Светлов Владимир Николаевич. Замедление вращения Солнца

Замедление вращения Солнца

Введение

Исследования строения солнечной системы выявили ряд особенностей в её структуре. Одной из них является распределение углового момента между Солнцем и планетами. Оказалось, что наша звезда обладает угловым моментом в 200 раз меньшим, чем планеты, тогда как в спутниковых системах больших планет центральное тело имеет значение углового момента в 100 раз большее, чем спутники. Делалось множество попыток для объяснения медленного вращения Солнца. Ясно, что это может быть связано с процессом формирования планетной системы. Рассмотрим качественно один из возможных сценариев появления указанной особенности. Стремиться к большой точности бессмысленно, так как абсолютно неизвестны начальные условия. Будем основываться на закономерностях вращательного движения и упрощённых выражениях, его описывающих. Откажемся также от перебора всевозможных вариантов, выбрав один из них, чтобы более наглядно выявить суть явления.

Современные характеристики Солнца известны. Оно имеет: массу M_s= 2 10³⁰kg, радиус R_s=7 10⁸m, плотность d_s= 1400 kg/m³, момент инерции I_s=0,4 M_sR_s²,период вращения P_s= 2,4 10⁶sec,частоту вращения f_s= 2?P_s^-1sec^-1, угловой момент L_s=0,4 M_sR_s²f_s = 2 10⁴¹Jsec. Справочные данные:

Угловой момент кольца L = MR² f Jsec .

Угловой момент однородного шара L = 0,4 MR²f Jsec.

Требуется найти выражение, связывающее P_s c начальным P₀.

Предположение

Солнце формировалось при сжатии первичного облака, которое было спутником звезды с массой 100 M_s. Через десять миллионов лет оно выглядело как звезда спектрального класса A_m и обладало: массой M₀ - 1,1 M_s , радиусом R₀ -10⁹m, большой частотой вращения f₀ с малым периодом P₀ и магнитным полем, в тысячу раз превышающего наблюдаемое сейчас у Солнца. По оценкам специалистов массивные звёзды проходят свой жизненный путь за десяток миллионов лет и взрываются как сверхновые с образованием ударного фронта и не оставляя никакого остатка. Ударный фронт двигается при этом со скоростью V_f - 10⁷m/sec и обладает плотностью d_f . Видимо, воздействие подобного объекта на молодое Солнце и послужило причиной замедления его вращения, так как оно было спутником массивной звезды.

Замедление вращения Солнца

Важные моменты процесса показаны. Рис.1(а) отображает исходное состояние звезды перед воздействием ударного фронта, обладавшего ощутимым скоростным напором p, который изменил её форму от сферической до эллиптической, p= d_f V_f² J/m³. Это показано на рис.1(b), из которого видно, что большая ось эллипсоида вращения совпала с направлением оси вращения. Оставшиеся оси предполагаются равными. Такая фигура соответствует одному из состояний стоячей кольцевой волны тяжести, для которой разность значений величин большей оси и

исходного радиуса звезды, определяет амплитуду волны (А). Движение вещества в стоячей волне происходит по определённым траекториям. Это схематично изображено стрелками на рис.1(b). Оно начинается сразу же по окончанию воздействия.

Поток вещества в экваториальной плоскости к экватору создаёт условия для отрыва от него тороподобного кольца с массой М_к = 0,1 М₀, а масса звезды будет уже равна солнечной М₁ = М_s_. При удалении кольца от звезды угловой момент кольца будет увеличиваться, а звезды уменьшаться, что и приведёт к эффекту замедления вращения центрального тела (см. рис.1(с)). Согласно закону о сохранении углового момента составим уравнение.

L₀ = L_k + L₁(1). Введём q= P_s/P₀ = L₀/L_s, и перепишем (1):

q = L_k/L_s + L₁/L_s = (M_kR_k² ?_k + 0,4 M₁R₁² ?₁)/0,4 M_sR_s²?_s(2)

Учтём:M_k = 0,1M_s , f_k - f₀, R_kfr(t) + R₁, R₁-R₀, M₀=M_k + M_s, (R_o/R_s)²= 2, при увеличении r(t) отношение f₁/f_s стремиться к 1. Получ: q = 5 r²/R₀² + 10 r/R₀ + 2 (3) , где r(t) = r, q>> 2.

Обозначив r/R₀ = x, получ уравнение: x² + 2x - q = 0 (4).

Находим: r² = 5qR₀² , r = 2,2R₀q^0,5 (5) . Задавая значения q можно находить расстояние r , на котором в системе (кольцо - звезда) должна сохраняться сильная связь, вероятно, за счёт магнитного поля. Данные представлены в таблице 1.

Таблица 1.

N	1	2	3
q	q^0,5	r R₀	r m
100	10	22 R₀	2,2 10¹⁰
200	200	31 R₀	3,1 10¹⁰
1000	1000	70 R₀	7,0 10¹⁰

Заключение

В рамках сделанных предположений удалось дать логичное объяснение наблюдаемому медленному вращению Солнца и найти выражение для степени замедления. Удаление кольца в плоскости экватора зафиксировало положение наклона оси вращения Солнца относительно плоскости эклиптики.

Литература

1.The modern problems of the star evolving. Ed. by A.G. Masevich. Nauka Publishers, Moscow, 1989 (In Russian).

2. А.Б. Северный. Некоторые проблемы физики Солнца. Москва, Наука, 1988.

Оставить комментарий © Copyright Светлов Владимир Николаевич (vnsvet@yandex.ru) Размещен: 22/12/2016, изменен: 22/12/2016. 12k. Статистика. Рассказ: Проза Иллюстрации/приложения: 1 шт. Скачать FB2		Ваша оценка:

Светлов Владимир Николаевич : другие произведения.

Замедление вращения Солнца