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科学随笔(一)时标

已有 3144 次阅读 2016-8-23 14:33 |个人分类:思考|系统分类:科研笔记| 等效光薄, 时标

      若干年前,我的一位非常有天赋的师兄老徐和我说,他体会到,时标分析是天体物理中的一个重要思想。那时他研究星系中的恒星形成活动的触发已经有一年多了,大概是深有体会了。我体会不深,但后来也有所感觉。
      原来吸积盘(或黑洞增长)研究里有一个问题,就是黑洞如何能增长质量,同时又不发出太多的光(观测的要求)。有一个模型是所谓的光子禁闭(photon trapping),大致的意思就是,在吸积率很大的情况下,物质密度高,光深大,因而光子离开吸积盘所需时标很长,同时吸积物质内流速度快,进入黑洞的时标短,当后一个时标小于前一个时标时,就发生了光子禁闭,即光子在离开吸积盘之前就已经落入黑洞了。这样用时标一分析,物理图像顿时就清楚了很多。究其原因,研究天体物理过程,不可避免地涉及时标,否则也称不上过程,通过时标就可以判断过程的快慢,而过程的快慢就是物理过程最直观可见的现象,这也就是为什么分析时标可以让物理图像变得清晰。
      还有很多物理过程可以通过时标进行理解。和上述光子禁闭类似地,在水的谱线的研究里有一个重要的物理状态,所谓“等效光薄”,这个状态下虽然水的谱线是光学厚的,但是仍然能用于计算水的丰度。用时标来思考这个问题。先考虑两个极限情况。假设光子离开分子云的时标很短(密度小,吸收系数小),比自发跃迁时标短,这对应于光学薄的情况,辐射强度和分子的丰度成正比。假设光子离开分子云的时标接近无穷大(密度大,吸收系数大),比自发跃迁时标长很多,那么辐射强度就和分子的丰度没有关系。但是,如果这两个时标相等,那么虽然是光学厚的,但是辐射强度还是反映了分子的丰度。这就是等效光薄的简单图像。(不对之处请老师同学指正。)


20160823下午补记:又读了一遍等效光薄的文献。实际不全是上面说的事。光靠上面说的图像导不出等效光薄的公式。




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