§ 6. Эффект Доплера, Зеемана и Штарка.

Если волна излучается движущимся источником, то ее длина изменяется. С этим явлением мы часто сталкиваемся в акустике. Известно, что высота звука определяется длиной волны колебания: чем ниже звук, тем длина волны больше. Стоя на платформе мимо которой проносится гудящий локомотив, можно заметить, что, пока поезд приближался, звук гудка был более высоким, а когда стал удаляться, высота звука сразу упала. Аналогичное явление есть и в оптике: свет от приближающегося источника становится как бы синее (т. е. длина волны излучения уменьшается), а от удаляющегося - краснее. Это изменение длин волн сказывается на положении спектральных линий: они смещаются в синюю или красную сторону спектра. Такое явление называется эффектом Доплера.

Доплеровское изменение длины волны спектральных линий относится к длине волны излучения так же, как скорость приближения (или удаления) _отн относится к скорости света с: = ; =

Здесь _ист и _лаб -длины волн спектральной линии в спектрах наблюдаемого и неподвижного (лабораторного) источника соответственно, _отн - компонент относительной скорости источника вдоль луча зрения. (лучевая скорость).

Как видно из этой формулы, относительное изменение длины волны излучения зависит только от скорости, а следовательно, одинаково для всех областей спектра. Поэтому в астрономии с помощью эффекта Доплера измеряют относительные скорости не только оптических источников но и радио и рентгеновских источников - по смещению спектральных линий в этих диапазонах длин волн (если линии присутствуют в спектре).

Эффект Доплера используется также для анализа внутренних движений вещества в источнике света.

Изучая спектр небесного тела, можно установить наличие у него магнитного и электрического поля. Известно, что если атом находится в однородном магнитном поле напряженностью Н, то излучаемая им спектральная линия с длиной волны  расщепляется на несколько компонент, в простейшем случае на линии  -,  и + . Это явление расщепления спектральных линий в магнитном поле называется эффектом Зеемана. По наблюдениям эффекта Зеемана удалось измерить магнитные поля на Солнце и у многих звезд.

Эффект Штарка заключается в расщеплении и сдвиге уровней энергии атомов и молекул под действием электрического поля. В атмосферах звезд этот эффект возникает, в частности, при прохождении заряженных частиц мимо поглощающего (или излучающего) атома. Измерение обусловленного эффектом Штарка уширения спектральных линий позволяет оценить концентрацию заряженных частиц в атмосферах звезд.

Тема: солнце

§ 1. Общие сведения о Солнце

Солнце - типичная звезда, центральное тело солнечной системы, определяющие ее термодинамические и гравитационные характеристики. Солнце представляется кругом с резко очерченным краем (лимбом). Видимый радиус Солнца несколько меняется в течение года вследствие изменения расстояния Земли от Солнца. Когда Земля в перигелии (начало января), видимый диаметр Солнца составляет 32^/ 35^//, а в афелии (начало июля) - 31^/31^//, На среднем расстоянии от Земли (1 а. е.) 960^//, что соответствует линейному радиусу R_c=Dsinr=

Объем Солнца V_c= ,

а его масса M_c=

что даст среднюю плотность его вещества

Ускорение силы тяжести на поверхности Солнца

Наблюдения отдельных деталей на солнечном диске, а также измерения смещений спектральных линий в различных его точках говорят о движении солнечного вещества вокруг одного из солнечных диаметров, называемого осью вращения Солнца. Плоскость, проходящая через центр Солнца и перпендикулярная к оси вращения, называется плоскостью солнечного экватора. Она образует с плоскостью эклиптики угол в 7⁰ 15^/ и пересекает поверхность Солнца по экватору.

Вращение Солнца обладает важной особенностью: его угловая скорость убывает по мере удаления от экватора и приближения к полюсам. Для точек экватора сидерический период составляет 25 суток, а вблизи полюсов он достигает 30 суток. Вследствие движения Земли вокруг Солнца его вращение представляется земному наблюдателю несколько замедленным: период вращения на экваторе составляет 27 суток, а у полюсов—32 суток (синодический период вращения).

Преобладающим элементом на Солнце является водород По числу атомов его примерно в 10 раз больше, чем всех остальных элементов, и на его долю приходится около 70% всей массы Солнца (водород - самый легкий элемент).

Следующим по содержанию элементом является гелий - около 29% массы Солнца. На остальные элементы, вместе взятые, приходится чуть больше 1%.