Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Фотометрический парадокс, рассеяние ЭМ-волн и модели Вселенной. Стационарность?  (Прочитано 21215 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

bob

  • Гость
Мешает расстояние и красное смещение.
Красное смещение без энергетических потерь не поможет. Расширение вселенной объясняет именно энергетические потери. Среды же не могут обеспечивать энергетических потерь долговременно.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 809
  • Благодарностей: 93
    • Сообщения от Kostyrko

Если оптическая толща излучающей области много больше единицы, то свойства выходящего излучения определяются поверхностным слоем, оптическая толща которого примерно равна 1. Интенсивность генерируемого этим слоем теплового излучения близка к интенсивность излучения абсолютно чёрного тела с температурой, характерной для поверхностного слоя. (http://www.astronet.ru/db/msg/1188509).

«Взаимодействие излучения с веществом – сводится к совокупности элементарных процессов рассеяния (упругого и неупругого), поглощения и генерации эл.-магн. излучения. … Поток излучения с частотой v, проходящий через слой вещества, ослабляется из-за поглощения, упругого рассеяния вбок и из-за неупругого рассеяния» (http://www.astronet.ru/db/msg/1190793).

Таким образом, при распространении сквозь среду, излучение источника рассеивается и, в общем случае, теряет энергию, нагревая эту среду.

С ростом оптической толщи между источником и наблюдателем, последний видит источник все менее четко. Когда же оптическая толща в наблюдаемом диапазоне достигает величины порядка 1, источник становится неразличимым на фоне рассеянного излучения среды.

Оффлайн Дмитрий Вибе

  • Обозреватель
  • *****
  • Сообщений: 17 928
  • Благодарностей: 464
  • Дети любят бутерброд с маргарином!
    • Сообщения от Дмитрий Вибе
    • Персональная страница
Таким образом, при распространении сквозь среду, излучение источника рассеивается и, в общем случае, теряет энергию, нагревая эту среду.
...которая из-за этого сама начинает светиться...
Было бы ошибкой думать.

sergey_g

  • Гость

Оффлайн Дмитрий Вибе

  • Обозреватель
  • *****
  • Сообщений: 17 928
  • Благодарностей: 464
  • Дети любят бутерброд с маргарином!
    • Сообщения от Дмитрий Вибе
    • Персональная страница
~ 2,7К  :)

Это результат расчета? Или гениальное озарение?
Было бы ошибкой думать.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 809
  • Благодарностей: 93
    • Сообщения от Kostyrko

По данным наблюдений, МФИ имеет чернотельный спектр, характерный для термодинамического равновесия (Т.р.). «Из детального баланса процессов следует, что при Т.р. реализуется: Максвелла распределение частиц по скоростям, Больцмана распределение частиц по энергиям, Саха формула для степени ионизации атомов и молекул, закон действующих масс для хим. равновесия, Планка закон излучения, Кирхгофа закон излучения, Стефана-Больцмана закон излучения и т.д. Причем темп-ры T, входящие в ф-лы, описывающие эти законы и распределения, одинаковы во всех равновесной системы и для всех сортов частиц, т.е. можно говорить просто о температуре системы» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188725).

Таким образом, с высокой степенью определенности можно говорить о локальном термодинамическом равновесии наблюдаемой области Вселенной с радиусом порядка единичной оптической толщи по МФИ. Причем температура наблюдаемой области Вселенной равна 2,7 К.

Тогда вещество среды распространения Метагалактики, сохраняя в среднем постоянную температуру, нагревается горячими фотонами, и охлаждается, излучая более холодные фотоны.

Оффлайн Дмитрий Вибе

  • Обозреватель
  • *****
  • Сообщений: 17 928
  • Благодарностей: 464
  • Дети любят бутерброд с маргарином!
    • Сообщения от Дмитрий Вибе
    • Персональная страница
Тогда вещество среды распространения Метагалактики, сохраняя в среднем постоянную температуру, нагревается горячими фотонами, и охлаждается, излучая более холодные фотоны.

Так вот я и интересуюсь: поглотились горячие фотоны, излучились холодные... Разница куда девается?
Было бы ошибкой думать.

sergey_g

  • Гость
Цитата: Дмитрий Вибе
Это результат расчета? Или гениальное озарение?
Пусть среднее расстояние между звёздами в нашей галактике   ~ 6 св. лет ~ 6*10^16м
Температура Солнца  ~  6000К, пусть все его излучение поглощается и переизлучается
в межзвёздной среде.
На расстоянии в одну астрономическую единицу  ~ 1,5*10^11м
солнечная постоянная j ~ 1370 Вт/м²
На расстоянии в 3*10^16м солнечная постоянная j ~ 1370 Вт/м²/(3*10^16м/1,5*10^11м)^2
j ~ 1,37*10^3/(2*10^5)^2 ~ 3,4*10^-8
Согласно закону Стефана-Больцмана, с учетом поглощения и т.п.
j = aT^4, где a ~ 5,7*10^-8 Вт/(м²К^4)
Т = ( j/a)^0,25
Т = (3,4*10^-8/5,7*10^-8)^0,25 ~(3,4/5,7)^0,25 ~ 0,88К
Ошибка = 2,7К/ 0,88К ~ 3,1 раза
С полученным 2,7К вроде не очень..., но:
1. Солнце вполне и не средняя звезда.
2. Среднее расстояние между звёздами может вовсе иное.
3. В астрономии, как известно, ошибка в пол порядка - сущая безделица... ;D

Оффлайн Дмитрий Вибе

  • Обозреватель
  • *****
  • Сообщений: 17 928
  • Благодарностей: 464
  • Дети любят бутерброд с маргарином!
    • Сообщения от Дмитрий Вибе
    • Персональная страница
Это суперский расчет, жаль только, что я не понимаю, к чему он. Близость найденной Вами температуры к температуре РИ доказывает, что в бесконечной стационарной Вселенной есть всего одна звезда -- Солнце?
Было бы ошибкой думать.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 809
  • Благодарностей: 93
    • Сообщения от Kostyrko

Достаточно холодная среда может нагреваться даже излучением МФИ. При этом такая среда «светится» на более длинных волнах (на более низких частотах). «Так, наблюдения оптич. линий поглощения межзвёздного циана (CN) показывают, что его нижние уровни энергии населены так, как будто молекулы CN находятся в поле трёхградусного чернотельного излучения. Этот факт был установлен (но не понят в полной мере) ещё в 1941 г., задолго до обнаружения М. ф. и. прямыми наблюдениями» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188450).

«Чернотельное излучение имеет место при термодинамическом равновесии излучения с веществом. Для равновесия необходимо, чтобы полная система - вещество и излучение - была замкнута, т.е. выход излучения должен составлять пренебрежимо малую часть от его количества в объеме системы. Это возможно лишь в том случае, когда фотон успевает многократно поглотиться и переизлучиться» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188722).
При каждом элементарном процессе поглощения горячего фотона веществом, вещество может перейти в состояние с большей внутренней энергией, может излучить более холодный фотон и перейти в состояние с меньшей энергией, может излучить несколько холодных фотонов и перейти в состояние с большей или меньшей энергией ... В любом случае, для полной системы в термодинамическом равновесии энергия и температура остаются постоянными.

В отношении приведенного примера можно добавить следующее.
Для однородной Вселенной в рассматриваемую точку (6 св. лет от Солнца) поступает излучение от нескольких ближайших звезд. Поэтому суммарная энергия превысит 0,88 К. Кроме того, свой вклад вносят и более далекие звезды – чем дальше звезда, тем меньше вклад. В итоге можно получить и более 2,7 К, однако расчет является оценочным …

Оффлайн Дмитрий Вибе

  • Обозреватель
  • *****
  • Сообщений: 17 928
  • Благодарностей: 464
  • Дети любят бутерброд с маргарином!
    • Сообщения от Дмитрий Вибе
    • Персональная страница
Для однородной Вселенной в рассматриваемую точку (6 св. лет от Солнца) поступает излучение от нескольких ближайших звезд. Поэтому суммарная энергия превысит 0,88 К. Кроме того, свой вклад вносят и более далекие звезды – чем дальше звезда, тем меньше вклад. В итоге можно получить и более 2,7 К, однако расчет является оценочным…

Он мало того что оценочный, так еще и оценочный непонятно чего. 0,88 К -- это температура чего? К тому же, в однородной Вселенной поле излучения должно быть изотропным, так что дальше-ближе не работает.

Я всего-то прошу ответить мне на простой вопрос. Допустим, средняя температура звезд равна 10000 К. Значит, в однородной вечной Вселенной мы находимся внутри полости, нагретой до температуры 10000 К. Энергия, излученная полостью, обязана до меня дойти в полном объеме независимо от наличия или отсутствия поглощения. Где она?
Было бы ошибкой думать.

sergey_g

  • Гость
Цитата: Дмитрий Вибе
Я всего-то прошу ответить мне на простой вопрос. Допустим, средняя температура звезд равна 10000 К.
Попробую иначе...
Есть некий крытый стадион зимой.
Есть некое количество нагревателей.
Пусть заданно растояние между этими нагревателями.
Нагреватели работают такое время, за которое нагретый воздух, от
находящегося в центре нагревателя, достигает края стадиона.
Температура нагретого воздуха (среды), в этом стадионе,
в конечном итоге, зависит от растояния между нагревателями, т.е.
количества нагревателей на ед. объёма и температуры самих нагревателей, но не равна температуре самих нагревателей - мало время их работы.
Возраст Солнца ~ 5*10^9 лет,  т.е. ещё как бы нет вклада от подобных солнцу звёзд находящихся за границей 5*10^9 св.лет - от них не долетело... :)
Цитата
Значит, в однородной вечной Вселенной мы находимся внутри полости, нагретой до температуры 10000 К.
Нет, здесь путанница с потоком и энергией.
http://www.astronet.ru/db/msg/1188552
Реликтовое излучение обнаружили при помощи радиометра Дикке.
Радиометры — это приборы, которые измеряют плотность потока частиц, в данном случае квантов. 
http://ru.wikipedia.org/wiki/Радиометр
Цитата
Энергия, излученная полостью, обязана до меня дойти в полном объеме независимо от наличия или отсутствия поглощения. Где она?
Доходит поток, если же построить приёмную антенну вокруг звезды, то независимо от расстояния до этой круговой антенны, конечно можно собрать ВСЮ энергию излучения этой звезды. :)
В приведённом прикидочном расчёте, оценен поток от Солнца на половине среднего расстояния до соседней, усреднённой звезды.
В общем случае на большем расстоянии поток от Солнца убывает согласно квадрату расстояния, но от соседки прибывает. Если бы звёзды во вселенной были равномерно "размазаны" на одинаковом расстоянии, то поток от них зависит только от средней "плотности" их упаковки и средней температуры поверхности, что и было использованно...
« Последнее редактирование: 28 Сен 2008 [16:44:29] от sergey_g »

Оффлайн Дмитрий Вибе

  • Обозреватель
  • *****
  • Сообщений: 17 928
  • Благодарностей: 464
  • Дети любят бутерброд с маргарином!
    • Сообщения от Дмитрий Вибе
    • Персональная страница
не равна температуре самих нагревателей - мало время их работы.

Так Вселенная вечная или не вечная?

Если бы звёзды во вселенной были равномерно "размазаны" на одинаковом расстоянии, то поток от них зависит только от средней "плотности" их упаковки и средней температуры поверхности, что и было использованно...

Я не вижу, где это использовано. Я вижу учет потока от одного единственного Солнца.
Было бы ошибкой думать.

sergey_g

  • Гость
Принимая во внимание что в нашем случае вакуум линейная среда для подобных малых
потоков ( на расстоянии  в 3*10^16м)
Можно воспользоваться принципом суперпозиции.
Интегрирование по объёму конечно было б лучшее, но увы...  :)
Для наблюдателя находящегося на этом, r = 3*10^16м, расстоянии поток от одной
солнцеподобной звезды будет ~ 0,88К
От другой на подобном расстоянии тоже... и т.д.
Рассматривая "упаковку" звёзд как тетраэдрическую к примеру как
на рис находясь
равноудалённо от всех " одинаковых звёзд" на расстоянии R =r*6^0,5/2, наблюдатель
регистрирует суммарный поток
П = п1+п2+п3+п4 = 4*п
Где поток от одной "солнцеподобной звезды"
п = 0,88К *(r/R)^2 = 0,88*(4/6) = 0,57К
Суммарный поток П = 0,57К*4 ~ 2,4К подозрительно близко ;D..., при том, что пренебрегаем потоком от звёзд  расположенных далее, т.к. их вклад убывает пропорционально квадрату расстояния до них.

Оффлайн Дмитрий Вибе

  • Обозреватель
  • *****
  • Сообщений: 17 928
  • Благодарностей: 464
  • Дети любят бутерброд с маргарином!
    • Сообщения от Дмитрий Вибе
    • Персональная страница
Для наблюдателя находящегося на этом, r = 3*10^16м, расстоянии поток от одной
солнцеподобной звезды будет ~ 0,88К

Поток в кельвинах? Сильно.

Суммарный поток П = 0,57К*4 ~ 2,4К подозрительно близко

Можно еще ближе к 2.7К сделать. Число звезд и среднее расстояние взяты от фонаря, так что можно выбор слегка подкорректировать и получить температуру 2.7К. От этого, правда, не станет яснее, температура чего получилась такая красивая. И с чего вдруг стало возможно складывать температуры. Впрочем, извините, я забыл, что Вы в кельвинах измеряете поток.

пренебрегаем потоком от звёзд  расположенных далее, т.к. их вклад убывает пропорционально квадрату расстояния до них.

Зря пренебрегаете. Вклад конкретной звезды убывает с расстоянием, но возрастает количество звезд в данном телесном угле (скажем, на единицу расстояния).
Было бы ошибкой думать.

sergey_g

  • Гость
Цитата
Поток в кельвинах? Сильно.
;D , так это образно ж...
Цитата
Зря пренебрегаете. Вклад конкретной звезды убывает с расстоянием, но возрастает количество звезд в данном телесном угле (скажем, на единицу расстояния).
Вклад конкретной звезды убывает пропорционально квадрату расстояния до неё...
Кто б с интегралом по объёму помог бы... :)

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 809
  • Благодарностей: 93
    • Сообщения от Kostyrko

«Исторически первой проблемой, связанной с фоновым излучением Вселенной, была проблема яркости ночного неба в оптич. диапазоне. В связи с ней был сформулирован простейший космологич. тест, вошедший в историю науки под названием "парадокс Ольберса" (1826 г.): в бесконечной однородной стационарной Вселенной на любом луче зрения мы должны видеть поверхность звезды, т.е. все небо должно иметь яркость, сравнимую с яркостью диска Солнца. Очевидно, что такая модель Вселенной находится в противоречии с нашим повседневным опытом - яркость ночного неба в оптич. диапазоне весьма низка. Парадокс Ольберса разрешен в совр. эволюционных моделях Вселенной. Галактики родились ок. 10 млрд. лет назад, плотность числа звезд во Вселенной столь мала, что на космологич. горизонте (ct ~10^28 см) доля неба, покрываемая звездами, ничтожно мала. Кроме того, излучение звезд на больших расстояниях из-за красного смещения сдвигается в ИК-диапазон и не дает вклада в наблюдаемую яркость неба в оптич. диапазоне» (http://www.astronet.ru/db/msg/1188580).

А как разрешается парадокс Ольберса (фотометрический парадокс) в моделях не расширяющейся Вселенной?

С уважением, Костырко Леонид Николаевич.

taurus

  • Гость
А как разрешается парадокс Ольберса (фотометрический парадокс) в моделях не расширяющейся Вселенной?
Обратите внимание на слова: "в бесконечной однородной стационарной Вселенной ".Для стационарных моделей парадокс Ольберса не существует, например, в конечной Вселенной или в неоднородной Вселенной.

Простой случай неоднородной бесконечной Вселенной - пустая Вселенная, где только в "одном месте" (грубо говоря, вокруг нас) есть звезды. Более интересный случай - Вселенная с бесконечной иерархией структур: звезды группируются в галактики, галактики - в скопления галактик, скопления - в сверхскопления, сверхскопления - в гиперскопления... и так до бесконечности. В такой Вселенной парадокс Ольберса обходится.

Оффлайн Che

  • *****
  • Сообщений: 5 629
  • Благодарностей: 33
    • Сообщения от Che
    • Redshift0
Мешает расстояние и красное смещение.
Красное смещение без энергетических потерь не поможет. Расширение вселенной объясняет именно энергетические потери. Среды же не могут обеспечивать энергетических потерь долговременно.
Также как в модели Расширяющейся Вселенной не известно происхождение энергии и массы Всей Вселенной, также и в модели Стационарной Вселенной не все известно, в частности, механизм утилизации энергии, остающейся в каждом ее объеме от проходящего излучения.  Но так же как там предполагается, что такое было, так и здесь полагается, что такой механизм есть.

Оффлайн KostyrkoАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 3 809
  • Благодарностей: 93
    • Сообщения от Kostyrko

Парадокс Ольберса (фотометрический парадокс) заслуживает того, чтобы обсудить его отдельно https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,44985.0.html.