IV bob. Astrofizika tushunchalari va teleskoplar
§ 4.1. Elektromagnit nurlanish spektri va uning astrofizik tadqiqoti
Elektromagnit nurlanish astronomik kuzatuvlarning ko'pchiligida u yoki bu tarzda qo'llaniladi. Nurlanishning energiya taqsimotini o'rganish yordamida biz nurlanish manbasining fizik tabiati haqida ma'lumotga ega bo'lishimiz mumkin. Biz bu yerda elektromagnit nurlanishini xarakterlovchi ayrim asosiy tushuncha va kattaliklar bilan tanishamiz.
Koinotdagi jismlar va ular sistemalarining fizik tadqiqotlarini, ularning evolyusiyalarini o‘rganadigan astronomiyaning katta bo‘limi astrofizikadir. Oxirgi yillarda ilmiy-texnikaviy yutuqlar astrofizik tadqiqotlarni rivojlanishi katta hissa qo‘shgan. Natijada yangi fizik xususiyatlari juda yaxshi o‘rganilgan obyektlar ochildi, amaliy astrofizika deb ataluvchi kuzatishlar bilan bog‘liq astrofizikaning bo‘limi shakllandi. Astrofizikaning zamonaviy bo‘limlari haqida ma’lumot quyida berilgan.
Kuzatuvlarga asoslangan amaliy astrofizika rivojlanishi bilan bir qatorda, fizikaning oxirgi yillarida katta yutuqlari, ayniqsa nurlanish nazariyasi, atom va yadro fizikasi bo‘yicha erishilgan yutuqlar astrofizikaning yangi bo‘limining rivojlanishiga olib keldi. Bu bo‘lim nazariy astrofizika deyilib, u kuzatishdan olingan natijalarni tahlil qilish, ya’ni tadqiqot yo‘nalishlarini belgilash va amaliy astofizikada qo‘llaniladigan usullarni asoslash kabi vazifalarni o‘z oldiga maqsad qilgan. Astrofizikada osmon jismlaridan kelayotgan turli xil nurlar o‘rganiladi va bu nurlar juda keng diapozon bo‘ylab joylashgan.
Astrofizikada o‘rganiladigan elektromagnit nurlanishning chastotasi juda keng bo‘lib, yorug‘lik nurlanishi, uning kichik bir qisminigina tashkil etadi. Barcha diapozonda elektromagnit nurlanishlarning majmuasi elektromagnit nurlanishning spektrini beradi. Nurlanish ma’lum kattalikdagi energiya bilan xarakterlanuvchi kvantlar ko‘rinishida tarqaladi. Kvantlarning energiyasi nurlanishning chastotasi bilan bog‘liq bo‘lib, uning birligi sifatida elektron volt olinadi.
Optik sohadagi nurlar elektromagnit spektrda 3900 A dan 7600 A gacha bo‘lgan sohani o‘z ichiga olib, kvantlari atiga 2-3 eV energiyaga ega bo‘ladi. Astrofizikada qo‘llaniladigan elektromagnit to‘lqin uzunliklarining shkalasi esa, energiyasi 10-6 eV (metrli radioto‘lqinlar) dan to bir necha Mev (megaelektron volt) gacha, ya’ni to‘lqin uzunligi 0,1 A dan kichik nurlanishlargacha davom etadi.
Ma’lumki, vakuumda hamma chastotadagi elektromagnit to‘lqinlar bir xil tezlikda, yorug‘lik tezligida tarqaladilar. Ixtiyoriy chastotadagi kvantning energiyasi uning chastotasiga proporsional bo‘lib
bu
erda proporsionallik koeffitsienti
- Plank
doimiysi
deyiladi.
Energiyasi 1 eV ga to‘g‘ri keladigan kvant spektrning infraqizil
diapozonida yotib, to‘lqin uzunligi 0=12400
Ao
(yoki chastotasi 0=2,42.1014
Gs) ni tashkil etadi.
Elektromagnit nurlanishning to‘lqin uzunligi 3900 A dan 100 A bo‘lgan soha ultrabinafsha nurlanishga tegishli bo‘lib, shundan 3900 A dan 3100 A gacha qismi shartli ravishda, yaqin ultrabinafsha soha deyiladi. 100 A dan 0,1 A gacha oraliq rentgen nurlarga, 0,1 A dan qisqa diapozon esa gamma nurlarga tegishlidir.
Infraqizil diapozon sohasidagi to‘lqin uzunligi 7600 A dan 150000 A gacha bo‘lgan soha yaqin infraqizil, 150000A dan 1 mm gacha esa uzoq infraqizil diapozon deyiladi. 1 mm dan o‘nlab metrgacha bo‘lgan elektromagnit spektrning diapozoni radionurlar hisoblanadi.
Osmon jismlarini astronomik kuzatishlarida Yer atmosferasi elektromagnit spektrning barcha diapozonida olib borishlishiga imkon bermaydi. U optik nurlanishlarni yaxshi o‘tkazgani holda, yaqin ultrabinafsha sohadan tashqari qisqa to‘lqinli nurlanishlarni yaxshi o‘tkazmaydi. Xususan infraqizil diapozon (10000 Ao dan ortiq to‘lqin uzunligidagi nurlanishlar), asosan suv bug‘lari va is gazi molekulalari tomonidan kuchli yutiladi. Yer atmosferasi, radiodiapozonda 1 sm dan 20 sm gacha, 1 sm dan qisqa diapozonda 1 mm, 4,5 mm va 8 mm li qismlari uchun tiniq bo‘lib, bu diapozonga tegishli boshqa radionurlarni o‘tkazmaydi. Bir necha o‘n metrdan ortiq diapozondagi radionurlar esa, Yer atmosferasini tashqi qatlamlari tomonidan qaytarilishi hisobiga Yer sirtiga etib kela olmaydi.
14-Ma’ruza. Yoritilganlik, yorqinlik, Pogson formulasi va absolyut yulduz kattaligi. Ko’p rangli fotometriya.