно, что чем меньше потенциал возбуждения атома, тем большая доля свободных электронов может возбудить этот атом. Поэтому атомы, имеющие низкие потенциалы возбуждения, в туманностях возбуждаются в основном электронными ударами. Так, в частности, происходит возбуждение свечения туманностей в линиях «небулия». Однако электронные удары не могут заметно влиять на населённости уровней атомов с большими потенциалами возбуждения. Сейчас мы рассмотрим вопрос о возбуждении электронными ударами атомов водорода (потенциалы возбуждения которых надо отнести к значительным, хотя и не очень большим). Столкновения, приводящие к свечению туманностей в линиях «небулия», будут подробно рассмотрены в следующем параграфе.

Пусть, как и выше, 𝑛₁𝑛𝑒𝐷𝑖(𝑇𝑒) — число возбуждений и 𝑛₁𝑛𝑒𝐷𝑐(𝑇𝑒) — число ионизаций из основного состояния при столкновениях в 1 см³ за 1 с. Значения величин 𝐷𝑖(𝑇𝑒) и 𝐷𝑐(𝑇𝑒) для водорода, вычисленные Чемберленом, приведены в табл. 34. При 𝑖>6 величина 𝐷𝑖 приближённо определяется формулой

𝐷

𝑖

=

𝐷₆

6

𝑖

⎞3,20

.

(24.11)

Таблица 34

Значения величин 𝐷𝑖(𝑇𝑒) и

𝐷𝑐(𝑇𝑒) для водорода

 𝑇

𝑒

, K

10 000

20 000

40 000

𝐷₂

231

⋅10⁻¹⁵

89

⋅10⁻¹²

23,2

⋅10⁻¹⁰

𝐷₃

6

,32

6

,85

5

,05

𝐷₄

1

,50

1

,86

0

,92

𝐷₅

0

,435

0

,69

0

,404

𝐷₆

0

,201

0

,36

0

,218

𝐷

𝑐

27

,7

5

,31

6

,25

Для определения чисел атомов в разных состояниях при возбуждении столкновениями мы должны составить уравнения стационарности, аналогичные уравнениям (24.3). В данном случае вместо числа рекомбинаций 𝑛𝑒𝑛⁺𝐶𝑖 надо написать число столкновений 𝑛₁𝑛𝑒𝐷𝑖. Поэтому вместо уравнения (24.3) получаем

𝑛

𝑖

𝑖-1

𝑘=2

𝐴

𝑖𝑘

=

𝑛₁

𝑛

𝑒

𝐷

𝑖

(𝑇

𝑒

)

+

𝑘=𝑖+1

𝑛

𝑘

𝐴

𝑘𝑖

(𝑖=3, 4, 5, …).

(24.12)

В результате решения уравнений (24.12) могут быть найдены величины 𝑛𝑖/𝑛₁𝑛𝑒, а затем и относительные интенсивности эмиссионных линий. Вычисленный Чемберленом бальмеровский декремент приведён в табл. 35.

Таблица 35

Бальмеровский декремент

при возбуждении столкновениями

 𝑇

𝑒

, K

10 000

20 000

40 000

𝙷

α

5,76

4,79

4,96

𝙷

β

1,000

1,000

1,000

𝙷

γ

0,291

0,347

0,383

𝙷

δ

0,136

0,169

0,194

𝙷

ε

0,076

0,097

0,112

Перейти на страницу:

Похожие книги

100 великих научных открытий
100 великих научных открытий

Астрономия, физика, математика, химия, биология и медицина — 100 открытий, которые стали научными прорывами и изменили нашу жизнь. Патенты и изобретения — по-настоящему эпохальные научные перевороты. Величайшие медицинские открытия — пенициллин и инсулин, группы крови и резусфактор, ДНК и РНК. Фотосинтез, периодический закон химических элементов и другие биологические процессы. Открытия в физике — атмосферное давление, инфракрасное излучение и ультрафиолет. Астрономические знания о магнитном поле земли и законе всемирного тяготения, теории Большого взрыва и озоновых дырах. Математическая теорема Пифагора, неевклидова геометрия, иррациональные числа и другие самые невероятные научные открытия за всю историю человечества!

Дмитрий Самин , Коллектив авторов

Астрономия и Космос / Энциклопедии / Прочая научная литература / Образование и наука
Теория струн и скрытые измерения Вселенной
Теория струн и скрытые измерения Вселенной

Революционная теория струн утверждает, что мы живем в десятимерной Вселенной, но только четыре из этих измерений доступны человеческому восприятию. Если верить современным ученым, остальные шесть измерений свернуты в удивительную структуру, известную как многообразие Калаби-Яу. Легендарный математик Шинтан Яу, один из первооткрывателей этих поразительных пространств, утверждает, что геометрия не только является основой теории струн, но и лежит в самой природе нашей Вселенной.Читая эту книгу, вы вместе с авторами повторите захватывающий путь научного открытия: от безумной идеи до завершенной теории. Вас ждет увлекательное исследование, удивительное путешествие в скрытые измерения, определяющие то, что мы называем Вселенной, как в большом, так и в малом масштабе.

Стив Надис , Шинтан Яу , Яу Шинтан

Астрономия и Космос / Научная литература / Технические науки / Образование и наука