临界等位面

正文

研究密近双星的一个重要物理概念。假定两子星的密度分布的中心聚度很高，在相互引力作用下作圆轨道运动，子星的自转与公转同步，而且自转轴垂直于轨道平面，那么在与轨道角速度相同的旋转坐标系内，两子星的引力位和离心力位的合力位等于常值的点，就组成一个具有确定形状的曲面族，称为洛希等位面族。这是法国数学家洛希在十九世纪中叶首先提出的概念，它与平面圆型限制性三体问题中的雅可比零速度面族的概念是同一回事，前者是后者的一个分支。内临界等位面的存在，决定了子星表面的最大的形状和界限。当子星在演化膨胀过程中，体积充满临界等位面时，其表面物质的零速度曲面与之重合。这时，表面物质最容易从该子星逃逸。两子星物质交流的通道是两子星之间的内拉格朗日点L1。至于外临界面的存在，则决定了围绕两子星公共包层的最大形状和界限，其上也有类似内拉格朗日点的外拉格朗日点L2，它是双星物质流出双星系统的“溢口”。

洛希界面双星系统中两个子星互相绕着它们的公共质心做椭圆运动，系统内物质的气流运动的受力情况比单星复杂的多，它除了收到两个子星的引力外，还受到两个子星互相绕转的离心力，以及由于转动惯性产生的柯里奥利力。对于单星，它的等势面是球形，但对于双星，两个子星的等势面离球心近处为球形，理球心远处为椭圆形。在这一族等势面中有一个等势面是两个子星相接的，那个相接的等势面是包络两个子星的闭合曲线，这个曲线叫内临界等势面。内临界等势面的存在，决定了子星表面的最大形状和界限。势面的内交点，交拉格朗日内点，两个星之间的物质交流必然要通过它。包络两个子星的另一等势面叫外临界等势面，其上的一个交点叫拉格朗日外点。气流通过拉格朗日外点可以逃逸出双星系统，所以它是物质流出双星的"溢口"。由于这个洛希双星模型很好的解释了双星内部气流的运动规律和演化状况，至今仍是研究双星结构和演化的理论基础。