|
|
ванип второго начала термодинамики для тепловых машин наибольший кпд (отношение работы Wm совершаемой за один цикл, к кол-ву подвед╦нной к ной за этот цикл теплоты Q) зависит только от темп-ры нагревателя 7\ и холодильника Т2 и равен tj =
(Карно теорема). Для электрич. двигателей кпд равен отношению полезной механич, работы к электрич. анергии, получаемой от источника; в электрич. трансформаторах кпд ≈ . отношение эл.-магн. энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой в первичной обмотке. Понятие кпд имеет общий характер и применимо к разд. системам; электрич. генераторам, двигателям разного рода, полупроводниковым приборам, биол. объектам, поэтому оно может служить для сравнительной оценки эффективности разнообразных Процессов. Д. Н. Зубарев.
КРАБОВЙДНАЯ ТУМАННОСТЬ ≈ остаток вспышки сверхиовой звезды, вспыхнувшей в нашей Галактике и наблюдавшейся в 1054. Название туманности связано с е╦ формой, напоминающей клешню краба {рис. 1 т слева). В оптич. диапазоне угл. размеры К. т.~5'Х7'. Расстояние до К. т. « 1,7 кпк. Полная мощность излучения (бо-лометрич. светимость) PS! *2*1038 эрг/с.
Оптич. излучение К. т. характеризуется необычайно мощным непрерывным степенным спектром, на к-рый налагаются эмиссионные линии, а линии поглощения отсутствуют. Интенсшшость непрерывного спектра во много раз1 превосходит суммарную интенсивность эмиссионных линий, что существенно отличает К. т. от др. газовых туманностей. Спектральные линии излучаются системой тонких волокон, в то время как непрерывный спектр формируется во вс╦м объ╦ме. К. т. состоит из ажурной волокнистой структуры (рис. 1, слева) и «аморфной массы», излучающей непрерывный спектр. Аморфная масса представляет собой множество очень тонких нитей, к-рые заметно (за ~10 лет) изменяют свои очертания и интенсивность излучения. В оптич. диапазоне излучение волокон К. т. сосредоточено гл. обр. в эмиссионных линиях Н, Не, N, О, Ne, S и Fe, а в УФ-диапазоне ≈ ив линиях С. Относит, содержание этих
ски совпадает с контурами оптич. изображения. Радиоизлучение образуется во вс╦м объ╦ме туманности, прич╦м его интенсивность увеличивается по мере приближения к е╦ центру. В рентг. диапазоне излучение исходит из центр, области с угл. диаметром ~1'. Наблюдаемый спектр непрерывного излучения К. т. представлен на рис. 2. Ок. 65% полной мощности излучения приходится на спектральный интервал от видимого до рентг. излучения. Излучение в радиодиапазопе, а также в оп-тнч. и рентг. диапазонах обладает сильной линейной поляризацией. Нетепловой характер спектра и наличие лииойпон поляризации указывают на синхротрониую природу излучения К. т.
-22
-26
'-28
СО
£-30
Ьа "-32
34
36
∙ 0,26
У 1
. I \
оптич.
УФ
1 i
рентг.
гамма
Рис. 1. Фотография Крабовидной туманности: в интервале длин волн 0,63≈0,«7 мкм (слева), в запрещ╦нной линии азота N11
и линии водорода Н~ (справа).
элементов блпзко к солнечному, исключением является Не, содержание к-рого в неск. раз превышает содержание Н. Темп-pa ионизованного газа волокон 11 000≈ 18 300 К, концентрация электронов от 550 до 3500 см~3. Полная масса всей системы волокон 0,5≈2 М@. Система
волокон в целом расширяется, и, как показывают до-плеровские смещения эмиссионных линий, скорость расширения лежит в пределах 700≈1500 км/с. Анализ собственных движении отд. волокон приводит к неожиданному результату: это расширение происходит не с замедлением, а с ускорением ≈0,0012 см/с2. Для поддержания этого ускорения необходима мощность «4-10м эрг/с.
В радиодиапазоие угл. размеры К. т. такие же, как В оптическом, и граница радиоизображения практиче-
8 10 12 14 16 18 20 22 24
If (Гц)
Рпс. 2. Спектр Крабовидной туманности (спектр суммарного излучения собственно туманности и содержащегося в ней пульсара) в диапазоне от 107 до II)1* Гц-(а ≈ спектральный индекс). Штриховая линия ≈ спектр пульсара.
Излучение К. т. генерируется синхротронным механизмом ие только в радиодиапазоне, но и в оптич., рентг. и. возможно, гамма-диапазонах. Синхротронное излучение возникает при движении ультрарелятивистских электронов в магн. полетуманпости, напряж╦нность к-рого 5*Ю~4≈10~3 Э. Это магн. поле, как показывает характер распределения поляризации по туманности, обладает регулярной крупномасштабной структурой. Полная масса релятивистских частиц, движущихся вдоль линий магн. поля и проявляющих себя в оптич. диапазоне как нити аморфной массы, равна ^10~бЛ/0.
Единый энергетич, спектр релятивистских электронов порождает и единый синхротронный спектр туманности. Радиоизлучение генерируется электронами с энергией 108 ≈ 10fl эВ; характерное время жизни таких электронов, обусловленное потерями на излучение, исчисляется тысячами лет. В оптич. и реитг. диапазонах излучают электроны с энергиями соответственно ~10П≈1012 эВ и ~1015 эВ и характерными временами жизни ^80 лет и ^70 сут. Очевидно, для создания наблюдаемого спектра излучения К. т. необходима непрерывная инжекция релятивистских электронов в туманность.
Лишь с обнаружением пульсара в К. т. стала ясна полная картина физ. процессов в ней. Пульсар в К. т.≈ это зв╦здный остаток вспышки Сверхновой 1054. Полная мощность эл.-магн. излучения пульсара ~10ЗБ эрг/с. Пульсар ≈ быстро вращающаяся нейтронная звезда с сильным магн. полем ≈ способен генерировать ультра-релятивистские частицы и поставлять их в туманность. Наблюдаемое увеличение периода пульсара ^0,04% в год соответствует скорости потери кинетич. энергии вращения нейтронной звезды ^5-1038 эрг/с. Этого апол-ве достаточно для объяснения как болометрич. светимости К. т., так и ускоренного расширения системы волокон. Т. о., энергетич. баланс К. т. полностью обеспечивается за сч╦т кинетич. энергии вращения нейтронной звезды.
К. т. является типичным представителем остатков вспышек сверхновых зв╦зд, получивших назв. плерионсш.
485
