Ударные волны в оболочках звезд - Климишин И.А.
Скачать (прямая ссылка):
движение вниз. Это явление можно рассматривать как своеобразную аккрецию.
Как только скорость течения в потоке за фронтом ударной волны становится
меньше скорости поршня (при t = 150 с), формируется волна сжатия, которая
к моменту t = 200 с превращается в ударную и которая далее ускоряется.
Постепенно создаются условия для образования третьей и последующих
ударных волн. В итоге образуется система ударных волн, разделенных
опускающимися массами газа. Характерный период процесса
4 7Г c?i
порядка 200 с, т.е. он близок к величинер! ----------- . Амплитуда
вторич-
79
ных ударных волн оказывается того же порядка, что и начальной волны.
Образование сильных ударных волн прекращается при t ^ 2000 с, само же
время действия поршня может быть гораздо меньшим.
Возникновение аккреционной ударной волны, сопутствующей движению
первичного ударноволнового возмущения в атмосфере, подтверждено расчетами
Клейна и др. (R.l.Klein, R.F. Stein, W. Kalkofen, 1978). В данном случае
исследовалось влияние поршня на состояние атмосфер звезд классов A (Tef=
11 500 К, д - 10 4 см/с2, атмосфера состоит из неионизованного водорода)
и В (Гг/ = 22500 К, д = 103 см/с2, полностью ионизованный водород).
Скорость поршня принималась равной 40% от скорости звука - соответственно
4 и 6 км/с. Уравнения газодинамики решались численно совместно с
уравнением переноса излучения методом конечных разностей; при этом число
атомов Nx и Л/2, у которых электроны находятся соответственно на первом и
втором уровнях, рассчитывалось с помощью уравнений кинетики типа (2.9).
Как оказалось, в процессе движения поршня в атмосфере звезды класса А
впереди формируется ударная волна. Кванты, уходящие с фронта ударной
волны вперед, интенсивно поглощаются в том слое, где оптическая глубина,
отсчитанная от бесконечности у предела бальмеровской серии, тЪл % 1- Тем
самым в этих слоях возникает волна давления (рис. 57), что некоторым
образом напоминает клапанный механизм, возбуждающий и поддерживающий
пульсацию звезд. Двигаясь вперед, волна давления превращается в слабую
ударную волну, на фронте которой скачок плотности
Рг D
достигает значения - % 2 при числе Маха М =------------ ^ 1,7. За время
около
Pi з х
173
U,K м/с т/тг р/Рг
Рис. 57. Профили скорости (сплошная линия), температуры (штриховая) и
плотности (пунктир) в волне давления, которая образуется в результате
поглощения квантов, уходящих из-за фронта ударной волны спустя 100 с
после начала движения поршня со скоростью ип =4 км/с. По горизонтали
отложена лагранжева координата m = /pdr, отсчитанная от "поверхности"
звезды (R.J. Kleio и др., 1978).
550 с волна выходит к внешней границе атмосферы звезды. За ее фронтом
вещество ускоряется наружу, но в дальнейшем происходит его свободное
падение в обратную сторону, благодаря чему и возникает аккреционная
ударная волна.
На возможность ускорения акустической волны до сверхзвуковых скоростей,
если только в результате сжатия вещества его поглощательная способность
увеличивается и оно поглощает энергии больше чем излучает, указал ранее
Скалафурис (A.J. Skalafur is, 1968).
В заключение отметим, что в ряде публикаций (Н.Д. Костюк, С.Б. Пи-
кельнер, 1974; А.Г. Косовичев, 1979; А.Г. Косовичев, М.А. Лившиц, Ю.П.
Попов, 1980; М.А. Лившиц, О.Г. Бадалян, А.Г. Косовичев, М.М. Кацо-ва,
1980; B.J. Sermulina, B.V. Somov, A.R. Spector, S.I. Syrovatskii, 1980)
обсуждался вопрос о воздействии на атмосферу частиц высоких энергий
(прежде всего электронов), возникающих при солнечных вспышках. В процессе
развития явления, как показали расчеты, образуется сложная система волн
сжатия, ударных, тепловых и волн разрежения.
§ 27. Ударные волны в атмосферах пульсирующих звезд
В спектрах пульсирующих переменных звезд типа RR Лиры, W Девы, RV Тельца
периодически наблюдается кратковременное расщепление линий. Явление это
свидетельствует об одновременном присутствии в атмосфере звезды двух
поглощающих (излучающих) слоев, движущихся с различными скоростями.
Очевидно, что такие периодически повторяющиеся разрывы скоростей могут
быть вызваны лишь движущейся в атмосфере звезды ударной волной.
Вот как, например, выглядят наблюдения звезды RR Лиры по данным Сенфорда
(R.F. Sanford, 1949) и Престона (G.W. Preston, 1959). Практически в
минимуме блеска резко смещаются в сторону коротких длин волн линии
металлов. Через 10-15 минут раздваиваются линии Н и К кальция,
174
Рис. 58. Разрыв кривой лучевых скоростей в спектре звезды RR Лиры,
наблюдаемый в линии На; смещение линий металлов для той же фазы периода Р
показано штриховой линией.
-0,0 -0,2
0,0 + 0,1
+0.0
км/с
¦ -00
--------80
еще через 10-15 минут наблюдается раздвоение линий серии
Бальмера, а примерно через 0 у f2.o
70 минут от начала явления (что составляет 0,09 периода пульсации звезды)
наступает
расщепление линии HQ. Картина в целом хорошо объясняется движением через
атмосферу звезды ударной волны (Н.А. Abt, 1959).
Из этих наблюдений можно сделать вывод, что ударная волна образуется уже
