恒星大气复习

恒星⼤大⽓气复习提纲

考试题型：名词解释，论述题，计算

光度

第⼆二讲4

天体每秒由其表⾯面所辐射出的总能量（恒星光度公式）

赫罗图

第⼆二讲

温度/光谱型/⾊色指数为横坐标，光度/绝对星等为纵坐标，描述恒星对于这两个变量的规律分布，很有意义

有效温度

将恒星的辐射等价为⿊黑体辐射，并由此定义恒星的有效温度为：（恒星光度公式）

热动平衡状态的特点

热动平衡：微观上粒⼦子不断地变化，但从宏观上看其处在⼀一个平衡状态上

1.场中各点温度相同，且不变

2.热辐射场恒定，各项同性，满⾜足普朗克公式

3.热发射系数和热吸收系数满⾜足Kirchhoff定律

4.电⼦子速度分布Maxwell速度分布

原⼦子激发Boltzmann公式

原⼦子电离Saha（萨哈）公式

物态⽅方程

描述系统物质状态的⽅方程，在恒星⼤大⽓气中主要运⽤用理想⽓气体的状态⽅方程以及上述3个分布辐射强度，能量密度，流量，压强

第⼆二讲11-18

稍微了解下概念

辐射与介质的相互作⽤用（恒星⼤大⽓气中对不透明度的贡献⽅方式）

第四讲25

1.散射：汤姆孙散射，康普顿散射，瑞利散射

2.吸收和发射，后者分为3类：

2.1光致电离（束缚-⾃自由跃迁）：原⼦子吸收光⼦子后发⽣生电离。⼊入射光⼦子能量等于电离能加上⾃自由电⼦子的动能，产⽣生从某频率开始的连续谱吸收。

2.2光致激发（束缚-束缚跃迁）：原⼦子吸收光⼦子后从低能态跃迁到⾼高能态。⼊入射光⼦子能量等于两能态能量差，产⽣生谱线吸收。

2.3轫致辐射（⾃自由-⾃自由跃迁）：⾃自由电⼦子与离⼦子碰撞时产⽣生，电⼦子能量减少时发射辐射，电⼦子能量增加时吸收辐射。产⽣生连续谱吸收。

吸收系数与不透明度 ——光深的概念

不透明度Kv - 定义的吸收系数第三讲24

发射系数与之对应 27

光深：不透明度与密度的乘积对深度的积分，描述辐射能量衰减的幅度

源函数

发射系数 / 吸收系数（不透明度）

辐射转移⽅方程

第三讲29

描述综合辐射变化量与吸收函数和发射函数的关系

混合场理论

？

不透明度的微观物理过程

在热动平衡条件下，各能级间的跃迁和复合应该是处于平衡状态的，这叫做细致平衡原理各能级上的粒⼦子占据数服从玻尔兹曼分布

辐射强度满⾜足普朗克函数(⿊黑体辐射)

局部热动平衡（LTE）的特点

介质处于热动平衡状态并具有均匀的温度

恒星⼤大⽓气满⾜足的6个基本⽅方程组

第七讲

统计平衡⽅方程

粒⼦子数守恒和电荷数守恒⽅方程

流体静⼒力学平衡⽅方程

辐射转移⽅方程

能量平衡⽅方程与能量定理

对流

灰⼤大⽓气模型的基本假设

1.恒星⼤大⽓气中的不透明度与频率⽆无关

2.恒星⼤大⽓气处于热动平衡状态

灰⼤大⽓气下的温度分布

满⾜足爱丁顿近似式，

太阳的临边昏暗效应

第九讲7

⽤用灰⼤大⽓气模型可以解释，此时的光深是0，利⽤用爱丁顿近似解（要知道是什么）来计算，边缘辐射强度⼤大约是中⼼心的0.4

光谱，连续谱，明线（发射线），暗线（吸收线

第12讲22 不重要，了解⼀一下就好

谱线覆盖效应

如果再连续谱中夹杂着吸收线，那么吸收线对于连续谱的能量流分布以及对⼤大⽓气层的物理结构都会产⽣生重要影响，这种影响称为谱线覆盖效应。

包括以下三个⽅方⾯面的效应：

1）阻塞效应

吸收线⽐比周围的连续谱部分要⿊黑很多，因此有吸收线时的能量流⽐比没有吸收线存在时的能量流要⼩小，我们说，有吸收线能量流被阻塞了，称之为阻塞效应。

2）底部变热效应

3）表⾯面变冷效应

吸收线的存在还可使表⾯面温度下降，称为表⾯面变冷效应。

谱线轮廓

改正了仪器的影响后的谱线的真实形状。原⼦子群从基态跃迁⾄至激发态所吸收的谱线（吸收线）并不是绝对单⾊色的⼏几何线，⽽而是具有⼀一定的宽度，通常称之为谱线的轮廓（或形状）。它是谱线强度按频率的分布。对于恒星，若⽤用Fν表⽰示恒星表⾯面频率为ν的辐射流，Fc表⽰示恒星表⾯面连续谱的辐射流。则谱线轮廓定义为Av：经过吸收以后剩余的能量流与连续谱辐射流的⽐比随频率/波⻓长的分布

等值宽度

以连续光谱背景的强度为单位，取⻓长为⼀一个单位强度的矩形，令其⾯面积等于谱线所占的⾯面积，则矩形的宽就是等值宽度（以波⻓长标度表⽰示）

压强加宽

吸收原⼦子与其它粒⼦子碰撞造成谱线增宽。由于碰撞的⼏几率与压强有关，所以称为压强增宽。