Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья

Галиев А.К., Баязитов У.Ш.

Железо является одним из самых обильных частей во Вселенной и играет приметную роль в процессах ядерного горения в недрах звезд и Солнца. В связи с этим одной из животрепещущих астрофизических задач является определение содержания железа в фотосфере Солнца с высочайшей точностью. Необходимо подчеркнуть Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья, что до сего времени оценки содержания железа по данным разных создателей даже для такового отлично изученного астрофизического объекта, как Солнце, существенно отличаются. До сего времени является открытым вопрос о согласовании реальности различия в содержании железа на Солнце и в метеорах и его причинах, если эти различия будут внушительно доказаны Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья.

В свете изложенного представляет энтузиазм дискуссия, развернувшаяся на страничках журнальчика Astron & Astroph меж 2-мя известными группами исследователей из Оксфорда [1] и Киля [2]. 1-ая группа настаивает на значении содержания железа, равном lg e=7.63, в то время как 2-ая - на величине lg e=7.51, совпадающей с содержанием железа в метеорах. При всем этом Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья принципиально отметить, что обе группы при расчетах использовали полосы нейтрального железа (FeI) при локально-термодинамическом равновесии (ЛТР) и схожую модель атмосферы.

Целью данной работы является определение содержания железа при отказе от ЛТР с внедрением линий FeI. Тут употребляется составленная нами по последним атомарным данным 40-уровневая модель атома железа, также современные Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья модели атмосферы Солнца: модель Куруца и модель VAL-C. Этот подход применен нами в компьютерной реализации, предложенной в работе [3]. Для расчета содержания железа проводится сопоставление теоретических значений эквивалентной ширины с экспериментальными данными. Надлежащие наблюдаемые эквивалентные ширины линий FeI определены нами для центра диска Солнца с внедрением атласа [4] и Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья для всего солнечного диска [5].

Дальше опишем методику вычислений и покажем приобретенные результаты.

Измерение эквивалентных ширин

Как понятно, очень принципиальной особенностью диапазона излучения Солнца и звезд является присутствие фраунгоферовых линий поглощения, которые дают огромное количество детализированных сведений об атмосфере Солнца и звезд, включая температуру, давление, динамику и хим состав. Но Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья стоит неувязка интерпретации профиля спектральной полосы из-за наложения линий разных хим частей.

Одной из важных черт спектральной полосы Солнца и звезд является эквивалентная ширина, которая определяется как относительное количество излучения, вычитаемое линией из непрерывного диапазона:

Диапазон Солнца изобилует спектральными линиями, налагающимися друг на друга, которые могут существенно исказить профиль исследуемой полосы Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья и привести к неверным выводам. Тут предлагается методика чистки профиля исследуемой полосы от блендирующих линий для вычисления их эквивалентных ширин и получения «очищенного профиля». Методика была реализована в компьютерной программке, написанной на языке Turbo-Pascal 7.0. Программка позволяет обрабатывать оцифрованные диапазоны исследуемых объектов и выдает начальный и очищенный Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья от бленд профиль спектральной полосы. Мы используем метод чистки полосы, приведенный ниже.

Выбор спектра длин волн для исследуемой полосы.

Отбрасывание точек профиля, очевидно отличающихся от гауссового нрава.

Сопоставление длинноволнового и коротковолнового крыла профиля полосы.

Доплеровское ядро берется из экспериментального диапазона, а дальние крылья полосы аппроксимируются гауссовой (для слабеньких линий) и Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья лоренцевской (сильные полосы) кривыми.

Вычисление эквивалентной ширины методом численного интегрирования.

На рис. 1 показан пример внедрения нашей программки. Вышеизложенный метод был использован к линиям нейтрального железа, наблюдаемым в центре диска Солнца [4] и для всего солнечного диска [5]. Использованные для определения содержания железа на Солнце эквивалентные ширины приведены в таблице.

Внутренняя ошибка Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья определения эквивалентной ширины составила в среднем 5 %. На рис. 2 показан график сопоставления отысканных нами величин по атласу [4] и значений из работы [6].

Рис. 2. Сопоставление вычисленных нами эквивалентных ширин с плодами работы [6].

Из рисунка видно, что наши результаты отлично согласуются с литературными данными.

Методика расчетов

Не-ЛТР подход при трактовке образования Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья спектральных линий в солнечной атмосфере [8] детально рассматривает процессы заселения и опустошения уровней в атоме исследуемого элемента. Для реализации не-ЛТР подхода нужны подробная модель атмосферы изучаемого объекта, четкая модель атома и программный метод, обеспечивающий решение уравнений с огромным количеством характеристик.

Нами использовалась программка MULTI [3], основанная на реализации способа Шармера [9], при совместном Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья решении уравнений переноса и статистического равновесия.

В качестве моделей атмосфер применена теоретическая модель [10]. Из сетки моделей выбраны модели со стандартными для Солнца физическими параметрами - действенной температурой 5770 K и ускорением свободного падения равным lg g=4.44. В качестве микротурбулентной скорости принято неизменное значение x=1 км/с. В качестве Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья другой атмосферной модели размеренного Солнца использовалась полуэмпирическая модель фотосфера + хромосфера VAL-C [11], где уже заданы микротурбулентные скорости зависимо от глубины атмосферы. Модель атома железа построена нами при помощи последних атомарных данных для FeI. Подробное описание и тестовые расчеты приведены в работе [12]. Остановимся лишь на неких деталях. Модель включает 39 уровней FeI и Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья один уровень FeII. Значения энергий возбуждения уровней приняты согласно [13]. Всего в модель атома было включено 13 нижних термов нейтрального железа с уровнями энергии возбуждения до 4.8 эВ. Уровни меж собой связывались при помощи связанно-связанных радиативных и ударных переходов, также учитывалось по 39 связанно-свободных ударных ионизационных и фотоионизационных переходов. Поле излучения Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья в 145 связанно-связанных разрешенных переходах и 39 фотоионизационных переходах трактовалось точно, другими словами улучшалось в процессе итераций по совместному решению уравнений лучистого переноса и статистического равновесия. Ударные скорости разрешенных переходов рассчитаны согласно [14].

Для расчетов радиативных скоростей и других данных следует знать значения сил осцилляторов (gf) соответственных переходов. Значения gf были взяты Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья из работы [13]. В образовании линий железа FeI важную роль играют фотоионизационные процессы. Для уровней основного состояния aD5 FeI коэффициенты фотоионизации и их зависимость от частоты приняты согласно работе [15]. Для других уровней было применено водородоподобное приближение [7].

При расчетах профилей линий учитывались последующие уширяющие эффекты: уширение вследствие излучения Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья, квадратичный эффект Штарка и эффект Ван-дер-Ваальса. Больший вклад в уширение изучаемых линий заносит последний эффект, рассчитанный в книжке [16].

Определение содержания железа

Как ранее говорилось, было отобрано 62 полосы в наблюдаемом диапазоне Солнца (см. таблицу). Наш выбор определялся возможностью определения неискаженного значения эквивалентной ширины. В главном были отброшены полосы в ультрафиолетовом спектре Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья Солнца (наименее 4000 А) из-за сильного наложения с остальными линиями и неуверенного определения континуума. К этой группе были отнесены также полосы с эквивалентными ширинами наименее 20 mA из-за наличия неотождествляемых бленд.

Таблица. Эквивалентные ширины и силы осцилляторов

Длина W (Диск) W (Центр) Lg (gf)
3618,768 1,091 1,075 0
3631,464 1,158 1,171 0,04
3647,843 0,98 1,039 -0,19
3687,457 0,662 0,66 -0,83
3709,247 0,655 0,651 -0,65
3719,935 1,97 1,947 -0,42
3727,618 0,683 0,679 -0,63
3743,362 0,535 0,487 -0,79
3749,485 1,695 1,651 0,16
3758,233 1,178 1,308 -0,03
3763,789 1,006 1,017 -0,24
3767,192 0,728 0,802 -0,39
3787,88 0,543 0,572 -0,86
3795,003 0,556 0,56 -0,76
3799,547 0,496 0,481 -0,85
3815,84 1,158 1,332 0,24
3827,823 0,732 0,758 0,06
3888,513 0,493 0,498 -0,55
3902,945 0,505 0,491 -0,47
3922,912 0,519 0,456 -1,65
3966,062 0,147 0,152 -1,66
3969,258 0,504 0,475 -0,43
4005,242 0,427 0,424 -0,61
4045,812 1,179 1,21 0,28
4063,594 0,817 0,914 0,06
4071,738 0,76 0,753 -0,02
4132,059 0,426 0,486 -0,67
4143,867 0,487 0,475 -0,51
4147,668 0,15 0,147 -2,1
4173,92 0,096 0,083 -3,29
4174,913 0,111 0,12 -2,97
4202,028 0,419 0,397 -0,71
4203,568 0,068 0,066 -3,87
4237,073 0,034 0,067 -4,38
4250,786 0,427 0,466 -0,71
4271,76 0,784 0,779 -0,16
4294,125 0,332 0,336 -1,11
4307,901 0,777 0,746 -0,07
4325,761 0,71 0,707 0,01
4337,046 0,178 0,161 -1,7
4383,545 0,986 1,049 0,2
4404,75 0,754 0,83 -0,14
4415,123 0,459 0,488 -0,62
4531,147 0,123 0,117 -2,16
4547,016 0,064 0,056 -3,73
4592,651 0,105 0,102 -2,45
4602 0,067 0,071 -3,15
4602,94 0,146 0,15 -2,21
4654,497 0,111 0,119 -2,78
4771,695 0,073 0,078 -2,55
4889 0,089 0,084 -2,55
5012,067 0,171 0,193 -2,64
5127,358 0,093 0,082 -3,31
5167,487 0,292 0,288 -1,12
5227,188 0,275 0,274 -1,23
5269,537 0,462 0,466 -1,32
5270,355 0,264 0,256 -1,34
5328,529 0,175 0,171 -1,85
5397,127 0,232 0,23 -1,99
5501,464 0,125 0,117 -3,05
8688,618 0,246 0,288 -1,21
8824,214 0,203 0,227 -1,21

Дальше в работе мы учли значимость воздействия Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья на интенсивности линий параметра (C6) эффекта Ван-дер-Ваальса. Для нашей подборки линий из таблицы мы использовали постоянную величину поправки к параметру C6. Методом аппроксимации крыльев сильных линий с наблюдаемыми значениями эквивалентных ширин огромных 800 m, установлено, что для согласия в крыльях наблюдаемых и теоретических профилей нужно прирастить параметр C Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья6 вдвое. Методика определения содержания железа в атмосфере Солнца заключалась в последующем. При данной модели атмосферы и параметре уширения Ван-дер-Ваальса изменялось содержание железа, потом находилось отношение теоретической эквивалентной ширины Wт к наблюдаемой величине Wo. Потом подсчитывалось среднее значение Wт/Wo для всех 62 исследуемых линий. Содержание Fe числилось Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья отысканным, если Wт/Wo приравнивалось единице. Ошибка определения содержания определялась из значения среднеквадратичного отличия Wт/Wo от среднего значения. Сейчас перейдем к дискуссии результатов для каждой модели атмосферы.

VAL-C. Как отмечалось ранее, в модели VAL-C микротурбулентная скорость уже задана и потому она оставалась неизменной. Не-ЛТР Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья содержание железа по линиям, образованным от всего диска, составила lg e=7.513±0,013, а от линий, образованных в центре диска, соответственно lg e=7,528±0,014. На рис. 3 показано поведение дела Wт/Wo от Wo при отысканных значениях содержания FeI.

Kurucz. Для обозначенной модели не приведены значения микротурбуленции, потому она находилась как свободный параметр. Микротурбулентная скорость Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья, равная 1 км/с, отлично обрисовывает нашу подборку данных. Применяя не-ЛТР расчеты для центра диска, мы отыскали значение lg e=7,550±0,014, а для всего диска - lg e=7,529 ± 0,014.

Обсуждение результатов

Проведенные нами расчеты и сопоставление с наблюдаемыми интенсивностями в диапазоне Солнца по казали, что отысканное нами богатство железа поближе к Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья метеоритному содержанию.

Как для модели VAL-C, так и для модели Куруца богатства железа для центра диска несколько выше, чем для всего солнечного диска. Но эти различия не превосходят ошибок измерения богатства. Причина различий может заключаться в том, что в моделях атмосфер приведена только вертикальная составляющая микротурбуленции, а тангенциальная Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья составляющая не учитывается. Ясно, что тангенциальная составляющая не действует на интенсивности в центре диска, в то же время пренебрежение ею будет приводить к заниженным значениям встроенных по всему диску интенсивностей линий. Потому можно считать, что повышение точности определения содержания железа на Солнце будет достигнуто при учете тангенциальной Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья микротурбуленции. Более существенны различия в богатстве, приобретенные по различным моделям. Значения содержания железа по модели Куруца превосходят надлежащие значения для VAL-C. Заметим, что имеются отличия в результатах, приобретенных по разным моделям. Но различия так же, как и в прошлом случае, лежат в границах точности определения содержания. Может быть Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья, эти различия связаны с персональными особенностями моделей, а конкретно, многофункциональными зависимостями физических характеристик от глубины. Этот итог просит последующих исследовательских работ. С учетом всех вычисленных значений мы обусловили среднюю величину содержания железа в атмосфере Солнца, равную lg e=7,530±0,007.

Выводы

Главные результаты данной работы состоят в последующем.

Рис. 3. Поведение дела Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья Wт /W0 от W0 при отысканных значениях богатства железа.

Разработана методика определения эквивалентных ширин линий нейтрального железа, и при помощи нее получены их значения для центра диска и для проинтегрированного по всему диску Солнца излучения.

Исследовано образование линий железа при отказе от ЛТР при помощи нашей модели атома железа и моделей Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья атмосфер Куруца и VAL-C. Показано, что отказ от ЛТР может привести к заниженным значениям содержания железа.

Методом сопоставления теоретических и наблюдаемых эквивалентных ширин найдено среднее по всем расчетам значение содержания железа в атмосфере Солнца, равное lg e=7,530±0,007, что близко к его содержанию в метеорах.

В заключение создатель Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья выражает благодарность доктору Харрасову М.Х. за обсуждение результатов и ценные замечания.

Перечень литературы

Blackwell D. // Astronomy and Astrophysics. 1995. V. 296. P. 217.

Holveger H. // Astronomy and Astophysics. 1995.V. 296. P. 233.

Carlsson M. Uppsala. // Astronomy observe special reports. 1986. V. 33. P. 1-33.

Delbuile L. Photometric atlas. Liege, 1973.

Kurucz R. NSO, 1984.

Moore C. NSO Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья, 1966.

Аллен. Астрофизические величины. 1977. С. 241-365.

Михалас Д. Звездные атмосферы. М.: Наука, 1982. Т. 2. С. 135.

Sharmer G. Carlsson M. // Computer physics. 1985. V. 59. P. 56.

Kurucz R. CD-roms, 1993. V. 18.

Vernassa J. // Astrophysics journal. 1981. V. 45. P. 635.

Баязитов У.Ш. // Вестник Башкирского института. 1999. ¹ 1. С.29.

Nave G., Johansson S., Learner R. // Astrophysics journal. 1994. V. 94. P. 221.

Regemorter H Определение содержания железа в фотосфере солнца - статья. // Astrophysics journal. 1962. V. 136. P. 906.

Verner A., Ferland G., Korista K. // Astrophysics journal. 1996. V. 465. P. 487.

Грей Д. Наблюдения и анализ звездных фотосфер. М.: Мир, 1980. С. 496.


opredelenie-temi-referata.html
opredelenie-temperaturi-kristallizacii-individualnih-veshestv-i-ih-smesej.html
opredelenie-temperaturnogo-rezhima-ustanovki.html