Космологічна космогонічна небулярная гіпотеза

Микола Носков

Космологія - заснована на спостереженні та вивченні космосу.

Космогонія - наука про виникнення та розвитку космічних тіл і систем.

Небулярная - пов'язана з газопилових туманностями.

У 1877 р. англійський астроном Ебні [1] знайшов спосіб визначення швидкості обертання зірок, запропонувавши застосувати для цього ефект Доплера. Однак тільки в 1928 р. (через 51 рік!) Два астронома (О. Струве [2], США і Г. Шайн [3], Росія) вирішили це завдання практично.

Після того, як методом Ебні - Струве - Шайна було обстежено обертання безлічі зірок, виявилося, що швидкості їх обертання пов'язані зі спектральним класом. Швидше за все обертаються масивні зірки, а повільніше за все - жовті й червоні карлики. При цьому всі основні характеристики - спектральний клас, маса, температура поверхні і світність - змінюються у головній послідовності зірок безупинно і плавно, чого не можна сказати про швидкість обертання. У зірок класу Т вона різко зменшується, а поблизу спектрального класу F5 змінюється стрибком у бік зменшення з 100 ... 150 км/с (швидкість поверхні) до 0 ... 50 км/с. Карлики ж спектральних класів G, K, M практично взагалі не обертаються.

Цей факт привів дослідників до висновку про те, що зірки від масивних розвиваються в бік карликів, і тільки на етапі досягнення ними класу F5 у них з'являються планетні системи, що при зменшення маси зірки всього на 0,001 забирають у неї якимось чином під час освіти близько 98% моменту обертання.

Висновок, заснований на спостереженні, ставить під сумнів всі висловлені до того часу гіпотези: небулярние - Канта, Лапласа, Фая, Лігонде, Шмідта, Вайцзекера, Фісенкова та інших, оскільки з газопилового хмари утворюється спочатку лише сама зірка без планетної системи; катастрофічні - Брауна, Арреніуса, Чемберлена, Мультона, Джинса і інших, оскільки катастрофа - досить рідкісне явище в космосі, хоча вищенаведений факт зміни швидкості обертання зірки - регулярне і обов'язкове явище, прив'язане до зіркової величиною; приливні, або ротаційній нестійкості, засновані на выплескивании речовини зіркою - Дарвіна, Хойл та інших, оскільки більш великі і гарячі зірки, обертаючись з великими швидкостями (500 км/с і вище), виявляють, стійкість, у той час як зірки класу F5 раптом без видимої причини різко втрачають швидкість обертання майже без зміни маси.

Дослідники почали наполегливо шукати фізичні механізмние підходи до вирішення проблеми освіти планетних систем. Спочатку шведський астроном Альвена [4] висловив ідею про те, що зірка може передавати обертальний момент згустку речовини на орбітах через магнітне поле.

Його ідею розвинув Хойл [5], розрахунки якого показали, що при утворенні зірок після передачі ними частини обертального моменту міжзоряного середовища, швидкість їх обертання дуже висока і відповідає швидкості обертання найгарячіших і масивних зірок. Далі він же підрахував, що при масі протозірок, рівною сонячній, і при її радіусі, що перевищує сонячний в 40 раз, відцентрова сила на екваторі буде врівноважувати силу тяжіння. Настає стан нестійкості, і речовина зірки відділяється від неї, утворюючи диск. У формується зірку можна очікувати наявність загального магнітного поля. У результаті існування магнітної зв'язку між відділами речовиною і зіркою (через різницю кутових швидкостей) відбувається гальмування обертання зірки.

У гіпотезі Хойл є кілька припущень і припущень, які не мають пояснень: звідки у зірок магнітне поле; яким чином зірки втрачають свою масу до досягнення ними величини класу F5; як утворився диск розділяється на окремі кільця, з яких згодом утворюються планети, і ін Його гіпотеза не пояснює також, як в планетах відбувається розсортування речовини за хімічним складом.

У 1962 р французький астрофізик Шацман [6] припустив, що якщо магнітне поле на зірках існує (він теж не може сказати, звідки), то воно обумовлює можливість втрати обертального моменту і без утворення планет. При цьому він вказує на наступний спостережна факт: Сонце постійно «вистрілює» потоки гарячого іонізованого газу з областей, які називаються сонячними плямами зі швидкостями сотень і тисяч км/с. Зараз ці потоки малі, але раніше могло бути інакше. Заряджений (іонізований) потік речовини за рахунок зчеплення з магнітним полем зірки набуває, крім радіальної швидкості, і окружну, оскільки із збільшенням відстані від зірки «Промені» магнітного поля мають з нею ту ж кутову швидкість, але окружна зростає. Настає момент, коли поле ослаблений настільки (за законом зворотних квадратів), що не може більше утримувати речовину, і воно відривається і летить в космос. Таким чином, зірки, віддаючи обертальний момент викидається речовині, самі сповільнюють обертання.

Ми бачимо, що в роботі Шацмана намітився зовсім новий підхід до пояснення гальмування обертання зірок і механізму втрати ними маси. Він не пов'язує гальмування обертання ні з утворенням диска, ні з існуванням (заздалегідь) якогось газопилового хмари.

Шацмана підтримали дослідники Су Шу-Хуанг [7] і Хаяші [8]. У 1965 р. Су Шу-Хуанг провів розрахунки за механізмом Шацмана для Сонячної системи і показав, що Сонце втратило основну частину обертального моменту ще до утворення планетної системи. Він робить висновок, що саме в той момент, коли Сонце було протозірок (зіркою типу Т), у нього були потужні активні області, на кшталт нинішніх темних плям, звідки викидалася намагнічена плазма. І лише на останньому етапі цього процесу ту, яка викидається речовина починає формувати газопилові диски, з яких згодом утворюються планети.

Хаяші розвинув теорію еволюції протозірок, з якої слід дуже важливий висновок: бурхливими конвективними рухами охоплені лише зірки з масою менше 1,5 маси Сонця, з якими Хойл і пов'язував існування «Вмороженностью» магнітного поля.

Альвена, Хойл, Шацман, Су Шу-Хуанг і Хаяші за допомогою спостережної астрономії та астрофізики створили каркас космогонічної гіпотези, з якої вже видно реальні риси процесів утворення зірок і біля них - планетних систем. Залишається лише пояснити ряд спостережуваних фактів, таких як наявність у зірок магнітного поля, механізм викидання речовини з зірки, розподіл речовини в планетах за хімічним складом та ін

Речовина зірки - плазма, - «газ, що складається з позитивно і негативно заряджених частинок в таких пропорціях, при яких загальний заряд дорівнює нулю »(Франк - Кам'янецький [9]). Вже з цього визначення цілком зрозуміло, що плазма повинна легко проводити через себе струм, може бути керована магнітним полем, але сама створювати ні те, ні інше не може. Таким чином, фізика плазми забороняє зіркам мати магнітне поле. Однак тепер точно відомо, що його мають не тільки зірки (і Сонце), але й планети (у Зокрема, Земля).

Розгадка цього явища знаходиться у фізиці атома: при освіту небесного тіла (зірки або планети) всередині нього в результаті гравітації виникають тиску, які долають електричне відштовхування електронів на зовнішніх шарах атомів і іонів і придавлюють їх так близько одне до одному, що вони починають брати участь у компенсації заряду сусідніх ядер. Відбувається перерозподіл зарядів: частина електронів, що стали непотрібними в складі електронних оболонок, спливають на поверхню тіла і беруть участь тепер в компенсації загального позитивного заряду внутрішньої його області. Там вони захоплюються в рух що обертається тілом (зіркою, планетою) і диференціюються за швидкостями за допомогою сил Ампера в окремі поясовие потоки

На Юпітері і Сатурні потужні шари атмосфер досягають їх електронних оболонок, внаслідок чого вони фарбуються і спостерігається незвичайне і, на перший погляд, дивне явище, коли на різних поясах рух верхніх шарів атмосфер відбувається з різними швидкостями, причому існують чіткі межі швидкостей.

Існування електронних оболонок біля масивних космічних тіл (у тому числі, і у Землі) призводить до виникнення кількох фундаментальним наслідків, які підтверджуються спостережної астрономією, і грають ключову роль у розвитку зірок і планетних систем. У чому вони полягають?

По-перше, рухомі електронні оболонки космічних тел створюють магнітне поле, але зовсім не те «вмороженностью» вертикально спрямоване, про який писали Альвена, Хойл, Шацман і Су Шу-Хуанг. Це поле, спрямоване від одного полюса зірки або планети до іншого, створює ідеальну магнітну пастку для плазми, про яку мріють наші термоядерщікі. Воно здавлює плазму зірки і не дає їй розлітатися під дією температур і конвективних потоків. Існування магнітних полів біля планет можна пояснити лише присутністю на них електронних оболонок.

По-друге, існування поясного поділу електронної оболонки за швидкостями припускає поява на кордонах поясів ослаблення тяжіння електронів і як наслідок - виникнення нестійкості потоків і їх турбулентності. Максимальна різниця швидкостей (а значить і турбулентність) - у потоків, які знаходяться поблизу екватора. Саме там виникають найбільші вихори. Вихор з електронів - електромагніт, силові лінії якого спрямовані по осі вихору, тобто перпендикулярно поверхні зірки або планети. На Сонце - це так звані темні плями, а на Юпітері - червоне пляма. І це якраз те «вмороженностью» вертикально спрямоване магнітне поле, про який писали Альвена, Хойл та інші дослідники.

Електронний вихор своїм магнітним полем створює отвір (дірку) в магнітної пастці зірки, і в цей отвір спрямовуються потоки речовини, які отримали швидкість або за рахунок температури, або за рахунок конвективних потоків.

Як ми вже знаємо з роботи Хаяші, конвективні потоки виникають в зірок, величина яких дорівнює або менше 1,5 маси Сонця. До цього витік речовини з зірки відбувається тільки за рахунок температурних рухів і тому - повільно. Однак механізм уповільнення обертання зірок і втрати ними маси тут чітко простежується.

Ось як описує конвективні потоки на Сонце Д. Мензел у книзі «Наше Сонце» [10] (1963 р.). «Конвекційні потоки поділяють всю поверхня Сонця на окремі області - гранули розміром в поперечнику приблизно кілька сотень кілометрів, в яких чергуються спадні і висхідні потоки. У тих, які сходять потоках відбувається опускання холодної плазми, а в висхідних - підйом гарячою. Швидкість підіймається плазми досягає 150 км/с і більше, і вона злітає високо над поверхнею, утворюючи конусоподібні фонтани -- пікселі. Буквально через кілька хвилин висхідні та низхідні потоки міняються місцями. Біля темних плям пікселі проявляють найбільшу активність, утворюючи протуберанці »(виділено мною - М.М.).

Коли Сонце було величиною класу F5 (тепер воно наступного класу - G), потужність електронних вихорів в його оболонці та швидкість конвективних потоків була максимальною. Енергії руху викидається плазми було достатньо для потрапляння її на орбіти, де й утворилися планети. При такому способі попадання речовини на орбіти абсолютно прозорим стає механізм поділу його за хімічним складом. По-перше, це максвелловськой розподіл швидкостей для всього спектру мас атомів, іонів і частинок, при якому пік розподілу потрапляє в область Сатурна і Юпітера, а співвідношення легких і важких атомів змінюється саме так, як це й спостерігається. По-друге, магнітне поле електронних вихорів, зчеплене з викидається плазмою, діє на неї як сепаратор, кілька спотворюючи картину максвелловськой розподілу.

Нам залишається тепер згадати, що викинуте речовина затримається тільки на стійких квантованими орбітах, де утворює планети. Решта - справа механіки.

Список літератури

Ебні. Спосіб визначення швидкості обертання зірок шляхом спектрографіческіх спостережень за допомогою ефекту Доплера. Англія, 1877. В кн. І.С. Шкловського «Всесвіт, життя, розум». Наука, М., 1976, стор 123.

О.Л. Струве. Визначення швидкості обертання зірок з допомогою ефекту Доплера. США, 1928. В кн. І.С. Шкловського «Всесвіт, життя, розум ». Наука, М., 1976, стор 123.

Г.А. Шайн. Визначення швидкості обертання зірок з допомогою ефекту Доплера. Росія, 1928. В кн. І.С. Шкловського «Всесвіт, життя, розум ». Наука, М., 1976, стор 123.

Х. Альва. Механізм передачі моменту обертання від зірки до планет за допомогою магнітного поля. Швеція, 1950. В кн. І.С. Шкловського «Всесвіт, життя, розум». Наука, М., 1976, стор 124.

Ф. Хойл. Гіпотези космогонії. Англія, 1958. В кн. І.С. Шкловського «Всесвіт, життя, розум». Наука, М., 1976, стор 125.

Е. Шацман. Механізм втрати обертального моменту зірками. Франція, 1962. В кн. І.С. Шкловського «Всесвіт, життя, розум». Наука, М., 1976, стор 128.

Су Шу - Хуанг. Механізм Шацмана для пояснення аномального розподілу обертального моменту у Сонячній системі. 1965. У кн. І.С. Шкловського «Всесвіт, життя, розум». Наука, М., 1976, стор 129.

Хаяші. Теорія еволюції протозірок. Японія. В кн. І.С. Шкловського «Всесвіт, життя, розум». Наука, М., 1976, стор 130.

Д.А. Франк - Каменецький. Плазма-четверте стан речовини. Атомиздат, М., 1975.

Д.Г. Мензел. Наше Сонце. Пер. з англ. Физматгиз, М., 1963.