21-р бүлэг Пульсарыг радио цацрагийн эх үүсвэр гэж үздэг. Пульсарын хувьд хамгийн хэцүү зүйл бол радио цацрагийн аливаа "хэвийн" эх үүсвэрийн хоёр үндсэн шинж чанарыг тодорхойлох явдал юм - урсгал ба спектр. Эдгээр хүндрэлүүд нь юуны түрүүнд пульсарын шинж чанартай холбоотой байдаг. Гол нь,

Цөмийн урвал ба цахилгаан цэнэг 1990-ээд оноос физикчид атомын бүтцийг илүү тодорхой ойлгож эхэлснээр түүний ядаж зарим хэсэг нь цахилгаан цэнэг тээдэг болохыг олж мэдсэн. Жишээлбэл, электронууд атомын гаднах хэсгийг дүүргэдэг

ЦӨМИЙН БӨМБӨГДӨЛГИЙН ЦӨМИЙН РЕАКЦИЯНЫ АРГУУД1.40. Кокрофт, Уолтон нар хангалттай хэмжээний протоныг олж авсан агуу энергиустөрөгчийн хийн ионжуулалт, дараа нь трансформатор ба Шулуутгагчтай өндөр хүчдэлийн суурилуулалтаар ионуудыг хурдасгах замаар. Үүнтэй төстэй арга байж болно

Дэлхий дээрх эрчим хүчний эх үүсвэрүүд Бүх эрчим хүчний эх үүсвэрүүд тэнцүү байдаггүй. Зарим нь зөвхөн үндсэн ашиг сонирхолд нийцдэг бол зарим нь соёл иргэншлийн оршин тогтнохтой холбоотой байдаг. Зарим эх сурвалж бараг шавхагдашгүй, зарим нь ойрын зуун, бүр хэдэн арван жилд дуусна.

ХҮНИЙ ЭРЧИМ ХҮЧНИЙ ЭХ ҮҮСВЭР - НАРНААС ЭРЧИМ ХҮЧ АВАХ ГУРВАН АРГА Эхлээд би асууя: Энэ нь хаанаас гардаг вэ? жолоодлогын энерги? Бүх зүйлийг хөдөлгөдөг эх сурвалж юу вэ? Бид далайг харж, урсаж, урсдаг гол мөрөн, салхи, бороо, мөндөр, цас,

Рентген цацрагийн давтамж ба цөмийн цэнэг Физикчид бүх атом дахь рентген цацрагийн давтамжийг гэрлээс хүнд рүү дараалан шилжүүлж судалсан. Энэ шилжилтийн үед давтамжийн үечилсэн өөрчлөлт ажиглагддаггүй. Гэхдээ өөр зүйл бий

Радио галактикуудын цөм дэх эрчим хүчний хүчирхэг эх үүсвэрүүд Астрофизикчдийн ажигласан бүх үзэгдлийг устөрөгчийг гели болгон хувиргах цөмийн урвалаар тайлбарлах боломжгүй. Тавин жилийн турш эрдэмтэд судалж байна сансрын туяа, алс холын гүнээс дэлхий дээр бидэнд ирж байна

Нэгдүгээр хэсэг ЦӨМИЙН БӨМБӨГ

Таталцлын цацрагийн эх үүсвэрүүд - Хоёр од авч, бараг гэрлийн хурд хүртэл хурдасгаж, мөргөлдүүлье. Юу болох вэ? – Энэ нь нэлээн сайн мөргөлдүүлэгч болж хувирах болно ... Форумаас Таталцлын цацрагийн сул тал нь түүнийг бүртгэх боломж багатай байдаг. Тохиромжтой хүмүүсийг хаанаас хайх вэ

Тиймээс дээр дурьдсан тогтворгүй байдлын улмаас оддын конвектив давхаргад их хэмжээний хийн хөдөлгөөн үүсдэг. Илүү халуун хийн масс нь доороос дээш дээш өргөгддөг бол хүйтэн нь унадаг. Бодисыг холих эрчимтэй процесс явагддаг. Тооцооллоос харахад хий болон хүрээлэн буй орчны хөдөлгөөнт элементүүдийн температурын ялгаа нь бараг үл тоомсорлодог, ердөө 1 К орчим байдаг бөгөөд энэ нь арван сая келвинтэй тэнцэх гүний бодисын температурт байна! Үүнийг конвекц өөрөө давхаргын температурыг тэнцүүлэх хандлагатай байдагтай холбон тайлбарлаж байна. Хийн массын өсөлт, бууралтын дундаж хурд нь ач холбогдолгүй байдаг - зөвхөн секундэд хэдэн арван метрийн дарааллаар. Энэ хурдыг оддын доторх ионжуулсан устөрөгчийн атомын дулааны хурдтай харьцуулах нь ашигтай бөгөөд энэ хурд нь секундэд хэдэн зуун километр байдаг. Конвекцид оролцож буй хийн хөдөлгөөний хурд нь одны материйн хэсгүүдийн дулааны хурдаас хэдэн арван мянга дахин бага байдаг тул конвекцийн урсгалаас үүсэх даралт нь ердийн хийн даралтаас бараг тэрбум дахин бага байдаг. Энэ нь конвекц нь хийн даралт ба таталцлын хүчний тэгшитгэлээр тодорхойлогддог оддын дотоод хэсгийн гидростатик тэнцвэрт байдалд огт нөлөөлдөггүй гэсэн үг юм.

Та конвекцийг ямар нэгэн эмх цэгцтэй үйл явц гэж төсөөлж болохгүй, энд хийн нэмэгдэж буй хэсэг нь түүний унах хэсгүүдтэй тогтмол ээлжлэн солигддог. Конвектив хөдөлгөөний мөн чанар нь "ламинар" биш, харин "булингар" юм; өөрөөр хэлбэл цаг хугацаа, орон зайд санамсаргүй байдлаар өөрчлөгддөг туйлын эмх замбараагүй байдаг. Хийн массын хөдөлгөөний эмх замбараагүй байдал нь бодисыг бүрэн холиход хүргэдэг. Энэ нь конвектив хөдөлгөөнөөр бүрхэгдсэн одны бүсийн химийн найрлага нь нэгэн төрлийн байх ёстой гэсэн үг юм. Сүүлчийн нөхцөл байдал нь оддын хувьслын олон асуудалд маш чухал ач холбогдолтой юм. Жишээлбэл, конвекцийн бүсийн хамгийн халуун (төв) хэсэгт цөмийн урвал явагдсаны үр дүнд химийн найрлага өөрчлөгдсөн (жишээлбэл, устөрөгч бага, зарим нь гелий болж хувирсан) бол богино хугацаанд. Энэ өөрчлөлт нь бүх конвекцийн бүсэд тархах болно. Тиймээс "цэвэр" цөмийн халуун нь "цөмийн урвалын бүс" - одны төв хэсэгт тасралтгүй орж чаддаг бөгөөд энэ нь мэдээжийн хэрэг одны хувьсалд шийдвэрлэх ач холбогдолтой юм. Үүний зэрэгцээ одны төв, хамгийн халуун бүсэд конвекц байхгүй байх нөхцөл байдал үүсч магадгүй бөгөөд энэ нь хувьслын үйл явцад эдгээр бүс нутгийн химийн найрлагад эрс өөрчлөлт ороход хүргэдэг. Үүнийг § 12-т илүү дэлгэрэнгүй авч үзэх болно.

3-р зүйлд бид нар, оддын энергийн эх үүсвэрүүд нь хэдэн тэрбум жилийн хугацаанд тийм ч том биш масстай оддын хувьд тооцоолсон асар том "космогоник" хугацаанд тэдний гэрэлтэлтийг хангадаг термоядролын урвалууд гэж бид аль хэдийн хэлсэн. Одоо бид энэ чухал асуудлын талаар илүү дэлгэрэнгүй ярих болно.

Оддын дотоод бүтцийн онолын үндсийг Эддингтон тэдний энергийн эх үүсвэр нь тодорхойгүй байсан ч тавьсан юм. Оддын тэнцвэрт байдал, тэдгээрийн доторх температур, даралт, гэрэлтэх чадвар нь масс, химийн найрлага (дундаж молекулын жинг тодорхойлох), бодисын тунгалаг чанараас хамаарах хэд хэдэн чухал үр дүнг мэдэхгүйгээр олж авах боломжтой гэдгийг бид аль хэдийн мэдэж байсан. оддын энергийн эх үүсвэрийн мөн чанар. Гэсэн хэдий ч эрчим хүчний эх үүсвэрийн мөн чанарыг ойлгох нь бараг өөрчлөгдөөгүй төлөвт оддын оршин тогтнох хугацааг тайлбарлахад зайлшгүй шаардлагатай юм. Оддын хувьслын асуудлыг шийдвэрлэхэд оддын энергийн эх үүсвэрийн шинж чанар, тухайлбал цаг хугацааны явцад тэдгээрийн үндсэн шинж чанар (гэрэлтэлт, радиус) тогтмол өөрчлөгдөж байдаг нь илүү чухал юм. Оддын энергийн эх үүсвэрийн мөн чанар тодорхой болсны дараа л оддын одон орон судлалын үндсэн загвар болох Герцспрунг-Расселын диаграммыг ойлгох боломжтой болсон.

Оддын энергийн эх үүсвэрийн тухай асуудал энерги хадгалагдах хуулийг нээсэн даруйд тавигдаж, оддын цацраг нь ямар нэгэн энергийн өөрчлөлтөөс үүдэлтэй бөгөөд үүрд үргэлжлэх боломжгүй гэдэг нь тодорхой болсон. Оддын энергийн эх үүсвэрийн талаарх анхны таамаглал нь энерги хадгалагдах хуулийг нээсэн хүн Майерт хамаарах нь санамсаргүй хэрэг биш юм. Тэрээр нарны цацрагийн эх үүсвэр нь солирууд түүний гадаргуу дээр тасралтгүй унадаг гэж үздэг. Гэсэн хэдий ч тооцоолол нь энэ эх үүсвэр нь нарны ажиглагдсан гэрэлтүүлгийг хангахад хангалтгүй болохыг харуулсан. Хельмгольц, Келвин нар нарны урт хугацааны цацрагийг таталцлын энерги ялгаруулж, удаан шахалтаар тайлбарлахыг оролдсон. Орчин үеийн одон орон судлалын хувьд ч гэсэн маш чухал (ялангуяа!) энэ таамаглал нь хэдэн тэрбум жилийн турш нарны цацрагийг тайлбарлах боломжгүй болсон. Гельмгольц, Келвин нарын үед нарны насны талаар ямар ч үндэслэлтэй санаа байгаагүй гэдгийг тэмдэглэе. Нар болон гаригийн бүхэл бүтэн системийн нас 5 тэрбум орчим жил гэдэг нь саяхан л тодорхой болсон.

19-20-р зууны зааг дээр. хүн төрөлхтний түүхэн дэх хамгийн агуу нээлтүүдийн нэг болсон - цацраг идэвхт бодис нээсэн. Энэ нь атомын цөмийн цоо шинэ ертөнцийг нээж өгсөн. Гэсэн хэдий ч атомын цөмийн физик шинжлэх ухааны бат бөх суурийг бий болгохын тулд арав гаруй жил зарцуулсан. Манай зууны 20-иод он гэхэд нар, оддын энергийн эх үүсвэрийг цөмийн өөрчлөлтөөс хайх нь тодорхой болсон. Эддингтон өөрөө ч бас тэгж бодож байсан боловч жинхэнэ оддын дотоод орчинд явагдаж, шаардлагатай хэмжээний энерги ялгардаг цөмийн тодорхой үйл явцыг зааж өгөх боломжгүй байв. Тэр үед оддын энергийн эх үүсвэрийн мөн чанарын талаарх мэдлэг ямар төгс бус байсныг манай зууны эхэн үед Английн хамгийн агуу физикч, одон орон судлаач Жинс ийм эх үүсвэр нь ... цацраг идэвхт бодис байж болно гэж үзэж байснаас харж болно. Энэ нь мэдээжийн хэрэг, мөн цөмийн процесс боловч үүнийг хялбархан харуулж байгаачлан энэ нь нар, оддын цацрагийг тайлбарлахад огт тохиромжгүй юм. Үүнийг ядаж ийм эрчим хүчний эх үүсвэр нь гадны нөхцлөөс бүрэн хараат бус байдгаас харж болно - эцэст нь цацраг идэвхт байдал нь үйл явц юм. аяндаа. Ийм учраас ийм эх сурвалж нь одны бүтцийн өөрчлөлтийг "тохируулж" чадахгүй байв. Өөрөөр хэлбэл, одны цацрагийн "тохируулга" байхгүй болно. Оддын цацрагийн бүх дүр зураг ажиглалттай эрс зөрчилдөх болно. Үүнийг хамгийн түрүүнд ойлгосон хүн бол дэлхийн 2-р дайны өмнөхөн зөвхөн термоядролын нэгдлийн урвал нь нар болон оддын энергийн эх үүсвэр болж чадна гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн Эстонийн гайхалтай одон орон судлаач Э.Эпик байв.

Зөвхөн 1939 онд Америкийн алдарт физикч Бете оддын энергийн цөмийн эх үүсвэрийн тоон онолыг гаргажээ. Эдгээр нь ямар хариу үйлдэл үзүүлэх вэ? § 7-д бид оддын дотоод хэсэгт байх ёстой гэж аль хэдийн дурдсан термоядролынурвалууд. Үүнийг бага зэрэг нарийвчлан авч үзье. Мэдэгдэж байгаагаар бөөмс мөргөлдөх үед цөмийн өөрчлөлт, энерги ялгарах дагалддаг цөмийн урвал явагддаг. Ийм бөөмс нь юуны түрүүнд бөөм байж болно. Үүнээс гадна бөөмүүдтэй мөргөлдөх үед цөмийн урвал бас тохиолдож болно нейтрон. Гэсэн хэдий ч чөлөөт (өөрөөр хэлбэл цөмд холбогдоогүй) нейтронууд нь тогтворгүй хэсгүүд юм. Тиймээс оддын дотоод хэсэгт тэдний тоо маш бага байх ёстой. Нөгөөтэйгүүр, устөрөгч нь оддын доторх хамгийн элбэг элемент бөгөөд бүрэн иончлогдсон тул протонтой цөм мөргөлдөх нь ихэвчлэн тохиолддог.

Ийм мөргөлдөөний үед протон мөргөлдөж буй цөм рүү нэвтрэхийн тулд 10-13 см-ийн зайд ойртох шаардлагатай байдаг. Цөмийг цементлэх ба түүнд "харь гаригийн"-ыг холбож, протонтой мөргөлдөх. Гэхдээ ийм богино зайд цөмд ойртохын тулд протон нь маш чухал цахилгаан статик түлхэлтийн хүчийг ("Куломын саад") даван туулах ёстой. Эцсийн эцэст, цөм нь эерэг цэнэгтэй байдаг! Энэхүү цахилгаан статик хүчийг даван туулахын тулд протон нь электростатик харилцан үйлчлэлийн боломжит энергиэс давсан кинетик энергитэй байх шаардлагатайг тооцоолоход хялбар байдаг.

Одон орон судлалын хамгийн сонирхолтой зүйл бол од юм. Үүнээс гадна тэдний дотоод бүтэцмөн бид хувьслыг сансар огторгуйн бүх зүйлээс илүү сайн ойлгодог (эсвэл бид тэгж боддог). Гаригуудын нөхцөл байдал тийм ч сайн биш, учир нь тэдний дотоод байдлыг судлахад маш хэцүү байдаг - бид зөвхөн гадаргуу дээр байгаа зүйлийг л хардаг. Оддын хувьд бидний ихэнх нь энгийн бүтэцтэй гэдэгт итгэлтэй байдаг.

Өнгөрсөн зууны эхээр нэгэн залуу астрофизикч Эддингтоны семинар дээр ингэж хэлсэн. оддыг бодвол энгийнюу ч байхгүй. Үүнд илүү туршлагатай астрофизикч: "Тийм ээ, хэрэв чамайг хэдэн тэрбум километрийн зайнаас харах юм бол та бас энгийн мэт санагдах болно."

Үнэн хэрэгтээ, одод харагдаж байгаа шигээ энгийн зүйл биш юм. Гэсэн хэдий ч тэдний шинж чанарыг бүрэн судалсан хэвээр байна. Үүнд хоёр шалтгаан бий. Нэгдүгээрт, бид оддыг идеал хийнээс бүтсэн гэж боддог учраас тоон утгаараа загварчилж чадна. Бүр тодруулбал, төлөв байдлын тэгшитгэл нь маш энгийн, идеал хий шиг ажилладаг плазмаас. Энэ нь гаригуудтай ажиллахгүй. Хоёрдугаарт, заримдаа бид оддын гүн рүү харж чаддаг ч өнөөг хүртэл энэ нь ихэвчлэн Нартай холбоотой байдаг.

Аз болоход манай улсад олон сайн астрофизикч, од мэргэжилтнүүд байсан, одоо ч байгаа. Энэ нь голчлон байсантай холбоотой юм сайн физикчидЦөмийн зэвсэг хийсэн хүн, одод байгалийн жам цөмийн реакторууд. Зэвсгийг бүтээхэд олон физикчид, түүний дотор Сибирийн эрдэмтэд оддыг судлахад шилжсэн, учир нь объектууд нь зарим талаараа төстэй юм. Мөн тэд энэ сэдвээр сайн ном бичсэн.

Орос хэл дээрх хамгийн шилдэг нь хэвээр байгаа хоёр номыг би танд санал болгож байна. Алдарт физикч, авъяаслаг багш Самуил Аронович Каплан болох "Оддын физик" зохиолыг бараг дөчин жилийн өмнө бичсэн боловч түүнээс хойш суурь нь өөрчлөгдөөгүй. Оддын физикийн талаарх орчин үеийн мэдээлэл миний хамт олонтой хамтран бүтээсэн "Одон орон ба астрофизик" цувралын "Одод" номонд бий. Энэ нь уншигчдын сонирхлыг ихэд татдаг тул аль хэдийн гурван удаа хэвлэгдсэн байна. Бусад номууд байдаг ч энэ хоёр нь тухайн сэдвийг сайн мэддэг хүмүүст зориулсан бараг цогц мэдээллийг агуулдаг.

Ийм өөр одод

Хэрэв бид одтой тэнгэрийг харвал одод өөр өөр тод (үзэгдэх тод байдал), өөр өөр өнгөтэй болохыг анзаарах болно. Гэрэлтэх нь санамсаргүй хэрэг болох нь ойлгомжтой, учир нь нэг од илүү ойрхон, нөгөө нь хол байдаг тул үүнээс ямар од болохыг хэлэхэд хэцүү байдаг. Гэхдээ өнгө нь бидэнд маш их зүйлийг хэлж өгдөг, учир нь биеийн температур өндөр байх тусам цацрагийн спектрийн хамгийн дээд хэмжээ нь цэнхэр бүс рүү шилждэг. Бид одны температурыг нүдээр тооцоолж болох юм шиг санагдаж байна: улаан бол хүйтэн, цэнхэр бол халуун. Дүрмээр бол энэ нь үнэхээр тийм юм. Гэхдээ заримдаа од болон бидний хооронд ямар нэгэн зөөвөрлөгч байдаг тул алдаа гардаг. Заримдаа энэ нь маш ил тод, заримдаа тийм ч их биш байдаг. Нарны жишээг хүн бүр мэддэг: тэнгэрийн хаяанаас дээш өндөр цагаан өнгөтэй (бид үүнийг шар гэж нэрлэдэг, гэхдээ нүд нь бараг цагаан өнгөтэй байдаг, учир нь түүний гэрэл нь биднийг сохолсон байдаг), гэхдээ нар тэнгэрийн хаяанаас доош ургах эсвэл жаргах үед улаан болж хувирдаг. . Гадаргуугийн температурыг Нар өөрөө өөрчилдөг нь ойлгомжтой, харин хүрээлэн буй орчин нь түүний харагдах өнгийг өөрчилдөг бөгөөд үүнийг санаж байх ёстой. Харамсалтай нь одон орон судлаачдын хувьд энэ том асуудал– өнгө нь хэр их өөрчлөгдсөнийг таах, жишээлбэл. одны гэрэл нь од хоорондын хий, манай гаригийн агаар мандал болон бусад шингээгч бодисоор дамжин өнгөрсний улмаас одны харагдах (өнгө) температур.

Оддын гэрлийн спектр нь илүү найдвартай шинж чанартай байдаг, учир нь үүнийг их хэмжээгээр гажуудуулахад хэцүү байдаг. Өнөөдөр бид оддын талаар мэддэг бүх зүйлийг тэдгээрийн спектрээс уншдаг. Оддын спектрийг судлах нь астрофизикийн асар том, сайтар боловсруулсан салбар юм.

Сонирхолтой нь, хоёр зуу хүрэхгүй жилийн өмнө алдартай философич, Auguste Comte, "Бид аль хэдийн байгалийн талаар маш их зүйлийг сурсан, гэхдээ бидний хэзээ ч мэдэхгүй зүйл байдаг - энэ бол оддын химийн найрлага, учир нь тэдний бодис хэзээ ч бидний гарт орохгүй." Үнэхээр бидний гарт орох нь юу л бол, гэхдээ шууд утгаараа 15-20 жил өнгөрч, хүмүүс зохион бүтээжээ. спектрийн шинжилгээҮүний ачаар бид оддын гадаргуугийн химийн найрлагын талаар бараг бүгдийг мэдэж авсан. Тиймээс хэзээ ч хэзээ ч битгий хэлээрэй. Эсрэгээр, эхэндээ итгэдэггүй зүйлийг хийх арга үргэлж байх болно.

Гэхдээ спектрийн тухай ярихаасаа өмнө одны өнгийг дахин харцгаая. Температур нэмэгдэхийн хэрээр спектрийн хамгийн их эрчим нь цэнхэр бүс рүү шилждэг гэдгийг бид аль хэдийн мэдсэн бөгөөд үүнийг ашиглах ёстой. Бүрэн спектрийг авах нь маш үнэтэй тул одон орон судлаачид үүнийг ашиглаж сурсан. Хэрэгтэй том телескоп, урт хугацааянз бүрийн долгионы уртад хангалттай гэрлийг хуримтлуулах ажиглалт хийх ба үүний зэрэгцээ судалж буй зөвхөн нэг одны үр дүнг гаргана. Мөн өнгийг маш энгийнээр хэмжиж болох бөгөөд үүнийг олон оддын хувьд нэгэн зэрэг хийж болно. Масс статистикийн дүн шинжилгээ хийхийн тулд бид тэдгээрийг өргөн дамжуулах цонхтой өөр өөр шүүлтүүрээр хоёроос гурван удаа зураг авдаг.

Ихэвчлэн хоёр шүүлтүүр - Цэнхэр (B) ба Visual (V) нь одны гадаргуугийн температурыг эхний ойролцоолсон хэмжээнд тодорхойлоход хангалттай. Жишээлбэл, бид гурван одтой өөр өөр температургадаргуу, өнгө нь хүн бүрт өөр өөр байдаг. Хэрэв тэдгээрийн аль нэг нь нартай төстэй бол (температур нь ойролцоогоор 6 мянган градус), хоёр зураг дээр ойролцоогоор ижил гэрэлтэй байх болно. Харин сэрүүн одны гэрлийг В шүүлтүүрээр илүү хүчтэй дарж, түүгээр бага зэрэг урт долгионы гэрэл өнгөрөх тул бидэнд “сул” од мэт харагдах болно. Гэхдээ илүү халуун одтой бол нөхцөл байдал яг эсрэгээрээ байх болно.

Гэхдээ заримдаа хоёр шүүлтүүр хангалтгүй байдаг. Та нар тэнгэрийн хаяанд байгаа шиг үргэлж алдаа гаргаж болно. Одон орон судлаачид ихэвчлэн 3 дамжуулах цонхыг ашигладаг: харааны, цэнхэр, гурав дахь нь - хэт ягаан туяа, агаар мандлын ил тод байдлын хил дээр. Гурван гэрэл зураг нь од хоорондын орчин нь од бүрийн гэрлийг хэр зэрэг сулруулдаг, мөн одны гадаргуугийн температур ямар байдгийг тодорхой хэлж өгдөг. Оддын массын ангиллын хувьд ийм 3 зурвасын фотометр нь тэрбум гаруй оддыг судлах боломжтой цорын ганц арга юм.

Оддын бүх нийтийн гэрчилгээ

Гэхдээ спектр нь мэдээжийн хэрэг одыг илүү бүрэн тодорхойлдог. Спектрийн шугам нь бидэнд маш их зүйлийг хэлж өгдөг учраас спектр нь одны "паспорт" юм. Бид бүгдээрээ "спектрийн шугам" гэсэн үгэнд дассан байдаг (слайд 08 - харагдах бүс дэх химийн элементүүдийн спектрүүд). Хэвтээ тэнхлэг нь долгионы урт бөгөөд энэ нь гэрэл цацрах давтамжтай холбоотой байдаг. Гэхдээ шугамын хэлбэрийн гарал үүсэл нь юу вэ, яагаад тойрог, гурвалжин эсвэл зарим төрлийн муруй биш, шулуун босоо шугам шиг харагддаг вэ?

Спектрийн шугам нь спектрографын орох ангархайн монохромат дүрс юм. Хэрэв би загалмай хэлбэртэй завсар хийсэн бол өөр өөр өнгийн загалмайн багц авах болно. Миний бодлоор 3-р курсын физикч ийм энгийн зүйлийг бодох ёстой. Эсвэл армийн нэгэн адил тэд "шугам" гэж хэлсэн - энэ нь шугам гэсэн үг үү? Энэ нь ямар ч тохиолдолд үргэлж шугам биш, учир нь спектрограф нь заавал орох цоорхойг ашигладаггүй, гэхдээ дүрмээр бол орох нүх нь босоо тэгш өнцөгт ангархай бөгөөд энэ нь илүү тохиромжтой байдаг.

Аливаа спектрографийн хэлхээнд үргэлж дисперсийн элемент байдаг; призм эсвэл дифракцийн тор. Од - халуун хийн үүл - янз бүрийн давтамжийн квантуудын өвөрмөц багцыг ялгаруулдаг. Бид тэдгээрийг үүдний цоорхой ба тараах элементээр дамжуулж, ангархайн зургийг авдаг өөр өөр өнгө, долгионы уртын дагуу дарааллаар байрлана.

Хэрэв химийн элементүүдийн чөлөөт атомууд ялгарвал спектр нь доторлогоотой байна. Хэрэв бид улайсдаг чийдэнгийн халуун утсыг цацрагийн эх үүсвэр болгон авбал тасралтгүй спектрийг олж авна. Яагаад ийм байна вэ? Металл дамжуулагчийн энергийн түвшин байхгүй, электронууд нь бүх давтамж дээр эрчимтэй хөдөлдөг; Тиймээс маш олон спектрийн шугамууд байдаг бөгөөд тэдгээр нь хоорондоо давхцаж, тасралтгүй спектрийг олж авдаг.

Харин одоо бид тасралтгүй спектрийн эх үүсвэрийг авч, түүний гэрлийг хийн үүлээр дамжуулдаг, гэхдээ спиральаас илүү хүйтэн байна. Энэ тохиолдолд үүл нь энерги нь энэ хийн атом дахь энергийн түвшний шилжилттэй тохирч буй фотонуудыг тасралтгүй спектрээс салгаж авдаг. Мөн эдгээр давтамжууд дээр бид таслагдсан шугам, тасралтгүй спектрийн "нүх" -ийг олж авдаг - шингээлтийн спектрийг олж авдаг. Гэвч гэрлийн квантуудыг шингээж авсан атомууд тогтворгүй болж, эрт орой хэзээ нэгэн цагт тэдгээрийг ялгаруулдаг. Яагаад спектр "цацсан" хэвээр байна вэ?

Учир нь атом "нэмэлт" энергийг хаашаа хаях нь хамаагүй. Өөр өөр чиглэлд аяндаа ялгардаг. Мэдээжийн хэрэг фотонуудын тодорхой хэсэг нь урагшаа нисдэг, гэхдээ лазерын өдөөгдсөн ялгаралтаас ялгаатай нь энэ нь өчүүхэн юм.

Спектрийн шугамууд нь ихэвчлэн маш өргөн бөгөөд тэдгээрийн доторх гэрэлтүүлгийн хуваарилалт жигд бус байдаг. Мөн энэ үзэгдэлд анхаарлаа хандуулж, юутай холбоотой болохыг судлах хэрэгтэй.

Спектрийн шугамыг өргөн болгодог олон физик хүчин зүйлүүд байдаг. Гэрэлтүүлгийн (эсвэл шингээлтийн) хуваарилалтын график дээр дүрмээр бол хоёр параметрийг ялгаж болно: төв дээд хэмжээ ба шинж чанарын өргөн. Спектрийн шугамын өргөнийг ихэвчлэн максимумын эрчмийн хагасын түвшинд хэмждэг. Шугамын өргөн ба хэлбэр нь зарим талаар бидэнд хэлж чадна физик шинж чанаргэрлийн эх үүсвэр. Гэхдээ аль нь вэ?

Бид нэг атомыг вакуумд түдгэлзүүлсэн гэж бодъё, түүнд ямар ч байдлаар хүрч болохгүй, ялгарахаас сэргийлж болохгүй. Гэхдээ энэ тохиолдолд ч гэсэн спектр нь тэг биш шугамын өргөнтэй байх болно, үүнийг байгалийн гэж нэрлэдэг. Энэ нь янз бүрийн атомуудад 10⁻⁸-аас 10⁻¹⁰ секундын хооронд цацрагийн үйл явц хязгаарлагдмал байдагтай холбоотой юм. Хэрэв та цахилгаан соронзон долгионы синусоидыг төгсгөлд нь "тайрах" бол энэ нь синусоид байхаа больсон, харин тасралтгүй давтамжийн спектр бүхий синусоидуудын багц болж өргөжиж буй муруй болно. Цацрагийн хугацаа богино байх тусам спектрийн шугам илүү өргөн болно.

Байгалийн гэрлийн эх үүсвэрт спектрийн шугамыг өргөжүүлэх өөр нөлөө байдаг. Жишээлбэл, атомуудын дулааны хөдөлгөөн. Цацраагч биет нь тэгээс өөр үнэмлэхүй температуртай тул түүний атомууд эмх замбараагүй хөдөлдөг: хэрэв та радиаль хурдны проекцийг харвал тал нь бидэн рүү, хагас нь биднээс хол байна. Доплер эффектийн үр дүнд эхнийх нь цацраг цэнхэр тал руу шилждэг бол бусдын цацраг улаан тал руу шилждэг. Энэ үзэгдлийг спектрийн шугамын доплер дулааны тэлэлт гэж нэрлэдэг.

Доплер томрох нь бусад шалтгааны улмаас үүсч болно. Жишээлбэл, бодисын макроскопийн хөдөлгөөний үр дүнд. Аливаа одны гадаргуу буцалгана: халуун хийн конвектив урсгал гүнээс дээш гарч, хөргөсөн хий доошоо бууна. Одоогийн байдлаар спектрийг авах үед зарим урсгал нь бидэн рүү, зарим нь биднээс холдож байна. Конвектив Доплер эффект нь заримдаа дулааны нөлөөнөөс илүү хүчтэй байдаг.

Одтой тэнгэрийн зургийг харахад оддын хэмжээ яг ямар байдгийг ойлгоход хэцүү байдаг. Жишээлбэл, улаан, цэнхэр өнгөтэй байдаг. Хэрэв би тэдний талаар юу ч мэдэхгүй байсан бол улаан одны гадаргуугийн температур тийм ч өндөр байдаггүй, гэхдээ би үүнийг нэлээд тод харвал энэ нь надад ойрхон байна гэсэн үг юм. Харин дараа нь би сул гэрэлтдэг цэнхэр од хүртэлх харьцангуй зайг тодорхойлоход бэрхшээлтэй тулгарах болно. Би ингэж бодож байна: тэгэхээр цэнхэр нь халуун гэсэн үг, гэхдээ тэр надтай ойрхон эсвэл хол байгаа эсэхийг би ойлгохгүй байна. Эцсийн эцэст тэр байж магадгүй юм том хэмжээтэймөн асар их хүч ялгаруулдаг, гэхдээ тэндээс өчүүхэн гэрэл гарах тул маш хол бай. Эсвэл эсрэгээрээ, ойрхон ч гэсэн маш жижиг учраас ийм бүдэгхэн гэрэлтэж болно. Том одыг жижиг одноос яаж ялгах вэ? Оддын спектрээс түүний шугаман хэмжээг тодорхойлох боломжтой юу?

Үгүй бололтой. Гэсэн хэдий ч энэ нь боломжтой юм! Үнэн хэрэгтээ жижиг одод нягт байдаг бол том одод ховор уур амьсгалтай байдаг тул тэдгээрийн агаар мандал дахь хий нь өөр өөр нөхцөлд байдаг. Одой од ба аварга од гэж нэрлэгддэг спектрийг олж авахдаа бид спектрийн шугамын мөн чанарын ялгааг шууд олж хардаг (слайд 16 - Одой ба аварга оддын спектр нь спектрийн шугамын өргөнөөр ялгаатай). Аварга биетийн ховордсон агаар мандалд атом бүр чөлөөтэй нисч, хөршүүдтэйгээ ховор уулздаг. Тэд бүгд бараг ижил байдлаар ялгардаг, учир нь тэд бие биендээ саад учруулдаггүй тул аваргуудын спектрийн шугамууд нь байгалийнхтай ойролцоо өргөнтэй байдаг. Гэхдээ одой бол асар том од боловч маш жижиг, тиймээс маш өндөр хийн нягтралтай. Агаар мандалд атомууд бие биетэйгээ байнга харилцан үйлчилж, хөршүүдээ хатуу тодорхой давтамжтайгаар ялгаруулахаас сэргийлдэг: учир нь тус бүр өөрийн гэсэн цахилгаан оронтой байдаг бөгөөд энэ нь хөршийнхөө талбайд нөлөөлдөг. Атомууд нь хүрээлэн буй орчны янз бүрийн нөхцөлд байдаг тул Старкийн шугамын тэлэлт гэж нэрлэгддэг. Тэдгээр. Тэдний хэлснээр спектрийн шугамын "далавч" -ын хэлбэрээр бид одны гадаргуу дээрх хийн нягтрал ба түүний ердийн хэмжээг шууд таамаглаж байна.

Доплер эффект нь одыг бүхэлд нь эргүүлж байгаатай холбоотойгоор илэрч болно. Бид алс холын одны ирмэгийг ялгаж чаддаггүй; энэ нь бидэнд цэг мэт харагдаж байна. Гэхдээ бидэнд ойртож буй ирмэгээс спектрийн бүх шугамууд цэнхэр шилжилтийг мэдэрч, биднээс холдох ирмэгээс тэд улаан шилжилтийг мэдэрдэг (слайд 18 - Одны эргэлт нь спектрийн шугамыг өргөжүүлэхэд хүргэдэг). Үүнийг нэмбэл энэ нь спектрийн шугамыг өргөжүүлэхэд хүргэдэг. Энэ нь Старкийн эффектээс өөр харагдаж, спектрийн шугамын хэлбэрийг өөр өөрөөр өөрчилдөг тул аль тохиолдолд одны эргэлт, аль нь одны агаар мандалд хийн нягтрал нь шугамын өргөнд нөлөөлсөн болохыг та тааж чадна. Үнэн хэрэгтээ энэ бол одны эргэлтийн хурдыг хэмжих цорын ганц арга юм, учир нь бид оддыг бөмбөлөг хэлбэрээр хардаггүй, тэд бүгд бидний хувьд цэг юм.

Оддын орон зай дахь хөдөлгөөн нь Доплер эффектийн улмаас спектрт нөлөөлдөг. Хэрэв хоёр од бие биенээ тойрон хөдөлж байвал энэ хосын спектр хоёулаа холилдож, бие биенийхээ эсрэг гарч ирнэ. Тэдгээр. шугамын үе үе нааш цааш шилжих нь оддын тойрог замын хөдөлгөөний шинж тэмдэг юм.

Цаг хугацаагаар өөрчлөгддөг цуврал спектрээс бид юу олж авч болох вэ? Бид хурдыг (шилжилтийн далайцаар), тойрог замын үеийг хэмжиж, эдгээр хоёр параметрийн дагуу Кеплерийн гурав дахь хуулийг ашиглан оддын нийт массыг тооцоолно. Заримдаа шууд бус нотолгоонд үндэслэн энэ массыг хоёртын системийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд хуваах боломжтой байдаг. Ихэнх тохиолдолд энэ нь оддын массыг хэмжих цорын ганц арга зам юм.

Дашрамд хэлэхэд, бидний өнөөг хүртэл судалсан оддын массын хүрээ тийм ч том биш байна: ялгаа нь 3 баллын дарааллаас арай илүү байна. Хамгийн бага масстай одод нарны массын аравны нэг орчим хэмжээтэй байдаг. Тэдний масс нь бүр ч бага байдаг нь термоядролын урвал үүсгэхээс сэргийлдэг. Бидний саяхан олж илрүүлсэн хамгийн том од бол 150 нарны масс юм. Эдгээр нь өвөрмөц бөгөөд хэдэн тэрбумаас зөвхөн 2 нь л мэдэгддэг.

Бидний тойрог замын хавтгайд байрладаг ховор хоёртын системийг ажигласнаар бид зөвхөн ажиглалтын шинж чанарыг ашиглан энэ хос оддын талаар маш их зүйлийг мэдэж болно. Үүнийг бид шууд харж болох бөгөөд зарим хууль тогтоомжийн үндсэн дээр тооцоолоогүй. Бид тэдгээрийг тус тусад нь ялгаж салгадаггүй тул гэрэл гэгээ нь үе үе өөрчлөгддөг гэрлийн эх үүсвэрийг л хардаг: нэг од нөгөө одны өмнө өнгөрч байхад хиртэлт болдог. Илүү гүн хиртэлт гэдэг нь хүйтэн од халууныг бүрхсэн, гүехэн нь эсрэгээр, халуун нь хүйтнийг бүрхсэн гэсэн үг юм (бүрхэгдсэн хэсгүүд нь ижил байдаг тул хиртэлтийн гүн нь зөвхөн температураас хамаарна) . Орбитын хугацаанаас гадна бид оддын гэрэлтэлтийг хэмжиж, тэдгээрийн харьцангуй температурыг тодорхойлж, хиртэлтийн үргэлжлэх хугацаанаас хамааран хэмжээг нь тооцдог.

Бидний мэдэж байгаагаар оддын хэмжээ асар их юм. Гаригуудтай харьцуулахад тэд ердөө л аварга том юм. Нар бол оддын дунд хамгийн ердийн хэмжээ бөгөөд альфа Центаври, Сириус зэрэг алдартай хүмүүстэй адил юм. Гэхдээ оддын хэмжээ (массаас нь ялгаатай) асар том хязгаарт багтдаг - 7 баллын дараалал. Тэднээс мэдэгдэхүйц жижиг одод байдаг бөгөөд хамгийн жижиг (мөн нэгэн зэрэг бидэнд хамгийн ойрын нэг) нь Проксима бөгөөд Бархасбадь гарагаас арай том юм. Үүнээс хамаагүй том одод байдаг бөгөөд хувьслын зарим үе шатанд тэд гайхалтай хэмжээтэй болж, манай гаригийн бүх системээс мэдэгдэхүйц томордог.

Магадгүй бидний диаметрийг шууд хэмжсэн цорын ганц од бол (энэ нь биднээс холгүй байгаа тул) Хаббл телескопын зураг дээр Орион одны супер аварга Бетелгейз байж магадгүй, энэ нь цэг биш, харин тойрог юм (слайд 26 - The Betelgeuse одны хэмжээ нь дэлхийн болон Бархасбадийн тойрог замын диаметртэй харьцуулахад Хаббл сансрын дурангаас авсан зураг). Хэрэв энэ одыг нарны оронд байрлуулбал дэлхийг төдийгүй Бархасбадь гаригийг "идэж" тойрог замыг бүрэн бүрхэх болно.

Гэхдээ бид одны хэмжээг юу гэж нэрлэдэг вэ? Бид ямар цэгүүдийн хооронд одыг хэмжих вэ? Оптик дүрслэлд од нь орон зайд тодорхой хязгаарлагдмал байдаг бөгөөд эргэн тойронд юу ч байхгүй мэт санагддаг. Тэгэхээр та Бетелгейзийг харагдахуйц гэрэлд буулгаж, зурган дээр зураач түрхээд дуусч байна уу? Гэхдээ энэ нь бүх зүйл биш юм. Хэт улаан туяаны цацрагийн мужид одны агаар мандал илүү их өргөжиж, урсгал ялгаруулдаг нь тодорхой байна. Энэ бол одны хил хязгаар гэж бид таамаглах ёстой юу? Гэхдээ бид богино долгионы хүрээ рүү шилжиж, одны агаар мандал нь бараг мянган одон орны нэгжийг хамардаг бөгөөд энэ нь манай нарны аймгаас хэд дахин том болохыг харж байна.

Ерөнхийдөө од нь хатуу хананд хүрээгүй (сансар огторгуйд байдаггүй) хийн формац бөгөөд тиймээс хил хязгааргүй байдаг. Албан ёсоор аливаа од хязгааргүй уртасч (илүү нарийвчлалтай хөрш зэргэлдээ одод хүрэх хүртлээ) хий ялгаруулдаг бөгөөд үүнийг оддын салхи гэж нэрлэдэг. нарны салхи). Тиймээс, одны хэмжээний тухай ярихдаа бид ямар цацрагийн хүрээг тодорхойлохоо үргэлж тодруулах хэрэгтэй, тэгвэл бидний юу ярьж байгаа нь илүү тодорхой болно.

Харвардын спектрийн ангилал

Оддын бодит спектр нь маш нарийн төвөгтэй байдаг нь эргэлзээгүй. Эдгээр нь бидний лавлах номноос харж заншсан химийн элементүүдийн спектртэй огт адилгүй юм. Жишээлбэл, нарны спектрийн нарийн оптик мужид ч гэсэн - нил ягаан бүсээс эхлээд бидний нүд зүгээр л хардаг улаан хүртэл - маш олон зураас байдаг бөгөөд тэдгээрийг ойлгоход тийм ч хялбар биш юм. Нарийвчилсан, өндөр тархсан спектрийн үндсэн дээр ч гэсэн олж мэдээрэй химийн элементүүдмөн агаар мандалд хэдэн од байдаг нь одон орон судлаачдын бүрэн шийдэж чадахгүй том асуудал юм.

Спектрийг харвал бид нэн даруй Балмерын устөрөгчийн тод шугамууд (Hα, Hβ, Hγ, Hδ) болон маш олон төмрийн шугамуудыг харах болно. Заримдаа гели, кальци тааралддаг. Од нь голчлон төмөр (Fe), хэсэгчлэн устөрөгч (H) -ээс бүрддэг гэж дүгнэх нь логик юм. 20-р зууны эхээр цацраг идэвхт бодис нээгдэж, хүмүүс оддын энергийн эх үүсвэрийн талаар бодохдоо нарны спектрт олон тооны металлын шугам байдгийг санаж, уран эсвэл радийн задрал дулаардаг гэж таамаглаж байв. манай нарны дотор тал. Гэвч энэ нь тийм биш болох нь тогтоогдсон.

Оддын спектрийн анхны ангиллыг Харвардын ажиглалтын төвд (АНУ) арав орчим эмэгтэйн гараар бүтээжээ. Дашрамд хэлэхэд, ялангуяа эмэгтэйчүүд яагаад сонирхолтой асуулт юм. Спектрийг боловсруулах нь маш нарийн бөгөөд шаргуу ажил бөгөөд үүнд ажиглалтын төвийн захирал Э.Пикеринг туслах ажилтнуудыг хөлслөх шаардлагатай байв. Тухайн үед шинжлэх ухааны салбарт эмэгтэйчүүдийн ажил тийм ч таатай байгаагүй бөгөөд эрэгтэйчүүдээс хамаагүй муу цалин авдаг байсан: энэ жижиг ажиглалтын төвд байгаа мөнгөөр ​​хоёр эрэгтэй эсвэл арван арван эмэгтэйг ажилд авах боломжтой байв. Тэгээд анх удаа намайг одон орон судлалд дуудсан их тоо"Пикеринг гарем" гэж нэрлэгддэг эмэгтэйчүүд. Тэдний бүтээсэн спектрийн ангилал нь эмэгтэй багийн шинжлэх ухаанд оруулсан анхны хувь нэмэр байсан бөгөөд энэ нь төсөөлж байснаас хамаагүй илүү үр дүнтэй болсон.

Тухайн үед хүмүүс ямар физик үзэгдлийн үндсэн дээр спектрийг бүрдүүлдэг талаар ямар ч ойлголтгүй байсан; Ангилал тогтоох гэж оролдохдоо одон орон судлаачид ингэж дүгнэв: аль ч одны спектрт устөрөгчийн шугамууд нь эрчмийнхээ буурах дарааллаар байдаг бөгөөд бүх спектрийг эмхэлж, бүлэглэж болно. Бид тэдгээрийг байрлуулж, спектрийн бүлгүүдийг цагаан толгойн үсгээр латин үсгээр тэмдэглэв: хамгийн хүчтэй шугамтай - А анги, сул шугамтай - В анги гэх мэт.

Бүх зүйл зөв хийгдсэн юм шиг санагдаж байна. Гэвч хэдэн жилийн дараа квант механик үүсч, элбэг дэлбэг элемент нь спектрт заавал хүчирхэг шугамаар дүрслэгддэггүй, ховор элемент нь спектрт ямар ч байдлаар илэрдэггүй гэдгийг бид ойлгосон. Температураас их зүйл шалтгаална.

Шингээлтийн спектрийг харцгаая атомын устөрөгч: зөвхөн Балмерын цувралын шугамууд оптик мужид ордог. Гэхдээ эдгээр квантууд ямар нөхцөлд шингэдэг вэ? Зөвхөн хоёр дахь түвшнээс дээш шилжих үед. Гэхдээ хэвийн (хүйтэн) төлөвт бүх электронууд эхний түвшинд "сууж", хоёрдугаарт бараг юу ч байхгүй. Энэ нь бид устөрөгчийг халаах хэрэгтэй бөгөөд ингэснээр электронуудын зарим хэсэг нь хоёр дахь түвшинд үсрэх болно (дараа нь тэд дахин доошоо буцаж ирэх болно, гэхдээ үүнээс өмнө тэд тэнд хэсэг хугацаа зарцуулах болно) - дараа нь нисдэг оптик квант электроноор шингэж болно. хоёр дахь түвшнээс, энэ нь харагдахуйц спектрт илэрдэг.

Тиймээс хүйтэн устөрөгч бидэнд Балмерын цувралыг өгөхгүй, харин дулаан устөрөгч өгөх болно. Хэрэв бид устөрөгчийг илүү их халаавал яах вэ? Дараа нь олон электрон гурав болон түүнээс дээш түвшинд үсэрч, хоёр дахь түвшин дахин хомсдох болно. Маш халуун устөрөгч нь бидэнд оптик мужид харагдах спектрийн шугамыг өгөхгүй. Хэрэв бид хамгийн хүйтэн одноос хамгийн халуун руу шилжих юм бол аль ч элементийн шугамыг зөвхөн нарийн температурын хязгаарт спектрт хангалттай сайн дүрсэлж болохыг харах болно.

Астрофизикчид үүнийг мэдээд температурын өсөлтийн дарааллаар спектрийн төрлүүдийг өөрчлөх шаардлагатай болжээ: хүйтэн одноос халуун хүртэл. Уламжлал ёсоор энэ ангиллыг Харвард гэж нэрлэдэг боловч энэ нь аль хэдийн байгалийн, физик юм. Спектрийн А ангиллын одод гадаргын температур 10 мянга орчим градус, устөрөгчийн шугамууд аль болох тод, температур нэмэгдэх тусам тэд алга болж эхэлдэг, учир нь устөрөгчийн атом нь 20 мянган градусаас дээш температурт ионждог. Бусад химийн элементүүдтэй төстэй нөхцөл байдал. Дашрамд хэлэхэд, 4000 К-ээс хүйтэн оддын спектрт зөвхөн химийн элементүүдийн шугамууд төдийгүй ийм температурт тогтвортой байдаг молекулуудад тохирох зурвасууд байдаг. нарийн төвөгтэй бодисууд(жишээлбэл, титан ба төмрийн исэл).

Температурын дагуу хичээл захиалахдаа үүссэн OBAFGKM үсгийн дарааллыг одон орон судлалын оюутнууд санахад хялбар байдаг, ялангуяа бүх төрлийн мнемоник хэллэг зохион бүтээгдсэн байдаг. Англи хэл дээрх хамгийн алдартай нь Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me! Гадаргуугийн температурын хүрээ дараах байдалтай байна: хамгийн халуун одод хэдэн арван мянган градус, хамгийн хүйтэн нь хоёр мянгаас бага зэрэг байдаг. Илүү нарийн ангилахын тулд анги тус бүрийг арван дэд ангилалд хувааж, баруун талд байгаа үсэг бүрт 0-ээс 9 хүртэлх тоог зааж өгсөн бөгөөд өнгөт оптик спектрийг зөвхөн гоо сайхны үүднээс авч үздэг боловч шинжлэх ухааны судалгааны хувьд энэ нь утгагүй юм ихэвчлэн хар цагаан зураг авдаг.

Энэ нь ховор тохиолддог, гэхдээ од нь шингээлтийн шугамыг (тод дэвсгэр дээр харанхуй) харуулахгүй, харин ялгаруулах шугамыг (харанхуй дэвсгэр дээр тод) харуулдаг. Тэдний гарал үүслийг ойлгоход хялбар байхаа больсон, гэхдээ энэ нь бас энгийн зүйл юм. Лекцийн эхэнд бид ховордсон халуун хийн үүл нь ялгаралтын шугам үүсгэдэг болохыг олж харсан. Бид спектрийн цацрагийн шугамтай оддыг харахад эдгээр шугамын эх үүсвэр нь одны захад, түүний агаар мандалд байрладаг ховордсон тунгалаг хий гэдгийг бид ойлгодог. Өөрөөр хэлбэл, эдгээр нь үргэлжилсэн (шугам хоорондын зайд) ил тод байдаг халуун уур амьсгалтай одод бөгөөд энэ нь бараг юу ч ялгаруулдаггүй гэсэн үг юм (Кирхгофын хууль). Гэхдээ энэ нь бие даасан спектрийн шугамд тунгалаг биш бөгөөд тэдгээрт тунгалаг биш тул тэдгээрт хүчтэй ялгардаг.

Өнөөдөр Харвардын оддын спектрийн ангиллыг өргөжүүлэв. Өргөтгөсөн агаар мандалтай халуун одод, гаригийн мананцар ба шинэ гаригийн цөм, түүнчлэн саяхан нээгдсэн нэлээд хүйтэн биетүүдтэй харгалзах шинэ ангиуд нэмэгдсэн. завсрын байрлалердийн оддын хооронд ба хамгийн том гаригууд; тэднийг "бор одой" эсвэл "бор одой" гэж нэрлэдэг.

Анхны химийн найрлагатай оддын зарим ангиудын салбарууд бас байдаг. Дашрамд хэлэхэд энэ нь бидний хувьд нууц юм: зарим одод яагаад гэнэт химийн ховор элементийн илүүдэлтэй болсон нь тодорхойгүй байна. Үнэн хэрэгтээ, оддын спектрийн олон янз байдлыг үл харгалзан тэдгээрийн агаар мандлын химийн найрлага нь маш төстэй юм: Нар болон ижил төстэй оддын массын 98% нь эхний хоёр химийн элемент болох устөрөгч ба гелиээс бүрддэг бөгөөд бусад бүх элементүүд нь зөвхөн массын үлдсэн хоёр хувь.

Нар бол бидний хувьд хамгийн тод гэрлийн эх үүсвэр юм; Ийнхүү үелэх системийн бүх элементүүд наран дээр байдаг нь тогтоогдсон. Гэсэн хэдий ч би танд нэг нууцыг хэлье, одоогоор нарны спектрийн 20 орчим шугам нь маш сул, тодорхойгүй хэвээр байна. Тиймээс Нартай байсан ч химийн найрлагыг таних асуудал бүрэн шийдэгдээгүй байна.

Нарны агаар мандалд химийн элементүүдийн тархалт нь хэд хэдэн сонирхолтой загвартай байдаг). Энэ нь оддын бодисын ердийн найрлага гэж үздэг. Мөн ихэнх оддын хувьд энэ нь үнэн юм. Нүүрстөрөгчөөс эхлээд хамгийн хүнд цөм хүртэл (наад зах нь уран хүртэл) атомын тоо нэмэгдэх тусам элементүүдийн элбэг дэлбэг байдал нэлээд жигд буурч байна. Гэсэн хэдий ч гели ба нүүрстөрөгчийн хооронд маш хүчтэй ялгаа байдаг - энэ нь лити ба бериллий нь термоядролын урвалд оролцоход хамгийн хялбар байдаг тул устөрөгч, гелиээс ч илүү идэвхтэй байдаг. Мөн температур сая градусаас дээш гарахад тэд маш хурдан шатдаг.

Гэхдээ энэ чиг хандлагад өвөрмөц шинж чанарууд байдаг. Нэгдүгээрт, төмрийн оргил нь огцом гарч ирдэг. Байгальд, тэр дундаа оддод төмөр, никель, тэдгээрийн ойролцоо элементүүд хөршүүдтэйгээ харьцуулахад ер бусын элбэг байдаг. Баримт нь төмөр бол ер бусын химийн элемент юм: энэ нь тэнцвэрийн нөхцөлд явагддаг термоядролын урвалын эцсийн бүтээгдэхүүн юм. ямар ч дэлбэрэлтгүйгээр. Термоядролын урвалд од нь устөрөгчөөс илүү хүнд, хүнд элементүүдийг нэгтгэдэг боловч төмрийн тухайд бүх зүйл зогсдог. Цаашилбал, хэрэв бид нейтрон, протон болон бусад цөмүүдийг нэмж, термоядролын урвалын явцад төмрөөс шинэ зүйл хийхийг оролдвол дулаан гарахгүй: гал шатсан үед та юу ч авахгүй. үнсээс. Эсрэгээр нь урвалыг явуулахын тулд гаднаас эрчим хүч нийлүүлэх шаардлагатай бөгөөд ердийн нөхцөлд төмөртэй ямар ч урвал өөрөө явагдахгүй. Тиймээс байгальд маш их төмөр хуримтлагдсан.

Анхаарах өөр нэг чухал зүйл бол график дээрх цэгүүдийг холбосон шугам нь хөрөөний шүд хэлбэртэй байдаг. Энэ нь тэгш тооны нуклонтой (протон ба нейтрон) цөм нь сондгой тоотой цөмүүдээс хамаагүй илүү тогтвортой байдагтай холбоотой юм. Тогтвортой цөмийг бий болгох нь устгахаас илүү хялбар байдаг тул хөрш зэргэлдээх элементүүдтэй харьцуулахад эдгээр цөмүүд үргэлж олон байдаг. бүхэл бүтэн дараалал, эсвэл бүр нэг хагас.

Нарнаас ялгаатай нь энэ нь агуулдаг бөмбөрцөгДэлхийтэй төстэй гаригууд нь маш бага устөрөгч, гелий агуулдаг боловч нүүрстөрөгчөөс эхлээд химийн элементүүдийн "од" тархалт нь тэдний онцлог шинж юм. Тиймээс зөвхөн дэлхий гэлтгүй бүх гаригт том төмөр цөм байдаг.

Харамсалтай нь спектр нь зөвхөн оддын гадаргуугийн найрлагыг л харуулдаг. Оддын гэрлийг ажигласнаар бид түүний дотор байгаа зүйлийн талаар бараг юу ч хэлж чадахгүй бөгөөд өөр өөр масстай оддын дотоод амьдрал өөр өөр байдаг. Од дахь энергийн дамжуулалт нь цацраг, конвекц зэрэг хэд хэдэн механизмаар явагддаг. Жишээлбэл, термоядролын урвал явагддаг төв хэсэгт байрлах нар шиг оддын хувьд энерги нь голчлон цацрагаар дамждаг бөгөөд үндсэн бодис нь давхрагад холилддоггүй. Холих нь захын хэсэгт тохиолддог боловч термоядролын урвалын улмаас химийн найрлага аажмаар өөрчлөгддөг дотоод бүс нутагт хүрч чаддаггүй. Тэдгээр. термоядролын урвалын бүтээгдэхүүнүүд гадаргуу дээр гардаггүй, энд эргэлддэг эхлэл материал, үүнээс Нар нэгэн цагт төрсөн. Илүү их хэмжээний оддын хувьд конвектив хольц нь дотроо тохиолддог боловч цааш тархдаггүй. Хуримтлагдсан химийн элементүүд одны гадаргуу руу үсэрч чадахгүй.

Эцэст нь бага масстай одод бол хамгийн зөв од юм: конвекц нь дулаан дамжуулах гол механизм бөгөөд тэдгээрийн дотор бодис бүрэн холилдох явдал юм. Энэ нь төв дэх термоядролын урвалын явцад үүссэн зүйл нь тэдний гадаргуу дээр хөвөх ёстой гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч эдгээр жижиг оддод термоядролын урвал маш удаан явагддаг бөгөөд тэд эрчим хүчээ маш хэмнэлттэй зарцуулж, аажмаар хөгждөг. Тэдний амьдрах хугацаа нь нар шиг оддынхоос хэдэн зуу, мянга дахин урт, өөрөөр хэлбэл. их наяд жил. Орчлон ертөнц үүссэнээс хойш өнгөрсөн 14 тэрбум жилийн хугацаанд тэдний найрлагад бараг юу ч өөрчлөгдөөгүй. Тэд нялх хүүхэд хэвээр байгаа бөгөөд тэдний ихэнх нь боловсорч гүйцээгүй бөгөөд ердийн термоядролын мөчлөгийг эхлүүлээгүй байна.

Тиймээс бид одоог хүртэл оддын дотор юу байдгийг, ямар химийн найрлагатай болохыг мэдэхгүй байна. Зөвхөн загвар өмсөгч л энэ талаар бидэнд ямар нэг зүйлийг хэлж чадна.

Герцспрунг-Рассел диаграм

Оддын тод байдлыг урвуу логарифмын масштабаар хэмждэг. хэмжээ(слайд 43), гэхдээ физикчийн хувьд энэ нь тийм ч сонирхолтой биш юм. Түүний хувьд хамгийн чухал зүйл бол одны нийт цацрагийн хүч бөгөөд бид үүнийг гэрэл зургаас тааж чадахгүй.

Жишээлбэл, Альфа Центаври нь бусад оддын дунд гайхалтай гэрэлтдэг боловч энэ нь хамгийн хүчирхэг гэсэн үг биш юм. Энэ бол нар шиг туйлын жирийн од бөгөөд санамсаргүй тохиолдлоор бидэнтэй харьцуулахад бусад хүмүүсээс хамаагүй илүү ойр байсан тул дэнлүү мэт эргэн тойрныхоо тэнгэрийн хэсгийг гэрлээр дүүргэдэг. Энэ зураг дээрх түүний хажууд цацрагийн илүү хүчтэй эх үүсвэрүүд байгаа боловч тэдгээр нь илүү хол байрладаг.

Тиймээс бид одны хүчийг аль болох үнэн зөв тооцоолох хэрэгтэй. Үүнийг хийхийн тулд бид фотометрийн урвуу квадрат хуулийг ашигладаг: одны тод байдал (Дэлхийд хүрч буй гэрлийн урсгалын нягтрал) ба түүний зайг хэмжих замаар бид түүний цацрагийн нийт хүчийг ваттаар тооцдог. Одоо бид бүх оддыг хоёр хэмжээст диаграммд (слайд 46) дүрсэлж, тэнхлэгүүд дээр ажиглалтын үр дүнд үүссэн хоёр утгыг - одны гадаргуугийн температур ба харьцангуй хэмжигдэхүүнийг дүрсэлсэн ерөнхий физик зургийг танилцуулж болно. түүний цацрагийн хүч (одон орон судлаачид зөвхөн оптик хүрээг харгалзан энэ хүчийг гэрэлтүүлэгч гэж нэрлэдэг бөгөөд нарны эрчим хүчний нэгжээр хэмждэг). 20-р зууны эхээр ийм зургийг хоёр одон орон судлаач анх бүтээж, нэрээр нь Герцспрунг-Рассел диаграмм гэж нэрлэдэг.

Нар, ойролцоогоор 6000 К температуртай, нэгж хүч чадалтай од нь энэ диаграммын бараг дунд хэсэгт байрладаг. Хоёр параметрийн өөрчлөлтийн хүрээнд одууд бараг тасралтгүй тархсан боловч диаграммын хавтгай дагуу тэдгээр нь санамсаргүй байдлаар тархаагүй, харин авсаархан хэсгүүдэд хуваагддаг.

Өнөөдөр Герцспрунг-Рассел диаграмм дээр байгальд ажиглагдсан одод төвлөрсөн хэд хэдэн ердийн бүлгүүдийг ялгаж үздэг (слайд 47). Оддын дийлэнх нь (90%) нь диаграммын диагональ дагуу нарийн зурваст байрладаг; энэ бүлгийг үндсэн дараалал гэж нэрлэдэг. Энэ нь бүдэг, сэрүүн одноос халуун, тод од хүртэл: сая тутамд нэг хэсгээс хэдэн сая нарны гэрэл хүртэл байдаг. Физикчийн хувьд энэ нь байгалийн юм: гадаргуу нь халуун байх тусам илүү хүчтэй ялгардаг.

Үндсэн дарааллын хоёр талд аномаль оддын бүлгүүд байдаг. Хэд хэдэн өндөр температурт одод жижиг хэмжээтэй тул ер бусын бага гэрэлтдэг (нарнаас хэдэн зуу, мянга дахин бага) - бид тэдгээрийг өнгөөр ​​нь цагаан одой гэж нэрлэдэг. Бусад онцгой одод эсрэг талын буландиаграммууд нь бага температуртай, гэхдээ асар их гэрэлтэлтээр тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь тэд илүү том физик хэмжээтэй байдаг гэсэн үг бөгөөд эдгээр нь аварга том биетүүд юм.

Хувьслын явцад од диаграм дээрх байрлалаа өөрчилж болно. Дараах лекцүүдийн аль нэгэнд энэ талаар дэлгэрэнгүй уншина уу.