Биологический каталог




Лекции по экологии

Автор О.В.Богданкевич

нить потенциальную энергию тяготения, которая выделится при таком коллапсе:

Е = Gm2/r^ (4.1)

гДе гядра — РаДиУс5 Д° которого сожмется ядро звезды, равный 5 км = 5 • 105 см.

Здесь мы, конечно, немножко «перебрали», так как не вся масса звезды будет падать на центр с бесконечно большой высоты. Для того чтобы это учесть, надо знать первоначальное распределение массы звезды по ее радиусу и потом брать кратные интегралы по объему звезды. По этой причине тройку в значении массы мы отбросим. Величина G — универсальная константа закона всемирного тяготения и G = 6,67 • Ю-8 см3/г • с2. Подстановка выбранных значений в (4.1) дает энергию Е = 1,3 • 1053 эрг.

Эта чудовищная энергия частью перейдет в кинетическую энергию и излучение оболочки, разлетающейся со скоростью около 2000 км/с. Кинетическую энергию оболочки Нетрудно ОЦеНИТЬ: Оболочки = ТпУ2/2 = 1047 Эрг.

Другая часть выделившейся энергии уходит на разогрев разлетающейся оболочки и разогрев сжатого гравитационными силами ядра.

Если вся гравитационная энергия переходит в разогрев ядра, то можно оценить и его температуру. Если считать, что средняя масса атомов ядра А приблизительно равна 10, то общее число частиц в ядре будет:

A/I 1

п = с;лнца = от = б • ю55,

Am 10 • 1,66 • 10~24

а энергия, приходящаяся на одну частицу, будет равна Е/п = 2 • 10"3 эрг = 1,25 • 109 эВ.

Состояние вещества в этих условиях представляет собой вырожденный Ферми-газ, поэтому статистика Максвелла-Больцмана здесь неприменима и следует пользоваться формулами квантовой статистики. Оценки дают величину температуры 109-1010 К.

Это чудовищная температура, при которой могут идти практически любые термоядерные реакции. Вот в этом-то котле и варятся тяжелые элементы.

В табл. 4.1 приведены основные ядерные реакции синтеза тяжелых ядер.

Реакции типа 1 могут идти в недрах Солнца. Реакции 2 на Солнце идут очень медленно, в самых горячих его областях. Реакции 2 и 3 протекают в недрах больших горячих звезд, которые в конце своей эволюции превращаются в нейтронные звезды и черные дыры. Последние два процесса происходят во время вспышек новых и особенно сверхновых звезд до стадии их полного коллапса.

Данные, приведенные в таблице — это, конечно, оценки теоретиков. Но тем не менее задача по измерению скоростей термоядерных процессов и температуры в недрах Солнца сейчас уже не кажется нерешаемой.

Одной из возможностей ее решения является регистрация потока солнечных нейтрино и определение их энергетического спектра.

Работы в этом направлении были начаты в Советском Союзе в конце 80-х гг. Американцы уже получили первые результаты по измерению потока солнечных нейтрино, и оказалось, что он в несколько раз меньше, чем ожидалось. В чем здесь дело, физики пока разбираются. Но несомненно, что в ближайшие годы эта проблема должна прояснится как с теоретической, так и с экспериментальной точки зрения. Она имеет большое практическое значение, так как позволит более детально разобраться с тем, что происходит внутри Солнца и более точно прогнозировать его активность, которая сильно влияет на магнитосферу и климат Земли.

Небольшой комментарий к предыдущей лекции.

В конце предыдущей лекции меня спросили: «Как вы относитесь к теории Козырева?»

Имелась в виду его идея об изменении гравитационного взаимодействия при вращении, выдвинутая им в начале 60-х годов и раскритикованная официальной наукой, а другой науки тогда не было.

Я ответил: «Никак, так как не являюсь специалистом в общей теории относительности, но каждый может думать так, как он хочет. Главное, чтобы эту гипотезу было можно проверить независимыми от автора и объективными экспериментами».

Кстати, в своих гипотезах о влиянии вращения на свойства пространства он был не одинок. Английский астрофизик Фред Хойл высказывал близкие мысли в попытке объяснить «результаты наблюдений, которые кажутся противоречащими здравому смыслу».

Так же можно упомянуть две гипотезы одного из величайших физиков XX в. — Поля Дирака. Идея о возможности космологического изменения мировых постоянных со временем и возможность существования единичного магнитного заряда, или, как его называют, монополя Дирака, вытекающая из симметрии уравнений электродинамики.

И ни кого не смущает тот факт, что если мировые константы изменяются со временем, то это приводит к нарушению закона сохранения энергии при сдвиге во времени.

Авторитет Поля Дирака был настолько велик, что как теоретики, так и экспериментаторы буквально ринулись искать магнитный монополь. Были потрачены значительные суммы денег на очень дорогостоящие эксперименты по поиску этого монополя, но пока — с нулевым результатом.

Правда, теоретики продвинулись значительно дальше и предсказали целый ряд таких частиц, но до сих пор монополь экспериментально не обнаружен.

То же самое и с мировыми константами: они до сих пор остаются константами.

Надо сказать, Николай Александрович был вовсе не одинок в своих «заблуждениях». К аналогичным или подобным выводам приходили и американские астрофизики, но не такие именитые, как Поль Дирак, в связи с чем денег на дальнейшее развитие этих необщепринятых гипотез в должной мере не выделялось.

5. Как возникли планеты и много ли их?

Над воздушным океаном Без руля и без ветрил, Тихо плавают в тумане Хоры стройные светил. Средь полей необозримых Ходят в небе без следа Облаков неуловимых Волокнистые стада.

М.Ю. Лермонтов

О том, что наша планета представляет собой шар, движущийся по круговой орбите вокруг Солнца, знали еще древние греки и, по-видимому, американские майя.

За 600 лет до начала нашей эры грек Пифагор уже представлял себе Землю в виде шара, а еще три века спустя Эратосфен вычислил длину экватора с ошибкой всего в 75 км.

Прошло еще почти три века и Клавдий Птоломей предложил геоцентрическую модель мира, в которой никто не сомневался еще почти полторы тысячи лет.

Только гений Николая Коперника перевернул мир в буквальном смысле с головы на ноги. Свое учение он изложил в сочинении «Об обращениях небесных сфер» (1543), которое запрещалось католической церковью до 1828 г. как еретическое.

Первой научной космогонической теорией происхождения Солнечной системы была теория Канта Лапласа о происхождении Солнца и всей Солнечной системы из одного и того же первичного газопылевого облака.

Эта теория, с целым рядом уточнений, предложенная впервые почти 250 лет назад, сохраняется и по сей день. Хотя в своем первоначальном виде она имела целый ряд недостатков и противоречий. Основным из них была невозможность правильного предсказания распределения момента количества движения между центральной звездой и планетной системой.

Простые вычисления показывают, что момент количества движения Солнца равен 5 • 1048 г • см2/с, а момент только одного Юпитера равен 2 • 1050 г • см2/с (имеется в виду орбитальный момент).

Если сложить моменты всех планет, то оказывается, что их суммарный момент составляет более 99 % всего момента Солнечной системы.

Теория Канта-Лапласа рассматривала сжатие газопылевого облака с начальной массой, несколько большей, чем масса Солнца, и размерами, превышающими в несколько раз диаметр всей Солнечной системы.

Внешние и внутренние области туманности двигались по галактическим траекториям вокруг центра галактики с различными скоростями. В соответствии с законами Кеплера разность галактических скоростей привела к закручиванию туманности и возникновению у нее момента относительно центра масс.

При сжатии этого облака под действием гравитационных сил его момент количества движения должен сохраняться. Это приводит к быстрому раскручиванию всего облака и возникновению центробежных сил, действующих против сил гравитации. В результате от сжимающейся туманности отделяются кольца, которые дают начало образованию планет, а потом и их спутников.

Однако такая модель не позволяет объяснить слишком большую разницу в моментах Солнца и планет. По этой теории, к Солнцу должна была бы перейти существенно большая доля полного момента системы, что привело бы к скорости его осевого вращения, большей в 50 раз, чем нынешняя.

Уже с середины XIX в. модель Канта-Лапласа стала подвергаться сильной критике со стороны астрономов и математиков.

В начале XX в. английский астроном Джеймс Хопвуд Джине предложил вообще отказаться от идеи Канта и выдвинул свою теорию происхождения планет в результате прохождения мимо уже образовавшегося Солнца другой протозвезды с очень малой плотностью.

Это предположение Джинса снимало основную трудность теории Канта-Лапласа о неравномерном, по существу обратном распределении момента количества движения между центральной звездой и ее планетной системой.

Идея Джинса была очень популярной в первой половине прошлого века и усовершенствовалась трудами очень известных геофизиков как на Западе, так и у нас. К числу ее приверженцев принадлежал наш выдающийся ученый Отто Юльевич Шмидт. В конце 40-х гг. он был профессором Московского университета и читал нам на физфаке факультативный курс космогонии, где излагал свою теорию происхождения Земли.

Суть ее состояла в том, что около пяти миллиардов лет назад уже сконденсировавшееся Солнце медленно прошло через газопылевое облако и подхватило его с собой. В таком случае никаких трудностей с вращательным моментом планет не возникает, так как начальный момент вещества облака относительно Солнца может быть каким угодно.

Потом эту теорию в 60-х гг. (уже после смерти Отто Юльевича) уточнял и развивал Английский астрофизик Литтельтон. В ее современном виде теория Шмидта-Литтельтона не встречает никаких серьезных противоречий с практикой астрофизических измерений, кроме, пожалуй, одного, но очень существенного: это теория образования одной уникальной планетной системы.

Вероятность прохождения какой-либо звезды в галактике через довольно плотное газопылевое облако не так мала, как столкновение или сближение двух звезд.

Я уже говорил, что столкновение звезд в галактике явление чрезвычайно редкое и происходит один раз в миллиард лет. Размеры газопылевого облака могут превосходи

страница 9
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Скачать книгу "Лекции по экологии" (1.97Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(27.05.2017)