II. Свойства электромагнитного излучения разных диапазонов
Свойства электромагнитного излучения разных диапазонов. Каждому виду излучения соответствует свой диапазон длин волн, приведенный здесь в сантиметрах. Ему в свою очередь соответствует диапазон энергий фотона, выраженный в таблице в электронвольтах. Температура абсолютно черного тела – та, при которой максимум в излучении черного тела приходится на данный диапазон. В таблице она приведена в кельвинах. (Например, Пензиас и Вильсон открыли реликтовое излучение на волне 7,35 см, которая попадает в микроволновый диапазон. Когда же в ядре происходит радиоактивный распад, высвобождаются фотоны с характерной энергией в один миллион электронвольт – т. е. речь идет уже о гамма-излучении. Что касается поверхности Солнца, нагретой до 5800 К, то она излучает видимый свет.) Естественно, четкого разделения на различные виды излучения не существует и границы между диапазонами достаточно условны.
Глоссарий
Абсолютная светимость. Полная энергия, излучаемая небесным телом в единицу времени.
Адрон. Частица, участвующая в сильных взаимодействиях. Адроны подразделяются на два класса: барионы (например, нейтрон и протон) подчиняются принципу запрета Паули, а мезоны – нет.
Ангстрем. Одна стомиллионная сантиметра (10–8 см). Обозначается Å. Типичный размер атома – несколько ангстрем. Длина волны видимого света порядка нескольких тысяч ангстрем.
Античастица. Частица с той же массой и спином, что и у данной, но обладающая противоположными по знаку (и равными по абсолютной величине) зарядом, барионным и лептонным числами и т. д. У каждой частицы есть своя античастица. Исключения – истинно нейтральные частицы, такие как фотон и π-мезон, одновременно являющиеся своими же античастицами. Антинейтрино – античастица нейтрино, антипротон – античастица протона, и т. д. Антиматерия состоит из антипротонов, антинейтронов и антиэлектронов (позитронов).
Асимптотическая свобода. Свойство некоторых теорий сильных взаимодействий, заключающееся в том, что на малых расстояниях силы ослабевают.
Барионы. Класс частиц, участвующих в сильных взаимодействиях. К барионам относятся, например, нейтрон, протон и нестабильные адроны, известные как гипероны.
Барионное число – полное число барионов в системе за вычетом всех антибарионов.
Видимая светимость. Полная энергия, принимаемая в единицу времени единицей площади от какого-либо небесного тела.
Водород. Самый легкий и наиболее распространенный химический элемент во Вселенной. Ядро обычного водорода состоит из единственного протона. У водорода есть два изотопа – дейтерий и тритий. В любом случае атомы водорода содержат ядро и один электрон. В положительно заряженных ионах водорода электрон отсутствует.
Галактика. Крупное гравитационно связанное скопление звезд, содержащее до 1012 солнечных масс. Говоря о нашей Галактике и Млечном Пути, слово «Галактика» пишут с заглавной буквы. На основе своей формы галактики подразделяются на классы: эллиптические, спиральные и неправильные галактики.
Гелий. Второй по массе и по распространенности химический элемент. Гелий имеет два стабильных изотопа: ядро гелия-4 (4He) состоит из двух протонов и двух нейтронов, а ядро гелия-3 (3He) – из двух протонов и одного нейтрона. Атомы гелия содержат по два электрона.
Гидроксильная группа. Ион ОН–, состоящий из атома кислорода и атома водорода, а также одного дополнительного электрона.
Горизонт. В космологии – расстояние, с которого до нас не дошел еще ни один сигнал. Если Вселенная живет конечное время, то расстояние до горизонта порядка возраста Вселенной, умноженного на скорость света.
Гравитационная постоянная Ньютона. Фундаментальная константа теории гравитации Ньютона и общей теории относительности. Обозначается буквой G. В законе всемирного тяготения Ньютона сила притяжения между двумя телами равна G, умноженной на произведение масс и деленной на квадрат расстояния. В системе СГС гравитационная постоянная равна 6,67 × 10–8 сантиметра в кубе на грамм в секунду.
Гравитационные волны. Волны гравитационного поля, аналогичные световым волнам электромагнитного. Они тоже распространяются со скоростью света – 299 729 км/с. Зарегистрировать эти волны до сих пор никому не удалось, однако их предсказывает общая теория относительности и мало кто подвергает сомнению их существование. Квант гравитационного излучения, аналогичный фотону в электромагнитном, называется гравитоном.
Дейтерий. Тяжелый изотоп водорода (2H). Ядро дейтерия, носящее имя «дейтон», состоит из одного протона и одного нейтрона.
Длина волны. Расстояние между последовательными гребнями волны. Применительно к электромагнитным волнам их длину можно определить как расстояние между точками, в которых любая из компонент вектора электрического или магнитного поля достигает своей максимальной величины. Обозначается буквой λ.
Длина свободного пробега. Среднее расстояние, проходимое частицей между двумя столкновениями в некоторой среде. Средний промежуток времени, проходящий между столкновениями, называется временем свободного пробега.
Закон Рэлея – Джинса. Простое соотношение между плотностью энергии (на единичный интервал длин волн) и длиной волн, справедливой в длинноволновой области планковского распределения, и длиной волны. В этом пределе плотность энергии обратно пропорциональна четвертой степени длины волны.
Закон сохранения. Закон, гласящий, что полное значение некоторой величины во всех процессах остается неизменным.
Закон Стефана – Больцмана. Пропорциональность плотности энергии чернотельного излучения четвертой степени температуры.
Закон Хаббла. Пропорциональность скорости удаления сравнительно близких галактик расстоянию до них. Коэффициент пропорциональности называется постоянной Хаббла и обозначается Н или Н0.
Излучение абсолютно черного тела (чернотельное излучение). Излучение, плотность энергии которого в любом диапазоне длин волн такая же, как и у излучения, испускаемого нагретым телом с идеально поглощающей поверхностью. Излучение, находящееся в тепловом равновесии, является чернотельным.
Изотропия. Свойство пространства, заключающееся в том, что для наблюдателя оно выглядит одинаково во всех направлениях. Предполагается, что Вселенная изотропна.
Инфракрасное излучение. Электромагнитное излучение с длиной волны от 0,0001 см до 0,01 см (от десяти тысяч до миллиона ангстрем), занимающее промежуточное положение между видимым светом и микроволновым излучением. Тела при комнатной температуре испускают в основном инфракрасный свет.
