Определение физических свойств и скорости движения небесных тел за их спектрами

Главная - Астрономия, авиация, космонавтика - Определение физических свойств и скорости движения небесных тел за их спектрами

Каждому цвета отвечает пев«а длина электромагнитной волны. Длина волны света уменьшается от красных лучей к фиолетовым приблизительно от 0,7 до 0,4 мкм. За фиолетовыми лучами в спектре лежат ультрафиолетовые лучи, которые 'невидимые для глазу, но действуют на фотопластинку. Еще меньшую длину волны имеют рентгеновские лучи. За красными лучами находится область инфракрасных лучей. Они невидимые, но принимаются приемниками инфракрасного излучения, например специальными фотопластинками.

Для получения спектров применяют приборы, которые называются спектроскопом и спектрографом (рис. 38). В спектроскоп спектр рассматривают, а спектрографом его фотографируют. Фото-, графія спектра называется спектрограммой.Ныне в астрофизике используют и более сложные приборы для спектрального анализа разных видов излучения.

Существуют такие виды спектров земных источников и небесных тіл.

Сплошной, или непрерывный, спектр в виде радужной полоски дают непрозрачные накаленные тела (уголь, нить электролампы) и довольно протяжные густые массы газа.

Лінійчастий спектр излучения дают разреженные газы и пара при сильном нагревании. Каждый газ излучает свет строго определенных длин волн и дает характерный для данного химического элемента лінійчастий спектр. Значительные изменения стана газа или условий его свечения, например нагревание или ионизация, служат причиной определенные изменений в спектре этого газа.

Составлена таблицы, в которых пересчитываются линии каждого газа и отмечается яркость каждой линии. Например, в спектре пары натрия особенно яркие две желтые линии.

Лінійчастий спектр поглощения дают газы и пара, если за ними содержится яркий источник, то дает непрерывный спектр. Спектр поглощения - это непрерывный спектр, перерезанный темными линиями именно в тех местах, где должны быть яркие линии, присущий данному газу (рис. 39). Например, две темные линии поглощения пары натрия содержатся в желтой части спектра.

Изучение спектров дает возможность анализировать химический состав газов, которые излучают или поглощают свет. Количество атомов или молекул, которые излучают или поглощают энергию, определяется интенсивностью линий. Чем более заметная линия определенного элемента в спектре излучения или поглощение, тем более таких атомов (молекул) на пути луча света.

Солнце и звезды окружены газовыми атмосферами. Непрерывный спектр их видимой поверхности пересекается темными линиями поглощения, которые возникают, когда лучи проходит через агмг-сферу звезд. Поэтому спектры Солнца и зрение - это спектры поглощения.

Скорости движения небесных светил относительно Земли за лучами зрения (лучевые скорости) определяют с помощью спектра

Мал. 40. Спектры: 1 - Солнца. 2 - водорода, 3 - гелия, 4 - Сіріуса (белая звезда), 5 - а Ориона (красная звезда).

моего анализа на основе эффекта Доплера: если источник света и наблюдатель сближаются, то длины волн, которые определяют положение спектральных линий, укорачиваются, а при их взаимном отдалении длины волн увеличиваются. Эта зависимость выражается формулой

где v - лучевая скорость относительно движения с учетом ее знака (минус при сближении), l0 - длина волны при недвижимом источнике, l, - длина волны во время движения источника и с - скорость светлая. Иначе говоря, со сближением наблюдателя и источника света линии спектра смешиваются к его фиолетовому концу, а с отдалением -- к красному.

Достав спектрограмму светила, над ней и под ней вдруковують спектры -орівняння от земного источника излучения (рис. 41). Спектр сравнения для нас недвижимый, и относительно него можно определять смещение линий спектра звезды на спектрограмме. Даже скорости небесных тел (обычно десятки и сотни километров за секунду) предопределяют настолько малые смещения (сотые или десятые частицы миллиметра), что "их можно измерить на спектрограмме только под микроскопом. Чтобы выяснить, какому изменению длины волны это отвечает, надо знать масштаб спектра - на сколько изменяется длина волны, если мы продвигаемся вдоль спектра на 1 мм. Подставив в формулу значения величин l, l0 и с = 300 000 км/с, определяют лучевую скорость движения светила v.