Образование протопланетного диска - Авиация и космонавтика - Скачать бесплатно

Образование протопланетного диска

В настоящее время по информации многих сайтов, в том числе www.space.com и
www.nasa.gov , астрономами обнаружены такие объекты, как инфракрасные звезды ,
коричневые карлики и молодые звезды с газовопылевыми дисками .

В статье "Модель развития звездных систем" показана общая схема
рождения звезды и ее планетной системы. Представленная гипотеза начального
развития системы хорошо согласуется с имеющимися моделями образования звезд и
планет .

Нетрудно догадаться , что реальные процессы и условия намного сложнее .Начальный
период зарождения звезды скрыт от визуального наблюдения коллапсирующей оболочкой,
состоящей из плотного газа и пыли , а имеющиеся ИК и радиотелескопы не могут
обеспечить необходимой детальности . Тем не менее, на основе известных законов
можно приблизительно представить, что предшествует появлению молодой звезды и
образованию протопланетного диска .

Все относительно и начальная газопылевая туманность, конечно, может вращаться как
единое целое вокруг какого-то центра , но даже если есть начальное упорядоченное
движение относительно центра или оси в ней самой, оно неминуемо должно
затормозиться внутренним трением и перейти к хаотическому движению частиц , т.к.
это все таки не твердое тело . При соударениях частиц, энергия их движения
преобразуется в тепло и, соответственно, скорость и энергия одной части
относительно другой уменьшаться, что приведет к выравниванию параметров и
состояния с небольшими различиями в скоростях .В такой равномерно перемешанной
среде роль сил гравитации очень мала, и рост начальных тел происходит больше под
действием межмолекулярных сил и сил поверхностного натяжения (своего рода
конденсация , слипание , смораживание и т.д. более тяжелых элементов и пыли ).По
мере роста эти тела перемещаются к центру облака, и в нем формируется центральное
тело, постоянно увеличивающее свою массу за счет падающих начальных тел. 

Внешний вид туманностей (например туманность Ориона ,в созвездии Орла М16 и др.),
в которых по современным предположениям сейчас образуются звезды, никак не говорит
о их осевом вращении . Из вышесказанного следует ,что решения Ричарда Ларсона
(образование звезд из невращающегося облака ) соответствует действительности
.Тогда возникает вопрос о том, как возникает вращающийся протопланетный
газопылевой диск .Ответ можно найти при рассмотрении внешних планет нашей системы
, их атмосфер ,состава , строения и других физических параметров .

Все эти планеты ,так называемые газовые гиганты, из-за своего положения получают
очень мало энергии от Солнца . Мощные много километровые плотные атмосферы,
переходящие в океаны , вращаются очень быстро несмотря на силы внутреннего трения
в газах и жидкостях , которые (если учесть возраст системы ) уже давно должны были
погасить любое движение . Можно сделать вывод, что тепло, идущее из недр планет,
где происходят самые немыслимые химические реакции, превращает их в своеобразные
гигантские турбины, раскручивающие свои атмосферы, и поддерживает это вращение
даже на самых верхних уровнях . Твердые ядра планет служат своеобразным тепловым
регенератором или аккумулятором и задают направление для процессов, упорядочивая
их .Они из за своего твердого состояния, массы и инерции служат точкой приложения
разнонаправленных сил и за счет трения преобразуют их в тепло . 

Например, Нептун, находясь на таком расстоянии от Солнца, что последнее выглядит
как яркая звезда (других внешнеих источников энергии нет), вращает свою атмосферу
с максимальной скоростью до 2200 км/час .Фотографии этих планет явно указывают на
строгую упорядоченность потоков, и при наличии мощных турбулентностей никак нельзя
говорить о хаотичном движении восходящих и низходящих потоков.

Принимая во внимание все эти доводы, можно сказать, что мы имеем своеобразные
кадры начального развития звезды, выявленные из начальной туманности, и если
расположить их примерно в такой последовательности: (Уран-Нептун) (Сатурн-Юпитер),
то получится процесс во времени. Нельзя исключать и такой важный фактор , как
электризация движущихся частиц в атмосфере и ,в результате этого, возникновения
магнитного поля .Исследования показывают, что все эти планеты имеют такие поля ,а
Сатурн и Юпитер особенно мощные. С возрастанием напряженности магнитного поля
усиливается его ускоряющий эффект и отклонение частиц к полюсам , т.е.
перпендикулярно к плоскости вращения .В первую очередь из туманности адсорбируются
ферромагнитные пылевые частицы, что вносит дополнительный вклад в формирование
железного ядра будущей звезды .Скорее всего, мощное магнитное поле и служит
ускорителем частиц и дополнительным толчком для начала термоядерных реакций, без
которых формирование диска невозможно .

В тоже время, вращение газопылевой оболочки значительно ускоряет формирование
ядра, т.к. любая, даже самая маленькая частица, попав в поток , уже не может из
него вырваться и неизбежно перемещается к ядру под действием не столько сил
гравитации, сколько по законам газо и гидродинамики . При достижении критической
массы ( по некоторым данным 10-20 масс Юпитера) начинаются термоядерные реакции ,
протозвезда в это время представляет собой раскаленное центральное тело,
окруженное вращающейся обширной областью с повышенной плотностью шаровидной формы
, по виду напоминающей Юпитер, только больше размером, да еще и в плотной
туманности ,которой тоже передалась небольшая часть вращательного момента . С
началом термоядерных реакций и детонацией накопленного водорода окружающее
протозвезду в-во получает такой мощный импульс и источник энергии, что силы трения
не могут сдержать разворачивающийся диск ,а возрастающее магнитное поле направляет
все частицы, находящиеся вне плоскости вращения, к полюсам .

С уменьшением плотности вне диска скорость его вращения увеличивается , т.к.
вращающееся в-во все меньше тормозится боковым трением, и диаметр диска растет
.

Тепло передается по диску с возрастающей интенсивностью, т.к. его толщина
уменьшается . Сложные химические соединения ,образовавшиеся в околозвездной
оболочке на начальном этапе,частично выгорают,образуя своеобразную золу, и
перемещаются по плоскости к краю под действием центробежных сил и высокэнергичных
частиц,идущих от молодой звезды . 

После очистки пространства вне плоскости вращения излучение протозвезды
стабилизируется ,а в-во в диске уже не может упасть на эвезду благодаря своему
вращению.

По приведенному варианту видно, что в своем развитии система проходит через
наблюдаемые фазы коричневого карлика , инфракрасной звезды , молодой звезды с
газопылевым диском и , в последующем , звезды с планетной системой . В тоже время
становится ясно, насколько разные условия образования у каждой планеты и как
сильно они зависят от начального состава туманности и других физических параметров
.Любой этап или просто процесс достоин целой книги и в сочетании с остальными
имеет множество оттенков, которые очень трудно описать во всех подробностях .

Да простят меня математики и астрофизики за отсутствие в этой статье точных цифр
и формул ,но следует заметить, что большинство описанных процессов относится к
наименее изученным турбулентным движениям (таким же как движение части воды в
струе , воздушных потоков в комнате с обогревателем или воздушных и водяных
потоков в атмосфере и океанах ), которые математически точно описать на
современном уровне невозможно , и надо ли . Одно несомненно, это красота явлений
природы , которые можно изучать и уточнять до бесконечности, выявляя мельчайшие
детали .