Светимость

Светимость — название ряда физических величин.

Содержание

Фотометрическая светимость

В фотометрии светимость — световая величина, представляющая собой световой поток излучения, испускаемого с малого участка светящейся поверхности единичной площади. Она равна отношению светового потока, исходящего от рассматриваемого малого участка поверхности, к площади этого участка[1]:

 ,

где dΦv — световой поток, испускаемый участком поверхности площадью dS. Светимость в Международной системе единиц (СИ) измеряется в лм/м². 1 лм/м² — это светимость поверхности площадью 1 м2, излучающей световой поток, равный 1 лм.

Аналогом светимости в системе энергетических фотометрических величин является энергетическая светимость (излучательность). Её определение аналогично определению светимости, но вместо светового потока Φv используется поток излучения Фe. Единица энергетической светимости в СИ — Вт/м².

Светимость небесного тела

Светимость в астрономии — полная энергия, излучаемая астрономическим объектом (планетой, звездой, галактикой и т. п.) в единицу времени. Измеряется в абсолютных единицах (СИ — Вт; СГС — эрг/с) либо в единицах светимости Солнца (L = 3,86⋅1033 эрг/с = 3,86⋅1026 Вт)[2].

Светимость астрономического объекта не зависит от расстояния до объекта, от него зависит только видимая звёздная величина. Светимость — одна из важнейших звёздных характеристик, позволяющая сравнивать между собой различные типы звёзд на диаграммах «спектр — светимость», «масса — светимость». Светимость звезд главной последовательности можно приближенно рассчитать по формуле[3]:

 

где R — радиус звезды, T — температура её фотосферы, σ — постоянная Стефана — Больцмана.

Светимость самых ярких звёзд в миллионы раз превышает светимость Солнца. Светимость квазаров может превышать солнечную в сотни триллионов раз[4].

Светимость ускорителя

В экспериментальной физике элементарных частиц светимостью называют параметр ускорителя, характеризующий интенсивность столкновения частиц пучка с частицами фиксированной мишени (интенсивность столкновения частиц двух встречных пучков в случае коллайдеров). Светимость L измеряется в см−2·с−1. При умножении сечения реакции на светимость получается средняя частота протекания этого процесса на данном коллайдере  .

Светимость Большого адронного коллайдера во время первых недель работы пробега была не более 1029 частиц/см²·с, но она продолжает постоянно повышаться. Целью является достижение номинальной светимости в 1,7⋅1034 частиц/см²·с, что по порядку величины соответствует светимостям BaBar (SLAC, США) и Belle (KEK, Япония). Коллайдеру KEKB принадлежит мировой рекорд светимости для ускорителей с встречными пучками — 2,11⋅1034 см−2·с−1[5].

Примечания

  1. «Светимость» // Физическая энциклопедия. Гл. ред. Прохоров А. М. — М.: «Большая Российская энциклопедия», 1994. — Т. 4. — С. 461. — 704 с. — ISBN 5-85270-087-8.
  2. Светимость / А. М. Черепащук // Физика космоса: Маленькая энциклопедия / Редкол.: Р. А. Сюняев (Гл. ред.) и др. — 2-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1986. — С. 607—608. — 70 000 экз. (Проверено 27 июня 2014)
  3. В. А. Батурин, И. В. Миронова. Главная последовательность. Звезды: их строение, жизнь и смерть. Astronet. Дата обращения 26 мая 2019.
  4. Николай Хижняк. Обнаружен самый яркий квазар во Вселенной. Он в 600 триллионов раз ярче нашего Солнца. Hi-News.ru (14.01.2019). Дата обращения 26 мая 2019.
  5. Алексей Понятов. Детектор асимметрии будет искать Новую физику // Наука и жизнь. — 2017. — № 5. — С. 4—7.