Формирование звезд типа Солнечной системы (Принципиально квантовая модель мира)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Формирование звезд типа Солнечной системы

(Принципиально квантовая модель мира)

В.Н. Леонович

В статье представлен один, из возможных, процесс формирования планетарных систем звезд спиральных галактик, образующихся в результате выбросов вещества из центрального тела Галактики (ЦТГ). Работа входит в цикл статей «Принципиально квантовая модель мира», открывающегося статьей «Концепция физической модели квантовой гравитации» [1], и является непосредственным продолжением статьи «Формирование спиральных галактик и взрыв Сверхновых» [2].

Процесс формирования звезд рассмотрен на примере Солнечной системы. В рамках предлагаемой гипотезы дано логичное обоснование многим характеристикам и параметрам Солнечной системы, считающимся парадоксальными.

Происхождение Солнечной системы до сих пор относится к тайнам природы. Ни одна из существующих гипотез не является общепризнанной. На фоне огромного количества накопленных знаний в области астрофизики и других смежных наук, это обстоятельство наводит на мысль о том, что в общей структуре знаний, видимо, имеется существенный пробел, или одно из определяющих направлений науки зашло в тупик, и не позволяет тем самым найти верное решение. Комплекс уникальных характеристик и параметров Солнечной системы практически исключают множественность вариантов происхождения. Более того, если найденное обоснование позволит построить адекватную модель Солнечной системы, то это обстоятельство будет косвенным доказательством исходной концепции.

1. Краткий обзор существующих гипотез

Одна из самых ранних гипотез предполагает возникновение Солнечной системы в результате накопления Солнцем атомарного вещества в процессе плавной смены ядерных реакций, и последующего кратковременного расширения Солнца, сопровождающегося выводом вещества на круговые орбиты.

Планетарное вещество Солнечной системы не может быть остаточным продуктом эволюционного процесса Солнца как звезды. Для этого в рамках процесса, обоснованного с натяжками, пришлось бы допустить еще следующие невероятные события.

а) Солнце производит атомарное вещество, представленное в составе всех планет, и это вещество концентрируется на его экваторе.

в) Однажды Солнце активизируется и увеличивается в диаметре до размеров максимальных планетарных орбит, при этом раскручивается до требуемой скорости, сохраняя атомарное вещество на экваторе. (Любой импульсный процесс (взрыв) в данных условиях может реализовать только баллистическую траекторию выброса, не способную вывести тело на круговую орбиту).

в) Затем Солнце успокаивается, уменьшается до естественных размеров, уменьшая при этом свою скорость вращения до существующей.

Такой процесс должен произойти восемь раз.

Происхождение комет и Плутона при этом остаются загадкой.

Необоснованная надуманность этой гипотезы не требует доказательств.

Планеты Солнечной системы не могут быть захвачены из космоса. Захват одного космического тела другим одиночным телом невозможен в принципе, для захвата необходимо, как минимум, третье тело. Но и при этом захват на круговую орбиту чрезвычайно маловероятен. Наличие в Солнечной системе огромного количества тел с почти круговыми орбитами свидетельствует о системном факторе. Гипотезы о космическом захвате планет допустимо рассматривать только в рамках мозговой атаки, чтобы потом обоснованно сообщить об этом школьникам, как об абсолютно тупиковом варианте.

Самая распространенная сейчас гипотеза о происхождении звезд из пылевого облака, применительно к Солнцу распалась бы сама собой, также как гипотеза о производстве планет звездой, если бы авторы подобных измышлений постарались описать, хотя бы качественно, этап за этапом формирования звезды из облака. Неизвестно происхождение такого спокойного облака, которые очень медленно вращающиеся вокруг некоторой продольной оси. Как сортируется и аккумулируется тяжелое атомарное вещество в планеты, а самое легкое вещество - в звезду. Почему планеты и их спутники (даже очень малые) разогреваются до температуры плавления.

Рассмотрим здесь только начальный момент формирования звезды из сферического облака. Самые периферийные пылинки испытывают полное притяжение облака, отнесенное к его центру, т.е. это притяжение очень маленькое, т.к. облако большое. Тем не менее, пылинки начнут ускоренное движение к центру. Рассмотрим теперь облачный слой на глубине 0.99 радиуса облака. На пылинки этого слоя действует меньшая сила притяжения к центру, т.к. напряженность гравитационного поля облака пропорциональна его радиусу

Значит, пылинки внешнего слоя будут догонять внутренние. Облако начнет сжиматься, уплотняясь на периферии гораздо быстрее, чем внутри. Когда плотность достигнет величины, при которой уместно ввести понятие температуры, скорость пылинок начнет подчиняться статистике Больцмана. При этом радиальное выпадение водорода и гелия в центр облака станет принципиально невозможным, также как концентрация тяжелого вещества на круговых орбитах. Для опровержения гипотезы достаточно одного этого противоречия, но их много. Никакое облако никогда не сформирует звездную систему, подобную Солнечной.

2. Этап пространственной стабилизация звездной системы после выброса из ЦТГ

Рассмотрим процесс формирования звезды и ее планетной системы в рамках гипотезы [2] образования галактик из гигантских, компактных скоплений вещества (ЦТГ). Начальное состояние формирующейся звездной системы в этом случае будет представлено фрагментом вращающегося вещества, выброшенного из ЦТГ. Вещество выброса является суперпозицией двух фракций. Первая фракция состоит из атомарного вещества, образованного в основании смерча на ЦТГ, скорость вращения этой части выброса максимальна. Атомарное вещество первой фракции распределено неравномерно, и по составу, и по плотности, что выявится в дальнейшем при распределении вещества по планетам. Вторая фракция сформирована из нуклонного вещества верхней части смерча ЦТГ, вытолкнутого вместе с первой фракцией, скорость ее вращения - значительно медленнее. Сюда же входит вещество нуклонного ветра (аналог солнечного ветра).

Интегральные начальные характеристики выброса: плотность, температура, давление,- соответствуют состоянию вещества в ЦТГ, оказавшемуся вдруг в свободном космическом пространстве.

ЦТГ излучает (испаряет) в пространство нуклоны, скорость которых близка к скорости света. Этот нуклонный ветер, имеющий у поверхности ЦТГ огромную плотность, пополняет массу выброса и создает мощную «парусную» тягу в сторону открытого космоса. Тяга создается массой инерции, и так велика, что выброс некоторое время двигается с положительным ускорением, т.е. процесс выталкивания продолжается в новой фазе.

Как только выброс оказывается в ближнем космосе - он, под действием огромного внутреннего теплового давления, начинает быстро расширяться. В процессе расширения температура выброса уменьшается, что приводит к увеличению гравитационного взаимодействия, как внутреннего, так и внешнего с ЦТГ. Напомним, что эффективное поле гравитации в ближней зоне ЦТГ определяться не массой ЦТГ, а предельной величиной поля насыщения [1], что может быть значительно меньше.

Дальнейшее расширение выброса происходит по законам расширяющейся среды, для внутренних областей, и по законам баллистики - для внешних. Со стороны это должно выглядеть как вращающийся диск, украшенный по экватору фейерверком из «мелких» выбросов,- будущих комет. Естественно, что орбиты комет будут приблизительно в плоскости эклиптики Солнечной системы.

Конкретные характеристики этих вторичных выбросов: траектория, масса, момент инерции, состав и структура распределения атомарного вещества,- определяются начальной структурой основного выброса. Закономерности формирования этих параметров могут быть частично установлены на основании данных о кометах Солнечной системы.

Другие параметры основного выброса, необходимые для построения теории формирования выброса из недр ЦТГ, устанавливаются на основании изучения состава вещества планет Солнечной системы. Не будем их приводить здесь, отметим только, что проблема возникновения атомарного вещества и концентрация его в форме планет в рамках гипотезы уже перестала быть парадоксальной, как и проблема относительного дефицита момента инерции Солнца.

Скорость расширения выброса определяется действием трех составляющих: силы избыточного давления, центробежной силы и сдерживающей силы гравитации. В процессе достаточно быстрого расширения часть нейтронов распадется, образуя плазму и водород. Самый начальный момент характеризуется условиями благоприятными для образования атомарного вещества, что и должно происходить происходить.

Некоторое время процесс распада нейтронов, и последующее образование атомарного вещества будут компенсировать естественное падение давления, но это продлится не долго. Когда влияние первых двух составляющих сравняется с действием гравитации, процесс перейдет в замедленное расширение, а затем и в процесс сжатия. Внутренние области расширяющегося выброса все это время будут подчиняться законам вращающейся среды, т.е. в момент прекращения расширения все вещество будет перемещаться по траекториям, близким к круговым. Это обстоятельство определяет круговой характер движения всех существующих планет, кроме Плутона, который формировался в переходной области. Однако, траектории движения вещества, изначально находившегося на периферии, определяются преимущественно баллистическими законами. В результате это вещество формирует огромное множество комет, движущихся по всевозможным эллиптическим траекториям. Эксцентриситет траекторий комет, по мере увеличения радиуса выброса все время уменьшается, так что они, в конце концов, образуют пояс комет.

Кометы с большим эксцентриситетом, периодически возвращаются во внутреннюю область Солнечной системы, где, сталкиваясь с планетами, оказывают большое влияние на их формирование и эволюцию. Кроме столкновений в это время происходит изменение параметров орбит комет при прохождении их вблизи планет, что происходит значительно чаще, чем столкновения.

В момент своего максимального расширения вещество выброса представляет эллипсоид вращения, с размерами, несколько превосходящими размеры будущей планетной системы. В процессе последующего сжатия вещество, обладающее недостаточно большим моментом, а это в основном водород и плазма, образовавшиеся из захваченных нуклонов, сформирует центральную звезду. Более тяжелое атомарное вещество с достаточно большим орбитальным моментом, сформировавшееся в стволе смерча, останется на различных круговых орбитах. Распределение химических элементов по орбитам будет определяться условиями, существовавшими в утолщении смерча в момент формирования атомарного вещества в теле ЦТГ.

3. Эволюционный процесс формирования планетной системы

Структура сформировавшегося кольца, состоящего из газа и распыленного расплавленного вещества, будет представлять неустойчивое образование, которое начнет трансформироваться, формируя планеты и их спутниковые системы. Процесс трансформации будет идти одновременно по двум основным направлениям. Это формирование струйных кольцевых течений по алгоритму, рассмотренному на примере Юпитера, при этом идет и формирование межструйных вторичных мини смерчей. И процесс конденсации расплавленного и распыленного вещества сначала в капли, а затем и более крупные образования. Подтверждением именно такого развития событий в начальной стадии формирования планет может служить внешний вид астероидов, имеющий характерные следы оплавления.

Расчет структур и возможных вариаций трансформации первоначального кольца представляет сложнейшую задачу, но т.к. нам известен конечный результат для конкретной системы, то для анализа сложной гипотетической ситуации достаточно использовать только качественные оценки. Очевидно, если вещество кольца это жидкая взвесь, то аккреционные процессы будут максимально эффективными при максимальных значениях вязкости жидкого вещества. После того как вещество отвердеет, аккреционные свойства для малых тел практически падают до нуля, сохраняя свою эффективность лишь для очень больших тел, не способных реализовать упругое столкновение. Столкновения двух малых твердых тел не приводят к их объединению из-за малости силы гравитации, т.к. их столкновения в некотором диапазоне масс можно считать упругими. Этот эффект нашел подтверждение в трудностях, которые пришлось преодолеть при установке аппаратуры наблюдения на астероид Эрос в апреле 2001 года. Посадка удалась лишь после многократных попыток, только при тщательном выравнивании скоростей сближаемых объектов.

Наличие в Солнечной системе спутников с круговыми орбитами, а они есть почти у всех планет, заставляет предположить, что вихревой механизм действовал не только при формировании планет, но и при формировании их спутников. Это значит, что в кольцевой структуре основного выброса формировались как вторичные вихри, так и вихри третьего уровня, которые и стали центрами формирования планет и их спутниковых систем.

Если захват на круговую орбиту единичного тела в свободном пространстве принципиально невозможен, то в условиях среды с достаточной плотностью этот процесс является закономерным, и вокруг каждой планеты образуется вихревое образование, трансформирующееся либо в спутник, либо в кольцо. Как уже ясно из предыдущих оценок, для сохранения кольца необходимо, чтобы его вещество отвердело раньше, чем образуется крупное тело, способное продолжить процесс аккреции на основе гравитационного притяжения. То, что некоторые кольца сохранились до нашего времени, свидетельствует о быстром их охлаждении и отвердении. Быстрое охлаждение может сопровождаться образованием жестких связей (спаек), которые способствуют стабильности существующих колец. Предположение подтверждается тем, что кольца наблюдаются только у очень удаленных от Солнца планет, где охлаждение вещества колец происходило наиболее интенсивно.

Столкновения больших тел (или большого с малым) сопровождаются их частичным или полным разрушением, на что уходит значительная часть их кинетической энергии, что приводит к тому, что тела после столкновения не способны преодолеть взаимное притяжение. Таким образом, если в результате аккреции жидкого вещества успеют образоваться достаточно крупные образования (тела), которые будут способны захватывать вещество из ближних областей за счет сил гравитации, то процесс концентрации массы планет не будет прерван. Третий закон Кеплера обеспечивает прокрутку вещества дальних областей соседних орбит мимо возникшего крупного образования. В результате все вещество определенной части кольца (пояса) неизбежно должно сформировать одно тело - планету, которая при этом приобретет строго определенное вращение, совпадающее по направлению с вращением системы. Количество формируемых планет определяется соотношением физических и геометрических исходных параметров кольца, а также характеристиками центральной звезды и длительностью наблюдаемого процесса. Масса сформировавшихся планет зависит от плотности вещества в кольце влияния и от объема кольца. При условии достаточно равномерной плотности вещества в кольце, скорость вращения планет будет зависеть только от ширины исходного кольца.

Закономерность может быть нарушена случайным стечением обстоятельств. Вполне возможно, мифический Фаэтон по воле случая зародился в непозволительной близости к зоне влияния Юпитера, т.е. не в середине своего пояса. Это привело к тому, что Фаэтон плохо собрал материал внутренней зоны своего пояса, но все-таки на внешней его части набрал массу, достаточную, чтобы самому попасть в зону влияния Юпитера, и был поглощен им. Это вызвало опосредствованное расширение пояса Юпитера, и соответствующее увеличение его скорости вращения до 10 часов на 1 оборот. Кроме того, как следствие этого поглощения, сохранился пояс оставшихся астероидов, которые теперь уже закономерно не могут сформировать центр аккреции.

Вполне допустимо рассмотреть данную ситуацию без участия Фаэтона. В этом случае расширение пояса Юпитера можно обосновать повышенной плотностью вещества в этом поясе, что вызвало значительное увеличение массы Юпитера и соответствующее расширение его зоны влияния. Но это надуманное предположение преодолевается эмпирической закономерностью Тициуса-Боде, из которой следует, что все-таки предположение о существовании Фаэтона предпочтительнее. Учитывая захват Фаэтона, можно более основательно строить теорию строения Юпитера.

Рассмотренный механизм формирования планет предполагает наличие троянских образований, для которых третий закон Кеплера прокрутку не обеспечивает, т.к. троянцы размещены на одной орбите с планетой. У планет гигантов троянцы наблюдаются, но у малых планет их почти нет. Дело в том, что малые планеты, видимо, находятся в ближней зоне гравитации Солнца, где дополнительный коэффициент пропорциональности в законе всемирного тяготения (сейчас пока входит в состав постоянной гравитации) перестает быть равным единице, и начинает зависеть от массы и удаленности малых планет от Солнца [2]. В результате, малые планеты по мере увеличения своей массы смещались с орбиты на орбиту. При этом смещение происходит на орбиту, где астероидов (т.е. троянцев) уже нет, а троянцы, которые остались на прежней орбите, перестают быть троянцами и попадают в зону прокрутки. В результате, из ближних планет только у Марса обнаружены незначительные троянские образования.

Хаотичное относительное движение астероидов внутри сохранившегося пояса, при их существующей плотности, позволяют формироваться парным образованиям, т.е. двум астероидам, вращающимся вокруг общего центра масс. Таких образований обнаружено достаточно. По теории вероятности положение орбит таких образований должно быть случайным. Но оказывается, что около 40% парных астероидов вращаются в плоскости эклиптики в том же направлении, что и все планеты. Это можно объяснить только остаточным эффектом, т.е. влиянием сохранившихся первоначальных образований, формировавшихся из мини вихрей расплавленного и распыленного вещества по общим с планетами законам.

Для Земли можно предположить два варианта развития, один, стандартный, из локального вихря. И второй, из сгустка атомарного вещества, являвшегося крупной неоднородностью основного выброса. В этом случае сгусток материи, послуживший изначальной неоднородностью для образования Земли, вероятнее всего, выглядел как вытянутая кувыркающаяся кегля. В процессе общего расширения системы «кегля» разорвалась, сформировав планетную систему Земля - Луна. Изначально Земля и Луна вращались так, что всегда были обращены друг к другу одной стороной. Но по мере захвата межпланетного вещества, Земля и Луна приобретали дополнительное вращение. Так как Луна и Земля были жидкими, то мощные приливы, особенно на Луне, относительно быстро вновь сравняли скорость вращения Луны со скоростью ее обращения вокруг Земли. Для Земли этот процесс еще продолжается.

Уникальные природные условия, сложившиеся на Земле, являются следствием многих совпадений. К таким совпадениям относятся редкие, но не единичные, столкновения Земли с большими и огромными кометами [3].

Очень информативными, в плане подтверждения излагаемой гипотезы, являются имеющиеся сведения о спутниках Марса, Фобосе и Деймосе. При незначительных массах и низких орбитах они испытывали очень интенсивное воздействие приливов, в результате чего приобрели качества присущие Луне. Они имели форму яйца, острым концом всегда направленные в сторону Марса. Благодаря малой массе они остыли гораздо раньше Марса. И когда их вязкость стала достаточно большой, запечатлели все результаты столкновений с метеоритами и астероидами из «строительного кольца» (эти метеориты и астероиды остыли еще раньше и превратились в каменные глыбы). В результате этих столкновений спутники Марса приобрели форму, похожую на вытянутые щербатые картофелины, которая и сохранилась до нашего времени. Спутники медленно вращаются, как бы кувыркаются, что является результатом столкновений, произошедших после отвердевания.

Таким образом, на поверхности спутников Марса была зафиксирована плотность, существующего тогда метеоритного потока. Когда способностью фиксировать результаты столкновения стал обладать Марс, то плотность астероидного пояса оценивается астрофизиками уже приблизительно в сто раз меньше.

4. Анализ аномалий Солнечной системы

галактика планета звезда солнечный

Необычная ориентация оси вращения Урана, практически ортогональная остальным планетам, является одним из самых загадочных обстоятельств в рамках Солнечной системы. Факт того, что орбиты спутников и планетарных колец Урана совпадают с его экваториальной плоскостью, исключает возможность поворота оси вращения после формирования колец и спутников. Если положение и ориентация планетарных спутников и колец формировались на самых ранних стадиях, а это очень правдоподобно, то это означает, что ориентация Урана вызвана ориентацией изначального вихря. В рамках процессов расширяющегося выброса образование такого вихря предположить очень трудно. Однако, такой вихрь достаточно естественен в рамках процесса формирования самого выброса в ЦТГ. Первоначальный вихрь с требуемыми характеристиками мог зародиться снаружи утолщения будущего выброса, генерируемого вихрем в ЦТГ, между областью быстро вращающегося атомарного вещества и областью более спокойного вихря.

В этом случае увеличение момента, которое должно происходить одновременно с набором массы, можно обосновать эффектом параметрического усилителя. Суть его в следующем. Траектории захватываемых астероидов при входе в атмосферу Урана (или первоначального вихря), получали строго определенное ортогональное отклонение по направлению линейного вращения. В результате, симметричный поток падающих астероидов становится асимметричным, с постоянным смещением в сторону раскрутки ядра Урана. Приращение момента, вызванного столкновением со смещенным астероидом, превосходит потерю момента на его отклонение в атмосфере. Отношение этих моментов определяет коэффициент усиления параметрического усилителя.

В рамках предлагаемой гипотезы необходимо найти обоснование еще одному имеющемуся исключению, которое не укладывается в общий алгоритм формирования солнечной системы. Таким исключением, после Урана, являются аномальные характеристики планеты Венера. При массе Венеры, равной 0,85 массы Земли, она имеет атмосферу гораздо более плотную, и при этом вращается в противоположном направлении по отношению к общему направлению вращения планет, со скоростью в 117 раз медленнее Земли, т.е. очень медленно. Момент вращения планет определяется суммой начального момента зародышевой неоднородности и орбитальным моментом собранного из соседних областей вещества. Однако, окончательная скорость вращения планет зависит и от момента, вносимого захваченными кометами. Последняя составляющая является случайной величиной, и может при соответствующем стечении обстоятельств, вызвать обратное вращение планеты, а не только отклонение направления оси вращения, как у Земли. Естественно предположить, что Венера, как и Земля, испытала несколько столкновений с крупными кометами. Только в отличие от Земли добавочный момент преимущественно был отрицательным, что при меньшей начальной массе Венеры и привело к существующей ситуации.

Заключение

Как видно из представленного описания, жизненный цикл гипотетической Солнечной системы очень хорошо совпадает с известными нам фактами. Кроме этого, гипотеза объясняет сразу целый комплекс трудно объяснимых явлений и состояний:

- практически круговые орбиты большинства планет;

- наличие огромного количества комет;

- количество и распределение атомарного вещества широкого спектра элементов таблицы Менделеева по объектам Солнечной системы;

- относительный дефицит момента вращения Солнца;

- происхождение околопланетных колец;

- аномальное вращение Венеры и высокой плотности ее атмосферы;

- происхождение астероидного пояса;

- эксцентриситет планеты Плутон;

- практическое совпадение плоскостей вращения Солнца и всех планет.

Представленные аргументы свидетельствуют в пользу справедливости исходных положений гипотезы. Признание идеи эволюционного процесса создания галактик из сконцентрированного скопления нуклонного вещества позволит построить новые продуктивные теории происхождения вселенной.

Основным выводом из рассмотренной гипотезы можно считать то, что солнечная система не является уникальной, и более того, ее можно считать результатом «серийного» процесса генерации множества звезд подобного типа. А это значит, что Земные условия, обеспечившие развитие жизни, не являются запредельно уникальными.

Нет ни каких оснований полагать, что процесс укрупнения планет закончился. Однако, не известно, что произойдет раньше, или следующее столкновение, или взрыв Солнца.

Дополнительные, практические выводы, которые можно сделать из материала статьи это то, что хотя количество комет и крупных астероидов в Солнечной системе с каждым миллионом лет сокращается, так что вероятность катастрофических столкновений постоянно снижается, но она все еще не равна нулю.

Нижний Новгород, февраль 2010г.

Литература

1. Леонович В.Н., Концепция физической модели квантовой гравитации. Интернет, сайт Новости Науки и Техники.

2. Леонович В.Н., Спиральные галактики и взрыв сверхновых. Интернет, сайт Новости Науки и Техники.

3. Морозов В.И., Физика планет, М., 1967.

4. Вокулер Ж., Физика планеты Марс, М., 1956.

5. Большая советская энциклопедия. (В 30 томах). Гл. ред. А. М. Прохоров. Изд. 3-е. М., «Советская Энциклопедия», 1976.

Размещено на Allbest.ru