Рекомбинационные радиолинии, Физика и астрономия, Сороченко Р.Л., Гордон М.А., 2003

Рекомбинационные радиолинии, Физика и астрономия, Сороченко Р.Л., Гордон М.А., 2003.
  Рекомбинационные радиолинии (РРЛ), образующиеся при переходах между высоковозбужденными состояниями атомов, были обнаружены в СССР в 1964 г. методами радиоастрономии. Было установлено, что в условиях космической разреженности атомы могут существовать при уровнях возбуждения порядка 1000 и размерах атомов порядка 0,1 мм, а спектр космического излучения содержит множество РРЛ во всем диапазоне радиоволн.
В монографии обобщены результаты исследования РРЛ, подтверждающие тесную связь физики и астрономии. Рассмотрены процессы, определяющие ширину и интенсивность РРЛ, и основные закономерности физики высоковозбужденных атомов. Объяснены причины того, что уровни возбуждения порядка 1000 являются предельными для атомов в Галактике.
Для физиков и астрономов-специалистов, аспирантов и студентов.

Спектральные линии в астрономии.
Чрезвычайная разреженность вещества в космосе представляет уникальную возможность для изучения элементарных процессов, протекающих в атомах и молекулах, которые проявляются в излучении (поглощении) спектральных линий. И это важно для физики. Нелишне вспомнить, что первые спектральные линии — фраунгоферовы линии — были обнаружены также в астрономических объектах и их наблюдения стимулировали развитие лабораторной спектроскопии.
Исследование спектральных линий, излучаемых космическими объектами, оказалось эффективным средством также для астрономии. Частота каждой линии уникальна и позволяет отождествить атом, ион или молекулу. По известной из лабораторных измерений или расчетов частоте линии астрономы могут
определить ее доплеровкий сдвиг, и по кинематике или закону Хаббла найти расстояние до излучающей области. Интенсивности линий связаны с количеством атомов по лучу зрения в поле зрения телескопа. Ширина линии обусловливается комбинацией движений излучающих атомов внутри области, воздействием на излучение магнитного поля и препятствиями, которые испытывает фотон при прохождении через среду. Форма линии является отражением того, что испытали фотоны при возникновении и на пути к нам.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Глава 1. Введение
1.1. Космос как лаборатория
1.2. Спектральные линии и астрономии
1.3. Атом Бора
1.3.1. Линии Бора на радиоволнах (14).
1.4. Спектральные линии в радиоастрономии
1.4.1. Теоретические оценки возможности наблюдений РРЛ (15).
1.4.2. Обнаружение рекомбинационных радиолиний (20). 1.4.3. Другие поиски и обнаружения (25).
Глава 2. Рекомбинационные радиолинии и атомная физика
2.1. Первые неожиданные результаты: отсутствие штарковского уширения
2.2. Уширение рекомбинационных радиолиний
2.2.1. Естественное уширение (32). 2.2.2. Профиль Лорентца (33). 2.2.3. Доплеровское уширение (35). 2.2.4. Штарковское уширение РРЛ (37). 2.2.5. Комбинирование профилей: профиль Фойгта (53). 2.2.6. Наблюдательная проверка пересмотренной теории уширения РРЛ (55).
2.3. Интенсивность рекомбинационных радиолиний
2.3.1. Перенос излучения (62). 2.3.2. Непрерывное излучение (67). 2.3.3. Уравнение переноса для излучения в континууме (70). 2.3.4. Сравнение с наблюдениями в континууме (71). 2.3.5. Коэффициенты поглощения и излучения в линии (73). 2.3.6. Уравнение переноса для РРЛ (77). 2.3.7. Первые измерения интенсивности РРЛ (79). 2.3.8. Отклонения от ЛТР (80). 2.3.9. Интенсивность линий при отклонении от ЛТР (82). 2.3.10. Вычисление коэффициентов отклонения (84). 2.3.11. Интенсивности линий с точки зрения теории переноса (93). 2.3.12. Увеличение интенсивности РРЛ — более общий взгляд (95). 2.3.13. Классификация состояний в условиях отклонения от ЛТР (99).
2.4. Диапазон исследования РРЛ
2.4.1. РРЛ в высокочастотной части радиодиапазона (101). 2.4.2. Низкочастотные РРЛ (107).
2.5. Сколько в атоме может быть уровней?
2.5.1. Излучательное уширение РРЛ (116). 2.5.2. Гигантские атомы в космосе (121).
2.6. Итоги
Глава 3. Рекомбинационные радиолинии и астрономии
3.1. Физические условия и областях НИ
3.1.1. Электронная температура областей НИ (129). 3.1.2. Электронная плотность НП-областей (140). 3.1.3. Скорости турбулентных движений (143).
3.2. Ионизованные водород и гелий в Галактике
3.2.1. Распределение НП-областей (145). 3.2.2. Ионизованный водород низкой плотности (152). 3.2.3. Толщина слоя ионизованного водорода (154). 3.2.4. Гелий в Галактике (167).
3.3. Исследование холодной МЗС по РРЛ
3.3.1. Области СИ на границе НП-областей и молекулярных облаков (179). 3.3.2. Области СП: физические условия но РРЛ углерода (184). 3.3.3. Связь между областями НП и Н° и молекулярным газом (190). 3.3.4. Физические условия в областях СП по РРЛ углерода, ИК-линиям тонкой структуры С+ и OI (196). 3.3.5. РРЛ углерода от атомарных и молекулярных облаков (203). 3.3.6. Оценки интенсивности галактических космических лучей (227).
3.4. РРЛ от звезд и околозвездных оболочек
3.4.1. Планетарные туманности (232). 3.4.2. Солнце (238). 3.4.3. MWC349 (242).
3.5. РРЛ от внегалактических объектов
Приложения
A. Константы
А.1. Фундаментальные постоянные
A.2. Постоянные Ридберга
А.2.1. Приведенная масса (261).
А.2.2. Таблица постоянных Ридберга (263).
Б. Таблицы частот линий
Б.1. Частоты ниже 100 ГГц
Б.2. Частоты выше 100 ГГц
Б.3. Программа FORTR AN для частот тонкой структуры
В. Дополнительные расчеты
B. 1. Ранние оценки штарковского уширения
В.2. Уточнения модели Бора
Г. Сила осциллятора водорода
Г.1. Населенность атомных подуровней
Г.2. Вычисление силы осциллятора
Г.З. Программа FORTRAN для вычислений радиальных матричных интегралов
Г.3.1. Радиальные матричные интегралы RH(n2,l1-1;n1,l1) (332).
Г.3.2. Радиальные матричные интегралы RH(n2,l1+1;n1,l1) (336).
Д. Коэффициенты отклонения
Д.1. Программа FORTRAN для вычисления значений bn
Список литературы
Предметный указатель.