книги из ГПНТБ / Кесарев, В. В. Эволюция вещества Вселенной

ГЛАВА IV

ЭВОЛЮЦИЯ ВЕЩЕСТВА В РАЗВИТИИ СОЛНЦА

Вопрос образования Солнца из водорода оста­ вался нерешенным в связи с неясностью того, ка­ ким образом гравитационным силам удавалось преодолевать тенденцию водорода занимать макси­ мальные пространства. Таких трудностей не возни­ кает при формировании Солнца на общих основа­ ниях путем конденсации пылеобразного протовеще­ ства. То, что в современной Метагалактике не фиксируются процессы перехода пыли в плотные тела, не может служить мотивом для возражений. Подобные процессы имели место при формирова­ нии Метагалактики, в настоящее же время они шли бы вразрез с господствующим положением о распы­ лении вещества.

При формировании Солнечной системы прояви­ лись две ярко выраженные тенденции. Одна заклю­ чается в том, что намечалось формирование парной звезды Солнце — Юпитер. Если бы в рамках Сол­ нечной системы протовещества было больше, то Юпитер смог сформироваться до звезды. К счастью, этого не случилось, иначе мы бы не знали, как в действительности выглядят космические тела, по массе близкие к протозвездам. Кроме того, в свете существования Юпитера мы должны быть свобод­ ны от соблазна придумывать экстравагантные ги­ потезы о существовании каких-то особых протозвездных тел.

120

Другая тенденция в формировании Солнечной системы проявилась в том, что первичные космиче­ ские тела возникли по массе в чрезвычайно широ­ ком диапазоне величин:от пылинки конденсата до тела-гиганта. Если бы протовещество было только физическим телом без определенной химической природы, то разнообразие тел по массе не представ­ ляло бы интереса. В этом случае с ростом массы в телах увеличивалась бы энергия гравитации — и только. В случае же шкалы масс протовещества с выведенным химическим составом по автору кар­ тина резко меняется. С увеличением масс постоян­ но возникают глубинные химические процессы, за­ тем они перерастают в термоядерные процессы. Тогда шкала масс разбивается на участки: тела с

кислотами, проходя через нейтральную зону. Что­ бы получить шкалу масс протовещества, недоста­ точно иметь гравитационную энергию — необходи­ мо участие энергии химических процессов. Ученые убеждения которых не позволяют им относить пла­ нету и звезду к одному классу, вынуждены будут признать, что превращение планеты в звезду идет через промежуточное амфотерное космическое тедо, сочетающее в себе химические и термоядерные

12!

процессы. Кроме того, космические тела больших масс не возникают сразу звездами, а становятся ими только по прошествии длительного пускового периода. Этот период также характеризуется как протозвездный, сочетающий химические процессы с термоядерными. Это последнее условие очень важно, если иметь в виду, что содержание водоро­ да в протовеществе составляет только около 2%.

термоядерных процессов. Подходя к этому вопросу на общих основаниях развития планет-гигантов, можно рассчитать главнейшие показатели для про­ то-Солнца. Исходные позиции для определения зон­ ных масс, как и для Юпитера, следующие: отноше­ ние объемов тела и атмосферы 1 :4; отношение

122

масс ядра к верхней мантии 1,14:1,0; степень раз­ вития определяется по массе ядра с верхней манти­ ей; выделившуюся энергию глубинных химических процессов рассчитывали, исходя из 100 каліг. Рас­ четы сведены в табл. 13.

По поводу приведенных показателей протоСолнца можно сказать, что они последовательны: степень развития прото-Солнца, как и полагается, выше Юпитера; масса атмосферы прото-Солнца хорошо вписывается среди других показателей ат­ мосферы: для Земли — 0,14%, для Юпитера — 0,7%, для прото-Солнца— 1,3%.

соединения легких элементов в виде гидридов угле­ рода, азота, кислорода, серы, которые мигрировали в верхние зоны и формировали атмосферу. Отсюда вытекает, что в звезде Солнце термоядерные про­ цессы не могли протекать в центре по двум причи­ нам: во-первых, центр звезды занят металлическим ядром; во-вторых, термоядерное топливо в звезде концентрируется в атмосфере. В свете этого слож­ ный механизм термоядерных процессов в центре звезды и того сложнее, механизм перехода процес­ сов от центра к периферии, предложенный Г. Га­ мовым, просто недействителен.

Подготовка к переходу прото-Солнца в стадию звездного существования выражается также и в том, что за пусковой период подготовляется термо­ ядерное топливо как в качественном, так и в ко­ личественном отношении. Если в условиях Земли за счет гидридов легких элементов формируются три сферы: атмосфера, гидросфера и биосфера, то

123

в условиях Юпитера и Солнца гидриды легких эле­ ментов концентрируются в одной сфере.

Гидриды легких элементов в условиях солнеч­ ной сферы принимают форму плазмы, однако коли­ чественное соотношение элементов сохраняется. Это очень важное условие, так как при горении водорода легкие элементы — углерод, азот (вероят­ но, и кислород с серой) — принимают участие в термоядерных процессах в качестве катализаторов. Без постоянного достаточного количества катали­ заторов углеродно-азотный цикл термоядерных про­ цессов был бы невозможен. Роль катализаторов в термоядерных процессах обычно признается, но никогда не показывается, каким образом обеспечи­ вается их постоянное и достаточное наличие в зо­ нах реакций.

Наконец, подготовка к переходу прото-Солнца

встадию звездного существования выражалась и

втом, что течение начальных химических процес­ сов сопровождалось выделением энергии порядка ІО36 кал. Эта энергия в сочетании с энергией гра­ витации выполнила важную роль инициирования термоядерных процессов, которые вначале могли иметь глубоко эндотермический характер и только

вусловиях высоких температур переходят в экзо­ термические. В свете сказанного, Солнце далеко не сразу пришло в своем развитии к современным показателям. Оно не могло избежать стадии крас­ ного спектрального класса с температурой 3500°, затем стадии оранжевого спектрального класса с температурой 5000° С и только тогда перейти в ста­ дию желтого спектрального класса с температурой

6000° С.

Из истории Солнца нам ничего не известно, хотя возникновение стадий солнечного развития по вре­ мени представляет особый интерес. Мы мало зна­

124

ем прошлое Земли, но для последней все же наМётилась некоторая хронология. Принимая во внима­ ние то, что Солнце и Земля примерно одного воз­ раста, и то, что эволюция Земли в какой-то степени связана с эволюцией Солнца, можно увязать неко­ торые геологические и биологические процессы на Земле с температурой Солнца. Обитаемость Зем­ ли— это свойство планеты, вытекающее из процес­ сов глубинного органического синтеза. Такие про­ цессы наиболее бурно протекали в архейский пе­ риод (первые 2 млрд. лет). После прохождения этих процессов наступил период протерозоя, с ко­ торым связываются признаки обитаемости только в земных водоемах. Объяснение этого явления сво­ дится к тому, что при процессах вулканизма в об­ разовавшихся кратерных водоемах оказывались продукты органического синтеза в виде аминокис­ лот. Температурные условия были таковы, что во­ доемы подогревались внутренним теплом Земли, а от внешнего холода были защищены льдом. От про­ терозоя до карбона обитаемость земных водоемов протекала в условиях внешнего холода, под при­ крытием льда. Это должно означать, что темпера­ тура Солнца была настолько низкой, что не возни­ кало обитаемости Земли на суше. В эту пору сол­ нечная постоянная на Земле была не выше сол­ нечной постоянной на современном Марсе. Не слу­ чайно от протерозоя до карбона в земной коре фик­ сируются биоотложения только водных обитателей. Первоначальные биоотложения растительного про­ исхождения суши приурочены к карбону (320 млн. лет назад), и его первичные биоотложения в резуль­ тате метаморфических процессов дошли до нашего времени в виде антрацитов. Отсюда следует, что

125

лишь 320 млн. лет назад. С этими показателями Солнца следует связывать фотолиз атмосферной воды, органический синтез в атмосфере и фотосин­ тез на земной суше. Таков результат нашего экс­ курса в историю Солнца, связанную с историей Земли.

Данные о прошлом Солнца можно получить также по продолжительности его свечения. Этот показатель полностью определяется запасом тер­ моядерного топлива. Представляется возможным произвести два варианта расчета продолжительно­ сти свечения Солнца, исходя из «водородного» Солнца с содержанием 100% и из содержания во­ дорода в количестве 2%.

Первый, вариант

Расчет по первому варианту настолько невероя­ тен, что должен просто отпасть, так как предпола­ гает продолжительность излучения энергии во много раз больше существования всей Метагалак­ тики. Согласно второму варианту, продолжитель­

2 млрд, лет Солнце существовало в стадии прото­ звезды, то ему остается еще менее 1 млрд, лет пребывать в стадии светящейся звезды. Результат

126

расчета неожиданный, но с позиции «неводородно­ го* Солнца вполне вероятный. Его можно прове­ рить путем установления выхода энергии при взры­ ве звезд. В этом отношении могут представлять ин­ терес вспышки сверхновых звезд с излучением энергии около ІО48—ІО49, эрг. Излучение Сверхно­ вой 1054 в Тельце оценивается в ІО50 эрг. Если иметь в виду, что ее масса составляет 2 солн. ед., то при исходном содержании водорода 2% выде­ лилось бы 8-Ю50 эрг. Это означает, что Сверхно­ вая 1054 в Тельце имела солидный возраст, она успела основную массу водорода уже израсходо­ вать и накопить ядро с массой 50%. При ее взры­ ве масса звезды распределилась пополам: одна половина — остаток взрыва, вторая половина — туманность.

Далее могут представлять интерес вопросы, свя­ занные с расположением реакционных зон на Солн­ це, подача в реакционные зоны топлива и отток продуктов «горения» — водорода. Напомним, что в условиях Земли приток и отток топлива и продук­ тов глубинных процессов совершался по верти­ кальным секторам, как бы по принципу сообщаю­ щихся сосудов. Внешне этот внутренний механизм находил свое отражение в океанических впадинах и континентальных платформах. Нечто подобное существует и на Солнце. Создается впечатление, что термоядерное топливо на Солнце сосредоточи­ вается в виде легких элементов в солнечной атмос­ фере, откуда топливо засасывается по вертикаль­ ным секторам в глубинные реакционные зоны. От­ ток же из реакционных зон совершается по верти­ кальным секторам. Подобный механизм находит свое отражение на солнечном диске в виде его структурных деталей. Похоже, что через гранулы происходит приток глубинной плазмы в атмосфе-

127

ру, а через поры — поступление атмосферной плаз­ мы в глубинный реактор. Вертикальные потоки плазмы определяют показатели гранул и пор по температуре, мощности и направлению вертикаль­ ных магнитных полей.

В условиях Земли глубинные химические про­ цессы протекают с уменьшением объема в зоне ре­ акции, что служит движущей силой динамики ве­ щества по всему объему планеты. Любопытно от­ метить, что и в условиях звезды процесс горения водорода по схеме 4’jH—>-142Не сопровождается уменьшением объема в четыре раза. Может быть, это и является причиной засасывания атмосферной плазмы в реакционную зону.

Гранулы и поры — повсеместные детали сол­ нечного диска при нормальной активности звезды. В периоды повышенной активности Солнца они зна­ чительно укрупняются только там, где действуют силы притяжения со стороны приближающихся космических тел. В эту пору в зоне притяжения гранулы перерастают в факелы, а поры — в зна­ менитые темные солнечные пятна. Не случайно, что факельные поля возникают в сочетании с темны­ ми пятнами. Это должно, по-видимому, означать, что в зоне приливных сил возникает в одинаковой степени усиленный как приток, так и отток плазмы

ностью может свидетельствовать о том, что прилив­ ные силы у них возникают взаимно.

Надо полагать, что в районе возникновения приливных сил верхние зоны звезды подвергаются I деформации (грушевидная форма), в результате чего реакционная зона оказывается углубленной. Ведущие к этой зоне перпендикулярные сектора, заканчивающиеся черными пятнами, в начале ак-

128

тивноста расходятся от экватора иа большие ши­ роты, с затуханием активности черные пятна умень­

свете того, что их можно рассматривать как на­ чальные стадии становления звезды на путь ката­ строфического развития. Не трудно представить, что на Солнце под влиянием более мощных при­ ливных сил протуберанцы и хромосферные вспыш­ ки могут принять такой характер, что поднимут Солнце на уровень «горячей» звезды. Этот теорети­ ческий пример приближает нас к пониманию при­ роды действительно существующих «горячих» звезд. Звезды с такими признаками именуются «молодыми» звездами. На теоретическом примере с Солнцем мы «горячую» звезду вывели не на осно­ ве молодой звезды, а на основе звезды возраста 5 млрд. лет. И это не случайно. Если бы молодые звезды были способны претерпевать катастрофы, то тогда бы не было старых звезд. Кроме того, как можно допустить формирование звезд с явными признаками нестационарное™!?

В периоды повышенной активности Солнца фиксируется испускание солнечных лучей с укруп­ ненными, утяжеленными атомными ядрами. Это свидетельствует о том, что общая направленность процессов на Солнце — термоядерный синтез. Жур­ нал «Шпигель» опубликовал статью «Черная ды­ ра— внутри Солнца», в которой говорится следую­ щее: «Ученые не знают больше, почему светит Солнце. Советские и английские астрономы, а в США физики разными путями пришли к одному и тому же заключению: бытующее представление о