2.7. Излучение в спектральных линиях атомов и молекул

Коэффициент поглощения в линии k_n имеет резкую зависимость от частоты: вблизи центра линии n_ul он велик, а в крыльях — мал. При доплеровском профиле:

(2.51)

Величина в расчете на один атом (молекулу) равна

.

Здесь u и l – соответственно, верхний и нижний уровни перехода, A_ul – вероятность спонтанного перехода u→l, – средняя тепловая скорость атомов (молекул) массой M.

Интенсивность излучения зависит от температуры возбуждения перехода T_x. При термодинамическом равновесии отношение населенностей уровней равно

. (2.53)

В центре сильной линии яркостная температура излучения равна температуре возбуждения. Линия имеет плоскую вершину; по которой можно оценить T_x и затем температуру и плотность газа. В частотах крыльев линия может быть прозрачна. Если линия прозрачна на всех частотах, то по интегральной интенсивности профиля можно оценить количество излучающих атомов (молекул) на луче зрения в столбе сечением 1 см² – так называемую "столбцовую плотность" (column density). Подробнее этот вопрос мы рассмотрим ниже (§5.2) при обсуждении линии l = 21 см нейтрального водорода.