11. Концепция образования солнечной планетной системы.

11. Концепция образования солнечной планетной системы.

***

Аннотация.

      Рассмотрен процесс образования планет солнечной системы, включая Землю, структура системы при решающей роли солнечной радиации. Объяснена причина наличия магнитных полей у части планет.

***

 

         Рассмотрим процесс рождения СПС (солнечной планетной системы) с момента рождения тех веществ, из которых она образовалась. В химический состав веществ, которыми представлена Земля, входят, в частности тяжелые металлы и вода. Это говорит о том, что исходными объектами протогениторами, предшествующими рождению СПС были сверхновые звезды, т.к. именно при взрыве сверхновых звезд происходит синтез, в частности, ядер тяжелых элементов. Таким образом, начальным этапом образования СПС был термоядерный взрыв первичной звезды, масса которой в сотни раз, превосходила массу Солнца. Орбита этой звезды в Млечном Пути находилась между центром галактики и орбитой современной СПС.

     Звезда обладала собственным моментом импульса. Ось вращения звезды была наклонена к экваториальной плоскости галактики под углом, примерно, 35 градусов и пересекалась с осью вращения галактики Млечный Путь. Таким образом, веществу, находившемуся в полярной области звезды с противоположной стороны от оси вращения галактики, энергией взрыва была предана некоторая начальная скорость, с которой оно начало свое движение от точки взрыва.  При этом движении продукты взрыва тормозились гравитационными полями:

- взорвавшейся звезды,

- галактики.

       Гравитационные эффекты и эффекты преобразования звездного вещества приводят к дифференциальности вращения вещества относительно оси вращения звезды в целом (статья 7 «Концепция теории образования и эволюция звезд…»). Чем ближе к оси вращения звезды находится звездное вещество, тем ниже его угловая скорость вращения. Эта закономерность сохранилась и в том облаке, которое образовалось из приполярного вещества звезды, перемещавшегося вдоль радиуса галактики. Угловая скорость вращения вещества, находившегося в центральном объёме облака вдоль направления его движения, была ниже угловой скорости вращения вещества в периферийных объёмах облака. В дальнейшем из вещества, находившемся в центральном объёме облака, образовалось Солнце.

        При своем движении вещество взорвавшейся звезды столкнулось с другим облаком, в состав которого входили тяжелые металлы, которое образовалось ранее в результате гравитационного взрыва другой сверхновой звезды.  В итоге, движение вещества взорвавшейся звезды вдоль радиуса галактики прекратилось. Это произошло в том месте, где проходит траектория движения орбиты СПС. В результате столкновения облака объединились за счет действия единого гравитационного поля в единое облако по форме близкой к сферической.

     При взрыве внутренняя потенциальная энергия звезды переходит в кинетическую энергию в виде разлетающегося в шаровом пространстве раскаленного вещества от точки  центра массы звезды, которые до взрыва находилось в плазменном состоянии. После исчезновения сил отталкивания раскаленное вещество продуктов взрыва движется по инерции.

      После взрыва звезды микрочастички вещества перестают непосредственно контачить между собой и начинают перемещаться самостоятельно с той начальной линейной скоростью, которая у них образовались при взрыве. На  первом этапе при  взрыве звезды происходит  расширение продуктов взрыва разогретых до чрезвычайно высоких температур.

    Быстро расширяющееся в объёме вещество взорвавшейся звезды сопровождается его охлаждением за счет:

- его расширения,

- излучения тепловой энергии в окружающее космическое пространство.

    На начальном этапе взрыва его продукты были представлены сильно ионизированными атомами химических элементов. По мере снижения температуры продуктов взрыва, ионизированные атомы переходили в состояние нейтральных атомов. При электрической нейтрализации атомов произошел переход к началу процесса образования химических молекул, в частности всевозможных оксидов, включая и воду в большом количестве, т.к. кислорода и водорода в продуктах взрыва было предостаточно.

     Силами, которые способствуют объединению отдельных атомов и молекул, в более крупные микрочастицы, являются:

- магнитные,

- электрические,

- гравитационные.

     На первом этапе акреции приоритетными силами, обеспечивающими первичное укрупнение частиц, являются:

- магнитные,

- электрические.

     Наиболее сильным эффектом в процессе объединения микрочастичек обладают магнитные силы, т.к. они не подвержены экранизации и намного порядков по своей величине превосходят гравитационные силы. С другой стороны, наиболее яркие магнитные эффекты проявляются в железных и никелевых микрочастичках. По этой причине происходила первичная сепаративная акреция железоникелевых химических элементов, т.е. быстрыми опережающими темпами происходил рост размеров микрочастичек представленных железом и никелем. Это были прообразы железоникелевых и железокаменных метеоритов. Таким образом, в первичном распределении химических элементов, чем выше была концентрация атомов железа и никеля, тем выше была скорость акреции в более крупные частички.

    Там, где преобладающими были легкие и сверхтяжелые химические элементы, решающую роль в акреции играли именно легкие химические элементы, т.к. концентрация тяжелых элементов в них была относительно небольшой. Поскольку у легких химических элементов магнитные свойства выражены слабо, на первом этапе их акреции решающую роль играли уже электрические силы. При достижении размера частичек порядка микрона электрические силы уже переставали играть первую роль сил притяжения и на следующем этапе акреции решающую роль начинают играть уже гравитационные силы, которые не подвержены эффекту экранизации. Продукты взрыва сверхновой звезды превратились из газообразного в газополевое облако. Такое состояние продуктов взрыва называют планетарной туманностью.

       Продолжался процесс объединения железоникелевых частичек. Для них магнитные силы, как решающий фактор их объединения продолжали играть роль до достижения массы космических объектов в сотни килограмм, т.к. при объединении элементов, обладающих магнитными силами, их магнитное притяжение только увеличивалось. Таким образом, процесс роста размеров железоникелевых и железокаменных космических объектов несоизмеримо опережал рост частичек, представленных легкими и сверхтяжелыми химическими элементами, т.к. когда железоникелевые космические объекты уже перешли в стадию планетоземалий, частички представленные легкими и сверхтяжёлыми химическими элементами достигли размеров всего лишь нескольких микрон.

     Здесь необходимо обратить внимание на следующее обстоятельство. Запустился процесс гравитационного  сжатия газового облака. Поскольку первичное газопылевое облако обладало моментом импульса, поэтому в процесс его сжатия, происходивший под действием гравитационной силы, постепенно начинает вмешиваться центробежная сила, которая в плоскости вращения облака начинает оказывать противодействие процессу постепенного сжатия облака. При уравновешенной центробежной силе и силе гравитационного сжатия процесс сжатия облака в плоскости его вращения прекращается.

         Определим размер СПС, исходя из современных астрономических данных, а именно через местонахождения самых далеких объектов, принадлежащих этой системе. По данным астрономов самыми далекими космическими объектами СПС являются кометы пояса Оорта, находящиеся на расстоянии 40 тыс. астрономических единиц. Это расстояние соответствует 0.6 световым годам. С другой стороны, звезды, включая Солнце, образуются из газовых облаков, первичный размер которых определяется  следующей формулой (ст. 7 «Концепция теории образования и эволюция звезд….», строка 36).     

          (1)

 

Где:     G     - гравитационная константа,

             M    - масса звезды,

             m    - масса молекулярного водорода,

             k    - постоянная Больцмана,

             T  - начальная температура вещества газового облака равная 3 градусам Кельвина.

     (2)

 

 

      Таким образом, размер облака Оорта, определяется тем первичным размером газопылевого облака, из которого образовалась СПС.

    Плотность вещества туманности при ее максимальном расширении равна следующей величине:

        (3)

Где: М – масса Солнца,

          - радиус туманности равный       м.

     Эта плотность, примерно, на 3 порядка превосходит плотность вещества галактики Млечный Путь. Здесь необходимо обратить внимание на следующее обстоятельство. Газовая часть газопылевого облака, из которого образовалось Солнце, под действием гравитационной силы сгущалось в основном вдоль оси Солнца, поэтому процесс образования Солнца не препятствовал тем процессам, под действием которых происходило образование планет СПС.

      Вообразим, что облако представлено невзаимодействующими между собой МТ. Поскольку облако обладало моментом импульса, все МТ (материальная точка- геометрическая точка, обладающая массой) перешли на движение по эллиптическим орбитам с эксцентриситетом, одним из фокусов  которого было протосолнце. Особенностью движения космических объектов вокруг протосолнца было то, что, при начальном движении пылинок, чем ближе они располагались к линии, проходящей через центр плоскости эклиптики, тем больше величина эксцентриситета той орбиты, по которой движется пылинка, т.е. орбита сужается. Пылинки, расположенные точно на линии, вообще движутся по прямой линии навстречу друг к другу к точке ЦМ газопылевого облака. Примем, материальные точки, представляющие облако, никак не взаимодействуют друг с другом, таким образом, при сжатии облака МТ по эллипсоидным траекториям движутся к области пространства, расположенного вокруг протосолнца. Достигнув этой области, обогнув протосолнце, МТ начинают от него удаляться. Общий объем облака, пройдя через минимум, начинает увеличиваться и, в конечном счете, расширяется до той величины, с которой ранее начался процесс его сжатия. Затем снова начинается процесс его гравитационного сжатия и т.д. Таким образом, вещество облака будет пульсировать в  пространстве с некоторой величиной периода этой пульсации.

   Определим время сжатия облака от начального радиуса равного 0.57 световым годам (ст. 7 «Концепция теории образования и эволюция звезд….», строка 100).     

        (4)

 

    С учетом этапа расширения облака, общее время периода пульсации равно 3.4 млн. лет.  При сжатии облака скорость движения его периферийных вещественных частичек на орбите Земли  достигает следующей величины:

      (5)

 

     Эта скорость является максимальной на орбите Земли для космических объектов, движущихся относительно СПС.  

     Здесь был рассмотрен случай, когда облако представлено веществом из невзаимодействующих МТ. В реальности, процессы сопровождающие сжатие облака, протекают существенно сложнее, чем в идеальном случае. Рассмотрим процесс сгущения облака, представленного реальными частичками. Как было сказано выше, после остывания вещества облака, в нем начинаются процессы объединения молекулярных частичек, движущихся по близким траекториям в пылинки, вначале за счет действия магнитных и  электрических сил притяжения, а по мере их укрупнения, за счет гравитационных сил.

   Из астрономических наблюдений площадь сечения такой пылинки равна (радиус равен 1 микрону):

м       (6)

 

    Примем, плотность вещества пылинок равна плотности воды. Определим количество первичных пылинок, образовавших планеты солнечной системы. Совокупная масса вещества планет равна: 2.7кг.

    Масса одной пылинки равна , где ρ – плотность вещества.

    Количество пылинок определяется выражением:

           (7)

 

   Совокупная площадь сечения пылинок равна:

      (8)

 

    Определим площадь эклиптики планет Солнечной системы во внешних границах Пояса Койпера:

     (9)

 

    Определим вероятность столкновения частиц в плоскости эклиптики, т.к. именно ее  должна пересечь та масса частичек, из которых в дальнейшем образуются кометы и метеориты (8,9):

       (10)

 

       (11)

     Таким образом, только десятитысячная часть массы в виде пылинок сможет беспрепятственно проскочить плоскость эклиптики и продолжить свое космическое путешествие по орбите вокруг протосолнца. Из этой части вещества в дальнейшем образуются кометы за счет соединения пылинок в более крупные космические объекты. Главной особенностью комет является то, что они - хранилище воды в виде льда. Основная часть пылинок, движущиеся по различным траекториям, столкнувшись в плоскости эклиптики, в дальнейшем образует различные планетарные вещественные структуры, вращающиеся вокруг протосолнца, называемые Солнечной Планетарной туманностью. В дальнейшем происходит процесс объединения микрочастичек в более крупные объекты. Этот процесс на первом этапе протекает весьма эффективно, т.к. пылинки, захваченные протосолнцем, в объеме пространства близкого к плоскости эклиптики, движутся по различным запутанным пересекающимся траекториям.

     Рассмотрим энергетическую сторону действия первичного аккреционного механизма. Образование СПС произошло от исходного газопылевого облака за счет постепенного сгущения исходных микрочастичек под действием гравитационной силы их взаимного притяжения. Рассмотрим действие этого механизма на примере двух исходных объектов равных масс. Радиус каждого объекта равен   R   и масса   m .

    Скорость движения космических объектов перед их столкновением определяется  следующим уравнением:

       (12)

 

 

Где:   r     - текущее расстояние между объектами.

     Начиная с момента соприкосновения объектов, при r = 2R , их кинетическая энергия переходит во внутреннюю тепловую энергию, объединённого объекта, масса которого равна 2m , повышая его температуру. Примем, что вся кинетическая энергия движения переходит во внутреннюю энергию сталкивающихся объектов. Определим, каким образом температура нагрева объединённого объекта связана с его размером, который, в свою очередь, определяется его массой и плотностью того вещества из которого состоит объект.

    Суммарная кинетическая энергия объектов при их столкновении определяется следующим выражением (12):

         (13)

 

  Объём объединённого объекта определяется выражением:

          (14)

 

Где:  ρ   - плотность вещества объектов.

    Связь между изменением температуры тела и энергией его нагрева определяется выражением:

       (15)

 

      (16)

 

Где:  W  - энергия нагрева объекта,

          ∆T    - приращение температуры вещества объекта,

          c    - удельная теплоемкость вещества,

         2m   - масса объекта.

 (строка 13)      (17)

 

      Радиус объекта определим через плотность его вещества:

       (18)

 

     Примем,  :

      (19)

 

С учетом выражения (19) получим:

         (20)

 

    Из полученной формулы следует: чем выше плотность вещества объединённого объекта, его масса, тем выше температура нагрева.  Поскольку плотность космических тел представлена одним и тем же веществом, как для тел малых, так и больших размеров и для тел большого размера является величиной неизменной, поэтому температура нагрева тела определяется только величиной его массы.

     Определим массу, при которой нагрев тела составляет 100  :

     Примем:

                    

 

       (21)

 

       (22)

 

 

   Определим радиус объекта. Масса результирующего обьекта равна 2m :

      (23)

 

      (24)

 

 

     Для сравнения радиус Луны равен   .

     ВЫВОД: только у объектов относительно большой массой при действии акриционного процесса, происходит заметный рост температуры их вещества.

     Рассмотрим газопылевое облако массой М  со средней массой составляющих его микрочастичек  m  и объёмом занимаемого им пространства равного V . Пусть в облаке отсутствует сила общего гравитационного его сжатия, а действует только силы гравитационного притяжения, действующие между отдельными частицами.

      Из-за неравномерности распределения частиц в облаке начнется процесс их объединения в более крупные частицы. Рассмотрим этот процесс. При гравитационном притяжении определим время сближения двух микрочастиц до их соприкосновения.

    Запишем следующее выражение:

        (25)

Где:   m   -масса микрочастиц,

           r  - расстояние между микрочастицами,

     Сравним 25 со ст. 7 «Концепция теории образования и эволюция звезд….», строка 85.                . Несложно сделать вывод, эти выражения отличаются только параметрами m  и  M . Отсюда, результирующее время сближения микрочастиц определяется следующим выражением:

          (26)

 

   Где:        - начальное расстояние между микрочастицами.

    Определим параметр    .   

Количество частичек в облаке определяется следующей величиной:

      (27)

Где:   M – масса облака.

 Средний объём пространства, приходящийся на одну частицу, определяется следующим выражением:

      (28)

Где:  V       - объём облака,

                - объём пространства, приходящийся на 1 микрочастицку.

    Среднее расстояние между частицами определим следующим образом. Радиус сферы, занимаемой одной частицей равен следующей величине:

       (29)

 

   Расстояние между частицами определяется следующей величиной:

       (30)

 

   Подставим это расстояние в формулу, определяющую время сближения частиц (26):

       (31)

 

       (32)

 

      Получен чрезвычайно интересный результат. Время парного объединения микрочастиц определяется только плотностью вещества газового облака, и при росте плотности, время увеличивается.

     Определим время объединения  микрочастиц в более крупные при условии, что этот процесс происходит за счет их парного объединения, т.е. согласно рассмотренному процессу укрупнения космических объектов. Зададим  объём пространства , занимаемого облаком при его уменьшении до величины пояса Койпера, радиус которого примем равным 50 астрономическим единицам:

       (33)

 

 

     Таким образом, за период времени равный 180 годам происходило удвоение массы микрочастичек, если их объединение шло исключительно за счет действия гравитационных сил их взаимного притяжения. По космическим меркам это время является чрезвычайно малой величиной.

   Процесс первичного гравитационного объединения микрочастиц весьма эффективен на первом этапе, быстро заканчивается уже через несколько циклов объединения первичных микронных микрочастиц до размеров в несколько микрон. Это связано с тем, что в газопылевом облаке наступает процесс его динамического равновесия, определяемый гравитационной силой притяжения, действующей со стороны первичного Солнца и центробежной силой, определяемой орбитальным вращением микрочастиц вокруг Солнца.

    Одновременно, опережающими темпами происходит объединение объектов, которые преимущественно представлены железом и никелем, т.к. процесс объединения этих объектов происходит под эффективным действием магнитных сил. Таким образом, на первом этапе образования СПС оказывается, представлена железоникелевыми и железокаменными первичными планетами размерами в сотни и тысячи километров и межпланетной пылью, состоящий из легких элементов с примесями тяжелых металлов и межпланетным газом.

    На этом этапе действие механизма акреции могло существенно замедлиться, но в действие вступает следующий механизм, оказывающий решающее воздействие на процесс акреции. Этим механизмом является действие солнечной радиации,  а именно, при укрупнении микрочастиц начинает действовать процесс радиационного выметания микрочастиц из окрестностей Солнца за счет солнечной радиации первично образовавшегося Солнца.

    При гравитационных взаимодействиях на частицу, движущуюся по орбите в центральном гравитационном поле, действует две силы:

- сила гравитационного притяжения ;

- сила центробежного отталкивания .

.       (34)

 

      (35)

 

Где:   G   - гравитационная константа,

           m  - масса микрочастицы,

          M   - масса Солнца,

         R    - расстояние до Солнца,

         V  - орбитальная скорость движения микрочастицы.

     Скорость движения частицы по орбитальной траектории не зависит ни от величины ее массы, ни от размера частицы.

      Принципиально иная ситуация возникает, если космический объект, вокруг которого вращаются микрочастицы, излучает радиацию достаточно большой мощности. Таким типичным объектом является любая звезда и в частности Солнце. В этом случае, помимо отмеченных двух сил на частицу оказывает воздействие третья сила: давление звездной радиации.

    Величина этой силы определяется следующим выражением:

       (36)

 

Где:           -       - постоянная Стефана-Больцмана,    (37)

                  - радиус звезды,

             R    - расстояние от звезды,

              C   - скорость света,

              q   - коэффициент отражения фотонов поверхностью микрочастицы,

               r  - радиус микрочастицы,

              m  - масса микрочастицы,

             M   - масса звезды.

     Величина силы гравитационного давления, действующая на микрочастицу, обратно пропорциональна квадрату расстояния от звезды, т.е. она убывает с расстоянием точно также, как и гравитационная сила притяжения, действующая на микрочастицу со стороны массового заряда звезды. Но знак этой силы противоположен знаку силы гравитационного притяжения и поэтому сила гравитационного давления уменьшает величину гравитационной силы.

   Отсюда, результирующее уравнение для скорости движения  микрочастицы примет следующий вид:

      (38)

 

       (39)

 

 

      (40)

 

    Сравним полученное уравнение орбитальной скорости движения микрочастицы с уравнением, определяющим орбитальную скорость движения в условиях отсутствия звездной радиации (35):

      (41)

 

    Наличие звёздной радиации уменьшает орбитальную скорость движения микрочастиц. Более того, если:

      (42)

 

        (43)

 

    У микрочастиц отсутствуют условия для возможности наличия у них устойчивых стационарных орбит вращения вокруг звезды. Такие микрочастицы звездной радиации просто выметаются из всей окрестности звезды в окружающее космическое пространство по раскручивающейся спиральной траектории. Причем, чем ниже плотность вещества, из которого состоит микрочастица, тем эффективней протекает это процесс. Это приводит к сепарации вещества планетарного газопылевого облака. Часть микрочастиц вообще покидает звездные системы, и свободно путешествуют в межзвездной среде. Таким образом, рассмотренный эффект в определенной степени стандартизирует параметры микрочастиц, попадающих в межзвездную среду.

     В частном случае при:

      (44)

 

    микрочастицы просто зависают в окрестности звезды, создавая облака из неподвижных микрочастиц. Частицы больших размеров вращаются вокруг звезды, но не по гравитационным орбитам, а по гравитационно-радиационным.

    Рассмотрим, в чем заключается принципиальная  важность полученного результата. Если бы центральная звезда, в окрестности которой происходит образование планетной системы, не излучала радиацию, то результирующая структура планетной системы в корне отличалась бы от планетной системы, формируемой в условиях наличия звездной радиации. В чем тут дело? Обратим внимание на кольца Сатурна, которые формировались в условиях отсутствия наличия заметной радиации со стороны центрального космического объекта (Сатурна), в окрестности которого происходило формирование этих колец.

     Эти кольца формировались под действием, следующей формулы:

        (45)

 

   В этих условиях гравитационные силы, действующие между частичками, представляющие кольца, раздробили единое кольцо на множество узких колец, в которых частички, представляющие эти узкие кольца, связаны между собой гравитационной силой и движутся по единой круговой орбите с одинаковой скоростью. Узкие кольца разделены промежутками, в которых практически отсутствуют частицы космического вещества. Примерно такая же судьба ожидает планетную систему, если центральный объект планетной системы не излучает радиацию.

     В условиях наличия радиации у центрального объекта формирование планетной системы происходит при гравитационном воздействии на частицы таким образом, что часть микрочастиц постепенно выметается из окрестности центральной звезды. Выметаемые микрочастицы медленно движутся в радиальном направлении от центральной звезды в плоскости эклиптики, пересекая те орбит планетоземалий (первичные протогениторы планет), которые уже успели сформироваться. В этом процессе планетоземалии, движущиеся по орбитам, своим гравитационным полем захватывают выметаемые микрочастицы и таким образом, этот процесс обеспечивает рост масс планетоземалий до размеров планет. Микрочастицы, размер которых больше того предела, при котором происходит их выметание, при их движении по орбитам близким к орбитам планетоземалий, движутся медленнее планетоземалий из-за их малых размеров и, таким образом, этот эффект обеспечивает планетоземалиям захват тех микрочастиц, размер которых меньше размера планетоземалий.

    Одновременное действие приведенных эффектов и приводят к результирующему формированию звёздных планетных систем. Причем, процесс выметания микрочастиц действует тем эффективней, чем меньше размер микрочастиц и плотность того вещества, из которого состоят микрочастицы. Наименьшей плотностью обладают микрочастицы, представленные кристалликами люда. Поэтому в процессе выметания микрочастиц из окрестности звезды в первую очередь происходит относительно быстрое выметание микрочастиц представленных кристалликами льда, которые выметаются на периферию звездной планетной системы.

    По мере укрупнения микрочастиц процесс воздействия звездной радиации на орбитальные объекты постепенно уменьшается, и, в конечном счете, практически становится равен нулю. На этом процесс формирования звездной планетной системы заканчивается.

    Определим пороговый размер микрочастиц представленных кристалликами льда, которые подвержены эффекту их выметания из окрестности солнечной системы. Примем  q=0.5:

      (46)

 

 

   Для таких частиц и частиц меньших размеров эффективность их выметания определяется тем, что они уже изначально имели не нулевую скорость орбитального движения. Эта скорость позволяет таким микрочастицам покидать СПС.

   Но для микрочастиц размером меньше 0.1μkм  эффект их выметания из окрестности звезды уже не действует, т.к. на них из-за волновых свойств фотонов звездная радиация уже не оказывает силового воздействия, т.к. в ультрафиолетовой области спектра излучения происходит обрыв радиационного излучения звезды.

     Именно из-за действия эффекта давления солнечной радиации на микрочастицы на периферии СПС образовались газовые планеты гиганты и космические объекты, представленные преимущественно льдом.

    Процесс первичного образования СПС по космическим оценкам происходил весьма быстро, в течение нескольких сотен тысяч лет. Укрупнение планет резко повысило прозрачность плоскости эклиптики СПС, и когда через 3.5 миллиона лет наиболее отдаленные космические странники частично уже в виде комет вернулись к СПС, то они уже практически беспрепятственно проскочили плоскость эклиптики СПС и, таким образом, в дальнейшем стали его вечными спутниками. Только отдельные представители этого семейства периодически сталкивались с одной из планет или с Солнцем и это постепенно уменьшало численность этого космического семейства представленного в виде облака Оорта.

     В процессе образования СПС в ней сформировались два пояса аналогичных кольцам Сатурна, это пояс:

- астероидов, расположенных между Марсом и Юпитером;

- Койпера, расположенного между Плутоном и облаком Оорта.

     Процесс образования планетной системы происходит под воздействием двух факторов, это:

- магнитно-электрически - гравитационное объединение микрочастиц в более крупные космические объекты;

- радиационное выметание микрочастиц из окрестностей звезды в окружающее космическое пространство.

    Действие этих процессов происходит одновременно, но эффективность определяется плотностью того вещества, из которого состоят микрочастицы. Чем ниже плотность вещества микрочастиц, тем эффективней действие механизма звездной радиации и слабей механизма взаимного притяжения микрочастиц. И наоборот, чем выше плотность вещества, представляющего микрочастицы, тем ниже эффективность действия звездной радиации и сильней сил взаимного притяжения действующих между микрочастицами.

     При первичном сгущение газопылевого облака СПС в первую очередь из облака выметаются микрочастицы, представленные кристалликами льда. Более того, микрочастичкам представленным водой, и находящихся вблизи первичного Солнца, солнечная радиация не давала увеличиваться в размерах из-за процессов таяния кристалликов и их испарения. Поэтому на первом этапе образования СПС в первую очередь из окрестностей Солнца выметались водяные микрочастицы и те, которые представлены водородом. Скорость их выметания превышала скорость их объединения в более крупные космические объекты. Только на орбите Юпитера и на последующих планетных орбитах скорость их выметания стала такой, что преобладающими стали процессы объединения микрочастиц в более крупные космические объекты, а именно, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Поскольку Юпитер был первой планетой представленный легкими элементами, он и захватил наибольшее количество легких микрочастиц. Остальные планеты захватывали те микрочастицы, которые успели проскочить орбиту Юпитера, прежде чем они были им захвачены.

    В дальнейшем поток микрочастиц, передвигающихся от Солнца, был равномерно распределен между Сатурном, Ураном и Нептуном. Относительной небольшой части легких микрочастиц удалось проскочить без захвата и орбиту Нептуна. Это уже была область пояса Койпера. В ней сила радиационного давления оказалась заметно ослабленной из-за удаленности от Солнца. Здесь процесс объединения микрочастиц в более крупные космические объекты под действием сил взаимного притяжения между микрочастицами, оказался преобладающим над силами солнечной радиации. Микрочастицы объединились в большое количество относительно небольших космических объектов, но достигли таких размеров, когда силы солнечной радиации оказались практически равными нулю относительно гравитационных сил, действующих на объекты пояса Койпера со стороны космических объектов СПС. В результате процесс объединения микрочастиц в Поясе Койпера в более крупные космические объекты полностью остановился миллиарды лет назад. С тех пор в этом поясе эволюционный процесс укрупнения космических объектов прекратился подобно тому, что произошло с кольцами Сатурна.

      Рассмотрим те эволюционные процессы, которые привели к образованию астероидного пояса. Он представлен космическими объектами, плотность вещества которых существенно превосходит плотность воды. Именно этот фактор является решающим при образовании астероидного пояса. Здесь история образования этого пояса повторилась в том же виде, что и при образовании пояса Койпера, но  в миниатюре. Процесс объединения микрочастиц под действием сил взаимного притяжения представленных плотным веществом, происходил более эффективно, чем для легких микрочастиц. Процесс образования планет СПС начался с планет земной группы. Следом за относительно быстрым выметанием легких микрочастиц из окрестности Солнца происходит одновременно процесс образования планетоземалий (первичных протопланет) из тяжелых микрочастиц и выметания микрочастиц из окрестностей Солнца. Образовались четыре первичных прообраза будущих планет, это: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Эти планеты захватывали тяжелые микрочастицы, выметаемые солнечной радиацией, когда они пересекали их орбиты. Части тяжелых микрочастиц удалось преодолеть орбиты вех четырех планет и оказаться в пространстве между Марсом и Юпитером. Здесь действие эффекта сил гравитационного взаимного притяжения между микрочастицами оказалось сильней действия силы солнечной радиации и микрочастицы успевали объединяться в более крупные многочисленные самостоятельные космические объекты быстрей, чем было действие эффекта солнечной радиации. Этот эффект в этой области СПС оказался ослаблен настолько, что не успевал за процессом взаимного объединения микрочастиц. Это объединение увеличило астероиды до такого размера, когда действие солнечной радиации на них практически стало равной нулю относительно гравитационной силы, действующей со стороны Солнца. На этом процесс укрупнения космических объектов в поясе астероидов полностью прекратился миллиарды лет назад. Таким образом, пояс астероидов является аналогом поясу Койпера и кольцам Сатурна. Отличие лишь в том, что он представлен более плотными космическими объектами.

       Здесь необходимо обратить внимание на следующие обстоятельства. Примерно, через 1.2 млн. лет после начала первичного гравитационного сжатия газопылевого облака СПС, та газовая часть облака, из которого образовалось Солнце, уменьшилось до радиуса равного . Для сравнения радиус орбиты Меркурия равен  . При этом температура поверхности протосолнца достигла величины около 2000 градусов, а светимость превысила светимость современного Солнца, примерно, на 3 порядка.

    Далее, примерно, за 100 тыс. лет светимость протосолнца уменьшилась примерно на 2 порядка. Температура  поверхности возросла до 3000 градусов Кельвина. Еще через пол - миллиона лет – параметры Солнца стали примерно соответствовать параметрам современного Солнца.

      Фактор роста светимости протосолнца при эволюционном преобразовании его вещества привел к тому, что в тот период вещество тех космических объектов, которые находились в окрестности протосолнца, оказалось расплавлено мощной солнечной радиацией.

     Определим пороговые размеры микрочастиц, которые протосолнце было способно вымести из СПС на пике его активности:

      (47)

 

 

  Магнитные поля планет СПС. СПС образовалась не из газового, а из газопылевого облака. В таком облаве образование газовых планет протекает в 2 этапа. На первом, на орбитах будущих газовых планет образуются их ядра из более плотного вещества, в частности, из кристалликов льда. И только после того, как ядра достигают таких масс, которые способны удерживать на своей поверхности газообразную атмосферу, происходит образование газовых оболочек ядер, из газа, который увлекает за собой выметаемые микрочастички. В совокупности эти процессы и образуют газовую планету. Например, Землю и Венеру, в некотором роде, можно также считать газовыми планетами, т.к. их поверхности окутаны газовыми атмосферами. Земле и Венере удерживать свои газовые атмосферы обеспечивают те гравитационные массы вещества, которые представлены их твердыми структурами.

      Газовые планеты – гиганты и Земля обладают магнитными полями. Возникает вопрос, какой механизм обеспечивает этим космическим объектам сохранение их магнитных полей, и почему у других планет единые магнитные поля отсутствуют?

        Определим величину давления, действующего, в центральном объёме планет по формуле (ст. 7 «Концепция теории образования и эволюция звезд….», строка 7) :

      (48)

Где:    G    - гравитационная константа,

            M   - масса планеты,

            R  - радиус планеты.

      Результаты вычисления приведены в таблице:

 

Планета	Меркурий	Венера	Земля	Луна	Марс	Юпитер	Сатурн	Уран	Нептун
M [кг]
R [м ]
T[ч]
P[Па]
Магнитное поле кратное земному	0	0	1	0	0		600	50	25

 

Где:       T - период вращения вокруг оси в часах,

             P  - давление в точке ЦМ.

    Обратим внимание, у всех планет, имеющих магнитные поля, за исключением Венеры, давление в точке ЦМ превосходит миллион атмосфер. Космические объекты, имеющие магнитные поля, вращаются вокруг своей оси, причём, угловая скорость вращения планет-гигантов превосходит угловую скорость вращения Земли.

      С учетом величины давления, действующего в центре космических объектов, имеющих магнитные поля, не сложно  сделать следующие вывод: в центре перечисленных объектов, вещество находится в шестом сверхплотном состоянии (ст. 13 «Концепция истории и строения Земли» таблица 2). Это означает, что оно находится в твердом состоянии, обладает электрической сверхпроводимостью и высокой теплопроводностью. Важность нахождения вещества в шестом состоянии заключается в том, что вещество, представлено кристаллической решеткой в пространстве которого находится электронный газ, который из-за эффекта сверхпроводимости механически совершенно не связан с ядрами атомов  кристаллической решетки вещества. Если представить, что вещество, находящееся в центральном обьеме Венеры, в основном состоит из железа и никеля, подобно Земле, то величины давления, действующего в центральном объёме Венеры, не достаточно для его перехода в  шестое состояние. Для Земли, ядро которой представлено преимущественно железом и никелем, давление, при котором вещество ядра переходит в сверхплотное шестое состояние, примерно равно, 2.5 млн. атмосфер. К тому же, угловая осевая скорость вращения Венеры в 250 раз меньше осевой скорости вращения Земли. Именно по этим причинам у Венеры отсутствует единое магнитное поле. У остальных планет солнечной системы давление в их центральном объёме меньше миллиона атмосфер, поэтому и у них отсутствует единое магнитное поле.

      Величину магнитного поля можно охарактеризовать величиной магнитной силы, действующей на пробный магнит. Эту величину называют магнитной индукцией или плотностью магнитного потока. Чем сильней магнитное поле, тем выше плотность магнитного потока. Токовый контур (виток с током) создает магнитный поток, проходящий через внутреннее сечение токового контура. Чем сильней ток, текущий по электрическому проводнику токового контура, тем больше плотность магнитного потока, который определятся не только величиной тока электрического контура, но и тем материалом (веществом),  в среде которого находится токовый контур. Одни вещества усиливают магнитные поля, другие ослабляют. Причем, величина усиления магнитного поля веществами, превосходит величину ослабления магнитного поля. Феромагнетики – это такие вещества, которые существенно усиливают магнитные поля, например совокупное вещество Земного шара, является феромагнитиком. Особенностью феромагнитных материалов является то, что они подвержены гистерезису. Этот эффект заключается в следующем. После появления внешнего магнитного поля, магнитное поле феромагнетика появляется и нарастает обязательно с некоторым временным запаздыванием, что и называется гистерезисом.

      Рассмотрим фактор, обеспечивающий наличие магнитного поля у Земли. В структуру Земли входит нижнее ядро. Суммарное давление, действующее на вещество, земного ядра равно  . (ст. 7 «Концепция теории образования и эволюция звезд….», строки 159-160).      Это означает, что все вещество нижнего ядра находится в шестом состоянии.

      Определим массу электронного газа вещества нижнего земного ядра с учетом, вещество ядра представлено преимущественно железом и только 1 электрон электронной оболочки железа обладает эффектом сверхпроводимости.

   Масса земного ядра равна:

   Масса атома железа равна:

  Количество атомов железа, входящих в состав нижнего ядра, равно:

     (49)

 

   Масса электронного газа нижнего ядра равна (масса электрона ) :

      (50)

 

    Эта масса от общей массы Земли составляет следующую часть:

       (51)

 

    Эта масса вращается в земном ядре самостоятельно с неизменной угловой скоростью, величина которой равна усредненной угловой скорости вращения Земли. Ось вращения электронного газа нижнего земного ядра, совпадает с направлением оси вращения Земли.

    Рассмотрим механизм образования магнитного поля Земли. Определим величину напряженности магнитного поля в центре  ядра, создаваемое электронным газом нижнего ядра в зависимости от угловой скорости его вращения по следующей формуле:

     (52)

 

Где:    H    - напряженность магнитного поля,

           I   - величина тока,

          R   - радиус кольца, по которому течет ток.

      Примем: R =2/3∙ r .

   Где:  r   - радиус нижнего земного ядра,

     Определим величину совокупного электрического заряда электронного газа:

     (53)

 

     Поскольку за 1 оборот ядра через сечение неподвижной полуплоскостью, совпадающей с осью вращения ядра, перемещается весь электрический заряд электронного газа, получим:

       (54)

Где:   T  - период вращения ядра.

Отсюда получим:

       (55)

 

      Поскольку вращение кристаллической решетки земного ядра происходит относительно электронного газа, а электронные заряды электронного газа и кристаллической решетки одинаковы, полученная формула применима именно к изменению угловой скорости вращения земного ядра, а, следовательно, Земли в целом. Таким образом, нижнее земное ядро через магнитное поле Земли служит индикатором определения изменения угловой скорости вращения Земли, причем, чрезвычайно высокой чувствительности.

     При изменении величины напряженности магнитного поля в центре земного ядра на 1000 эрстед (), угловая скорость вращения Земли должна измениться на следующую величину:

      (56)

 

       (57)

     Уточненная модель с учетом:

- реальной ориентации плоскости вращения электронного газа,

-механической инерционности электронного газа,

 даст меньшую величину изменения магнитного поля в зависимости от изменения угловой скорости вращения Земли вокруг своей оси. Тем не менее, именно изменение угловой скорости вращение Земли относительно средней величины этой скорости, приводят к изменению направления общего магнитного поля Земли, т.е. его инверсии.

      Здесь необходимо обратить внимание также на следующее обстоятельство. В истории Земли осевое ее вращение монотонно замедляется. Это должно приводить к существованию у Земли магнитного поля одной полярности. На самом деле это не так. Магнитное геологическое исследование  земных пород показали, в истории Земли ее магнитное поле многократно изменяло свою полярность. Объяснение здесь следующее.

    Вращение Солнечной системы вокруг центра галактики Млечный Путь периодически изменяет массу космических объектов солнечной системы, включая, в частности, и Землю. Это приводит к изменению суточной угловой скорости вращения Земли с периодом с 220 млн. лет. Локальный по времени вклад в осевую дневную угловую скорость вращения Земли, вызванного движением Солнечной планетной системы вокруг центра галактики, превосходит эффект монотонного замедления угловой осевой скорости вращения Земли. Отсюда следует, вследствие действия эффекта вращения СПС вокруг центра галактики  происходит преимущественная инверсия магнитного поля Земли, в частности с периодом в 220 млн. лет.

      Направление магнитного поля Земли не совпадает с направлением ее оси вращения. Более того, ось земного магнитного поля вращается вокруг суточной земной оси, описывая в пространстве двухсторонний конус, вершина которого совпадает с точкой центра массы Земли. Возникает вопрос выяснения причины этого явления. Ответ здесь следующий. Суточная земная ось под действием гравитационного поля Солнца прецессирует под углом 23 градуса относительно среднего положения оси с периодом 26 тыс. лет. Ось земного магнита, в свою очередь, прецессирует вокруг земной оси с периодом около 7 тыс. лет со средним углом наклона равного 18 градусам.

     Обратим внимание, период прецессии магнитного поля в 4 раза меньше периода прецессии земной оси. Именно здесь и находится решение понимания сути приведенного явления. Прецессирует не только ось дневного вращения Земли, но и дополнительно самостоятельно прецессирует и ось вращения земного ядра. Но за счет резонансного явления, прецессия земного ядра происходит с частотой, которая в 4 раза превосходит частоту прецессии суточной земной оси. Именно этот фактор и приводит к тому, что ось земного магнитного поля прецессирует вокруг земной оси Земли с периодом около 7 тыс. лет.

Валерий Гребенников

8-928-16-00-581

http://gvaleriy.blogspot.ru/2016/03/blog-post.html