Генерация и распространение электромагнитных волн в космосе
Общая классификация механизмов излучения
•Излучение с непрерывным спектром (континуум) и излучение в спектральных линиях
•Тепловое и нетепловое излучение
•Когерентные и некогерентные механизмы излучения
Излучение с непрерывным спектром и спектральные линии
•Излучение с непрерывным спектром занимает широкий интервал частот и его интенсивность имеет плавную зависимость от частоты. Оно генерируется заряженными частицами и пылинками.
•Для излучения в спектральных линиях (монохроматического) Δν/ν << 1 (типичные значения Δν/ν ~ 10-5). Линии возникают при переходах между энергетическими уровнями атомов и молекул. Сравнительно узкополосное излучение может генерироваться и заряженными частицами (например, циклотронное излучение электронов).
Тепловое и нетепловое излучение
•Излучение заряженных частиц называется тепловым, если частицы имеют равновесное (максвелловское в нерелятивистском случае) распределение по скоростям. В противном случае излучение будет нетепловым. Это деление не зависит от конкретного механизма излучения. Яркостная температура теплового излучения не может быть выше кинетической.
•Излучение в спектральных линиях атомов и молекул обычно называется тепловым, если нет инверсии населенностей (хотя распределение населенностей по уровням может быть и неравновесным).
Когерентные и некогерентные механизмы излучения
•Механизм излучения называется когерентным, если спектральная мощность излучения источника превышает суммарную мощность собственного (спонтанного) излучения отдельных частиц в источнике.
•Некогерентный механизм может обеспечить высокие яркостные температуры только за счет высоких энергий излучающих частиц.
•Когерентные механизмы разделяются на антенные и мазерные.
В антенном механизме когерентность обеспечивается за счет предварительной фазировки (группировки) частиц. Мазерный механизм действует без предварительной фазировки. Фазировка достигается автоматически.
Сужение диаграммы
направленности
Для изотропного источника ширина диаграммы направленности в системе A определяется фактором (1 – β cosθ)
|
ev |
|
|
|
e |
|
|
|
A |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
c R Rv / c t |
R |
|
R Rv / c t |
R |
||||
c |
|
c |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При 1 1
2 0.5 ; 2 1 2
«Сверхсветовые» скорости
Довольно часто наблюдаются «сверхсветовые» скорости разлета джетов активных галактик и
квазаров, а также и некоторых галактических |
|||||||||
источников (в картинной плоскости). |
|||||||||
AB v t |
|
|
|
|
|||||
AC v t cos |
|
|
|
|
|||||
t (v / c) t cos |
|
|
|
|
|||||
vobs |
|
|
BC |
v sin |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
t t |
1 (v / c)cos |
||||||||
v |
|
2v sin |
|
2c |
|
||||
|
|
|
|
||||||
exp |
1 (v / c)2 cos2 |
|
sin |
||||||
|
|
||||||||
Плотность потока от движущегося источника
Излучение, испущенное движущимся источником за время dtrad, будет проходить через
поверхность S в течение интервала |
||||
dt dtrad |
1 dr |
dtrad (1 cos )dtrad |
||
|
|
|||
c dtrad |
||||
|
|
|||
P |
d d dt |
rad |
F dS d dt |
Таким образом, |
||||
|
|
|
|
|
наблюдаемая плотность |
|||
|
|
|
P |
|
|
|||
F |
|
|
|
потока возрастает, если |
||||
|
|
|
|
|
источник приближается |
|||
r2 |
1 cos |
|||||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
(в момент излучения) и |
|
убывает, если он
удаляется.
Собственное излучение астрофизической плазмы
•Тормозное излучение
•Черенковское излучение
•Магнитотормозное излучение
–Циклотронное излучение
–Синхротронное излучение
–Магнитодрейфовое (изгибное) излучение
Тормозное излучение
•Излучение
заряженных частиц при ускорении
«Тормозное» или «свободно-свободное» излучение плазмы