Нормальное состояние атома

Для уяснения вообразим себе три состояния атома: 1-е представляет нормальное состояние атома, 2-е — метастабильное, а 3-е — следующее, более высокое энергетически состояние. Перескоки 3—>1 и 3-»2 соответствуют обычным линиям, а перескок 2—>-1 соответствует излучению запрещенной линии. Допустим, что средняя продолжительность жизни в состоянии 3 равна 10“8 сек., а в метастабильном состоянии 2 равна 1 сек. Пусть сначала излучение, падающее на атомы от звезды, относительно сильно, так что атом в каждом состоянии поглощает кванты света однажды в тысячную долю секунды. Тогда практически все атомы, находящиеся в состоянии 3, будут затем излучать свет, п лишь один из J05 атомов будет приведен вследствие поглощения в более высокое состояние. Часть же этих атомов, излучив линию 3—>2, перейдет в метастабильное состояние. Большая часть атомов, находящихся в последнем состоянии, вследствие поглощения энергии снова перейдет в более возбужденное, не метастабильное состояние, и лишь один из 1000 атомов излучит запрещенную линию 2—>1. Таким образом, интенсивность запрещенных линий будет очень мала по сравнению с интенсивностью нормальных.

Пусть теперь возбуждающее излучение так слабо, что каждый атом поглощает один раз в течение 10 сек. Тогда, как и в предыдущем случае, часть атомов с излучением линии 3—>2 из состояния 3 перейдет в метастабильное, большинство же будет излучать. Однако теперь уже 0.9 этих атомов станут излучать запрещенную линию 2—>1, и лишь 0.1 при поглощении квантов света перейдет в более высокое состояние. К тому же наше метастабильное состояние является конечным не только для линии 32, но и для ряда других линий; поэтому запрещенная линия будет гораздо ярче, чем остальные, тем более что для атомов туманностей большинство последних линий лежит в ненаблюдаемой ультрафиолетовой области спектра.