close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

О физической природе колебаний поверхности Солнца

код для вставкиСкачать
В данной статье показана зависимость периодов колебаний поверхности солнца от энергии вакуума(энергии нулевых колебаний).
 УДК 523.9 - 1/-8 О ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЕ КОЛЕБАНИЙ ПОВЕРХНОСТИ СОЛНЦА
Шпаков П.Д. Данная статья является переработанным и дополненным вариантом параграфа 1.6 книги автора [1]. Эта тема также коротко освещена в статье [2], помещённой в Интернете. Здесь публикуется развёрнутый вариант обсуждения этой темы, который устранит недосказанности, имеющиеся в [1,2], и попутно даст ответы на возникающие вопросы. Вся книга [1] посвящена доказательству наличия во всём пространстве частицы с массой, соответствующей термодинамической массе Планка и с энергией, равной энергии Ридберга ER . Колебания поверхности Солнца являются всего лишь одним из ряда явлений для обоснования такого предположения.
Высказано соображение, что источником энергии этих колебаний, возможно, является частично импульсный характер ядерных реакций, происходящих в недрах этой звезды.
Тема обсуждения собственных колебаний поверхности Солнца не может считаться исчерпанной и в настоящее время, хотя поток материалов по этой проблеме значительно иссяк со времени первых публикаций. Из-за того, что не найдено убедительных интерпретаций этого явления и потому, что проблема эта находится в одном ряду с проблемой дефицита солнечных нейтрино (открытие разного вида флюктуаций нейтрино не закрывает эту тему), поиск физических причин этих явлений должен быть продолжен. По мнению автора, эта проблема фундаментальна и её решение может иметь несколько выходов для прикладных задач. Толчком, побудившим меня заняться исследованием этих колебаний, послужил вопрос, заданный мне на одной из конференций сотрудницей Пулковской обсерватории, Шпитальной Александрой Альфредовной: " Не может ли Ваша универсальная теория объяснить колебания поверхности Солнца?". Понимая всю сложность процессов, происходящих на этой звезде, я ответил, что вряд ли. Но эта мысль не давала покоя, поэтому для самоуспокоения пришлось попытаться решить эту проблему.
Можно согласиться с мнением Э. Гибсона [3], с. 116, который считает, что стандартная модель этой звезды не учитывает каких-то основополагающих явлений; эта модель не может согласованно объяснить периоды колебаний поверхности Солнца теоретически на основе общей концепции.
Предположение о наличии энергии физического пространства (ЭФП) и существовании термодинамического равновесия (ТДР) между физическим пространством (ФП) и электронной фракцией плазмы позволяет найти удовлетворительное решение проблемы колебаний поверхности Солнца. Предполагается, что ЭФП, заключённая в частицах с массами, равными термодинамической массе Планка mpt = 2,694927329·10- 35 кг заполняет всё пространство с одинаковой плотностью. Эта энергия ER является энергией фона, распределение скоростей mpt соответствует распределению Максвелла, принимаемому в классической термодинамике и статистической физике. Появление фотонов происходит при взаимодействии этой энергии с элементарными частицами. Современная физика, в основном, описывает надфоновые явления. Взаимодействия ЭФП с элементарными частицами описываются некоторыми авторами на неосознанном уровне методами квантовой механики путём введения понятий нулевых колебаний, виртуальных фотонов и соотношений неопределённостей Гейзенберга. В действительности же, постоянная Планка является неделимым вселенским квантом энергии, характеризующим уровень ЭФП. Взаимодействие этого кванта энергии с элементарными частицами порождает квантовые явления. Масса mpt определяется из соотношения ER = 0, 5 mpt V2c . Vc - среднеквадратичная скорость связана со скоростью света-звука с, как в термодинамике, через соотношение Vc = с (1,8)0,5 . Более подробно об этом сказано в [2]. После установления уровня ЭФП, произведем проверку предлагаемой теории путем сопоставления наблюдаемых данных и теории на примере расчета периодов колебания поверхности Солнца. Для вычисления скорости звука, то есть вычисления изменения давления с изменением плотности, ставятся условия адиабатического изменения давления Р, без учета отвода тепла. Этому условию соответствует уравнение PV = const, где V - объем, а  - постоянная, определяемая соотношением теплоемкостей газов,  = сp/cv, сp - теплоёмкость при постоянном давлении, cv - теплоёмкость при постоянном объёме.
На основании этих соображений Лапласом выведено уравнение, связывающее скорость звука Сs, с величинами , Р и , где  - плотность.
С2s = Р/ (1). Умножая числитель и знаменатель правой части (1) на V, получаем PV = NkT и V = Nm - массу газа; произведя сокращение, получим :
Сs = (kT/m)1/2 ( 2).
В приведенных формулах обозначены: N - количество единиц материи в объёме, m - масса частицы, k - постоянная Больцмана, Т - температура, Е - энергия.
Так как Е = 3/2 kT и γ = 5/3 для одноатомных сред, то (2) примет вид:
Сs = (10ЕR/9m) 1/2 (3).
Из этой формулы видно: скорость звука зависит только от энергии газа и массы молекулы m. Подставляя в формулу (3) mpt, получим скорость света, а подставляя в (3) значение массы электрона, получим звуковую скорость электронов в плазме Cse = 1,630608∙ 106 м с-1; если m обозначает массу ядра металла - получим продольную скорость звука в металле. (Для Ве, Cu и Ag формула даёт хорошее совпадение экспериментальных и теоретических величин). Этим значением скорости Cse мы будем пользоваться при вычислениях периодов колебаний поверхности Солнца. Глубина проникновения некоторых видов колебаний в недра Солнца невелика, поэтому их можно считать глобальными акустическими колебаниями со значениями l, которые связаны с горизонтальным волновым числом
k 2= [l(l+1)] Rc2, [4]. Rc - радиус Солнца., l = 1,2,3.... В этом источнике указано, что только l с высокими значениями дают согласованные величины для некоторых периодов. Мы же покажем, что при принятых нами условиях можно наблюдать совпадение периодов, начиная с Т = 44,69 минут и далее до 5-ти минут. Так как k = 2π/λ , Т = λ/ Cse , то период колебаний поверхностных волн Т = 2 π Rc/ Cse[l(l+1)]1/2 (4).
Радиус Солнца Rc = 6,9599 ∙ 108 м. Вычисленные периоды помещены в таблице. Сравнительные данные по периодам Т ( в минутах) колебаний поверхности Солнца №
п/пЗначение lТ по Теор.Т по Гальперу
и др.[5]Т по Hill [7,8] и Гибсону [3] Примечание
1044,6944,66Совпадение периодов2-39,0Близок к Т=38, [3] и "несущей" от биений Т = 44,69 и Т =31,6 (Т = 37, 02)3131,6033±132,1Совпадение периодов
4--23,2±0,2 Совпадение"несущей" частоты от биений с Т =31,6 и Т =18,247 (Т =2 3,135)5218,247-19,5 Т =19 [3] ,совпадение биений Т = 5,75 (345 с) и Т = 4,416 (265 с) и влияние Т=18,2476--15,8±0,2-Совпадение со второй гармоникой от Т=31,6067312,912,7±0,1 Совпадение Ттеор. и Гальпера8--11,7±0,111,4Совпадение со второй гармоникой от Т=23,2 949,994-9,9Совпадение Ттеор. и ТХилл1058,16-1166,897-6,9Совпадение Ттеор. и ТХилл1275,972-1385,267-1494,711--16104,262--15-5,0Совпадение со второй гармоникой от периода Т=9,994 (10) Перед обсуждением результатов приведём наблюдаемые периоды разных авторов.
Гальпер и др. обнаружили вариации гамма-квантов в верхних слоях атмосферы Земли с периодами в минутах [5]: 11,7 ± 0,1; 12,7 ±0,1 ; 15,8 ±2 ; 23,2 ± 0 ; 33 ± 1.
Периоды, обнаруженные Хиллом с сотрудниками [7,8] :
66,16 28,7 13,3 9,9 7,6
44,66 24,8 12,1 9,3 6,9
39, 0 21,0 11,4 8,5 6,7
32,1 19,5 10,7 7,8 6,5.
Обсуждение результатов расчётов
Период 44,69 минут Хилла соответствует колебаниям волн по периметру Солнца, когда длина волны равна этому периметру, R. Если колебание возбуждается заряженными всплесками плазмы, то при этом должны возникать колебания типа стоячих волн, так как при возбуждении волна распространяется в противоположные стороны от области возбуждения. Это через период создаст картину стоячих волн с пучностями, отстоящих друг от друга на расстоянии . Теоретические периоды по пунктам 3,4,6,7,8, совпадают с периодами, измеренными Гальпером; по пунктам 1,3,9,11 - совпадение с периодами Хилла; в пункте 4 период можно объяснить возникновением "несущей" при сложении колебаний с периодами Т = 31,6 и Т = 18,247 минут..
Период 6,5 минут Хилла близок ко второй гармонике периода 12,9 минут по теории; период 7,8 минут близок к четвертой гармонике периода 31,6 минут.
Период 5,0 минут - вторая гармоника от периода 10 минут. Колебания с таким периодом были обнаружены первыми из серии последующих колебаний с иными периодами. Приводим рассуждения из [3], с.222. Там отмечено следующее: период 300 с распадается на два периода 265 с и 345 с. "Результатом сложения должны быть колебания 300 с, который модулируется возникающими при их взаимодействии биениями с периодом 19 минут в исходных данных и 38 минут со временных автокорреляционных функций". Мы же отметим, что период 265 с являются следствием сложения двух близких периодов 4,711 и 4,26 минут; они соответствуют l = 9 и l =10 таблицы, средний результат эти периодов 269 с ( близок к 265 с ). Среднее значение периодов 5,267 минут (l = 8} и 4, 711 минут (l = 9) равно 299,3 с. Таким образом, периоду 5 минут благоприятствуют несколько факторов: период 31,6 минут поверхностной волны сопрягается с периодом 5 минут стоячей сферической волны - 31,6/2π = 5, 029 минут (301,7 с); это и вторая гармоника от периода 10 минут, а также результат сложения близких периодов с l = 8 и l = 9. Особо ценными данными, подтверждающими авторский вариант интерпретации периодов колебаний являются наблюдения Гальпера с соавторами ( пункты 3,4.6,7,8 таблицы) из [5]. Ценность их состоит не только в совпадении рассчитанных и наблюдаемых периодов, а особенно в том, что при этом наблюдались вариации гамма-фона в верхних слоях атмосферы Земли. Дело в том, что значительная разность звуковых скоростей электронных и протонных фракций плазмы (более 42,8 раз согласно формуле (3)) приводит к возникновению протяженных областей с разноименными зарядами, вследствие чего увеличивается гамма-фон, возникают выбросы заряженной плазмы, которая переносится затем в области с противоположным знаком. При создании "стандартных" моделей Солнца и звезд не учитывается фактор наличия ЭФП, что и приводит к трудностям в описании физических процессов, происходящих на звездах. Как видим, предположение о существовании в физическом пространстве энергии ЕR даёт обоснованное решение в описании колебаний поверхности Солнца и объясняет механизм возникновения грандиозных по напряжённости электрических полей, создающих условия выброса заряженных частиц из некоторых участков поверхности Солнц с энергиями, превосходящими гравитационный потенциал звезды. Здесь следует отметить, что результаты Гальпера с соавторами также наводят на мысль проверить возможное влияние колебаний поверхности Солнца на форму короны. Ведь если колебания поверхности приводят к изменению фона излучений даже в верхних слоях атмосферы Земли, то эти колебания должны более значительно влиять на материал короны. Форма короны, таким образом, должна определяться формой подстилающей поверхности на Солнце, которую создаёт суперпозиция всех колебаний. Для наблюдения такого явления следует фотографировать форму короны со скважностью менее нескольких долей наименьшего периода в 5 минут и синхронно измерять периодичность колебаний. Это можно сделать с помощью спутников, запрограммированных на такие наблюдения. Таким описанием величин периодов колебаний поверхности Солнца заканчивался параграф 1. 6 в первом издании книги [1]. Но эти материалы не отвечали на главный вопрос: что является источником энергии этих колебаний ? К тому же, период в 5 минут толковался как вторая гармоника от периода 10 минут (l = 4), хотя этот период наиболее устойчив сам по себе [3]. Разрешение этих вопросов, по-видимому, скрыто в режиме термоядерных реакций, происходящих на Солнце. Предполагается, что эти реакции происходят частично в пульсирующем режиме и не представляют собой режим равномерного горения. Как сказано выше, на Солнце могут возникнуть сферические глобальные колебания. Однако, совпадение периода 31,6 и периода 5минут с теоретическими результатами подсказывает, что мы находимся на правильном пути. Выше отмечены другие благоприятные факторы для периода 5 минут. Но режим сферических волн, связанный с зарядовой волной плазмы, может существенно влиять на характер протекания ядерных реакций внутри этой звезды. Уточним условия возникновения режима стоячих волн. Физическими условиями возникновения чисто стоячих волн является разрыв однородности среды, в которой происходит распространение этих волн. В наших условиях неоднородность среды в области ядерных реакций может возникать либо за счёт резкого повышения давления, либо резкого изменения каких-то иных параметров. На поверхности звезды отражение волны может возникать за счёт резкого дефицита свободных электронов в атмосфере, где температура среды ниже уровня ионизации; это режим работы генератора, разомкнутого на конце цепи. Режим стоячих волн возникает тогда, когда неоднородность среды меньше 1/4 длины волны, что у нас и соблюдается. Сдвиг фаз связан с толщиной неоднородности среды. Влияние гравитационного поля на характер распространения описываемых нами поверхностных волн незначительно, так как предполагается, что эти волны не проникают глубоко в недра Солнца. Распространение сферических стоячих волн происходит так, что их движение к центру и от центра звезды уравновешиваются. В нашем случае будет наблюдаться частичный режим стоячих волн, так как часть энергии волны будет идти на нагревание среды, а часть на работу по подъёму газа в гравитационном поле. Образно этот режим соответствует режиму работы генератора в радиотехнике, работающему на активную нагрузку, но имеющему реактивные элементы. В этом режиме бегущая волна к нагрузке взаимодействует с отражённой волной от нагрузки. Из-за поглощения энергии в нагрузке, отношение амплитуды бегущей волны к отражённой больше единицы. В этом случае будет наблюдаться и фазовый сдвиг, не соответствующий точно режиму стоячих волн, так как разрыв однородности не является резким, а имеет некоторую протяженность в пространстве, что и наблюдается [3], с. 223. Отраженная от поверхности Солнца волна получает энергетическую подпитку в зоне интенсивных ядерных реакций. Признано, что источником светимости Солнца является ядерная энергия, возникающая за счёт протон-протонного и (или) углеродного цикла. Так как первый цикл является определяющим, а на второй приходится менее 9% энергии, [3], с. 111, то мы рассмотрим только протон-протонный цикл: p + p→ d + e+ + υ + 2,2 МэВ
d + p→ 3He + γ + 5,5 МэВ
3He + 3He→4He + 2p + 12,8 МэВ
Сечение первой в этом ряду реакции равно10-23 барн, второй - 10-6 барн. Поэтому можно заключить, что хотя интенсивности реакций расходятся на 17 порядков, но определяющим видом реакции является первая реакция, без которой не могут происходить вторя и третья реакции. Эта реакция нам показывает, что её результатом является уменьшение плотности частиц в зоне реакции в 2 раза за счёт "исчезновения" протона и электрона ( аннигиляция). Это явление вызовет некоторую подвижку всего вещества к зоне реакции, что может быть первым толчком для возникновения упругих колебаний. Изменение плотности электронов в зоне реакции повлияет таким образом на характер этих реакций, что полуволна с повышенной плотностью электронов вызовет уменьшение интенсивности реакций первого типа. Полуволна с повышенной плотностью протонов усилит реакцию первого типа, поэтому реакции будут иметь пульсирующий колебательный характер. За 5 минут электронная волна проникает на глубину Солнца, равную 4, 89 ·108 м. Отметим, что опережающая электронная полуволна создаёт режим гашения ядерных реакций и предохраняет взрыв звезды из самого её центра.
Для окончательного решения вопроса реальности колебательного характера ядерных реакций на Солнце требуется конкретный расчёт этих реакций. Исходными данными такого расчёта могут являться величина изменения относительной плотности в зоне реакции протонов и среднее время существования протонной полуволны. Увеличение плотности опосредованно можно вычислить через напряженности электрических полей в видимой зоне наблюдения и, предположительно, по температуре короны. Температура короны может характеризоваться выбросом электромагнитной энергии с поверхности Солнца и скоростью частиц, истекающих с поверхности звезды. По скорости частиц можно вычислить объёмную плотность заряда, создающего ускорение заряженным частицам. С гребня волн вылетают частицы с наибольшей скоростью. Скорость частиц связана с напряженностью электрических полей в волновой зоне. Этот характер реакций, кроме всего прочего, определяет причину возникновения электромагнитных волн, нагревающих корону. В [6], сс. 1035, 1037 также отмечено наблюдение периодов с 5; 10 и 15,8 минутами. " Очевидно, что 5-мин. колебания, зародившиеся в фотосфере и развивающиеся в хромосфере факела, могут появиться и в более высоких слоях ( переходной зоне и короне)". Из этого можно сделать вывод, что часть энергии колебаний электронной фракции переходит в электромагнитную волну, нагревающую корону. То, что корона не сохраняет свою геометрическую форму во времени, говорит о нестабильности геометрической формы подогревающего её источника. Если действительно корону подогревает поток частиц, идущий от Солнца, связанный с колебанием его поверхности, то тогда должна наблюдаться корреляция суперпозиции всех видов волн с изменением формы короны, о чём сказано выше. В отличие от авторов [6] отметим, что эти колебания не зарождаются в фотосфере, а являются следствием глубинных процессов; их питает энергия пульсирующих ядерных реакций. Эти периоды стоят в общем ряду других периодов и отвечают одному уравнению (4). Точность совпадения теории и наблюдаемых данных по 10 периодам придаёт уверенности автору, ибо вероятность случайного совпадения ничтожна. Что касается некоторых не включённых в таблицу периодов Хилла, то их появление можно объяснить как эффект интерференции базовых периодов и их гармоник, даваемых формулой (4). Точность же совпадения теории и наблюдений удивляет даже автора. Отметим ещё раз особую ценность результатов Гальпера с соавторами [5], так эта ценность имеет двухсторонний характер: совпадение теории по длительностям периодов и по характеру воздействия на атмосферу Земли. Интерпретацию авторского объяснения периодов колебаний поверхности Солнца, помимо солнечного ветра, подтверждает переменность магнитного поля относительно поверхности Солнца. Это явление можно объяснить тем, что направление поля связано с зарядом частиц. С полуволны с избытком электронов истекает солнечный ветер, заряженный преимущественно отрицательно, с протонной полуволны - заряженный положительно. Колебания знака зарядов в солнечном ветре можно проверить не толь по направлению магнитных полей, но и по непосредственной регистрации заряженных частиц спутниками, оборудованными соответствующей аппаратурой. Возможно, такие данные уже есть, требуется только их переосмысление на новой основе. Колебания поверхности Солнца являются грандиозным квантовым явлением. Микроявления наблюдаются в структуре атомов, в которых длины волны электронов определяются уравнением де Бройля. Мы находимся лишь в начале большого пути в области познания явлений, имеющих отношение к энергии пространства (фона). Появление обобщающего фактора в описании колебаний поверхности Солнца коренным образом может повлиять на фундаментальные представления о звёздах, о пространстве, как энергетической среде и много чего ещё. Настила пора переходить в область исследований энергии фона (ЭФП). То, что частицы с массами Планка mpt обладают упругими свойствами, наводит на мысль о возможном существовании более тонких и более скоростных, чем скорость света, полей. Некоторые явления квантовой механики уже давно остаются необъяснимыми в рамках существующих воззрений. Эти явления дают основания предполагать о существовании более скоростных взаимодействий. Примечание Литература
1. Шпаков П.Д. , О физическом пространстве, С.- Петербург, Астерион, 2008.
2. Шпаков П.Д., Скорость света - ключ к разгадке тайн Вселенной. Интернет.
3. Гибсон Э., Спокойное Солнце, пер. с англ., М.: 1977.
4. Воронцов С.В., Жарков В.Д., Собственные колебания Солнца и планет-гигантов, УФН, т. 134, № 8, 1981.
5. Гальпер А.М., Кириллов-Угрюмов В.В., Курочкин А.В., Лейков Н.Р., Лучников В.А., Юркин Ю.Т., Письма ЖЭТФ, т. 24, с. 426, 1976.
6. Кобанов Н.И., Колобов Д.Ю., Скляр А.А., Чупин С.А., Пуляев В.А., Характеристики колебательно-волновых процессов в солнечных структурах с разной топологией магнитного поля, Астр. Журнал, Т. 86, №10, с. 1030-1040.
7. Hill H.A.., Stebbins R.T. -Ann. N.Y. Acad. Sci., 1975, v. 262, p. 472.
8. Hill H. A., Stebbins R.T., - Astrophys. J., 1975, v. 200, p. 471.
Значения констант, используемых в тексте статьи
Скорость света с - 299792458 м с-1 Звуковая скорость электронов, находящихся в состоянии термодинамического равновесии с фоновой энергией пространства Cse = 1,630608∙ 106 м с-1
Постоянная Планка h - 6,62606687 · 10- 34 Дж с
Термодинамическая масса Планка mpt - 2,694927329·10- 35 кг
Энергия Ридберга ER - 2,17987190 · 10- 18 Дж, по шкале температур - 1,0525·105 К,
по ядерной шкале энергий -13,60569172 эВ
Масса электрона me - 9,10938188 · 10- 31 кг
Масса протона mp - 1,67262158 · 10- 27 кг
Радиус Солнца Rc - 6,9599 ∙ 108 м
1
Автор
pavel2531
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа