В. В. СОБОЛЕВ

КУРС

ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ

АСТРОФИЗИКИ

ИЗДАНИЕ ТРЕТЬЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Астрономия»

МОСКВА «НАУКА»

ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1985

22.632

С 54

УДК

523.03

Соболев В. В. Курс теоретической астрофизики,— 3-е изд., перераб.— М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1985.—504 с.

В книге изложены основы теоретической астрофизики, изучающей строение небесных тел и происходящие в них физические процессы. Последовательно рассмотрены атмосферы звёзд, Солнца и планет, а затем газовые туманности, нестационарные звёзды и межзвёздная среда. Значительное внимание уделено теории внутреннего строения звёзд.

Табл. 56. Ил. 46. Библиогр. 85 назв.

Рецензент

доктор физико-математических наук Ю. Н. Гнедин

С

1705040000—069

053 (02)—85

156—85

© Издательство «Наука». Главная редакция физико-математической литературы, 1975, с изменениями, 1985

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие к третьему изданию

7

Предисловие ко второму изданию

7

Из предисловия к первому изданию

7

Глава

I.

Звёздные фотосферы

9

§ 1. Лучистое равновесие звёздной фотосферы

9

1. Поле излучения

9

2. Уравнение переноса излучения

12

3. Уравнение лучистого равновесия

14

4. Геометрическая модель фотосферы

16

§2. Теория фотосфер при коэффициенте поглощения, не зависящем от частоты

17

1. Основные уравнения

17

2. Приближённое решение уравнений

19

3. Применение квадратурных формул

22

4. Интегральное уравнение Милна

23

5. Распределение яркости по диску звезды

26

§3. Точное решение основных уравнений

27

1. Уравнение для резольвенты

27

2. Вспомогательные уравнения

29

3. Определение функции

Φ(τ)

30

4. Решение однородного уравнения

32

5. Интенсивность выходящего излучения

33

6. Применение к звёздным фотосферам

35

§ 4. Локальное термодинамическое равновесие

38

1. Поле излучения при термодинамическом равновесии

38

2. Предположение о локальном термодинамическом равновесии звёздной фотосферы

40

3. Излучение, выходящее из фотосферы

42

4. Зависимость температуры и плотности от глубины

45

5. Световое давление в фотосфере

47

§ 5. Зависимость коэффициента поглощения от частоты

50

1. Излучение и поглощение в непрерывном спектре

50

2. Поглощение атомами водорода

52

3. Поглощение отрицательными ионами водорода

54

4. Рассеяние света свободными электронами

56

5. Средний коэффициент поглощения

57

§ 6. Теория фотосфер при коэффициенте поглощения, зависящем от частоты

60

1. Приближённая теория

60

2. Случай поглощения атомами одного рода

63

3. Модели фотосфер

67

4. Горячие звёзды

68

5. Холодные звёзды

69

6. Белые карлики

71

7. Фотосферы при отсутствии ЛТП

72

§ 7. Специальные вопросы теории фотосфер

74

1. Протяжённые фотосферы

74

2. Покровный эффект

75

3. Эффект отражения в тесных парах

77

4. Поляризация излучения горячих звёзд

79

Глава

II.

Звёздные атмосферы

83

§ 8. Коэффициент поглощения в спектральной линии

83

1. Эйнштейновские коэффициенты переходов

83

2. Коэффициент поглощения, обусловленный затуханием излучения и тепловым движением атомов

87

3. Эффекты давления

91

4. Эффект Штарка

94

§ 9. Линии поглощения при локальном термодинамическом равновесии

98

1. Основные формулы

98

2. Определение профилей линий

101

3. Слабые линии и крылья сильных линий

103

4. Отклонения от термодинамического равновесия

105

§ 10. Линии поглощения при когерентном рассеянии

107

1. Модель Шварцшильда—Шустера

107

2. Модель Эддингтона

111

3. Флуоресценция в звёздных атмосферах

114

4. Точное решение задачи

117

§ 11. Линии поглощения при некогерентном рассеянии

120

1. Перераспределение излучения по частотам внутри линии

120

2. Уравнение переноса излучения и его решение

123

3. Центральные интенсивности линий поглощения

126

4. Изменение профилей линий на диске Солнца

129

5. Многоуровенный атом

130

§ 12. Химический состав звёздных атмосфер

131

1. Эквивалентные ширины линий

131

2. Кривая роста для модели Шварцшильда—Шустера

133

3. Кривая роста для модели Эддингтона

133

4. Построение кривых роста по наблюдательным данным

137

5. Содержание различных атомов в атмосферах

138

§ 13. Физические условия в атмосферах

141

1. Возбуждение и ионизация атомов

141

2. Концентрация свободных электронов

144

3. Турбулентность в атмосферах

146

4. Вращение звёзд

147

5. Магнитные поля звёзд

151

§ 14. Звёзды разных спектральных классов

153

1. Зависимость спектра от температуры

153

2. Влияние ускорения силы тяжести на спектр

156

3. Звёзды ранних спектральных классов

157

4. Звёзды поздних спектральных классов

160

5. Белые карлики

162

Глава

III.

Атмосфера Солнца

167

§ 15. Общие сведения

167

1. Фотосфера Солнца

167

2. Конвекция и грануляция

170

3. Солнечные пятна

172

4. Солнечная активность

174

§ 16. Хромосфера

176

1. Интенсивности линий

176

2. Самопоглощение в линиях

178

3. Распределение атомов по высоте

181

4. Возбуждение атомов в хромосфере

183

5. Ультрафиолетовый спектр Солнца

184

6. Линия

L

_α

в спектре Солнца

186