Андрієвський С.М. Климишин І.А. Курс загальної астрономії. Навчальний посібник

Подождите немного. Документ загружается.

291

Áàëüìåðà, ³íòåíñèâí³ñòü ÿêèõ ïîñèëþºòüñÿ ïðè ïåðåõîä³ â³ä ï³äêëàñó Â1 äî

Â9. Åôåêòèâíà òåìïåðàòóðà º ó ³íòåðâàë³ â³ä 10 000 Ê äî 30 000 Ê. Òèïîâ³

ïðåäñòàâíèêè öüîãî êëàñó — α Ä³âè (Ñï³êà), β Îð³îíà (Ð³ãåëü).

Êëàñ À — á³ë³ çîð³. Ó ¿õí³õ ñïåêòðàõ ë³í³¿ âîäíþ ñåð³¿ Áàëüìåðà äîñÿãà-

þòü íàéá³ëüøî¿ ³íòåíñèâíîñò³, òîä³ ÿê ë³í³¿ ãåë³þ çíà÷íî ïîñëàáëþþòüñÿ.

Äîáðå âèäíî ë³í³¿ ³îí³çîâàíîãî ìàãí³þ, êðåìí³þ, êàëüö³þ, òà ñëàáê³ ë³í³¿

àòîì³â ³ ³îí³â ³íøèõ ìåòàë³â. Çíà÷åííÿ åôåêòèâíî¿ òåìïåðàòóðè â ³íòåðâàë³

7300 Ê — 10 000 Ê. Òèïîâ³ çîð³ öüîãî êëàñó — α Âåëèêîãî Ïñà (Ñ³ð³óñ) ³

α Ë³ðè (Âåãà).

Êëàñ F — æîâòóâàòî-á³ë³ çîð³. Ë³í³é âîäíþ ñåð³¿ Áàëüìåðà äåùî ñëàáê³-

ø³ çà ò³, ÿê³ ñïîñòåð³ãàþòüñÿ â ñïåêòðàõ ç³ð êëàñó À. Ó ñïåêòð³ º òàêîæ ÷èñ-

ëåíí³ ë³í³¿ êàëüö³þ, òèòàíó, í³êåëþ, çàë³çà, áàð³þ òà áàãàòüîõ ³íøèõ åëåìå-

íò³â. Åôåêòèâíà òåìïåðàòóðà ó ìåæàõ 5600 Ê — 7700 Ê. Òèïîâ³ ïðåäñòàâ-

íèêè — α Ìàëîãî Ïñà (Ïðîö³îí), α Ê³ëÿ (Êàíîïóñ).

Êëàñ G — æîâò³ çîð³, ñåðåä íèõ é Ñîíöå, ÿêå íàëåæèòü äî ï³äêëàñó G2.

Íàéá³ëüø ³íòåíñèâíèìè â ¿õí³õ ñïåêòðàõ º âæå íå âîäíåâ³ ë³í³¿, à ÷èñëåíí³

ë³í³¿, ÿê ïðàâèëî, íåéòðàëüíèõ àòîì³â: òèòàíà, çàë³çà, í³êåëþ ³ ò. ï. Ë³í³¿ ³î-

í³çîâàíîãî êàëüö³þ äóæå ³íòåíñèâí³. Åôåêòèâíà òåìïåðàòóðà òóò 4500 Ê —

6000 Ê. Òèïîâèì ïðåäñòàâíèêîì (êð³ì Ñîíöÿ) º çîðÿ α Â³çíè÷îãî (Êàïåë-

ëà).

Êëàñ Ê — îðàíæåâ³ çîð³. Ó ¿õí³õ ñïåêòðàõ áàãàòî ë³í³é íåéòðàëüíèõ àòî-

ì³â ìåòàë³â. Âèä³ëÿºòüñÿ òàê çâàíà ñìóãà «G» (λ â³ä 4305 Å äî 4315 Å), ùî

óòâîðþºòüñÿ ïðè çëèòò³ äåê³ëüêîõ ë³í³é íåéòðàëüíîãî çàë³çà òà ³îí³çîâàíî-

ãî òèòàíó. Ïî÷èíàþ÷è ç ï³äêëàñó Ê5, ó ñïåêòðàõ ç’ÿâëÿþòüñÿ ñìóãè ïîãëè-

íàííÿ ìîëåêóë TiO. Çíà÷åííÿ åôåêòèâíî¿ òåìïåðàòóðè º ó ìåæàõ 3700 Ê —

5300 Ê. Ïðåäñòàâíèêè — α Âîëîïàñà (Àðêòóð) ³ α Òåëüöÿ (Àëüäåáàðàí).

Êëàñ Ì — ÷åðâîí³ çîð³. Ë³í³¿ ìåòàë³â ïîñëàáëþþòüñÿ. Ó ñïåêòðàõ íàÿâí³

øèðîê³ ìîëåêóëÿðí³ ñìóãè, ñåðåä ÿêèõ îñîáëèâî âèä³ëÿþòüñÿ ñìóãè ïîãëè-

íàííÿ ìîëåêóë TiO. Åôåêòèâíà òåìïåðàòóðà íèæ÷à çà 3700 Ê. Òèïîâ³ çîð³

— α Îð³îíà (Áåòåëüãåéçå) òà α Ñêîðï³îíà (Àíòàðåñ).

Äëÿ ðîçøèðåííÿ ìîæëèâîñòåé êëàñèô³êàö³¿ ââåäåíî äîäàòêîâî ùå äâà

ñïåêòðàëüíèõ êëàñè. Òàê, çîð³ ñïåêòðàëüíîãî êëàñó Ñ ìàþòü òàê³ æ ñïåêò-

ðè, ùî é Ê ³ Ì çîð³, îäíàê ó íèõ º áàãàòî ñèëüíèõ ñìóã ïîãëèíàííÿ ìîëå-

êóë âóãëåöþ Ñ

òà ö³àíó CN. Òîìó ö³ çîð³ îòðèìàëè íàçâó âóãëåöåâèõ. Ñïåê-

òðè ç³ð êëàñó S õàðàêòåðèçóþòüñÿ íàÿâí³ñòþ ñìóã îêñèä³â ð³äêèõ çåìåëü, ãî-

ëîâíèì ÷èíîì öèðêîí³þ ZrO, ³òð³þ YO òà ëàíòàíó LaO. Çà ³íøèìè

îçíàêàìè ñïåêòðè öèõ ç³ð ïîä³áí³ äî ñïåêòð³â ç³ð êëàñ³â Ê — Ì.

Ó ðÿä³ âèïàäê³â çàñòîñîâóþòü ñïåö³àëüí³ ïîçíà÷åííÿ îñîáëèâîñòåé ñïåê-

òðà çîð³. Íàïðèêëàä, ë³òåðà å ñâ³ä÷èòü ïðî íàÿâí³ñòü ó ñïåêòð³ åì³ñ³éíèõ ë³-

í³é, k — ïîâ’ÿçàíèõ ³ç ïîãëèíàííÿì ñâ³òëà çîð³ ãàçîì ì³æçîðÿíîãî ñåðåäî-

âèùà, p — ïåêóëÿðíèé (íåçâè÷àéíèé) ñïåêòð, m — ³íòåíñèâí³ ë³í³¿ ìåòàë³â,

n — ë³í³¿ ðîçìèò³ ³ øèðîê³, s — âóçüê³ ³ ð³çê³, õ — ìàþòü çì³ííó ç ÷àñîì

³íòåíñèâí³ñòü. Ñïåêòðè ç³ð á³ëèõ êàðëèê³â ïîçíà÷àþòü ë³òåðîþ D ç óòî÷íåí-

Розділ14.Нормальнізорі

292

íÿì: DA — ÿêùî ó ñïåêòð³ º ë³í³¿ áàëüìåð³âñüêî¿ ñåð³¿ âîäíþ, à ë³í³é ãåë³þ

íåìàº, DB — âèäíî øèðîê³ ë³í³¿ íåéòðàëüíîãî ãåë³þ, DC — ë³í³é áàëüìå-

ð³âñüêî¿ ñåð³¿ íå âèäíî, DO — øèðîê³ ë³í³¿ ³îí³çîâàíîãî ãåë³þ. Îêðåìî âè-

ä³ëÿþòü ñïåêòðè ãàðÿ÷èõ ç³ð òèïó Âîëüôà-Ðàéº: ÿêùî â ñïåêòð³ ïåðåâàæà-

þòü ë³í³¿ àçîòó, òî éîãî ïîçíà÷àþòü WN, ÿêùî ë³í³¿ âóãëåöþ, òî — WC.

ßê áà÷èìî, ñïåêòðàëüíà ïîñë³äîâí³ñòü º ôàêòè÷íî òåìïåðàòóðíîþ ïîñë³-

äîâí³ñòþ: ïðè ïåðåõîä³ â³ä ðàíí³õ ñïåêòðàëüíèõ êëàñ³â äî ï³çí³õ òåìïåðà-

òóðà çìåíøóºòüñÿ. Ç³ñòàâëåííÿ òåìïåðàòóðíèõ ³íòåðâàë³â, òèïîâèõ äëÿ êîæ-

íîãî ñïåêòðàëüíîãî êëàñó, ïîêàçóº, ùî äëÿ ñóñ³äí³õ êëàñ³â âîíè äåùî ïåðå-

êðèâàþòüñÿ. Öå ñâ³ä÷èòü ïðî òå, ùî âèãëÿä ñïåêòðà çîð³ êð³ì òåìïåðàòóðè

çàëåæèòü ùå â³ä îäíîãî ïàðàìåòðà — êëàñó ¿¿ ñâ³òíîñò³. Ç öèì ïàðàìåòðîì

ìè ïîçíàéîìèìîñÿ â íàñòóïíîìó ï³äðîçä³ë³.

14.4. Ä³àãðàìà «ñïåêòðàëüíèé êëàñ — ñâ³òí³ñòü».

Êëàñè ñâ³òíîñò³

Äî ïî÷àòêó ÕÕ ñò. áóëî âèçíà÷åíî â³äñòàí³ ïðèáëèçíî äî 300 ç³ð ³ òèì ñà-

ìèì îá÷èñëåíî ¿õí³ ñâ³òíîñò³. Ñòàëî ìîæëèâèì ïðîâåäåííÿ ñòàòèñòè÷íîãî àíà-

ë³çó öèõ ðåçóëüòàò³â, ùî é çä³éñíèëè ó 1905–1913 ðð. Åéíàð Ãåðöøïðóíã (Äà-

í³ÿ) ³ Ãåíð³ Ðåññåë (ÑØÀ). Âîíè ç³ñòàâèëè ñâ³òíîñò³ ç³ð ç ¿õí³ìè ñïåêòðàëüíè-

ìè êëàñàìè íà ä³àãðàì³, ÿêó çãîäîì íàçâàíî ä³àãðàìîþ Ãåðöøïðóíãà-Ðåññåëà. Íà

ö³é ä³àãðàì³ ïî îñ³ àáñöèñ â³äêëàäåí³ ñïåêòðàëüí³ êëàñè ç³ð (³íîä³ åôåêòèâí³

òåìïåðàòóðè àáî â³äïîâ³äí³ ¿ì ïîêàçíèêè êîëüîðó B — V), ïî îñ³ îðäèíàò — ñâ³ò-

íîñò³ ç³ð L àáî àáñîëþòí³ çîðÿí³ âåëè÷èíè Ì. Òîìó òàêó ä³àãðàìó ùå íàçèâà-

þòü ä³àãðàìîþ ñïåêòðàëüíèé êëàñ —ñâ³òí³ñòü (à òàêîæ ùå êîë³ð — çîðÿíà âå-

ëè÷èíà, ÿêùî íà í³é â³äêëàäåíî ïîëîæåííÿ ç³ð äëÿ êîíêðåòíîãî çîðÿíîãî ñêóï-

÷åííÿ, â³äñòàí³ äî ÿêèõ ïðàêòè÷íî îäíàêîâ³, ³ òîìó m – M = const).

Ð è ñ. 14.3. Ñïåêòðè ç³ð ð³çíèõ ñïåêòðàëüíèõ êëàñ³â; çë³âà âêàçàíèé ñïåêò-

ðàëüíèé êëàñ, ñïðàâà — íîìåð çîð³ çà êàòàëîãîì

ЧастинаVI.Фізиазірітманностей

293

ßêáè ì³æ ñâ³òíîñòÿìè ç³ð òà ¿õí³ìè ñïåêòðàëüíèìè êëàñàìè íå áóëî í³-

ÿêî¿ çàëåæíîñò³, òî çîð³ çàïîâíþâàëè á ïîëå ä³àãðàìè ð³âíîì³ðíî. Íàñïðàâä³

æ âîíè óòâîðþþòü íà í³é äåê³ëüêà óãðóïóâàíü — ïîñë³äîâíîñòåé.

ßê ïðèêëàä ðîçãëÿíåìî ä³àãðàìó ñïåêòðàëüíèé êëàñ — ñâ³òí³ñòü, çîáðà-

æåíó íà ðèñ. 14.4. Áëèçüêî 90% ç³ð çîñåðåäæåí³ óçäîâæ âóçüêî¿ ñìóãè, ÿêà

ïåðåòèíàº ïîëå ä³àãðàìè â³ä ë³âîãî âåðõíüîãî êóòà äî ïðàâîãî íèæíüîãî. Öÿ

ñìóãà íàçèâàºòüñÿ ãîëîâíîþ ïîñë³äîâí³ñòþ. Ïîëîæåííÿ Ñîíöÿ íà í³é â³ä-

ì³÷åíî õðåñòèêîì. Âñ³ çîð³, ÿê³ ìàþòü òåìïåðàòóðè ³ ñâ³òíîñò³, ùî â³äïîâ³-

äàþòü ïîëîæåííþ íà ãîëîâí³é ïîñë³äîâíîñò³, íàçèâàþòüñÿ íîðìàëüíèìè

êàðëèêàìè êëàñó ñâ³òíîñò³ V (êëàñ ñâ³òíîñò³ âêàçóþòü ï³ñëÿ ñïåêòðàëüíîãî

êëàñó çîð³). Íàïðèêëàä, íàøå Ñîíöå — çîðÿ êëàñó G2V.

Ñåðåä íîðìàëüíèõ êàðëèê³â º ÿê äóæå ãàðÿ÷³ çîð³ (íàïðèêëàä, ñïåêò-

ðàëüíîãî êëàñó O, B), òàê ³ äîñèòü õîëîäí³ (êëàñè K, M). Çîð³ ãîëîâíî¿ ïî-

ñë³äîâíîñò³ á³ëüø ãàðÿ÷³, í³æ Ñîíöå, ìàþòü ðàä³óñè, ÿê³ ïåðåâèùóþòü ðà-

ä³óñ Ñîíöÿ. Ðàä³óñè ç³ð ãîëîâíî¿ ïîñë³äîâíîñò³, õîëîäí³øèõ çà Ñîíöå, ìå-

íø³, í³æ ñîíÿ÷íèé.

Âèùå ãîëîâíî¿ ïîñë³äîâíîñò³ ðîçòàøîâàíà ã³ëêà ã³ãàíò³â (êëàñ ñâ³òíîñò³

²²²). Ì³æ íåþ òà ãîëîâíîþ ïîñë³äîâí³ñòþ çíàõîäÿòüñÿ çîð³-ñóáã³ãàíòè (êëàñ

ñâ³òíîñò³ ²V). Äåùî á³ëüøó, í³æ ó ã³ãàíò³â, ñâ³òí³ñòü ìàþòü ÿñêðàâ³ ã³ãàíòè

Ð è ñ. 14.4. Ä³àãðàìà ñïåêòðàëüíèé êëàñ — ñâ³òí³ñòü

Розділ14.Нормальнізорі

294

(êëàñ ñâ³òíîñò³ ²²). ², íàðåøò³, çîð³ íàéá³ëüøî¿ ñâ³òíîñò³ — íàäã³ãàíòè ðîç-

òàøîâàí³ ó âåðõí³é ÷àñòèí³ ä³àãðàìè. Íàäã³ãàíòè ìàþòü êëàñ ñâ³òíîñò³ ².

Ìåíø ÿñêðàâ³ ç íèõ ïîçíà÷àþòüñÿ ²b, á³ëüø ÿñêðàâ³ — ²a, à íàäã³ãàíòè ç

íàéïîòóæí³øèì âèïðîì³íþâàííÿì (ã³ïåðã³ãàíòè) — ²a-0.

Ï³äðàõóíîê ïîêàçóº, ùî ó ò³é ÷àñòèí³ Ãàëàêòèêè, äå ðîçòàøîâàíå íàøå

Ñîíöå, íà 1000 ç³ð ãîëîâíî¿ ïîñë³äîâíîñò³ ïðèïàäàº îäèí ã³ãàíò, à íà 1000

ã³ãàíò³â — îäèí íàäã³ãàíò.

Äåùî íèæ÷å ãîëîâíî¿ ïîñë³äîâíîñò³ çíàõîäèòüñÿ ïîñë³äîâí³ñòü ñóáêàð-

ëèê³â, à ³ñòîòíî íèæ÷å ãîëîâíî¿ ïîñë³äîâíîñò³, â çîí³ íèçüêî¿ ñâ³òíîñò³, —

á³ë³ êàðëèêè. Ñë³ä çàóâàæèòè, ùî á³ëüø³ñòü ñïîñòåðåæóâàíèõ á³ëèõ êàðëè-

ê³â ìàþòü òåìïåðàòóðè ïîâåðõîíü âèù³ çà 9000 Ê, ùî îáóìîâëþº ¿õí³é á³-

ëèé êîë³ð (òðåáà çàçíà÷èòè, ùî áåçïîñåðåäíüî ï³ñëÿ óòâîðåííÿ á³ëèé êàð-

ëèê º çíà÷íî ãàðÿ÷³øèì).

Ïîëîæåííÿ ç³ð ð³çíèõ êëàñ³â ñâ³òíîñò³ íà ä³àãðàì³ ñïåêòðàëüíèé êëàñ —

ñâ³òí³ñòü ñõåìàòè÷íî çîáðàæåíå íà íàâåäåíîìó âèøå ðèñ. 14.4, à â³äïîâ³ä-

í³ çíà÷åííÿ ðàä³óñ³â — íà ðèñ. 14.5.

Ð è ñ. 14.5. Òèïîâ³ çíà÷åííÿ ðàä³óñ³â ç³ð ð³çíèõ ñïåêòðàëüíèõ êëàñ³â ³

êëàñ³â ñâ³òíîñò³

ЧастинаVI.Фізиазірітманностей

295

Äëÿ ç³ð ãîëîâíî¿ ïîñë³äîâíîñò³ ³ñíóº ìîæëèâ³ñòü âèçíà÷èòè ïåâí³ ñï³â-

â³äíîøåííÿ ì³æ ¿õí³ìè ìàñîþ ³ ñâ³òí³ñòþ, ðàä³óñîì òà åôåêòèâíîþ òåìïå-

ðàòóðîþ. Âèðàæåí³ ó â³äïîâ³äíèõ îäèíèöÿõ Ñîíöÿ, âîíè ìàþòü âèãëÿä:

2,14

3,5

4,8

81(M/M ) , M 20M

/ 1,78(M/M ) , 2M M 20M

0,75(M/M ) , M 2M



≥



=≤≤





≤









(14.4)

0,8

0,36

(M/M ) , M 10M

2,67(M/M ) , M 10M



≤















(14.5)

åô

≈ 5770 (M/M



)

0,6

K (14.6)

Äëÿ ã³ãàíò³â ³ íàäã³ãàíò³â ïåâíî¿ çàëåæíîñò³ íàâåäåíèõ âèùå ïàðàìåòð³â

â³ä ìàñè íå ³ñíóº.

Îñê³ëüêè çîð³ ð³çíèõ êëàñ³â ñâ³òíîñò³ ³ñòîòíî â³äð³çíÿþòüñÿ çà ñâî¿ìè ðà-

ä³óñàìè (ïðè öüîìó â³äì³ííîñò³ ó ìàñ³ íå äóæå âåëèê³), ö³ëêîì î÷åâèäíî,

ùî äëÿ íèõ ñë³ä ÷åêàòè ïîì³òíî¿ ð³çíèö³ ñåðåäíüî¿ ãóñòèíè. Ñåðåäíÿ ãóñ-

òèíà âèçíà÷àºòüñÿ ³ç î÷åâèäíîãî ñï³ââ³äíîøåííÿ:

ρ=

(14.7)

Íåîáõ³äíî çàçíà÷èòè, ùî ñåðåäíÿ ãóñòèíà õàðàêòåð³çóº çîðþ â ö³ëîìó,

òîä³ ÿê ðå÷îâèíà çîð³ íåð³âíîì³ðíî ðîçïîä³ëåíà â ¿¿ îá’ºì³. Ãóñòèíà çðîñòàº

äî öåíòðà. Íà ïîâåðõí³ çîð³ ãóñòèíà ìîæå áóòè ì³çåðíîþ, àëå äîñÿãàº âå-

ëèêèõ çíà÷åíü ïîáëèçó öåíòðà. ßê ïðàâèëî, íàéñèëüí³øèé ïåðåïàä ãóñòè-

íè ïðè ïåðåõîä³ â³ä ïîâåðõí³ äî öåíòðà º â ç³ð-íàäã³ãàíò³â.

Ãóñòèíà ðå÷îâèíè â àòìîñôåð³ çîð³ âïëèâàº íå ëèøå íà ³íòåíñèâí³ñòü

áàãàòüîõ ë³í³é ïîãëèíàííÿ ó ¿¿ ñïåêòð³, à é íà ¿õíþ øèðèíó. Íàïðèêëàä,

øèðèíà ñïåêòðàëüíèõ ë³í³é ó ç³ð ç âåëèêîþ ãóñòèíîþ àòìîñôåðè á³ëüøà,

í³æ ó ç³ð ç ðîçð³äæåíîþ àòìîñôåðîþ. Öå ïîâ’ÿçàíî ç òèì, ùî ïðè âèñîê³é

ãóñòèí³ ñåðåäíÿ â³äñòàíü ì³æ çàðÿäæåíèìè ÷àñòèíêàìè ³ àòîìàìè, ÿê³ º â

ïëàçì³ çîðÿíî¿ àòìîñôåðè, ìåíøà, ùî ïðèçâîäèòü äî åôåêòèâí³øîãî çì³-

ùåííÿ åíåðãåòè÷íèõ ð³âí³â àòîì³â òà ³îí³â, à îòæå äî á³ëüøîãî ðîçøèðåí-

íÿ ñïåêòðàëüíèõ ë³í³é, ùî çàâäÿêè åôåêòó Øòàðêà (äèâ. ï³äðîçä³ë 8.7), îñî-

áëèâî ïîì³òíå â ç³ð-êàðëèê³â.

Ñàìå òîìó çîðÿ-íàäã³ãàíò ³ çîðÿ-êàðëèê îäíîãî ñïåêòðàëüíîãî ï³äêëàñó

ìàþòü äåùî â³äì³íí³ åôåêòèâí³ òåìïåðàòóðè. Íàïðèêëàä, çîðÿ ãîëîâíî¿ ïî-

Розділ14.Нормальнізорі

296

ñë³äîâíîñò³ ï³äêëàñó B0 ìàº åôåêòèâíó òåìïåðàòóðó 30 000 Ê, à äëÿ íàäã³-

ãàíòà òîãî æ ï³äêëàññó Ò

åô

= 26 500 Ê.

Ïàðàìåòðè äåê³ëüêîõ ç³ð, ùî íàëåæàòü äî ð³çíèõ êëàñ³â ñâ³òíîñò³, ïîäà-

íî ó òàáë. 14.1.

Òàáëèöÿ 14.1

Ïàðàìåòðè äåÿêèõ ç³ð ð³çíèõ êëàñ³â ñâ³òíîñò³ ³ ð³çíèõ ñïåêòðàëüíèõ êëàñ³â

14.5. Åôåêòè îáåðòàííÿ, òóðáóëåíòíîñò³, ìàãí³òíîãî ïîëÿ ³

àòìîñôåðíî¿ ñòðàòèô³êàö³¿ åëåìåíò³â ó ñïåêòðàõ ç³ð

Â³äì³ííîñò³ ó ñïåêòðàõ äâîõ ç³ð îäíîãî ñïåêòðàëüíîãî êëàñó (òîáòî ç áëèçü-

êèìè çíà÷åííÿìè åôåêòèâíî¿ òåìïåðàòóðè) ìîæóòü áóòè îáóìîâëåí³ íå

ëèøå íåîäíàêîâ³ñòþ ãóñòèíè â ¿õí³õ àòìîñôåðàõ. Ñâîþ ðîëü òóò â³ä³ãðàþòü

³ òàê³ åôåêòè, ÿê îáåðòàííÿ çîð³ íàâêîëî ñâîº¿ îñ³, íàÿâí³ñòü â àòìîñôåð³

çîð³ ïîòóæíèõ òóðáóëåíòíèõ ðóõ³â, ñèëüíèõ ìàãí³òíèõ ïîë³â, âòðàòè ìàñè

ЧастинаVI.Фізиазірітманностей

297

ó âèãëÿä³ çîðÿíîãî â³òðó, íàÿâí³ñòü ãàçîïèëîâî¿ îáîëîíêè àáî äèñêà íàâêî-

ëî çîð³, à òàêîæ åôåêòè ñòðàòèô³êàö³¿ (òîáòî ñïåöèô³÷íîãî ðîçïîä³ëó) õ³-

ì³÷íèõ åëåìåíò³â ó çîðÿí³é àòìîñôåð³.

Øâèäêîñò³ îáåðòàííÿ ç³ð. Äëÿ çåìíîãî ñïîñòåð³ãà÷à ð³çí³ ì³ñöÿ äèñêà

çîð³, ÿêà îáåðòàºòüñÿ, ìàþòü ð³çíó øâèäê³ñòü ó íàïðÿì³ ïðîìåíÿ çîðó. Çã³äíî

ç ôîðìóëîþ Äîïëåðà (8.33) çà ðàõóíîê íàáëèæåííÿ îäíî¿ ïîëîâèíè âèäè-

ìî¿ ïîâåðõí³ çîð³ ³ â³ääàëåííÿ ³íøî¿ ñïåêòðàëüí³ ë³í³¿ ðîçøèðþþòüñÿ. Öåé

åôåêò ³ñòîòíî çàëåæèòü â³ä îð³ºíòàö³¿ îñ³ îáåðòàííÿ çîð³ â³äíîñíî íàïðÿì-

êó íà ñïîñòåð³ãà÷à (êóò ³). Òîìó, àíàë³çóþ÷è ñïåêòðàëüíó ³íôîðìàö³þ äëÿ

îêðåìî¿ çîð³, ìîæíà îäåðæàòè çíà÷åííÿ øâèäêîñò³ îáåðòàííÿ ò³ëüêè ç òî-

÷í³ñòþ äî ìíîæíèêà (ÿê ïðàâèëî, íåâ³äîìîãî). Ïåâí³ âèñíîâêè ùîäî òè-

ïîâî¿ øâèäêîñò³ îñüîâîãî îáåðòàííÿ ç³ð êîíêðåòíîãî ñïåêòðàëüíîãî êëàñó

³ êëàñó ñâ³òíîñò³ ðîáëÿòü ï³ñëÿ óâàæíîãî âèâ÷åííÿ ñïåêòð³â áàãàòüîõ äåñÿò-

ê³â ïðåäñòàâíèê³â öüîãî êëàñó. Öå äàº çìîãó ñòàòèñòè÷íî îö³íèòè ³ìîâ³ðíó

øâèäê³ñòü îáåðòàííÿ íà åêâàòîð³ çîð³.

Îð³ºíòàö³ÿ îñ³ îáåðòàííÿ çîð³ â ïðîñòîð³ â³äíîñíî íàïðÿìêó íà ñïîñòå-

ð³ãà÷à º äîâ³ëüíîþ, â³äïîâ³äíî äî ÷îãî é åôåêò Äîïëåðà â³ä³ãðàº òî á³ëüøó,

òî ìåíøó ðîëü. ×èì á³ëüøà ç òî÷êè çîðó ñïîñòåð³ãà÷à øâèäê³ñòü îáåðòàí-

íÿ çîð³, òèì øèðøèìè ³ ì³ëê³øèìè áóäóòü ë³í³¿ â ¿¿ ñïåêòð³. Ó âèïàäêó, ÿêùî

çîðÿ îáåðòàºòüñÿ äóæå øâèäêî, ë³í³ÿ âçàãàë³ ìîæå ñòàòè íåïîì³òíîþ íà ôîí³

íåïåðåðâíîãî ñïåêòðà. ßê ïðèêëàä, íà ðèñ. 14.6 ïîêàçàí³ ðåçóëüòàòè êîì-

ï’þòåðíîãî ìîäåëþâàííÿ ïðîô³ëþ îêðåìî¿ ñïåêòðàëüíî¿ ë³í³¿, ÿêà íàëåæèòü

³îí³çîâàíîìó ìàãí³þ, äëÿ çîð³ ãîëîâíî¿ ïîñë³äîâíîñò³ ç åôåêòèâíîþ òåìïå-

Ðèñ. 14.6. Çì³íà ôîðìè ïðîô³ëþ ñïåêòðàëüíî¿ ë³í³¿ çàëåæíî â³ä çíà÷åííÿ

åêâàòîð³àëüíî¿ øâèäêîñò³ îáåðòàííÿ çîð³

Розділ14.Нормальнізорі

298

ðàòóðîþ 10 000 Ê. Äîáðå âèäíî, ùî çá³ëüøåííÿ òàêîãî ïàðàìåòðà, ÿê øâèä-

ê³ñòü îáåðòàííÿ çîð³, ³ñòîòíî çì³íþº ôîðìó ë³í³¿, àëå ïðè öüîìó ïëîùà, îá-

ìåæåíà ïðîô³ëåì (ùî äîð³âíþº åêâ³âàëåíòí³é øèðèí³ ë³í³¿) çàëèøàºòüñÿ

íåçì³ííîþ ó âñ³õ âèïàäêàõ.

Àíàë³ç ïðîô³ë³â ñïåêòðàëüíèõ ë³í³é ïîêàçóº, ùî çîð³ ð³çíèõ ñïåêòðàëü-

íèõ êëàñ³â îáåðòàþòüñÿ íàâêîëî îñ³ ç³ øâèäêîñòÿìè, ÿê³ íà åêâàòîð³ äîñÿ-

ãàþòü â³ä äåê³ëüêîõ ê³ëîìåòð³â íà ñåêóíäó äî V

= 400 êì/ñ ³ íàâ³òü á³ëüøå.

Çîð³ ãîëîâíî¿ ïîñë³äîâíîñò³ ñïåêòðàëüíèõ êëàñ³â O ³ A ìàþòü åêâàòî-

ð³àëüí³ øâèäêîñò³ îáåðòàííÿ 130–200 êì/ñ, à ùå á³ëüø³ çíà÷åííÿ ñïî-

ñòåð³ãàþòüñÿ ó ç³ð ñïåêòðàëüíîãî êëàñó B. Äëÿ ç³ð ñïåêòðàëüíîãî êëàñó

F âîíè ìåíø³ â³ä 100 êì/ñ, à äëÿ ç³ð â ³íòåðâàë³ G — M íå ïåðåâèùóþòü

10 êì/ñ.

Øâèäêå îáåðòàííÿ çì³íþº ôîðìó çîð³, ïðèçâîäèòü äî çá³ëüøåííÿ ¿¿ åê-

âàòîð³àëüíîãî ðàä³óñà ïîð³âíÿíî ç ïîëÿðíèì, à â äåÿêèõ ç³ð — íàâ³òü äî

çíà÷íîãî âèò³êàííÿ ðå÷îâèíè ç ïîâåðõí³ òà óòâîðåííÿ íàâêîëî íèõ ïðî-

òÿæíèõ äèñêîïîä³áíèõ ãàçîâèõ îáîëîíîê (ÿêùî åêâàòîð³àëüíà øâèäê³ñòü

îáåðòàííÿ âíàñë³äîê äåÿêèõ ïðè÷èí ïåðåâèùóº êðèòè÷íå çíà÷åííÿ øâèä-

êîñò³).

Ã³ãàíòè ðàíí³õ ñïåêòðàëüíèõ êëàñ³â îáåðòàþòüñÿ ç³ øâèäê³ñòþ 100–

130 êì/ñ, à äëÿ ï³çí³øèõ ç³ð öüîãî êëàñó ñâ³òíîñò³ òèïîâ³ çíà÷åííÿ

≈ 30–90 êì/ñ, äëÿ ÿñêðàâèõ íàäã³ãàíò³â V

≈ 20–30 êì/ñ.

Àòìîñôåðíà òóðáóëåíòí³ñòü. Â àòìîñôåðàõ ç³ð-ã³ãàíò³â ³ îñîáëèâî íàäã³-

ãàíò³â â³äáóâàþòüñÿ õàîòè÷í³ (òóðáóëåíòí³) ðóõè âåëèêèõ ãàçîâèõ ìàñ. Âîíè

òàêîæ ïðîÿâëÿþòü ñåáå äîïëåð³âñüêèì ðîçøèðåííÿì ñïåêòðàëüíèõ ë³í³é.

Ñïîñòåðåæåííÿ ïîêàçóþòü, ùî øâèäêîñò³ ðóõó ðå÷îâèíè â ðîçð³äæåíèõ àò-

ìîñôåðàõ ç³ð-íàäã³ãàíò³â äîñÿãàþòü äåñÿòê³â ê³ëîìåòð³â çà ñåêóíäó, à ó äå-

ÿêèõ âèïàäêàõ ìîæóòü íàâ³òü ïåðåâèùóâàòè øâèäê³ñòü çâóêó. Çàâäÿêè àò-

ìîñôåðí³é òóðáóëåíòíîñò³ íàäã³ãàíò âòðà÷àº ÷àñòèíó ñâîº¿ ìàñè ó ôîðì³ çî-

ðÿíîãî â³òðó.

Ìàãí³òíå ïîëå ³ ïëÿìè íà ïîâåðõí³ ç³ð. Àíàë³ç çîðÿíèõ ñïåêòð³â äàº çìî-

ãó íàä³éíî âèÿâèòè ìàãí³òí³ ïîëÿ ç³ð ç íàïðóæåí³ñòþ H > 200 Å (äèâ. ï³ä-

ðîçä³ë 8.7). Ó á³ëüøîñò³ âèïàäê³â öå ïîëå çì³ííå ç ÷àñîì, à ³íîä³ çì³íþº ñâîþ

ïîëÿðí³ñòü. Ïðèðîäà öüîãî ÿâèùà äî ê³íöÿ íå ç’ÿñîâàíà. Ó ìàãí³òíèõ ç³ð

ãîëîâíî¿ ïîñë³äîâíîñò³ íàïðóæåí³ñòü ïîëÿ íà ïîâåðõí³ ìîæå ñòàíîâèòè äå-

ê³ëüêà òèñÿ÷ Å, ó á³ëèõ êàðëèê³â — 10

Å, à â íåéòðîííèõ ç³ð íàâ³òü 10

Å.

Ç ìàãí³òíèì ïîëåì ïîâ’ÿçàíèé ôåíîìåí çîðÿíî¿ àêòèâíîñò³, à â äåÿêèõ âè-

ïàäêàõ âèíèêíåííÿ ïëÿì íà ïîâåðõí³ ç³ð, òîáòî ä³ëÿíîê, äå òåìïåðàòóðà

ñóòòºâî â³äð³çíÿºòüñÿ â³ä òåìïåðàòóðè íàâêîëèøíüîãî ãàçó. Ïëÿìè ìîæóòü

ìàòè òåìïåðàòóðó íèæ÷ó â³ä òåìïåðàòóðè ðåøòè ïîâåðõí³ çîð³ (ÿê ó âèïàä-

êó Ñîíöÿ), àáî íàâïàêè, âîíè ìîæóòü áóòè á³ëüø ãàðÿ÷èìè.

Çàïëÿìîâàí³ñòü ïîâåðõí³ º ïðè÷èíîþ çì³ííîñò³ áëèñêó ç³ð òèïó α

Ãîí÷èõ

Ïñ³â, SX Îâíà, BY Äðàêîíà, UV Êèòà (â öèõ îñòàíí³õ — öå êîëèâàííÿ áëèñêó

ç ìàëîþ àìïë³òóäîþ ì³æ ñïàëàõàìè). ßêùî äëÿ Ñîíöÿ ïëîùà ïîâåðõí³, çà-

ЧастинаVI.Фізиазірітманностей

299

éíÿòà ïëÿìàìè, íàâ³òü ó ìîìåíòè éîãî ìàêñèìàëüíî¿ àêòèâíîñò³ íå ïåðåâè-

ùóº 0,1% çàãàëüíî¿ ïëîù³ ïîâåðõí³, òî íà äåÿêèõ çîðÿõ ïëÿìè ìîæóòü çàéìà-

òè äî 50% ïîâåðõí³. Òàê³ ïëÿìè äîáðå âèÿâëÿþòü ñåáå êîëèâàííÿìè áëèñêó

çîð³ âíàñë³äîê ¿¿ îñüîâîãî îáåðòàííÿ. Ñïðàâä³, ó öüîìó âèïàäêó â³äíîñíà ïëî-

ùà çàïëÿìîâàíî¿ ïîâåðõí³ äëÿ ñïîñòåð³ãà÷à áóäå ðèòì³÷íî çì³íþâàòèñÿ ç ÷à-

ñîì, à, îòæå, áóäå çì³íþâàòèñÿ ³ ê³ëüê³ñòü ðåºñòðîâàíî¿ åíåðã³¿ â³ä çîð³.

Ïëÿìè ìîæóòü ³ñíóâàòè òàêîæ íà ïîâåðõíÿõ ç³ð-íàäã³ãàíò³â. Îäèí ç

ïðèêëàä³â — çîðÿ Áåòåëüãåéçå, íà âèäèì³é ïîâåðõí³ ÿêî¿ çà äîïîìîãîþ

êîñì³÷íî¿ îáñåðâàòîð³¿ Õàááë áóëà çàô³êñîâàíà ãàðÿ÷à ïëÿìà âåëèêèõ ðîç-

ì³ð³â (äèâ. ðèñ. 14.7).

Õ³ì³÷íèé ñêëàä çîðÿíèõ àòìîñôåð. Óñ³ íàø³ çíàííÿ ïðî õ³ì³÷íèé ñêëàä

Ñîíöÿ ³ ç³ð ãðóíòóþòüñÿ íà àíàë³ç³ ¿õ ñïåêòð³â. Çîð³ çà ñâî¿ì õ³ì³÷íèì ñêëà-

äîì ïîä³ëÿþòüñÿ íà íîðìàëüí³ òà õ³ì³÷íî ïåêóëÿðí³ (òîáòî òàê³, ùî ìàþòü

àíîìàë³¿ âì³ñòó äåÿêèõ õ³ì³÷íèõ åëåìåíò³â). Ñåðåä õ³ì³÷íèõ åëåìåíò³â, ÿê³

âõîäÿòü äî ñêëàäó ð³çíèõ êîñì³÷íèõ îá’ºêò³â, ó ïåðåâàæí³é á³ëüøîñò³ íàé-

á³ëüø ðîçïîâñþäæåíèì º âîäåíü. Á³ëüø³ñòü ç³ð â îñíîâíîìó ñêëàäàºòüñÿ ç

âîäíþ. Òîìó çðó÷íî ïîð³âíþâàòè âì³ñò áóäü-ÿêîãî õ³ì³÷íîãî åëåìåíòà â çîð³

³ç âì³ñòîì âîäíþ. Íàïðèêëàä, ÿêùî â îäíîìó êóá³÷íîìó ñàíòèìåòð³ çîðÿ-

íî¿ ðå÷îâèíè ì³ñòèòüñÿ N(H) àòîì³â âîäíþ, òîä³ âì³ñòîì åëåìåíòà áóäåìî

íàçèâàòè â³äíîøåííÿ ÷èñëà àòîì³â öüîãî åëåìåíòà N(Å) ó òîìó ñàìîìó îá’-

ºì³ äî ÷èñëà àòîì³â âîäíþ, òîáòî N(Å)/N(H). ×àñòî âèêîðèñòîâóþòü äåñÿò-

êîâèé ëîãàðèôì öüîãî â³äíîøåííÿ.

Ñïåêòðè ç³ð, ç àíàë³çó ÿêèõ ìè îòðèìóºìî ³íôîðìàö³þ ïðî âì³ñò õ³ì³÷-

íèõ åëåìåíò³â, óòâîðåí³ âèïðîì³íþâàííÿì, ùî íàäõîäèòü äî íàñ ëèøå ç

ñàìèõ ïîâåðõíåâèõ øàð³â ¿õí³õ àòìîñôåð. Òîìó âèçíà÷åíèé çà ñïåêòðîì õ³-

ì³÷íèé ñêëàä, ñòðîãî êàæó÷è, ñòîñóºòüñÿ ò³ëüêè öèõ ïîâåðõíåâèõ øàð³â.

Ð è ñ. 14.7. Ãàðÿ÷à ïëÿìà íà ïîâåðõí³ íàäã³ãàíòà Áåòåëüãåéçå

Розділ14.Нормальнізорі

300

Ãëèáîêî ó íàäðàõ çîð³, äå â³äáóâàþòüñÿ ðåàêö³¿ ïåðåòâîðåííÿ õ³ì³÷íèõ åëå-

ìåíò³â, õ³ì³÷íèé ñêëàä ìîæå ñóòòºâî çì³íþâàòèñÿ ç ÷àñîì ïðîòÿãîì ³ñíó-

âàííÿ çîð³, ³ íà ïåâíèõ åòàïàõ ¿¿ åâîëþö³¿ â³í ìîæå ñèëüíî â³äð³çíÿòèñÿ â³ä

õ³ì³÷íîãî ñêëàäó ¿¿ ïîâåðõí³. À ïðîòå, º ï³äñòàâè ââàæàòè, ùî äëÿ áàãàòüîõ

õ³ì³÷íèõ åëåìåíò³â ¿õí³ âì³ñòè íà ïîâåðõí³ òà â íàäðàõ çîð³ â³äð³çíÿþòüñÿ

íå äóæå, àáî çîâñ³ì íå â³äð³çíÿþòüñÿ.

Êðàùå çà âñå âèâ÷åíèé õ³ì³÷íèé ñêëàä ïîâåðõíåâèõ øàð³â Ñîíöÿ (äèâ.

òàáëèöþ 14.2).

Òàáëèöÿ 14.2.

Âì³ñò N(E)/N(H) äåÿêèõ õ³ì³÷íèõ åëåìåíò³â â àòìîñôåð³ Ñîíöÿ

ßê âèäíî ç òàáëèö³ 14.2, äðóãèì çà ðîçïîâñþäæåí³ñòþ ï³ñëÿ âîäíþ º ãå-

ë³é: ê³ëüê³ñòü éîãî àòîì³â ó ïîâåðõíåâèõ øàðàõ Ñîíöÿ ñêëàäàº 11% â³ä ÷è-

ЧастинаVI.Фізиазірітманностей