Солнце момент количества движения

Механическое взаимодействие планет и Солнца

I. Обмен моментом количества движения в солнечной системе

Угловые скорости на круговых орбитах зависят от радиуса по закону Ньютона:

Угловая скорость вращения Солнца в экваториальных широтах Орбита, на которой , будет иметь радиус:

Все планеты, имеющие радиус круговой орбиты > , будут получать от Солнца момент количества движения и удаляться от него, если бы масса Солнца оставалась постоянной. Это результат воздействия приливных волн на Солнце.

Все тела и малые планеты, которые были и есть на орбитах с радиусом менее 27 млн. км должны были приливными волнами тормозиться и падать на Солнце. При этом момент количества движения Солнца будет возрастать.

Тот факт, что экваториальная угловая скорость вращения Солнца больше скорости в полярных областях, можно рассматривать как свидетельство непрерывного потока падающих на Солнце тел. Полярные области получают свою долю момента количества движения только за счет выравнивания угловых скоростей в объеме Солнца. Количественная оценка этого взаимодействия кажется невозможной без поступающей массы из Космоса через полярные области.

Для подобных оценок важны и предположения о глубинном строении Солнца, в том числе, о величине ядра. Возможно и повторяющиеся выбросы плазмы являются следствием не внутренних процессов, а падения космических тел, захваченных Солнцем.

II. Приливные волны

Гравитационное взаимодействие двух тел конечного размера обусловлено их взаимным притяжением. Эти силы приложены к центру масс каждого тела и направлены по линии, соединяющей эти центры.

Силы инерции, удерживающие тела от падения друг на друга, связаны с движением по криволинейным траекториям и направлены так, чтобы в каждый момент уравновешивать силы тяготения. Центр масс двух тел остается неподвижным. Форма отдельного тела определяется собственным гравитационным полем, распределением массы в объеме тела и его способностью удерживать свою первоначальную форму силами сцепления между своими частями тела на разных масштабных уровнях.

Если тело вращается около собственной оси, то действие сил инерции также не может быть уравновешенным в объеме тела без участия сил сцепления. При взаимодействии двух тел их собственные гравитационные поля постоянно находятся в возмущенном состоянии, что вызывает непрерывное движение масс внутри тел. Это движение изменяет форму тел и влияет на движение тел друг относительно друга вследствие обмена моментом количества движения.

Возмущенные собственные гравитационные поля могут быть представлены эквипотенциальными поверхностями, что бывает удобно при рассмотрении осесимметричных тел. Эквипотенциальная поверхность возмущенного поля тесно связана со взаимным расположением двух тел, а само тело вращается вокруг собственной оси. В каждый момент времени эквипотенциальная поверхность показывала бы ту форму, которую должно принять физическое тело, чтобы действие гравитации двух тел было скомпенсировано на поверхности. Очевидно, что это равновесие недостижимо: ускорение пропорционально расстоянию между поверхностями и будет убывать со временем.

Постоянство скорости вращения тела в неподвижном возмущенном собственном гравитационном поле должно привести к устойчивому профилю поверхностной волны, которая движется вслед за фазой максимального отклонения от эквипотенциальной поверхности. Скорость поверхностных волн зависит от длины волны, Это позволяет выделить ту длину волны, которая будет определять амплитуду деформации поверхности тела.

Поверхностные волны связаны с перемещением масс лишь вблизи поверхности в слое, соизмеримом с длиной волны. Можно ожидать, что регулярно повторяющееся механическое движение в слое постоянной толщины должно наделить его свойствами, отличными от соседних слоев.

В атмосфере с непрерывно меняющейся плотность по высоте (по радиусу) определить положение относительно тонкого слоя, рожденного приливными волнами, затруднительно.

Введем дополнительно следующее соображение. В слое, где механическое движение обусловлено приливными поверхностными волнами, непрерывно повышается кинетическая энергия атомов и растет соответственно скорость звуковых волн. Если эта часть механической энергии не будет ограничена, то газодинамические волны конечной амплитуды рассеют энергию приливной волны. Это будет происходить до тех пор, пока слой не займет положение, где энергетический баланс не ограничит скорость звуковых волн на пределе, равном скорости движения приливной волны в гравитационном поле.

Можно догадаться, что на Солнце этим условиям удовлетворяет фотосфера, интенсивно излучающая свет.

III. Количественные оценки

Пусть фотосфера тот слой, по которому движется приливная волна. Скорость волны в тонком слое равна , где g – ускорение силы тяжести на поверхности Солнца, — толщина фотосферы. Скорость приливных волн определяется в основном угловой скоростью вращения Солнца. Умножая ее на радиус, получим: . Постоянная g=2,7 10 4 см/с 2 , = 1,7 10 5 см/с.

Отсюда следует: =10 6 см или 10 км.

Скорость звуковых волн в фотосфере не должна превышать скорость приливных волн с=1,7 10 5 см/с. Если бы фотосфера имела тот же молекулярный состав, что и тропосфера, где скорость приливных волн и скорость звука равны, их температуры относились бы как квадраты скорости звука. Это отношение равно 30, и температура фотосферы должна бы равняться

9000 0 К. Если фотосфера состоит из газа того же состава в атомарном состоянии, то температура ее будет в раза меньше, т.е.

Разумеется эти количественные оценки температуры не имеют доказательной силы, но они наводят на размышление о роли механического взаимодействия планет и Солнца. Разогрев фотосферы приливными волнами и перемещение этого тонкого слоя по глубине, а также изменение скорости вращения Солнца – все это может влиять на излучаемые Солнцем световые потоки и на жизнь на Земле.

Представляется необходимым критически пересмотреть общепринятые представления об энергоисточниках эволюционных процессов в солнечной системе и в недрах планет.

Источник

Солнце момент количества движения

Для понимания истории развития Солнечной системы важно исследовать распределение в ней момента количества движения. Рис. 2.3.1-2.3.4 показывают, что удельные моменты количества движения соответствующих вторичных тел больше, чем у вращающегося центрального тела, на один-три порядка величины.

Это обстоятельство является одним из основных затруднений во всех теориях типа теории Лапласа, утверждающих, что и вторичные тела, и центральное тело произошли из начальной массивной туманности. Последняя во время своего сжатия оставляла за собой ряд колец, из которых позднее образовались вторичные тела. Каждое из колец должно было иметь момент количества движения, практически равный орбитальному моменту вторичного тела, образовавшегося из него. А центральное тело должно было обладать намного меньшим моментом количества движения. Однако не было найдено приемлемого механизма, посредством которого можно было достичь указанного распределения момента количества движения в процессе сжатия. Можно представить только одну возможность установления такого распределения, а именно: центральное тело после отделения от колец теряет большую часть своего момента количества движения.

В случае Солнца такая потеря, вероятно, могла быть обусловлена солнечным ветром. Если основываться на современных условиях для солнечного ветра, то время уменьшения скорости вращения Солнца в раз должно равняться лет [81]. Принятый сейчас возраст Солнца составляет около лет. Таким образом, учитывая ошибки в оценке, нельзя считать невероятным, что солнечный ветер может быть эффективным средством уменьшения момента количества движения Солнца. Однако приведенное выше значение известно не очень точно, так как до сих пор мы еще не в состоянии решить, всегда ли в прошлом солнечный

ветер сохранял свои современные свойства. Эмиссия солнечного ветра зависит от некоторых магнитогидродинамических процессов, которые пока еще не вполне ясны.

Возможно, что одно или более звеньев в этой запутанной причинной цепи изменялись таким образом, что темп потерь момента количества движения изменился на порядок величины. Поэтому, если основываться на гипотезе торможения солнечным ветром, то можно предположить, что «новорожденное» Солнце имело приблизительно тот же момент количества движения, что и теперь, но его величина вполне могла быть и больше на порядок или более.

Сказанное выше представляет собой предположения о раннем периоде «штормового солнечного ветра». Эти предположения основаны главным образом на аналогии со звездами типа Тельца, но, не считая неопределенностей в интерпретации наблюдений последних, связь между такими звездами и образованием планет сомнительна. Более того, имеющиеся данные по облучению первичных зерен не подтверждают резких изменений в энергетическом спектре корпускулярных потоков, которые должны были бы сопровождать значительное усиление эмиссии частиц солнечного ветра (см. также разд. 5.5).

Указанные неопределенности свидетельствуют о том, насколько трудно делать какие-либо выводы о гетегонном процессе из исследования образования планет вокруг Солнца. Значительно более надежные результаты дает изучение образования спутников вокруг планет.

Во всех системах спутников удельные моменты количества движения орбитального движения спутников на несколько порядков величины больше, чем соответствующий момент вращающегося центрального тела. Предположить замедление вращения центрального тела с помощью гипотетического процесса, аналогичного предложенному для Солнца, совершенно невозможно, так как в этом случае потребовался бы механизм для обеспечения почти одинаковых периодов осевого вращения Юпитера, Сатурна и Урана, несмотря на тот факт, что эти планеты имеют сильно различающиеся системы спутников. Из изохронности собственных вращений, рассмотренной в разд. 9.7-9.8, сделан вывод, что планеты не могли потерять значительную долю своего момента количества движения. Кроме того, мы установили, что теория Джули о собственном вращении планет (см. гл. 13) является существенным подтверждением теории планетезимальной аккреции, которая коренным образом отличается от теории сжимающейся туманности Лапласа.

Источник

В Солнце сосредоточена большая часть массы, но малая часть момента импульса Солнечной системы

Содержание

Заявление CE302: [ править ]

В Солнце содержится 99% массы Солнечной системы, но менее 1% момента импульса. Оно вращается слишком медленно для того, чтобы можно было считать, будто оно образовалось естественным путём.

Источник [ править ]

• Brown, Walt, 1995. In the Beginning: Compelling evidence for creation and the Flood. Phoenix, AZ: Center for Scientific Creation, p. 19.

Ответы [ править ]

1. Среди звёзд солнечного типа есть строгое соотношение между возрастом и скоростью вращения: более молодые звёзды вращаются быстрее (Baliunas et al. 1995). Это указывает на наличие какого-то механизма торможения, замедляющего вращение звезды. Вероятным кандидатом на эту роль является взаимодействие между магнитным полем звезды и её звёздным ветром (Parker 1965).
2. В модели Дорофеевой и Макалкина (Дорофеева, Макалкин; 2004) описан процесс аккреции протопланетного диска, при котором момент импульса перераспределяется за счёт трения между соседними цилиндрическими слоями диска, вращающимися с разной скоростью:

«При кеплеровском законе вращения внутренний слой теряет угловой момент, отдавая его внешнему. В результате во внутренней части диска масса медленно (по сравнению с орбитальным движением) перетекает внутрь и аккретирует на звезду. В силу закона сохранения углового момента меньшая часть массы диска, расположенная в его внешней части, перемещается в противоположном направлении, увеличивая радиус диска».

Источник

Солнце момент количества движения

Космогония — наука о происхождении и развитии небесных тел — является важнейшей отраслью астрономии, так как она, соединяя в себе астрофизику (физику небесных тел) и звездную астрономию (науку о строении звездных систем), позволяет единственно правильно диалектически разрешить проблему внутреннего строения планет и звезд и найти источники звездной энергии, одновременно разрешив вопрос о происхождении Земли и о ее начальном состоянии.

В последние десятилетия космогония переживала глубокий кризис, вызванный отказом многих идеалистически настроенных космогонистов от материалистического подхода к проблемам космогонии. Не материальный мир, не данные современной астрофизики и звездной астрономии были положены в основу космогонических исследований, а произвольные гипотезы, не имевшие под собой никаких серьезных оснований. Космогония искусственно обеднялась в отношении ее фактического содержания. Так, например, в гипотезах Чемберлина, Мультона и Джинса рассматривались лишь факты, известные еще во времена Лапласа. Незнание фактического материала и нежелание с ним считаться стало обычным для многих зарубежных космогонистов. Все это не могло не приводить к компрометации не только «космогонических гипотез», но и самой идеи построения научной космогонии, к мысли о бессилии человеческого познания.

Советские астрономы первыми преодолели затянувшийся космогонический кризис и приступили к сведению теории происхождения звезд и планет. Теперь над разработкой этой теории трудятся не одиночки-космогонисты, а целые коллективы. Большие успехи советской космогонии отражены в решениях совещания по вопросам происхождения солнечной системы, созванном в апреле 1951 года отделением физико-математических наук АН СССР. Несмотря на наличие серьезных разногласий среди советских астрономов по ряду вопросов, уже сейчас вырисовываются контуры подлинно научной теории происхождения звезд и планет, обоснованной многочисленными фактами и теоретическими расчетами.

Книга М. П. Ивановского посвящена почти двухвековой борьбе передовых ученых-космогонистов за торжество идеи развития окружающей нас части Вселенной. В ней наряду с твердо установленными фактами и вполне разработанными теориями излагается и ряд гипотез, многие из которых в настоящее время являются лишь смелыми догадками. Без этих гипотез немыслимо дальнейшее развитие космогонии. Некоторые из них со временем превратятся в теории, другие же будут опровергнуты дальнейшим развитием науки. Но все они сыграют свою роль в решении великой задачи изучения развития звездного мира.

Среди научно-популярных книг по астрономии книга М. П. Ивановского является не только первой в советской литературе, полностью посвященной проблемам космогонии, но и единственной книгой, где излагается современное состояние этой науки.

ПРЕДВИДЕНИЕ ВАЖНЫХ ОТКРЫТИЙ

Порядок и закономерность

Природа в высшей степени упорна в своих законах, даже в мелочах, которыми мы пренебрегаем. И малейшего не должно приписывать чуду.

Основные сведения об орбитах планет и их спутников ученые приобрели в конце XVII и в XVIII веках. По мере того, как накапливались эти сведения, у астрономов росло убеждение, что в солнечном семействе господствуют не случай и неопределенность, а порядок и закономерность. И астрономы почувствовали себя в положении разведчиков, напавших на след, который обязательно должен привести к важным открытиям.

Дальнейшие исследования подтверждали эту мысль. Чем основательнее, полнее становились знания о Солнце, планетах и лунах, тем больше закономерностей открывалось перед наукой.

Прежде всего выяснилось, что планеты обращаются вокруг Солнца по орбитам, которые по своей форме очень близки к окружностям, только Меркурий движется по орбите, совсем не похожей на окружность. Он обращается по эллипсу, у которого большая ось гораздо длиннее малой. О существовании Плутона, обладающего столь же удлиненной орбитой, в XVIII веке не знали. Таким образом, наибольшими отклонениями орбит от круговой формы отличаются крайние планеты — самая близкая и самая далекая от Солнца.

Все планеты солнечной системы движутся в одном направлении и примерно в одной плоскости.

Направление движения у всех планет одинаковое: они движутся в ту же сторону, в какую вращается вокруг своей оси Солнце. Если посмотреть на солнечный мир со стороны звезд, составляющих созвездие Дракона, то орбитальное движение планет и вращение Солнца будет направлено против часовой стрелки.

Спутники планет, которые были известны ученым в середине XVIII века, соблюдают точно такой же порядок: их орбиты имеют форму окружностей и обращаются они возле своих планет в ту же сторону, в какую вращаются планеты.

Планеты не роятся вокруг Солнца «неорганизованной» стаей, — наоборот, их движения очень упорядочены. Орбиты планет расположены примерно в одной плоскости, то есть так, как будто они плавают на поверхности незримой жидкости. И что особенно замечательно, — плоскость планетных орбит почти совпадает с плоскостью, проведенной через экватор Солнца. Иначе говоря, планеты кружатся возле Солнца, словно прикованные невидимой цепью именно к экваториальному поясу центрального светила.

Наклоны орбит планет невелики.

Наиболее резким образом это единообразие нарушает только далекий Плутон. Его орбита наклонена к плоскости солнечного экватора на 12,1°.

Луны также следуют примеру больших членов солнечной семьи: почти все они обращаются в плоскости экватора своих планет.

Планеты, у которых удалось заметить вращение вокруг осей, вращаются в одну сторону с Солнцем.

Словом, все движения в солнечной системе — вращение Солнца и планет, обращение планет и лун по их орбитам — очень упорядочены и единообразны.

Австрийский астроном Иоганн Кеплер был глубоко убежден, что обращение планет вокруг Солнца подчинено определенным и точным законам. Он мечтал эти законы выявить и изложить их в задуманном им большом астрономическом сочинении под названием «Гармония Мира». Кеплер упорно искал эту гармонию в планетной системе. Он несколько лет отдал вычислениям, желая вскрыть зависимость между временами обращения планет вокруг Солнца и их средними расстояниями от Солнца.

Кеплер перемножал эти величины, возводил их в степень, извлекал квадратные и кубические корни… Работал, не покладая рук. Каждое свое вычисление он не ленился повторять по нескольку раз, чтобы из бежать ошибок. Настойчивость, с какой Кеплер стремился к намеченной цели, его невероятное трудолюбие и усидчивость поражали астрономов, знакомившихся с его рукописями.

Упорство победило. В 1618 году Кеплеру удалось найти ту гармонию, которую он подозревал в движении планет.

Он помножил само на себя время обращения Марса, то есть, иначе говоря, возвел его в квадрат, затем взвел в куб среднее расстояние Марса от Солнца — и в обоих случаях получил одинаковые числа.

Разумеется, все свои расчеты Кеплер вел в соответствующих друг другу единицах: время обращения планет он брал в земных годах, а их средние расстояния от Солнца — в радиусах земной орбиты.

Источник