Вторник
23.07.2019
18:52
Квантовая теория процессов, происходящих на Солнце и звездах
              Глава 1
              Глава 2
              Глава 3
              Глава 4
              Глава 5
              Глава 6
              Глава 7
              Глава 8
           Заключение
Форма входа
Поиск
Google перевод
English French German Italian Portuguese Russian Spanish

Квантовая теория процессов, происходящих на Солнце и звездах

ГЛАВА 7. СПИКУЛЫ. КВАНТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ СПИКУЛ

      Из сложных вопросов остался вопрос о физической природе солнечных спикул. Изучению этого вопроса автор уделил довольно много времени. Этот вопрос оказался настолько обширным, что автор выделил его освещение в отдельную главу. В процессе изучения автор перебрал немало квантовых моделей спикул, пока не пришел к той модели, изложение которой  будет приведено ниже. Автор считает, что вопрос о природе солнечных спикул не менее важен, чем вопрос о природе солнечных пятен. И, как дальше убедится читатель, этот вопрос является ключевым к разгадке процессов пульсаров и космических мазеров. Спикулы - это светящиеся газовые столбики, заостренные кверху, расположенные в нижних слоях солнечной атмосферы. Диаметр спикул около 1000 км, высота несколько тысяч километров, время жизни - несколько минут.

     Над активными участками Солнца /зонами повышенного энерговыделения/ высота спикул гораздо больше, чем у спикул, расположенных над поверхностью спокойного Солнца. Если на поверхности спокойного Солнца происходит энерговыделение /образуется солнечный вулкан/, то высота спикул над этим местом резко возрастает, причем перемещение верхней оконечности спикул происходит со скоростью около 20 км/сек.

     Все вышесказанное наводит на мысль, что в занимаемом спикулами объеме происходит примерно 90%  99% качественного переизлучения излученной солнечной фотосферой лучистой энергии. Т.е. именно спикулы отражают качественный процесс переизлучения квантов коротковолнового диапазона от ЗА до ЗОА в кванты длинноволнового диапазона от 2000A до 40.000А. /см. рис. 6  спектр излучения Солнца/. В пользу этих доводов говорят следующие наблюдательные данные и логические выводы:

     1. Если солнечная атмосфера в основном состоит из ядер водорода /протонов/, ядер гелия /-частиц/ и свободных электронов, то как наиболее тяжелые - частицы должны находиться  в нижних слоях солнечной атмосферы. Следовательно, в основном качественное переизлучение квантов должно происходить в нижних слоях солнечной атмосферы.

      2. Чтобы излученные солнечной фотосферой кванты /преимущественно от ЗА до ЗОА/ переизлучились в кванты длинноволнового диапазона необходимо 5-6 переизлучений /см. рис.9/. Следовательно, при равновесном излучении солнечной фотосферы /при спокойном Солнце/ над каждым участком солнечной поверхности нужен примерно одинаковый объем солнечной атмосферы, где как раз и будут происходить эти 5 - 6 качественных переизлучений.

     3. Если внезапно из какого-либо участка солнечной фотосферы произойдет повышенное энерговыделение /извержение солнечного вулкана/, то вследствие увеличения площади излучаемой поверхности /размыв фотосферного слоя/ и повышенной температуры извергаемого вулканом газа в единицу времени будет излучено большее количество квантов меньшей длины волны. Следовательно, понадобится больший объем газа солнечной атмосферы для качественного переизлучения первоначально излученных в результате извержения квантов. Это значит, что высота спикул над этим участком должна резко возрасти, что мы и наблюдаем.

      4. Если повышенное энерговыделение прекратилось, то высота спикул над участком бывшего повышенного энерговыделения уменьшилась до высоты окружающих их спикул, что также совпадает с наблюдательными данными.
Давайте выделим одну спикулу и поместим ее в прозрачную оболочку /представим себе, что это возможно/. Мы получим громадных размеров газовый лазер с накачкой квантами высоких энергий с последующим их переизлучением. Читатель может мне возразить, что лазер излучает кванты строго определенной длины волны, а спикула переизлучает кванты любых энергий /длин волн/. В этом автор, конечно, согласен с читателем. Сравнение с лазером автор видит в другом - в постоянной квантовой накачке и сбросе запасенной энергии.

     Проведем параллель между процессами земного лазера, созданного руками человека, и солнечного газового лазера, мысленно изготовленного путем заключения спикулы в прозрачную оболочку.
Земной лазер, созданный руками человека, принципиально устроен следующим образом.

     Рабочее тело лазера /газ, кристалл, полупроводник и т.д./ как-то возбуждается /накачка квантовая, химическая, электрическая и т.д./. При этом атомы /молекулы/ рабочего тела переходят в неустойчивое возбужденное состояние. Энергия в возбужденном состоянии у всех атомов или молекул одна и та же. Затем атомы /молекулы/ рабочего тела начинают переходить из возбужденного состояния в основное, излучая при этом кванты одинаковой энергии. В первый момент происходит спонтанное излучение квантов рабочим телом. Но замечательное свойство одинаково возбужденных атомов /молекул/ заключается в том, что излученный ими квант, проходя рядом с возбужденным атомом /молекулой/, провоцирует излучение точно такого же кванта, причем направление движения вторичного кванта в точности совпадает с направлением движения первичного кванта. Если заключить объем рабочего тела лазера между двумя параллельными зеркалами - прозрачным и полупрозрачным, а затем представить, что один из спонтанно излученных квантов  будет излучен строго перпендикулярно одному из зеркал, то этот квант, многократно отражаясь, вызовет вынужденное излучение всех возбужденных атомов /молекул/. Причем направление всех вынуждено излученных квантов будет совпадать с направлением первичного кванта. Часть энергии затем пройдет через полупрозрачное зеркало, и мы зарегистрируем эту энергию в виде параллельного когерентного луча малой расходимости. Но наличие двух зеркал в лазере вовсе не обязательно. Если бы мы могли технически создать лазер длиной несколько километров, то эффект излучения был бы тот же самый и без зеркал. Квант, излученный в одном конце лазера в направлении противоположного, т.е. вдоль оси лазера, по пути провоцировал бы вынужденное излучение возбужденных атомов /молекул/. Образовался бы тот же самый лавинообразный процесс вынужденного излучения квантов, и к концу прохождения первичным квантом рабочего тела все его атомы /молекулы/ по всему сечению излучают свои кванты в направлении первичного кванта. Точно так же мы зарегистрируем энергию выхода лазера в виде параллельного когерентного луча малой расходимости.

    Процесс вынужденного излучения в направлении к солнечной фотосфере идет с нарастанием, т. е. лавинообразно. На рис.21 схематично изображен процесс вынужденного излучения в направлении солнечной фотосферы. На рис.21 наглядно видно, как квант энергии   провоцирует на вынужденное излучение  -частицами квантов энергией , те в свою очередь провоцируют вынужденное излучение квантов еще больших энергий и т.д. Объем, занимаемый этими вынужденно излученными квантами, и есть объем спикулы. Спикула имеет вверху остроконечную форму потому, что там только начинается лавинообразный процесс вынужденного излучения, а около поверхности фотосферы этот процесс заканчивается.



    Как понял читатель, спикула - это квантовый процесс вынужденного излучения, направленного в сторону солнечной фотосферы.

Примечание автора.
Почему иногда наблюдаются спикулы, искривленные вдоль оси? Об этом читатель узнает в главе "Динамика солнечных процессов и атмосферные явления на Солнце".
     Читатель понял, что львиная доля энергии излученных солнечной фотосферой квантов возвращается назад именно в процессе вынужденного излучения в спикулах. Этот процесс вынужденного излучения в спикулах можно наглядно представить себе следующим образом.

     На вершине довольно высокой и крутой горы каменщики решили воздвигнуть большой дом. Но камни, из которых должен быть воздвигнут дом, находятся у подножия горы. Каменщики спустились к подножию горы и начали бросать вверх на гору камни. Тяжелые камни летели недалеко от подножия. Камни полегче каменщики добрасывали до середины склона. Самые легкие камни летели почти до вершины горы. Когда на склоне горы скапливалось достаточное количество камней, то упавший с вершины горы маленький камень увлекал за собой камни больших размеров, а те в свою очередь увлекали за собой камни еще больших размеров. И через некоторое время каменная лавина скатывалась к подножию горы. После этого каменщики вновь принимались за работу. Через некоторое время  каменщики снова наблюдали сход каменной лавины и снова принимались за свое бесконечное дело.

     Итак, в спикулах происходит процесс квантовой накачки и сброса запасенной энергии. Если в нижних слоях звезд с плотными атмосферами процесс накачки и сброс энергии происходит за очень короткий промежуток времени, то в звездах с протяженной и разреженной атмосферой процесс накачки и сброса энергии происходит за довольно продолжительный промежуток времени. В самом деле - в  звездах с разреженной и протяженной атмосферой высота спикул очень велика. Т.к. переизлученному кванту нужно большее время для прохождения большего расстояния от одной 
-частицы до другой, то время накачки спикул увеличится и станет заметным по сравнению со временем накачки спикул в звездах с плотной атмосферой в нижних слоях. Значит, звезда будет излучать свою энергию в пульсирующем режиме, где период накачки сменяется периодом сброса энергии.

     Вот где кроется разгадка процессов пульсара, а не во вращении звезды, как предполагалось ранее. Разгадка процессов космических мазеров также кроется в квантовой накачке 
-частиц, которые в свою очередь могут передавать кванты определенных энергий более сложным газовым системам.

     Эти газовые системы, подпитываясь квантами строго определенной длины волны, будут излучать в окружающее пространство когерентные волны, что мы и наблюдаем в космических мазерах. Звезда Эта Киля – яркое тому подтвержденте.

     Хотелось коснуться еще одной стороны квантовых процессов, происходящих в спикулах.

     В самом начале изложения квантовой теории процессов, происходящих на Солнце и звездах, автор вывел формулу излучения абсолютно черного тела в среде абсолютно полупрозрачного газа

где К  - количество переизлучений первоначально излученного кванта. Мы предполагали, что из двух возбужденных 
-частиц одна излучит свою энергию в направлении абсолютно черного тела, а вторая в направлении окружающего пространства. После того, как читатель ознакомился с квантовой моделью спикул, основанной на наличии в атмосфере Солнца вынужденного излучения, стало понятно, что при таких процессах излучение возбужденных -частиц в направлении солнечной фотосферы и в противоположном не равновероятно. Если вышеизложенная квантовая модель спикул верна, то вероятность излучения -частицей в сторону солнечной фотосферы в несколько раз больше, чем обратно. Следовательно, общее количество переизлучений первоначально излученного кванта в солнечной атмосфере меньше, чем было подсчитано ранее (K3738 раз).

Квантовые процессы в солнечной короне.

     После того как в спикулах закончилось качественное переизлучение квантов, излученных солнечной атмосферой, дальнейшее переизлучение квантов происходит в солнечной короне, но уже в основном по схеме

     Но наряду с таким переизлучением кванты изредка переизлучаются по схемам
     и     

     Таким образом, занятое солнечной короной пространство представляет собой солнечную атмосферу с возбужденными 
-частицами. Причем величина энергии возбуждения  -частиц плавно уменьшается с увеличением расстояния от поверхности Солнца. Затем происходит процесс вынужденного излучения квантов. Как и в спикулах процесс вынужденного излучения в короне начинается в верхней ее части и заканчивается около самой поверхности Солнца. Квантовые процессы короны аналогичны квантовым процессам в спикулах. Особенно похожи на спикулы корональные щеточки, наблюдаемые на полюсах Солнца, да и корональные лучи, в основании которых шлемовидные образования /опахала/ очень похожи на спикулы громадных размеров. Становится также понятным тот факт, что процесс вынужденного излучения короны дает начало процессу вынужденного излучения спикул.