Космическая электродинамика

0
670

Шведский физик и астроном X. Альвен в 1954 г. основал новую отрасль науки — космическую электродинамику. Он доказал, что магнитные силовые линии вращаются вместе со звездой. Ионизованный газ, отрывающийся от звезды, движется преимущественно вдоль силовых линий, которые уходят далеко в пространство. Там, где электромагнитное поле ослабляется с расстоянием, силовые линии уже не могут удерживать ионы, и они срываются, унося с собой соответствующий момент количества движения. Данную концепцию в 1960 г. развил английский астрофизик Фред Хойл. Планеты образовались из газово-пылевой туманности, но после отделения диска от Солнца магнитное поле последнего было сцеплено с этим диском и ускоряло его вращение наподобие спиц в велосипедном колесе. Тем самым передавался момент количества движения от центрального тела протопланетному диску. Эта весьма перспективная гипотеза тем не менее находит и противников. Так, В. С. Сафронов полагает, что звезда на стадии своего образования не может обладать столь сильным магнитным полем, чтобы обеспечить передачу 98% всего момента количества движения, оставив в своем владении всего 2% от имевшегося. Кроме того, гипотеза Хойла совершенно не объясняет, почему химический состав планет различен между собой (внутренние и внешние планеты), а в целом отличен и от состава Солнца.

Другой вариант гипотезы совместного образования Солнца и планет предложен в 1962 г. А. Камероном. Согласно А. Камерону, магнитное поле не играло существенной роли ни в начале эволюции туманности, пи в процессе ее коллапса. Во время сжатия туманности локальный момент количества движения сохраняется, и при R>100 а. ед. начинается ротационная неустойчивость, в результате которой в диск переходит почти все вещество туманности, и лишь потом закручивающееся в диске магнитное поле передает момент движения изнутри наружу, и внутренние части диска перемещаются к центру, образуя Солнце. Дифференциальное вращение усиливает магнитное поле, в результате чего большая часть массы диска движется внутрь, образуя Солнце, и лишь малая часть массы, приобретая момент, движется наружу. Конденсирующееся в ней твердое вещество образует планеты. Позднее, в 1968 г., А. Камерон стал связывать перенос вещества и момента движения в диске с турбулентностью, поддерживаемой тепловой конвекцией. При температуре ниже 2000 К диск становится непрозрачным, и в направлении, перпендикулярном плоскости диска, устанавливается сверхадиабатический градиент. Около половины массы диска диссипирует, поэтому его начальная масса принимается в 2 Мо.

Согласно А. Камерону, для того чтобы диск стал непрозрачным и в нем началась конвекция, его поверхностная плотность должна быть 106 — 107 кг/м2. Конвекция порождает турбулентные движения не только вдоль оси вращения, но и в радиальном направлении. Вследствие турбулентной вязкости момент количества движения передается наружу и диск диссипирует, что приводит к уменьшению его поверхностной плотности до 10-4 кг/м2. Энергетическая эффективность этого механизма пока неясна. Кроме того, гипотеза Камерона встречает затруднения при объяснении дальнейшей эволюции диска. После снижения температуры диска до нескольких сотен градусов и уменьшения поверхностной плотности до 106 кг/м2 в нем должна возникнуть гравитационная неустойчивость, в результате которой образуется большое число массивных газовых сгущений с общей массой, во много раз превышающей массу планет. Превращение такой системы тел в современную систему планет, как показал И. С. Сафронов , невозможно. А. Камерон считает, что вследствие молекулярного поглощения диск, по-видимому, может остаться непрозрачным и конвективно неустойчивым при поверхностной плотности 105 — 106 кг/м2, но для того чтобы после охлаждения диска в нем не возникла гравитационная неустойчивость (в газе), поверхностная плотность должна стать меньше 105 кг/м2.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ