جو ستارگان و انتقال تابشی
نوری که از یک ستاره دریافت میکنیم، با عبور از جو آن شکل میگیرد، و معادله انتقال تابشی چگونگی جذب و گسیل در طول مسیر را برای تعیین طیف خروجی توصیف میکند.
Definition
انتقال تابشی توصیف چگونگی انتشار تابش از طریق محیطی است که آن را جذب، گسیل و پراکنده میکند، و جو ستارهای لایه بیرونی یک ستاره است که در آن این انتقال، طیفی را که به فضا میگریزد، تعیین میکند.
Scope
این موضوع شامل ساختار جو ستارگان، معادله انتقال تابشی و حل آن، منابع کدورت پیوسته و خطی، فرض تعادل ترمودینامیکی موضعی و شکست آن، تشکیل خطوط جذبی، و مدلهای جوی مورد استفاده برای تفسیر طیفهای مشاهدهشده است.
Core questions
- معادله انتقال چگونه گریز نور از یک ستاره را توصیف میکند؟
- چه چیزی کدورت جو ستارگان را تعیین میکند؟
- چه زمانی تعادل ترمودینامیکی موضعی یک فرض معتبر است؟
- خطوط جذبی چگونه در یک جو تشکیل میشوند؟
Key concepts
- معادله انتقال
- تابع منبع
- عمق نوری
- کدورت
- تعادل ترمودینامیکی موضعی
- مدل جوی
- تاریکشدگی لبه
Key theories
- معادله انتقال تابشی
- تغییر در شدت در طول یک پرتو برابر است با گسیل منهای جذب که توسط کدورت و تابع منبع تعیین میشود؛ حل این معادله از طریق یک مدل جوی، پیوستار و پروفایلهای خطی خروجی را به دست میدهد که با طیفهای مشاهدهشده مقایسه میشوند.
- کدورت، تعادل و تشکیل خط
- کدورتهای پیوسته و خطی ناشی از اتمها، یونها و یون هیدروژن منفی کنترل میکنند که طول موجهای مختلف از کدام قسمت جو سرچشمه میگیرند؛ تحت تعادل ترمودینامیکی موضعی، جمعیتها از دما پیروی میکنند، اما خطوط قوی و لایههای رقیق نیاز به رویکرد غیرتعادلی دارند.
Mechanisms
فوتونهایی که از طریق جو به سمت بیرون حرکت میکنند، مطابق با کدورت موضعی و تابع منبع جذب و بازگسیل میشوند؛ لایههای عمیقتر و داغتر، پیوستار را تأمین میکنند، در حالی که طول موجهای خاص توسط کدورت خطی در گاز خنکتر و بالایی مسدود میشوند. عمقی که تابش با طول موج معین از آن میگریزد، که با رسیدن عمق نوری به مرتبه یک تعیین میشود، شدت مشاهدهشده آن را مشخص میکند.
Clinical relevance
مدلهای انتقال تابشی جو، پیوند ضروری بین نظریه و مشاهده در اخترشناسی ستارهای هستند: آنها طیفها را به دما، گرانش و فراوانی تبدیل میکنند، مبنای کالیبراسیون پارامترهای ستارهای در بررسیهای بزرگ را تشکیل میدهند، و همین فیزیک انتقال در مورد جو سیارات و محیط میانستارهای نیز صدق میکند.
History
شوارتزشیلد و میلن نظریه اولیه تعادل تابشی در جو را توسعه دادند، چاندراسخار انتقال تابشی را در دهه ۱۹۴۰ نظاممند کرد، و اونسولد و میهالاس چارچوب مدرن مدلهای جوی و تشکیل خطوط غیرتعادلی را که امروزه استفاده میشود، بنا نهادند.
Key figures
- Subrahmanyan Chandrasekhar
- Dimitri Mihalas
- Edward Milne
- Albrecht Unsold
Related topics
Seminal works
- chandrasekhar1960
- mihalas1978
Frequently asked questions
- عمق نوری چیست؟
- عمق نوری میزان ماده جاذب را در طول یک خط دید اندازهگیری میکند؛ تابش به راحتی از لایهای میگریزد که عمق نوری آن به سمت ناظر حدود یک باشد، بنابراین طول موجهای مختلف به طور مؤثر از اعماق متفاوتی در جو میآیند.
- تعادل ترمودینامیکی موضعی به چه معناست؟
- این فرض است که در هر نقطه، گاز طوری رفتار میکند که گویی در تعادل در دمای محلی قرار دارد، بنابراین جمعیتهای اتمی از قوانین آماری ساده پیروی میکنند؛ این امر تحلیل را بسیار ساده میکند اما در لایههای کمچگالی و برای خطوط طیفی قوی از بین میرود.