Неперервне поглинання і депресія у спектрі Сонця в області λ = 650...820 нм

Ваврух, МВ, 1Васильєва, ІЕ, Стельмах, ОМ, Тишко, НЛ
1Головна астрономічна обсерваторія Національної академії наук України, Київ, Україна
Рубрика: Фізика Сонця
Мова: російська
Анотація: 

Наведено результати розрахунку поперечних перерізів основних процесів, що формують неперервне поглинання у фотосферах зір типу Сонця (фотоіонізація іонів та збуджених атомів водню, а також поглинання фотонів «вільними» електронами, що перебувають у частково іонізованій плазмі фотосфери) у видимій та ближній ІЧ-області спектру. Введено ефективний поперечний переріз водню, який відповідає спостережуваним даним або результатам лабораторного експерименту, і встановлено його немонотонну спектральну поведінку в області λ = 650...820 нм, зумовлену фотоіонізацією збуджених атомів водню. Для плоскопаралельної моделі Сонця розраховано коефіцієнт неперервного поглинання як функцію довжини хвилі і координати та вперше досліджено його спектральні особливості у згаданій вище області спектру, зумовлені структурою ефективного поперечного перерізу. Досліджено спектральну залежність інтенсивності випромінювання центра сонячного диску в неперервному спектрі в області λ = 600...900 нм. Результати розрахунку зіставлено із сучасними спостережуваними даними. Показано, що відхилення спостережуваної інтенсивності випромінювання від розподілу Планка (депресія) зумовлене процесами фотоіо-нізації збуджених атомів водню, що перебувають у станах з головним квантовим числом n = 3. Середнє відносне відхилення в області λ = 650...820 нм складає приблизно 4 %. Встановлено, що для зір типу Сонця величина ефекту депресії має суттєву залежність від ефективної температури фотосфери зорі.

Ключові слова: ІЧ-область спектру, депресія 650...820 нм, Сонце
References: 

1. Аллер Л. Атомы, звезды и туманности. — М.: Мир, 1976.—352 с.
2. Атрощенко И. Н., Гадун А. С., Гопасюк С. И. и др. Вариации глобальных характеристик Солнца / Отв. ред. Э. А. Гуртовенко. — Киев: Наук. думка,
1991.—304 с.
3. Бурлов-Васильев К. А., Васильева И. Э., Матвеев Ю. Б. Новые измерения солнечного спектра в абсолютных энергетических единицах в спектральной области λ = 650—1070 нм // Кинематика и физика небес. тел.—1996.—12, № 3.—С. 75—91.
4. Ваврух М. В., Стельмах O. M. Поперечний переріз фотойонізації від’ємних йонів водню // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. фіз.—2012.—47.—С. 3.
5. Ваврух М. В., Стельмах О. М. Поперечні перерізи основних процесів, що формують коефіцієнт неперервного поглинання у фотосферах зір типу Сонця // Журн. фіз. досліджень.—2013.—17, № 4.—4902.—18 с.
6. Вакарчук І. О. Теорія зоряних спектрів. — Львів: ЛНУ ім. Івана Франка, 2002.—356 с.
7. Стельмах O. M. Розрахунок йонізаційної рівноваги у зоряних фотосферах // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. фіз.—2014.—49.—С. 137.
8. Харрисон У. Теория твердого тела. — М.: Мир, 1972.—616 с.
9. Ajmera M. P., Chung K. T. Photodetachment of negative hydrogen ions // Phys. Rev. A.—1975.—12.—P. 475—479.
10. Bolsee D., Pereira N., Decuyper W., et al. Accurate determination of the TOA solar spectral NIR irradiance using a primary standard source and the Bouguer — Langley technique // Solar Phys.—2014.—289.—P. 24—33.
11. Broad J. T., Reinhardt W. P. One- and two-electron photoejection from H~: A multichannel J-matrix calculation // Phys. Rev. A.—1976.—14.—P. 2159—2173.
12. Burlov-Vasiljev K. A., Gurtovenko E. A., Matvejev Yu. B. New absolute measurements of the solar spectrum 310—685 nm // Solar Phys.—1995.—157.—P. 51—73.
13. Burlov-Vasiljev K. A., Matvejev Yu. B., Vasiljeva I. E. New measurements of the solar disk-center spectral intensity in the near IR range 645—1070 nm // Solar Phys.— 1998.—177.—P. 25—40.
14. Chandrasekhar S., Breen F. H. On the continuous absorption coefficient of the negative hydrogen ion. III // Astrophys. J.—1946.—104.—P. 430—445.
15. Eltbaakh Y. A., Ruslan M. H., Alghoul M. A., et al. Measurement of total and spectral solar irradiance: Overview of existing research // Renew. Sustain. Energy Revs.—2011.—15, N 3.—P. 1403—1426.
16. Fligge M., Solanki S. K., Pap J. M., et al. Variations of solar spectral irradiance from near UV to the infrared-meaturements and retults // J. Atmos. and Sol.-Terr. Phys.—2001.—63 .—P. 1479—1487.
17. Fontenla J. M., Avrett E., Thuillier G., Harder J. Semiempirical models of the solar atmo tphere. I. The quiet and-active Sun photosphere at moderate resotution // Astrophys. J.—2006.—639.—P. 441—458.
18. Fontenla J. M., Harder J., Livingston W. High-resolution solar spectral irradiance from extreme ultraviolet to far infrared // J. Geophys. Res.—2011.—116.—D20108.
19. Fontenla J. M., Harder J. W., Rottman G., et al. The signature of solar activity in the infrared spectral irradiance // Astrophys. J. Lett.—2004.—605.—P. L85—L88.
20. Gaunt J. A. Continuous absorption // Phil. Trans. Roy. Soc. London. A.—1930.— 229.—P. 163—204.
21. Geltman S. The bound-free absorption coefficient of the hydrogen negative ion // Astrophys. J.—1962.—136.—P. 935—945.
22. Gordon W. Die Radialintegrale sind im folgenden stets in atomaren Einheiten a angegeben // Ann. Phys.—1929.—2.—P. 1031—1056.
23. Gueymard C. The Soun’s total and spectral irradiance for solar energy applications and solar radiation mdels // Solar Energy.—2004.—76, N 4.—P. 423—453.
24. Gueymard C. A. Reference solar spectra: Their evolution, standardization issues, and comparison to recent measurements // Adv. Space Res.—2006.—37.—P. 323—340.
25. Labs D., Necket H. The radiation of the solar photosphere from 2000 A to 100 pm // Z. Astrophys.—1968.—69.—P. 1—73.
26. Labs D., Necket H. Transformation of the absolute solar radiation data into the international practical temperature scale of 1968 // Solar Phys.—1970.—15, N 1.— P. 79—87.
27. Labs D., Necket H. Improved data of solar spectral irradiance from 0.33 to 1.25 microns // Solar Phys.—1981.—74.—P. 231—249.
28. Milne E. Radiative equilibrium: The relation between the spectral energy curve of a star and the law of darkening of the disc towards the limb, with special reference to the effects of scattering and the solar spectrum // Phil. Trans. Roy. Soc. London A.— 1923.—223.—P. 201—255.
29. Necket H., Labs D. The solar radiation between 3300 and 12500 A // Solar Phys.— 1984.—90.—P. 205—258.
30. Shapiro A., Schmutz W., Schoelt M., et at. NLTE solar irradiance modeling with the COSI code // Astron. and Astrophys.—2010.—517.—N A48.
31. Smith S. J., Burch D. S. Relative measurement of the photodetachment cross section for H“ // Phys. Rev.—1959.—116.—P. 1125—1131.
32. Stewart A. L. A perturbation-variation study of photodetachment from H~ // J. Phys. B: Atom. Molec. Phys.—1978.—11.—P. 3851—3860.
33. ThekaekaraM. P. Proposed standart values of the solar constant and the solar spectrum // J. Environ. Sci.—1970.—13, N 5.—P. 6—9.
34. Thekaekara M. P. Extraterrestrial solar spectrum, 3000—6100 A at 1 A intervals // Appl. Opt.—1974.—13, N 3.—P. 518—522.
35. Thekaekara M. P., Drummond A. J. Standart values for the sol ar constant and its spectral components // Nat. Phys. Sci.—1971.—229, N 1.—P. 6—9.
36. Thekaekara M. P., Kruger R., Duncan C. H. Solar irradiance measurements from a research aircraft // Appl. Opt.—1969.—8.—P. 1713—1732.
37. Thuittier G., Botsee D., Schmidtke G., et at. The so lar irradiance spectrum at solar activity minimum between solar cycles 23 and 24 // Solar Phys.—2014.—289.— P. 1938—1958.
38. Thuittier G., Foujots T., Botsee D., et at. SOLAR/SOLSPEC: scientific objectives, instrument performance and its absolute calibration using a blackbody as primary standard source // Solar Phys.—2009.—257.—P. 185—213.
39. Thuittier G., Goutait J. P., Simon P. C., et at. Measurement of the solar spectral irradiance from 200 to 3000 nanometers // Science.—1984.—225.—P. 182—184.
40. Thuittier G., Harder J. W., Shapiro A., et at. The infrared solar spectrum measured by the SOLSPEC spectrometer onboard the international space station // Solar Phys. —2015.—290.—P. 1581—1600.
41. Thuittier G., Herse M., Labs D., et at. The solar spectral irradiance from 200 to 2400 nm as measured by the solspec spectrometer from the atlas and eureca missions // Solar Phys.—2003.—214.—P. 1—22.
42. Thuittier G., Herse M., Simon P. C., et at. The visible solar spectral irradiance from 350 to 850 nm as measured by the solspec spectrometer during the atlas I mission // Solar Phys.—1998.—177.—P. 41—61.
43. Thuittier G., Herse M., Simon P. C., et at. The absolute solar spectral irradiance from 200 to 2500nm as measured by the SOLSPEC spectrometer with the ATLAS and EURECA missions // Phys. Chem. Earth (C).—2000.—25, N 5-6.—P. 375—377.
44. Vernazza J. E., Avrett E. H., Loeser R. Strusture of the solar chromosphere. I. Basic computation and summary of the results // Astrophys. J.—1973.—184.—P. 605— 632.
45. Vernazza J. E., Avrett E. H., Loeser R. Strusture of the sotar chromosphere. II. The underlying photosphere and temperature-minimum region // Astrophys. J. Suppl. Ser. —1976.—30.—P. 1—60.
46. Vernazza J. E., Avrett E. H., Loeser R. Strusture of the solar chromosphere. III. Models of the EUV brightness components of the quiet Sun // Astrophys. J. Suppl. Ser.—1981.—45.—P. 635—725.
47. Weber M. Comment on the article by Thuillier et al. The Infrared Sotar Spectrum Measured by the SOLSPEC Spectrometer onboard the International Space Station. Invited Review // Solar Phys.—2015.—290.—P. 1601—1605.
48. Wildt R. Negative ions of hydrogen and the opacity of stellar atmospheres // Astrophys. J.—1939.— 89.—P. 295—301; 90.—P. 611—620.
49. Wildt R. The continuous spectrum of Stellar atmoospheres consisting only of atoms and negative ions of hydrogen // Astrophys. J.—1941.—93.—P. 47—51.
50. Wishart A. W. The bound-free photodetachment cross section of H~ // J. Phys. B: Atom. and Mol. Phys.—1979.—12.—N 21.—P. 3511—3519.