Газопылевые облака их важность для вселенной
Надо сказать, что само понятие космического вакуума как чего-то совершенно пустого давно осталось лишь поэтической метафорой. На самом деле все пространство Вселенной, и между звездами, и между галактиками, заполнено веществом, потоками элементарных частиц, излучением и полями — магнитным, электрическим и гравитационным. Все, что можно, условно говоря, потрогать, — это газ, пыль и плазма, вклад которых в общую массу Вселенной, по разным оценкам, составляет всего около 1-2% при средней плотности около 10 -24 г/см 3 . Газа в пространстве больше всего, почти 99%. В основном это водород (до 77,4%) и гелий (21%), на долю остальных приходится меньше двух процентов массы. А еще есть пыль — по массе ее почти в сто раз меньше, чем газа.
Хотя иногда пустота в межзвездном и межгалактическом пространствах почти идеальная: порой на один атом вещества там приходится 1 л пространства! Такого вакуума нет ни в земных лабораториях, ни в пределах Солнечной системы. Для сравнения можно привести такой пример: в 1 см 3 воздуха, которым мы дышим, примерно 30 000 000 000 000 000 000 молекул.
Распределена эта материя в межзвездном пространстве весьма неравномерно. Большая часть меж звездного газа и пыли образует газопылевой слой вблизи плоскости симметрии диска Галактики. Его толщина в нашей Галактике — несколько сотен световых лет. Больше всего газа и пыли в ее спиральных ветвях (рукавах) и ядре сосредоточено в основном в гигантских молекулярных облаках размерами от 5 до 50 парсек (16-160 световых лет) и массой в десятки тысяч и даже миллионы масс Солнца. Но и внутри этих облаков вещество распределено тоже неоднородно. В основном объеме облака, так называемой шубе, преимущественно из молекулярного водорода, плотность частиц составляет около 100 штук в 1 см 3 . В уплотнениях же внутри облака она достигает десятков тысяч частиц в 1 см 3 , а в ядрах этих уплотнений — вообще миллионов частиц в 1 см 3 . Вот этой-то неравномерности в распределении вещества во Вселенной обязаны существованием звезды, планеты и в конечном итоге мы сами. Потому что именно в молекулярных облаках, плотных и сравнительно холодных, и зарождаются звезды.
Что интересно: чем выше плотность облака, тем разнообразнее оно по составу. При этом есть соответствие между плотностью и температурой облака (или отдельных его частей) и теми веществами, молекулы которых там встречаются. С одной стороны, это удобно для изучения облаков: наблюдая за отдельными их компонентами в разных спектральных диапазонах по характерным линиям спектра, например СО, ОН или NH3, можно «заглянуть» в ту или иную его часть. А с другой — данные о составе облака позволяют многое узнать о процессах, в нем происходящих.
|
Кроме того, в межзвездном пространстве, судя по спектрам, есть и такие вещества, существование которых в земных условиях просто невозможно. Это ионы и радикалы. Их химическая активность настолько высока, что на Земле они немедленно вступают в реакции. А в разреженном холодном пространстве космоса они живут долго и вполне свободно.
Вообще газ в межзвездном пространстве бывает не только атомарным. Там, где похолоднее, не более 50 кельвинов, атомам удается удержаться вместе, образуя молекулы. Однако большая масса межзвездного газа находится все же в атомарном состоянии. В основном это водород, его нейтральная форма была обнаружена сравнительно недавно — в 1951 году. Как известно, он излучает радиоволны длиной 21 см (частота 1 420 МГц), по интенсивности которых и установили, сколько же его в Галактике. Между прочим, он и в пространстве между звездами распределен неоднородно. В облаках атомарного водорода его концентрация достигает нескольких атомов в 1 см 3 , но между облаками она на порядки меньше.
Наконец, вблизи горячих звезд газ существует в виде ионов. Мощное ультрафиолетовое излучение нагревает и ионизирует газ, и он начинает светиться. Именно поэтому области с высокой концентрацией горячего газа, с температурой около 10 000 К выглядят как светящиеся облака. Их-то и называют светлыми газовыми туманностями.
И в любой тyманности, в большем или меньшем количестве, есть межзвездная пыль. Несмотря на то что условно туманности делят на пылевые и газовые, пыль есть и в тех, и в других. И в любом случае именно пыль, повидимому, помогает звездам образовываться в недрах туманностей.
Причины, по которым возникают звезды, точно не установлены — есть только модели, более или менее достоверно объясняющие экспериментальные данные. Кроме того, пути образования, свойства и дальнейшая судьба звезд весьма разнообразны и зависят от очень многих факторов. Однако есть устоявшаяся концепция, вернее, наиболее проработанная гипотеза, суть которой, в самых общих чертах, заключается в том, что звезды формируются из межзвездного газа в областях с повышенной плотностью вещества, то есть в недрах межзвездных облаков. Пыль как материал можно было бы не учитывать, но ее роль в формировании звезд огромна.
Происходит это (в самом примитивном варианте, для одиночной звезды), по-видимому, так. Сначала из межзвездной среды конденсируется протозвездное облако, что, возможно, происходит из-за гравитационной неустойчивости, однако причины могут быть разными и до конца еще не ясны. Так или иначе, оно сжимается и притягивает к себе вещество из окружающего пространства. Температура и давление в его центре растут до тех пор, пока молекулы в центре этого сжимающегося газового шара не начинают распадаться на атомы и затем на ионы. Такой процесс охлаждает газ, и давление внутри ядра резко падает. Ядро сжимается, а внутри облака распространяется ударная волна, отбрасывающая его внешние слои. Образуется протозвезда, которая продолжает сжиматься под действием сил тяготения до тех пор, пока в центре ее не начинаются реакции термоядерного синтеза — превращения водорода в гелий. Сжатие продолжается еще какое-то время, пока силы гравитационного сжатия не уравновесятся силами газового и лучистого давления.
Понятно, что масса образовавшейся звезды всегда меньше массы «породившей» ее туманности. Часть вещества, не успевшего упасть на ядро, в ходе этого процесса «выметается» ударной волной, излучением и потоками частиц просто в окружающее пространство.
Источник
Космос – принцип действия
Юра Жар, 2020
Автором представлены механизмы образования и дальнейшей работы космических объектов. Детальный анализ происхождения планет, образование ядра планеты. Дана возможность поближе рассмотреть солнечные пятна и разобраться в вопросе происхождения комет. Предлагается взглянуть внутрь торнадо и исследовать процесс, проходящий в газопылевом облаке. Приведено описание принципа сжатия чёрной дыры и теории её невидимости. Представлен механизм работы гравитации.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Космос – принцип действия предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
Каждая частица пыли, в газопылевом облаке, имеет отрицательный заряд и соответственно положительно заряженную электронную оболочку. Электронные оболочки частиц пыли, имея примерно равные положительные заряды — отталкиваются друг от друга. Частицы пыли так же, отталкиваются друг от друга, имея равные отрицательные заряды. Электронные оболочки частиц пыли, притягиваются к собственным и к соседним частицам пыли. Это тяготение держит газопылевое облако в сплочённом состоянии. Частицы пыли, защищённые электронными оболочками при таком раскладе, не смогут задеть друг друга и будут располагаться в рассеянном состоянии. Облако находится в состоянии близком к равновесию. За миллионы лет, частицы пыли окружённые электронными оболочками будут перемещаться к центральной области газопылевого облака и постепенно уплотняться между собой. Концентрация частиц пыли в центральной области газопылевого облака, достигнет такого предела (N), при котором они уже не смогут находиться в состоянии равновесия. Частицы пыли, начнут хаотически перемещаться в пространстве.
В какой-то момент, две частицы пыли, начнут вращаться вокруг одной общей оси. В это действо будут вовлекаться ближайшие частицы пыли. В самом центре этого “хоровода”, из-за быстрого вращения, образуется зона отрицательного заряда. Попав в эту зону, каждая частица твёрдого вещества будет отдавать свою электронную оболочку, вновь образованной электронной оболочке пред планеты. В зоне отрицательного заряда, частицы пыли, начнут создавать плотное пылевое вращающееся образование, вокруг которого будет вращаться электронная оболочка. Молодая предпланета, как “клубок”, начнёт “наматывать” на себя пыль — газопылевого облака.
Размер центральной области газопылевого облака, где концентрация частиц пыли и их электронных оболочек, достигнувших значения — (N) может составлять несколько миллионов километров. Первое плотное пылевое вращающееся образование (предпланета), даст “толчок” для создания последующих плотных пылевых образований, в виде завихрений в центральной области газопылевого облака. Возможно и самостоятельное образование предпланет, в разных частях центральной области газопылевого облака, где достигнуто значение — (N). В “разбуженном” газопылевом облаке, начнут образовываться молодые предпланеты, пока концентрация частиц пыли, в центральной области газопылевого облака — не ослабнет.
Источник