ВНИМАНИЕ! На форуме начался конкурс - астрофотография месяца - ИЮНЬ!
0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.
Думается мне, слой с инверсным распределением возбуждённых атомов следует искать в хромосфере, а не в короне. И комета не понадобится.Идея - шикарна, но развернутые комментарии будут позже, сейчас нет времени.
Насколько я знаю, возбужденный атом может поглащать достаточно широкий спектр, и излучать другой фотон с такими же характеристиками. Сонце же излучает в очень широком спектре, а мощность его не сравнима с любым источником индуцированого излучения.
Вопрос лишь в том, с какой скоростью будет выметаться холодный хвост (фронт)?Скажем, так.Пускай скорость диффузии холодных паров из хвоста кометы будет порядка 10 км/с. Тогда каждая частичка удаляясь от кометы улетит от нее на расстояние 60 000 км (10 радиусов Земли) за 6000 секунд или за полтора часа. Это время сравнимое с 3-х часовым оборотом самой кометы вокруг Солнца. То есть, есть все основания считать что слой, сформированный "кометной вспышкой" в нужной части орбиты все еще будет хранить рабочие параметры к тому моменту, когда комета опять пройдет под слоем и опять вбросит поток конденсирующей материи.
Скорость, с которой будет выметаться холодный хвост, довольно очевидна - это скорость солнечного ветра в короне, то есть 200-600 км/с. Никакого кольца там не будет.
Cолнечный ветер состоит из водорода в основном? Атомная масса 1. А хвост из воды. Атомная масса 2+16 = 18. Почти в 20 раз тяжелее. Теперь включаем закон сохранения импульса. Легкие протоны, сталкиваясь с тяжеленными атомами водяного пара будут отлетать от них как горох от стенки. Нет они их разумеется будут ускорять, но скорость водяной молекулы будет в 18 раз медленнее от одного столкновения (а плюс там будут эффектов типа разложение воды на кислород и водород, ионизация и т.д.).
Хромосфера непрозрачна.
Она и холдней (на поверхности). Всего каких-то 6 000 К.
Вот вам готовые возбуждённые атомы среды. Теперь нужно научиться вызывать вынужденное излучение этих атомов.
Что толку, что есть возбужденные атомы. Ну заселены они по Больцману, ну и что, 100 атомов в основном состоянии, 2 в верхнем. Нам же нужна инверсная заселенность, 100 атомов в возбужденном состоянии и 2 в основном. Нам нужна термодинамически неравновесная среда, которая просто так не образуется.
Я искал примеры инверсной заселенности на Солнце, нашел только один
Небольшое лирическое отступление. До сих пор я придерживался мысли, что покуда не освоен УТС, колоний за пределами снежной линии в СС не будет. Но если оседлать солнечный лазер, то можно провести энергоснабжение даже в самые отдалённые участки СС, включая пояс Койпера... Я до сих пор под впечатлением от такой возможности. Запуск парусов или, на худой конец, лазерно-абляционных звездолётов (УИ до 5000 сек и более!) теперь не проблема...
Вы перепутали с фотосферой. Температура хромосферы меняется от 4000К до 15000К - снизу вверх.
Основные эмиссионные линии хромосферы:656,3 нм - водород;396,8 нм - кальций;393,4 нм - кальций;?? нм - линии гелия.Вот вам готовые возбуждённые атомы среды. Теперь нужно научиться вызывать вынужденное излучение этих атомов.Больше информации и возбуждённых энергетических уровнях в хромосфере есть здесь.
Вы не поняли. Что толку, что есть возбужденные атомы. Ну заселены они по Больцману, ну и что, 100 атомов в основном состоянии, 2 в верхнем. Нам же нужна инверсная заселенность, 100 атомов в возбужденном состоянии и 2 в основном. Нам нужна термодинамически неравновесная среда, которая просто так не образуется. Я искал примеры инверсной заселенности на Солнце, нашел только один, когда во время сильных вспышек возникает слабое мазерное радиоизлучение водорода. Во всех остальных случаях излучение Солнца термодинамически равновесно. Вывести его из равновесия - вот наша задача.
Никаких молекул воды там разумеется не будет. Будет диссоциация, ионизация и вливание свежей струи ионов в корональную плазму. Хороший пример, как это происходит в жизни, астрономы наблюдали во время недавнего падения на Солнце кометы C/2011 N3 (SOHO), про что читать здесь и здесь.
Схема вкратце следующая. Вещество кометы испаряется и очень быстро диссоциирует на отдельные атомы. Дальше ионизация. Жесткое излучение Солнца недостаточно мощно, чтобы сразу все ионизировать, Нагрев и ионизация хвоста идет за счет горячих электронов короны, на что требуется до 10 с времени. На выходе получается длинный хвост разномастных ионов, которые радостно светят в жестком УФ.
С точки зрения термодинамики, прежде чем через рабочую зону пройдет лавина когерентных квантов, в этой среде должна возникнуть НЕЕСТЕСТВЕННАЯ ситуация, неравновесная, "накачанная", которая и называется "инверсной заселенностью".
Цитата: alex_semenov от 11 Дек 2012 [11:57:21]С точки зрения термодинамики, прежде чем через рабочую зону пройдет лавина когерентных квантов, в этой среде должна возникнуть НЕЕСТЕСТВЕННАЯ ситуация, неравновесная, "накачанная", которая и называется "инверсной заселенностью".Чтобы слой хромосферы был преимущественно инверсным, нужно лишь чтобы среднее время поглощения кванта из фотосферы было меньше, чем среднее время жизни атома в возбуждённом состоянии.
Не вижу принципиальной невозможности иметь в хромосфере инверсный слой со смещённым в возбуждённое состояние равновесием среды. Отметать такую возможность сходу не получается.
Кометный хвост в короне будет ничем не лучше кристалла какого-нибудь рубина, болтающегося на околосолнечной орбите. Наоборот, облако газа даже хуже, потому что его время жизни будет исчисляться секундами и минутами.
http://en.wikipedia.org/wiki/Solar-pumped_laser
Чтобы слой хромосферы был преимущественно инверсным, нужно лишь чтобы среднее время поглощения кванта из фотосферы было меньше, чем среднее время жизни атома в возбуждённом состоянии. Не вижу принципиальной невозможности иметь в хромосфере инверсный слой со смещённым в возбуждённое состояние равновесием среды.
А мне кажется такая ситуация чересчур уникальной. Да, мы имеем пекло. Море энергии. Но в этом море помимо нагревателя нужен холодильник. Иначе никакого упорядочивания (полезной работы) неравновесности не получится.
Вы хотите получить прозрачный рубиновый стержень объемом с 1000 Земель?
Допустим, вы нашли такой. А как его охлаждать?
Ну так найдите подходящий атом для перевода в возбужденное состояние, придумайте эффективный механизм возбуждения, оцените время жизни в метастабильном состоянии, найдите время столкновительной релаксации и покажите, что эти возбужденные атомы смогут выжить в условиях хромосферной плазмы. Потом продемонстрируйте, что мощность накачки превышает порог лазерной генерации и оно там не затухнет прямо в хромосфере и тд и тп. Много чего 'в принципе' возможно, да не все встречается в жизни, особенно самопроизвольная лазерная генерация на Солнце.
Природные лазеры оптического диапазона вообще штука очень капризная. Если космические мазеры известны больше полувека, то космические лазеры открыли сравнительно недавно и с превеликим трудом (основные особенности и причины см здесь).
Если космические мазеры известны больше полувека, то космические лазеры открыли сравнительно недавно и с превеликим трудом (основные особенности и причины см здесь). Полагаться на естественное стечение обстоятельств здесь нельзя, если нам нужен лазер, придется делать его самим. Методы и подходы для этого обозначены в первых постах темы, пройдитесь там по ссылкам, там многое написано. Например есть работа, в которой рассматривается образование инверсной населенности в плазме звездной атмосферы при ее быстром охлаждении. Показано, что эффект существует, есть конкретные цифры, ссылки на другие работы. Все это можно осмыслить, пересчитать на наш мегалазер и сделать какие-то выводы.
Рубин здесь условный. Просто активный материал. Пусть он будет твердотельный, на порядки меньшего размера, чем кометный хвост, но он и плотнее и не растрачивается в миг. Причём для вашей идеи придётся двигать планетоиды, чтобы получить на считанные минуты возможность сделать мощный пыщьпыщь.
Цитата: alex_semenov от 11 Дек 2012 [18:42:46]Допустим, вы нашли такой. А как его охлаждать?Либо тепловым излучением, либо радиатором.
На бОльшем расстоянии от Солнца можно применять коллектор, полезная площадь которого одновременно служит радиатором.
Тут прелесть в том, что для запятки лазера не потребуется дорогое электричество.
Использование хромосферы в качестве активного материала ещё больше увеличивает профит из-за того, что активный материал не надо нарабатывать/тащить к Солнцу. Комета же качественно не лучше рубина, болтающегося на околосолнечной орбите, лучше комета лишь количественно.
Преобладающее излучение её испарений - это будет OH-мазер, кстати.