Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике § 3.4. Особенности конвекции в астрофизических объектахДля звезд и других астрофизических объектов изучение конвективной неустойчивости усложняется по сравнению с рассмотренным выше сравнительно простым случаем конвекции Рэлея—Бенара. Сложность обусловлена следующими обстоятельствами: 1. Необходимость учета сжимаемости среды. 2. Преобладание лучистой теплопроводности над молекулярной. 3. Отклонения от адиабатичности при изменениях температуры конвективных элементов. 4. Наличие градиента плотности газа в звездах. 5. Влияние магнитных полей на движение плазмы. 6. Действие вращения звезды на движение в ней конвективных элементов. Точно учесть влияние всех указанных факторов на конвекцию в звездах очень трудно. Все же, ввиду важности проблемы конвекции в звездах для теории звездной эволюции, этим вопросам было посвящено множество работ. Некоторые из полученных результатов приводятся в данном параграфе. Рассмотрим сначала вопрос об учете сжимаемости. В § 3.2 получено выражение (8.3) критерия конвективной неустойчивости для сжимаемого газа в предположении адиабатичности расширения (сжатия) элемента, попадающего в более холодную (горячую) среду. Применим это выражение для условий, существующих в фотосфере звезды, находящейся в состоянии лучистого равновесия. Считая фотосферу "серой" (т. е. коэффициент непрозрачности не зависящим от частоты излучения) и предполагая гидростатическое равновесие, для величин
Здесь
Из формул (48.3) и (50.3) получается, что в "серой" фотосфере
и согласно (8.3) она является неустойчивой, когда показатель адиабаты
то условие конвективной неустойчивости записывается в виде
При коэффициенте поглощения, соответствующем закону Крамерса, При использовании для определения порога устойчивости величины
где
При наличии градиента плотности в среде изменяется и смысл масштаба длины
где
— так называемая высота однородной атмосферы (по давлению). На расстоянии На основании изложенного критерий конвективной неустойчивости для условий, соответствующих внешним слоям звезды, записывается в следующем виде:
Этим выражением можно пользоваться только в тех случаях, когда конвективные элементы имеют большую оптическую толщину, т.е. не теряют за время своего движения существенную часть энергии путем излучения ("не высвечиваются"). В противном случае нарушается условие адиабатичности и характер критерия устойчивости изменяется. Способы учета возможной неадиабатичности, а также влияние магнитного поля и вращения на конвекцию рассматриваются в следующем параграфе. Сам по себе критерий конвективной неустойчивости не определяет скорость роста конвективных элементов. Для политропной среды с показателем
из которого следует, что при к
|
1 |
Оглавление
|