第133章 发射线宇宙地球人类三篇

发射线的种类及其科学意义 发射线是光谱中特定波长的亮线由气体或等离子体中的原子、离子或分子在受激后跃迁到低能级时释放光子形成。

它们不仅是天体物理过程的重要诊断工具还能揭示天体的化学成分、温度、密度及动力学状态。

以下是发射线的详细分类及典型例子远超Hα（氢阿尔法线）的范畴。

--- 1. 发射线的物理机制 发射线的产生需满足两个条件： 1. 激发源（如高温、辐射场、碰撞）。

2. 低密度环境（避免碰撞退激发如星云、日冕）。

根据量子力学发射线波长（λ）由能级差决定： \\[ \\lambda = \\frac{hc}{E_u - E_l} \\] 其中\\(E_u\\)和\\(E_l\\)分别为上下能级能量。

--- 2. 发射线的主要种类 (1) 原子发射线 氢原子（Balmer系列） - Hα（656.28 nm红区）：n=3→2最常见于恒星形成区（如猎户座大星云）。

- Hβ（486.13 nm蓝绿区）：n=4→2用于电子温度测量。

- Hγ Hδ：更高能级跃迁强度逐渐减弱。

其他氢线 - 莱曼系列（Lyman）：紫外波段（如Lyman-α 121.6 nm）类星体和早期宇宙探测。

- 帕邢系列（Paschen）：红外区（如Paschen-α 1875 nm）。

金属原子线 - 钠（Na I）：589.0 nm和589.6 nm（D双线）见于彗星和冷星。

- 钙（Ca II）： - H线（396.8 nm）和K线（393.4 nm）恒星色球层活动指标。

- 红外三重线（849.8 nm 854.2 nm 866.2 nm）太阳黑子研究。

(2) 离子发射线 一次电离元素 - [O II]（372.6 nm和372.9 nm）：星系电离气体示踪。

- [N II]（654.8 nm和658.3 nm）：与Hα混合区分激波或辐射电离。

- [S II]（671.6 nm和673.1 nm）：电子密度诊断（线强度比）。

高次电离元素 - [O III]（495.9 nm和500.7 nm）：行星状星云和活动星系核（AGN）的强线。

- [Ne III]（386.9 nm）：大质量恒星电离区标志。

- [Fe X]（637.4 nm）：日冕高温（百万开尔文）等离子体。

(3) 分子发射线 转动-振动谱带 - CO（一氧化碳）：毫米波（如CO J=1→0 115.27 GHz）分子云质量测量。

- H?O（水）：亚毫米波（如557 GHz）恒星形成区外流探测。

- OH（羟基）：18 cm射电波段（1612 MHz、1665 MHz等）脉泽（微波激射）源。

复合分子 - PAHs（多环芳烃）：红外特征谱线（如3.3 μm、6.2 μm）星际有机分子。

(4) 复合与复合线 - 自由-束缚辐射（复合连续谱）：电子被离子捕获时释放连续辐射+叠加发射线（如H II区）。

- 双电子复合线：高能电子复合到高激发态（如He II 468.6 nm）。

(5) 特殊天体发射线 活动星系核（AGN） - 宽线区（BLR）： - Hβ宽线（FWHM ＞ 2000 km/s）。

- C IV 154.9 nm（紫外）类星体红移测量。

- 窄线区（NLR）： - [O III] 500.7 nm（FWHM ＜ 500 km/s）。

超新星遗迹 - [Fe XIV]（530.3 nm）：高温激波区。

- [Si II]（634.7 nm）：抛射物成分。

X射线发射线 - Fe Kα（6.4 keV）：黑洞吸积盘铁原子荧光。

--- 3. 发射线的科学应用 (1) 恒星形成与星云 - Hα/[N II]比：区分H II区（电离氢区）和超新星遗迹。

- 巴尔末减缩（Balmer Decrement）：Hα/Hβ比推算星际消光。

(2) 星系演化 - 鲍德温-菲利普斯-特里维西（BPT）图： 使用[O III]/Hβ vs. [N II]/Hα区分恒星形成星系与AGN。

(3) 等离子体诊断 本小章还未完请点击下一页继续阅读后面精彩内容！。