Квантовая теория процессов, происходящих на Солнце и звездах

ГЛАВА I. ВСТУПЛЕНИЕ И ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СОЛНЕЧНЫХ ПРОБЛЕМ

Автор выносит на суд читателя квантовую теорию процессов, происходящих на Солнце и звездах, которая объясняет почти все солнечные процессы, не противоречит ни одному фундаментальному закону физики и коренным образом меняет наше сегодняшнее представление о мироздании.

Но вначале автор хочет вкратце ознакомить читателя с современными представлениями астрофизиков по тем или иным солнечным проблемам.

Солнце - рядовая звезда нашей Галактики. Для земного наблюдателя уникальность Солнца состоит в том, что это ближайшая к нам и единственная пока звезда, поверхность которой можно подвергнуть детальному изучению, Солнце - газовый, точнее, плазменный шар. Радиус Солнца равен 6,96 • 10¹º см. Масса Солнца равна 1,99•10³³ г. Средний период вращения Солнца 25,З8 суток; Мощ-ность излучения Солнца - его светимость равна 3,86 • 10³³ эрг/с или 3,86•1026 вт. Температура поверхности Солнца, определенная теоретически, примерно равна 6000 К.

На поверхности Солнца наблюдается грануляционная структура, зернистость. Гранулы представляют собой яркие пятнышки более или менее круглой формы, видимые на изображении Солнца в белом свете. Размеры гранул 150 - 1000 км. Время жизни - 5 - 10 мин. Гранулы - это округлые светлые образования, очерченные темными промежутками. По оценке астрофизиков температура темных промежутков между гранулами на 100 - 300° ниже температуры светлых образований. Солнечную грануляцию объясняют конвективным движением поверхностных слоев Солнца, однако, не говорится о причинах, порождающих этот процесс.
Часто на солнечной поверхности /фотосфере/ наблюдаются солнечные пятна. Солнечные пятна - это темные образования, состоящие, как правило, из более темного ядра - тени и окружающей его более светлой полутени. Диаметр солнечных пятен различен - от нескольких тысяч километров до более чем ста тысяч километров. Время жизни пятен – от нескольких часов до нескольких месяцев. Из сравнения интенсивностей линий и непрерывного спектра пятен и фотосферы следует, что пятна холоднее фотосферы на одну - две тысячи градусов. Все солнечные пятна обладают сильным магнитным полем, достигающим напряженности 5000 эрстед. Обычно пятна образуют группы, которые всегда окружены факелами и протуберанцами. Вблизи групп солнечных пятен иногда происходят солнечные вспышки, и в солнечной короне над ними наблюдаются образования в виде лучей - шлемов, опахал. Все это вместе образует активную область Солнца. На фотографии Солнца в лучах рентгеновского диапазона солнечные пятна видны как яркие образования на общем темном фоне. Солнечные пятна представляют собой углубления в фотосфере. Различные авторы по-разному оценивают глубину солнечных пятен - в основном до трех тысяч километров. Природа возникновения солнечных пятен вызывает острые споры астрофизиков. До сих пор нет единой принятой теории происхождения солнечных пятен. Перед появлением солнечных пятен в атмосфере Солнца в этом районе возникает светлое /в лучах оптического диапазона/ образование, получившее название факела. Появление солнечных пятен сопровождается сильными вспышками в атмосфере Солнца, которые наблюдаются в лучах оптического диапазона и свете хромосферных линий. Вспышки на Солнце отмечаются на Земле повышенным потоком солнечных частиц, магнитными бурями, северными сияниями, нарушением устойчивой радиосвязи и т. д. См. рис. I.


Также в районе солнечных пятен наблюдаются выбросы в солнечную атмосферу, получившие название солнечных протуберанцев. Короткоживущие протуберанцы связаны с вспышками на Солнце. Такие протуберанцы представляют собой веерообразные выбросы, где вещество движется со скоростью до 2000 км/с. Нередко после вспышек и выбросов возникают протуберанцы в виде красивых сложных дуг, замкнутых петель, дождя.

Яркость диска Солнца уменьшается от центра к краю, причем это уменьшение зависит от длины волны, так что яркость на краю диска Солнца, например, для света с длиной волны 3600 Å составляет около 0,2 яркости его центра, а для 5000 Å около 0,3 яркости диска Солнца. На самом краю диска Солнца яркость падает в 100 раз на протяжении менее одной секунды дуги, поэтому граница диска Солнца очерчена очень резко. Это явление получило название " потемнение к краю".

Много интересных солнечных процессов протекает в его атмосфере. Атмосфера Солнца условно подразделяется на два слоя. Самый близкий к солнечной поверхности слой называется хромосферой, более удаленный - солнечной короной.

Больше всего солнечная активность проявляется в хромосфере - сфере света, имеющей красноватый оттенок, хорошо видный в момент, непосредственно предшествующий полному покрытию Солнца Луной. Именно в хромосфере наблюдаются во всем многообразии протуберанцы, факелы и вспышки, о которых было упомянуто выше. Одно из самых интересных и красивых явлений в хромосфере - спикулы. Спикулы - это струи вещества, поднимающиеся вверх со скоростями 20 - 30 км/с до высот более 6000 км. Наблюдаемый лес спикул - постоянная особенность хромосферы. Отдельные спикулы геометрически тонки - толщина многих из них меньше 500 км. Некоторые ученые считают, что в каждый момент времени на Солнце имеется около полумиллиона спикул. О природе происхождения спикул ведутся споры. Все вышеописанные солнечные явления изображены на рис.2.



Солнечная корона устроена существенно проще хромосферы и фотосферы. Корона особенно ярка вблизи Солнца, а длинные лучи простираются на большие расстояния. Характерной особенностью короны является ее чрезвычайно высокая температура, в среднем около двух миллионов градусов. Над солнечными пятнами температура короны достигает ста миллионов градусов. Возникает естественный вопрос - почему так сильно нагрета солнечная корона? Вот что пишет по этому поводу доктор физико-математических наук Л.М. Мухин в своей книге " Мир астрономии" /стр. 205/

"Природа солнечных вспышек, протуберанцев, солнечных пятен станет понятной лишь тогда, когда до конца будет понят механизм, приводящий к возникновению магнитных полей на Солнце. Сейчас общепринятой теории всех этих явлений нет. Именно поэтому мы не понимаем, в частности, чем обеспечена устойчивость солнечных пятен, как происходит нагрев короны и т. д."

А что же происходит в недрах Солнца? По современным оценкам астрофизиков в недрах Солнца происходят термоядерные реакции, где горючим является водород. Водород при горении превращается в гелий, выделяя при этом термоядерную энергию, за счет которой и светит Солнце. Температура солнечных недр предполагается около шестнадцати миллионов градусов. Но и в теории термоядерных процессов, происходящих в недрах Солнца, не все понятно астрофизикам. Дело в том, что при этих реакциях должно выделяться огромное количество элементарных частиц нейтрино. Но после того как известный американский астрофизик - экспериментатор Р. Дэвис из Брукхэйвенской национальной лаборатории создал детектор для определения солнечных нейтрино и эта установка в течение многих лет не могла обнаружить солнечные нейтрино, возник кризис доверия к основополагающим теориям строения и эволюции звезд. Один из ведущих современных астрофизиков А. Камерон прямо говорит, что именно проблема солнечных нейтрино служит предостережением о необходимости соблюдать осторожность, утверждая, что мы уже разобрались в природе недр Солнца и других звезд.

Глава 2