Способы определения удалённости небесных объектов

[konstkir]

Для начала, наверное,  для a_babich  лучше  отвечать последовательнее.
Энергия зеленого фотона больше 2 э-в.

[Monstr]

Вопрос в сторону.
1 эВ соответствует температуре 11000К.
Значит средняя энергия частиц фотосферы 0.5 эВ .
Почему тогда максимум излучения приходится на 2 эВ ?

По формуле Планка видно, что там два распределения борются между собой. 1) количество фотонов с данной энергией (из распределения Бозэ-Энштейна), оно огромно для малых энергий и уменьшается с увеличением энергии 2) энергия одного фотона. В районе малых энергий фотонов хоть и много, но они малый вклад дают, энергия слишком уж мала. В районе энергичных фотонов складывается похожая ситуация, энергия одного фотона большая, но их там очень мало. Поэтому по краям все стремится к нулю. А в серединке и наблюдается максимум, фотончики с такой энергией дают максимальный вклад в излучение, их еще много и они еще задают жару. А то что этот максимум отличается от средней энергии kT, говорит о том, что не все определяется одним излучением. 

[Змей Петров]

Monstr, спасибо.
В общем понятно.

[еugeni]

Способы определения  удалённости небесных объектов.
Засомневался в 100-процентной корректности этого действа.

Правильно ли я понимаю - на фокальной плоскости вырезается отверстие, свет сквозь него проходит на дифракционную решётку или на призму, и далее на фотопластинку\фотоэлемент.

Находятся характерные спектральные  линии, и по сдвигу  определяется увеличение длины волны.

Стало быть, по факту определяется место характерного максимума спектра  и по углу относительно нормали к дифракционной решётке - измеряется угловой сдвиг.

По угловому сдвигу определяется  длина волны спектральной линии, и далее рассчитывается сдвиг по частоте и Хаббл в помощь для цифры удалённости объекта.

Отсюда возможный источник ошибки - если на фокальную плоскость свет падает не перпендикулярно, например, при аберрации (и не только),  возможна ошибка в определении "сколько световых лет до ..."

Развейте мои сомнения.

А имеются ли способы прямого измерения частоты излучения от звёздного объекта?
.

[Крупин]

       Полная ерунда. Ваш "метод" не годится для определения расстояния ни до какого объекта. И вообще, единого метода для всех случаев нет. Расстояния до объектов солнечной системы (астероидов, комет и проч.) определяется так-то, а для удалённых звёзд эдак. А ещё дальше для галактик ещё по другому.

        И только уж совсем-совсем далёкие в масштабах порядка миллиардов световых лет удалённости измеряются по красному хаббловскому смещению. Такие расстояния определяются по частотному сдвигу характерных спектральных линий (уменьшению их частоты). Метод схож с определением скорости удаляюшегося автомобиля полицейским локатором, только объект (звёздное скопление, скажем) излучает сам.

[Змей Петров]

А имеются ли способы прямого измерения частоты излучения от звёздного объекта?

Так это те же спектральные линии.
В чём вопрос?

[xd]

Комментарий модератора

Объединил схожие темы

[Monstr]

Отсюда возможный источник ошибки - если на фокальную плоскость свет падает не перпендикулярно, например, при аберрации (и не только),  возможна ошибка в определении "сколько световых лет до ..."

Развейте мои сомнения.

А имеются ли способы прямого измерения частоты излучения от звёздного объекта?

Развею!
Любой нормальный астрономический спектрограф позволяет получать спектры не только небесных объектов, но и лабораторных калибровочных ламп. Свет лампы проходит тот же самый путь, что и свет объекта, то есть от щели спектрографа (названое вами отверситием) через все оптические элементы и до ПЗС матрицы. Поэтому все аберрации,  наклоны, повороты и т.д. действуют совершенно одинаково и на спектр объекта и на спектр лабораторной лампы. Никто не измеряет никаких углов. Лабораторная лампа с линиями с известными длинами волн позволяет построить дисперсионную кривую, то есть зависимость длины волны в спектре от положения на ПЗС матрице. Поэтому мы легко можем сказать, что этот пиксель соответствует такой-то длине волны. Отсюда и определяем точно длины волн в спектре объекта и их смещение относительно лабораторной шкалы длин волн, а из закона Доплера и скорость объекта. Для далеких галактик можем применить закон расширения Хаббла и оценить расстояние.

[Инопланетянин]

А разрешите идиотский вопрос.
Почему электроны не выпадают массово на протоны? Ведь разные заряды же. Давно должны во всём мире остаться только одни нейтроны, которые должны распасться из-за нестабильности, но уже на другие атомы. А этого не происходит даже в ионизированной среде. Почему?

[Крупин]

А разрешите идиотский вопрос.
Почему электроны не выпадают массово на протоны? Ведь разные заряды же. Давно должны во всём мире остаться только одни нейтроны, которые должны распасться из-за нестабильности, но уже на другие атомы. А этого не происходит даже в ионизированной среде. Почему?

       Электромагнитное взаимодействие - не единственное в природе. Имеются ещё слабое, сильное и гравитационное. Нейтрон, как и протон - нуклоны - композиции трёх кварков, а электрон относится к лептонам, в сильных взаимодействиях не участвующих. в крошечных нуклонных масштабах всё определяется сильным взаимодействием кварков и оказывается, как раз отдельные протон и электрон энергетически выгоднее (энергия меньше по сумме взаимодействий). Так что, напротив, свободный нейтрон нестабилен и распадается в слабом взаимодействии на протон и электрон с периодом полураспада 17 минут

      Но в деталях этой замудрёной кухни не разбираюсь, большего сказать не могу.

[konstkir]

А разрешите идиотский вопрос.
Почему электроны не выпадают массово на протоны? Ведь разные заряды же. Давно должны во всём мире остаться только одни нейтроны, которые должны распасться из-за нестабильности, но уже на другие атомы. А этого не происходит даже в ионизированной среде. Почему?

А причем здесь эта тема? Открывайте новую, вопрос типовой и полезный.

[еugeni]

И только уж совсем-совсем далёкие в масштабах порядка миллиардов световых лет удалённости измеряются по красному хаббловскому смещению.

Именно такие расстояния интересуют. Именно способы измерения таких расстояний. По сдвигу длины волны.

Так это те же спектральные линии.
В чём вопрос?

Имеется гипотеза, что иногда нет однозначного соответствия частота\длина волны.
Это в случае если наш Мир - сфера Римана.  (следствие знаменитого решение Э. с ламбда-членом)

Поэтому все аберрации,  наклоны, повороты и т.д. действуют совершенно одинаково и на спектр объекта и на спектр лабораторной лампы.

При аберрации объект находится в фокусе, когда ось телескопа сдвинута на ~ 40 сек, чего в лабораторных условиях нет. А если ось сдвинута, то падение на фокальную плоскость не перпендикулярно, и соответственно возникает погрешность.
И не говорите о малости - исследую возможные углы более 45 градусов.
Поэтому и спрашиваю о тонкостях измерения.
.

[konstkir]

Имеется гипотеза, что иногда нет однозначного соответствия частота\длина волны.
Это в случае если наш Мир - сфера Римана.  (следствие знаменитого решение Э. с ламбда-членом)

Это Вы о чем?  Можно поподробнее.

При аберрации объект находится в фокусе, когда ось телескопа сдвинута на ~ 40 сек, чего в лабораторных условиях нет. А если ось сдвинута, то падение на фокальную плоскость не перпендикулярно, и соответственно возникает погрешность.
И не говорите о малости - исследую возможные углы более 45 градусов.

Где Вы видели аберрацию в 45гр.?

[Monstr]

При аберрации объект находится в фокусе, когда ось телескопа сдвинута на ~ 40 сек, чего в лабораторных условиях нет. А если ось сдвинута, то падение на фокальную плоскость не перпендикулярно, и соответственно возникает погрешность.
И не говорите о малости - исследую возможные углы более 45 градусов.
Поэтому и спрашиваю о тонкостях измерения.

Это ничего не меняет. Мы исследуем спектр, а он не зависит от пути света. Например, сейчас широко используют в спектроскопии оптоволокно, которое доставляет свет от щели в фокусе телескопа до спектрографа. Угол можем менять как угодно, информация в спектре остается неизменной.
Измерение длин волн в спектре объекта выполняется с большой точностью. Отсюда и большая точность определения лучевой скорости. Только эта скорость - проекция скорости объекта на луч зрения относительно наблюдателя. А чтобы получить скорость относительно другой системы координат, нужно пересчитывать и учесть скорость вращения Земли, скорость Земли вокруг Солнца, скорость Солнца вокруг Галактики. Но и в этом случае мы получим лишь лучевую скорость. Для оценки вектора скорости надо знать еще и собственное движение, которое известно только для близких звезд, а для внегалактических объектов неизвестно, можно лишь предполагать. Например, хорошо обосновано предположение, что скорость разбегания галактик (как раз соответствует лучевой скорости) значительно превышает их тангенциальные скорости, поэтому учет последних можно и опустить.

[еugeni]

Это ничего не меняет. Мы исследуем спектр, а он не зависит от пути света.

Спасибо за внимание к моему вопросу.
Я не имею целью спорить с Вами,
мне необходимо прояснить сам способ измерения длины волны исследуемого света.
Написанное Вами ниже цитированного для меня не представляет интереса - я целиком согласен, так как давно знаю это.
Повторюсь - только прибор для измерения длины волны.

Конкретно:
Что является тем чувствительным к длине волны света, чтобы распределять свет с различными длинами на полосу спектра или матрицу.
И будет ли перемещаться  расположение линий спектра в случае изменения угла падения исследуемого света на этот чувствительный элемент. Длина хода лучей для соседних штрихов изменится, не так ли?
.

[Gleb1964]

да по разному можно сделать.
Можно использовать в качестве дисперсионного элемента призму или дифракционную решетку, можно поворачивающую поляризацию среду между поляроидами, можно интерферометр Фабри-Перо, можно запустить свет в интерферометр Майкельсона и, промодулировав, получить фурье образ спектра. И еще масса других решений.
Важно, что при грамотно сделаном спектрометре, правильно запитанном светом и корректной методике проведения эксперимента, положения линий определяются однозначно (в пределах погрешности) и воспроизводимо - т.е. эксперимент могут повторить другие экспериментаторы, в другом месте, на другом оборудовании, но получиться тот же результат.
Конкретно, о том, что Вы спрашиваете, - свет после входной щели коллимируется, т.е. преобразуется в параллельный пучок, которых проходит диспергирующий элемент - дифракционную решетку или призму, после чего пучок фокусируется на приемник или выходную щель. При выполнении следующих условий 1) равномерная засветка апертуры щели 2) равномерная засветка апертуры диспергирующего элемента, - так вот, при этом получается однозначная зависимость между длиной волны света, прошедшей через щель, и положением изображения щели на приемнике.

вот картинка монохроматора Черни-Тёрнера в помощь:


Как видите, после коллимирования все лучи, прошедшие щель под разными углами, идут параллельно и будут отклонены на одинаковый угол, зависящий только от длины волны.

[Дрюша]

Кстати, с большой точностью состав Солнца идентичен химическому составу метеоритов солнечной системе, за исключением, естественно, водорода, гелия, а также лития, галогенов.

Каких метеоритов? Железо-никелевых или углистых хондритов? Что-то мне подсказывает, что кроме водорода, гелия и  галогенов (которые, кстати, очень могут быть в составе соединений, так же как и кислород) в метеоритах должен быть дефицит азота, инертных газов (неона, аргона) и т.п.  А ведь кроме метеоритов в Солнечной Системе есть кометы, довольно ещё богатые летучими веществами.

[Дрюша]

       Электромагнитное взаимодействие - не единственное в природе. Имеются ещё слабое, сильное и гравитационное.

Но сильное и слабое взаимодействие - никак не участвует в формировании спектра. Гравитационное, по идее, чисто теоретически - оказывает, но его вклад - на 40 порядков меньше электромагнитного. Вряд ли какой прибор это заметит. Но на спектр изотопов может влиять - магнитный момент. У протона и у электрона - есть магнитные моменты, которые могут быть направлены параллельно, либо антипараллельно. Нейтрон, хоть и электрически нейтрален, но магнитный момент у него - тоже есть (как стрелка компаса: электрически тоже нейтральна, но ведёт себя как магнитный диполь). У водорода за счёт этого дела каждый энергетический уровень - немножко "двоится" (имеет два очень близких состояния), а переход между двумя такими подуровнями одного уровня (скажем, основного) обеспечивает излучение/поглощение фотона на длине волны 21 см (это радио-диапазон). У дейтерия каждый уровень, по идее, должен "восьмериться", но на самом деле он - троится (т.к. пять остальных вариантов сочетаний взаимных ориентаций магнитных моментов протона, нейтрона и электрона - энергетически совпадают с каким-либо из этих трёх). У более тяжёлых изотопов - вариантов сочетаний, по идее, - больше. Но, вот, у гелия - вообще без вариантов: и у ядра, и у пары электронов суммарный магнитный момент однозначно 0. Поэтому "правила игры" тут - более хитрые.

[Крупин]

Цитата: Крупин от Вчера в 19:54:46
       Электромагнитное взаимодействие - не единственное в природе. Имеются ещё слабое, сильное и гравитационное.
Но сильное и слабое взаимодействие - никак не участвует в формировании спектра. Гравитационное, по идее, чисто теоретически - оказывает, но его вклад - на 40 порядков меньше электромагнитного. Вряд ли какой прибор это заметит.

Я отвечал на другой вопрос: почему электрон просто не упадёт на протон и не сольётся с ним в нейтрон.

Вот этот вопрос:

А разрешите идиотский вопрос.
Почему электроны не выпадают массово на протоны? Ведь разные заряды же. Давно должны во всём мире остаться только одни нейтроны, которые должны распасться из-за нестабильности, но уже на другие атомы. А этого не происходит даже в ионизированной среде. Почему?

[Крупин]

Кстати, с большой точностью состав Солнца идентичен химическому составу метеоритов солнечной системе, за исключением, естественно, водорода, гелия, а также лития, галогенов.

Каких метеоритов? Железо-никелевых или углистых хондритов? Что-то мне подсказывает, что кроме водорода, гелия и  галогенов (которые, кстати, очень могут быть в составе соединений, так же как и кислород) в метеоритах должен быть дефицит азота, инертных газов (неона, аргона) и т.п.  А ведь кроме метеоритов в Солнечной Системе есть кометы, довольно ещё богатые летучими веществами.

       В том то и дело, что состав различных тел кардинально отличается. И кометы разные бывают - очень сильные изотопные различия. И классов метеоритов дофига: ахондриты всяких видов, хондриты трёх типов: обыкновенные, углистые, энстатитовые, в свою очередь подразделяющиеся на мелкие подтипы. В каждом объекте свои пропорции химэлементов, в энстатитовых например странный дефицит кислорода. Причём нам ведь известен состав тех булыжников, что выпадают на Землю. Постулируется, что эти астероидные осколки, выпадающие на Землю адекватно отражают состав всех тел солнечной системы. Но каков состав, скажем, троянских астрероидов Юпитера, науке, положа руку на сердце, в точности неизвестно, ведь предположительно прилетают к нам лишь осколки астероидного пояса, и опять же большой вопрос, реално ли они отображают химический состав этого пояса.

      С другой стороны о составе протопланетного диска, из которого вылепилась солнечная система судят по составу Солнца, определяемому спектроскопически. И теоретически, состав Солнца должен совпасть с неким среднестатистическим составом астероидов и планет за исключением летучих элементов, вошедших в состав Солнца, но почти убежавших с астероидов и планет.

      И вот во вторую половину 20 столетия планетологи в союзе со спектрометристами пришли к некоему консенсусу - привели в соответствие друг с другом свои данные. Для этого планетологи каким то образом "определили" процентные доли разных типов астероидов, усреднили в соответствии с этими пропорциями химсостав, приведя его к солнечному по тугоплавким элементам, а более летучие и испаряющиеся засчитали улетучившимися от температуры и метеоритных ударов. Получилось всё в ажуре. И важнейшим свидетельством общего происхождения Солнца, планет, астероидов из первоначально идентичного материала было совпадение на уровне той техники изотопного элементного состава.