恒星大气模型

恒星大气模型（ model of stellar atmosphere ），描述恒星大气内各个物理量（如温度、密度、气体压力、电子压力等）随大气深度的分布规律的理论模型。建立恒星大气模型是恒星大气理论的主要课题之一。为了建立恒星大气模型，先要给定恒星的有效温度Te（见恒星温度）、表面重力加速度g和恒星大气的化学组成，还要假定恒星大气处于辐射平衡、局部热动平衡和流体静力学平衡状态。后者指作用于单位体积上的重力与压力（气体压和辐射压）梯度相平衡，即

式中 Pg和 P r分别为气体压力和辐射压力， h为线深度， ρ为物质密度， x为平均吸收系数，它是电子压力 Pe和温度 T的函数， τ为由 x确定的光学厚度，σ为斯忒藩－玻耳兹曼常数。

流体静力学平衡条件确定了四个变量Te、Pe、Pg和τ之间的第一个关系。利用Pe和Pg的定义式和关于电子密度的公式(可由已知的化学组成和热动平衡关系得到)可以消去电子密度，得到Te、Pe、Pg三者之间的第二个关系。把这两个关系式连同由辐射平衡理论导出的温度分布规律(见辐射转移理论)共三个关系式联立起来，运用数值积分法，就能得到气体压力Pg和电子压力Pe随深度的分布。原有的温度分布是已知的。物质密度ρ的分布，也可由通常的物态方程及Pe和Te的分布以及已知化学组成导出。

大气模型的计算通常采用逐次近似的方法。从温度的第一近似分布出发，采用上述基于流体静力学平衡的方法，计算其他物理量的第一近似分布。再由各物理量的第一近似分布，选用推求温度分布的逐次近似方法，导出温度的第二近似分布。重复上述步骤计算其他物理量的第二近似分布，依此类推。逐次近似的准则是保证最后得到的总辐射流不随深度变化，因为这是辐射平衡所要求的。

目前已计算出大量的各类光谱型的恒星大气模型。对于一些著名的恒星如天琴座α、天鹅座α、大犬座α、小犬座α和鲸鱼座δ等，已建立了各自特有的大气模型。对于太阳，除了有理论的大气模型外，还有经验的大气模型。它的温度分布规律是直接由观测到的太阳临边昏暗规律导出的。此外，还研究了偏离辐射平衡和局部热动平衡的大气模型以及非均匀的、带有湍动、对流和振动的大气模型。