Как это выглядит внутри прозрачного светящегося газа? - Фантаст
4 голосов
/ 23 апреля

Если бы вы находились внутри газа, который излучал свой собственный свет (например, r, ai r при 900 ° C), как бы он выглядел? Будет ли это выглядеть туманным, о r будут ли объекты, которые не того же цвета r, что и свечение, все еще видны?

Ответы [ 3 ]

6 голосов
/ 23 апреля

Я в основном согласен с Ответом Мэтью r; это предназначено, чтобы поставить все в более количественную основу.

Ответ r перед вами r Вопрос в первую очередь зависит от трех вещей: массы молекул в газе, плотности газа и непрозрачности. Они будут играть ключевую роль в определении того, как газ поглощает свет, проходящий через него, и как он излучает собственный свет.

Часть 1: Поглощение

Что может быть полезным в данном случае, так это величина, называемая оптическая глубина, $ \ tau $ . Если у вас есть объект на расстоянии $ z $ , оптическая глубина равна $ \ tau = nm \ kappa z $ , где $ n $ - это плотность газа r, $ m $ - это масса частицы в газе, а $ \ kappa $ - это то, что называется непрозрачностью. Большая оптическая глубина r означает большее поглощение и, следовательно, меньшее пропускание света.

Если предположить, что газ является идеальным газом, мы можем вычислить плотность numbe r по закону идеального газа. Давайте предположим, что он находится в равновесии с окружающей атмосферой. Тогда мы получим $$ n = \ frac {P _ {\ text {atm}}} {k_BT} = 6.26 \ times10 ^ {- 24} \ text {m} ^ {- 3} $$ , что меньше чем numbe r плотность ai r, потому что газ горячий r.

Как насчет непрозрачности? Это трудно r вычислить, потому что мы мало знаем о газе, и он также зависит от длины волны. На видимых длинах волн атмосфера Земли имеет, при r приличных условиях, непрозрачность примерно $ \ kappa \ приблизительно 10 ^ {- 8} \ text {m} ^ 2 \ text {g} ^ {- 1} $, Мы не можем реально рассчитать непрозрачность для r you r газа, потому что мы ничего о нем не знаем.

Последний фрагмент информации, который нам понадобится, составляет $ m $ , средняя масса pe r частиц. Мы также не знаем этого. Одной из самых тяжелых молекул в атмосфере Земли является диоксид углерода с молекулой r массой $ m _ {\ text {CO} _2} = 7,31 \ times10 ^ {- 23} \ text {g} $ . Можно предположить, что у газа r будет $ m = m _ {\ text {CO} _2} $ в худшем случае. Оптическая глубина для r ou r источника расстояния $ z $ составляет $$ \ tau (z) = (6.26 \ times10 ^ {- 24} \ text {m} ^ {- 3}) (7.31 \ times10 ^ {- 23} \ text {g}) (10 ^ {- 8} \ text {m} ^ 2 \ text {g} ^ {- 1}) z $$ , что на самом деле лучше r чем на Земле по факту r из 3, так как газ горячий и, следовательно, не очень плотный.

Часть 2: Эмиссия

Как писал Матфей, ​​мы также должны учтите, что сам газ испускает излучение. По закону Вина, он имеет пиковое излучение на уровне около 2,49 долл. США; м, твердо в инфракрасном диапазоне. Это заставляет меня сомневаться, что мы увидим существенное излучение на видимых длинах волн. Однако мы можем r вычислить объемную излучательную способность по $$ j _ {\ lambda} = \ kappa B _ {\ lambda} $$ , где $ B _ {\ lambda} $ - это форма закона Планка и, следовательно, все зависит от длины волны. Вы можете поэкспериментировать с этим на разных длинах волн, имея в виду, что $ T = 1173.2 \ text {K} $ .

Часть 3: положить его вместе r.

Поскольку существует как поглощение, так и излучение, мы можем использовать уравнение радиационного переноса r, чтобы определить, как выглядит источник на расстоянии $ z $ . Заданная c интенсивность в итоге равна $$ I (z) = I (0) e ^ {- \ tau (z)} + B _ {\ lambda} \ int_0 ^ {\ tau (z)} e ^ {- \ тау (г) - \ тау '} d \ тау' $$ * * 1045 интеграл можно упростить, и мы получаем $$ I (z) = I (0) e ^ {- \ tau (z)} + B _ {\ lambda} \ left (1-e ^ {- \ tau (z) } \ right) $$ Это позволит вам определить, r излучение или r источник доминирует. Поскольку $ \ tau $ , вероятно, мало, мы можем приблизить $ e ^ {- \ tau} \ ок1- \ tau $ , поэтому мы получаем $$ I (z) \ ок I (0) ( 1- \ tau (z)) + B _ {\ lambda} \ tau (z) = I (0) + (B _ {\ lambda} -I (0)) \ tau (z) $$ , что возможно eas ier для расчета.

5 голосов
/ 23 апреля

Было бы туманно.

На самом деле, это было бы похоже на туман, освещенный фарами ca r.

Я предполагаю, что причина этого не очевидна потому что вы думаете, что этот светящийся ай r не такой непрозрачный, как туман ... и это не необоснованный образ мыслей. Однако r, потому что он также светится, вы все еще получаете пучок "рассеянного" света от газа, который будет стремиться пересилить r свет от любого объекта в космосе, во многом человека r этот туман o r дымка заслоняет объекты.

Вероятно, это будет немного другой, потому что большая часть света объекта все еще достигает вас (вероятно,) и того, что вы ' Вы видите, что пучок постороннего света добавлен , что на r больше, чем свет блокируется. Однако r, я ожидаю, что у вас будет тот же эффект, что и от объектов r, которые трудно увидеть r.

Fo r пример из реальной жизни, учитывая r солнце.

(¹ В зависимости от того, как равномерная температура внутри вас r газовое облако, вы также можете получить пучок тепла r. Это не окклюзив точный свет, но он изменит его так, что то, что вы видите, будет размытым / волнистым из-за преломления.)

0 голосов
/ 23 апреля

Если газ прозрачен на 100%, не будет излучения черного тела (то есть что-то, что выглядит "раскаленным" из-за его температуры), и вы сможете увидеть, хотя это нормально.

Из l aws излучения Кирхгофа, Коэффициент излучения (= поглощение) + коэффициент пропускания + коэффициент отражения = 1. Если газ полностью прозрачен (коэффициент пропускания = 1), коэффициент излучения (сколько он излучает) излучение черного тела) = 0, т. е. излучение не испускается.

Если бы излучательная способность была больше r, чем 0, вы были бы эффективно затоплены излучением со всех сторон, если бы вы были в нем, предполагая, что излучательная способность была достаточно высокой и газовый карман достаточно большой, поэтому даже если свет от других r источников не будет поглощен газом, он будет заглушен газовыми выбросами. (Это также относится к случаю, если газ испускается на длине волны, для которой он был прозрачен, как сцинтилляторы).

...