Cтраница 3
В рассматриваемой задаче скорость жидкости включает в себя крупномасштабную скорость, которая обозначается Vt и описывает осесимметричное неоднородное вращение, характерное для большинства астрофизических объектов, а также, возможно, и меридиональную циркуляцию. [31]
В последние годы была осознана роль МГД ударных волн как эффективного фактора, который может ускорять частицы в межпланетном пространстве, на Солнце и в далеких астрофизических объектах. К числу преимуществ этого механизма ускорения относятся: а) высокая степень универсальности ударных волн как нелинейного крупномасштабного движения плазмы, которое возникает практически при любых нестационарных процессах с достаточно большим энерговыделением; б) высокая эффективность передачи энергии ускоряемым частицам ( § 18); в) формирование универсального степенного спектра ускоренных частиц в достаточно широком диапазоне энергий; г) прямые экспериментальные подтверждения ускорения частиц ударными волнами, полученные в межпланетном пространстве и вблизи земной головной ударной волны. [32]
Излучение является основным источником информации о небесных телах, поэтому теория переноса излучения находит разнообразное применение для интерпретации фотометрических, спектральных, а также поляризационных наблюдений астрофизических объектов и геофизических экспериментов по дистанционному ЗОЕЮИ-рованию. [33]
Возможность получить зависимость D от энергии частиц более сильную, чем при классическом ускорении Ферми, которому отвечает D - e2f имеет большое принципиальное значение при объяснении синхротронного излучения различных астрофизических объектов. При v 3 темп ускорения имеет ту же энергетическую зависимость, de / dt-f, что и темп синхротронных потерь. [34]
Описанные выше общие представления о характере затопленных турбулентных струй в несжимаемой жидкости неоднократно подтверждались экспериментами также и для газовых струй, что особенно важно для анализа течений, встречающихся в астрофизических объектах. Эксперименты со сверхзвуковыми струями выполнять трудно, так как в этих случаях необходимо обеспечить равенство давления в струе давлению в окружающем газе. В отсутствие такого равенства струя будет либо чрезмерно расширяться, либо сжиматься. [35]
Во вводной главе мы заметили, что магнитное поле играет в астрофизике необычную роль: во многих отношениях оно напоминает живой организм - более того, способный к размножению организм, - занимающий вполне определенное место в экологической системе механических и электродинамических деталей астрофизического объекта. Если продолжить это сравнение, то магнитное поле - чрезвычайно простой организм, для его самопроизвольного возникновения в любом вращающемся теле достаточо одного лишь теплового батарейного эффекта. Рост и длительное существование поля определяются движениями жидкости, и эта связь описывается линейными гидромагнитными уравнениями. Как показывает теория, поле спонтанно возбуждается даже в самых простых и идеализированных условиях. Поле не нуждается в сложной окружающей среде и множестве специальных условий, необходимых для самозарождения биологических форм жизни. Магнитные поля благополучно существуют почти повсюду во Вселенной, в то время как мы не располагаем ни теоретическими, ни наблюдательными указаниями на распространенность биологической жизни. Расточительная сложность биологической жизни, по-видимому, ограничивает область ее распространения малочисленными холодными планетами со строго определенными температурами поверхности и составами атмосфер. В соответствии с этим вездесущие магнитные поля не обладают способностью к прогрессирующему эволюционному усложнению, в то время как биологические формы развиваются через бесконечную цепь разнообразных организмов, каждый из которых характерен новыми, присущими только ему свойствами. Более того, в особых случаях инстинкт самосохранения некоторых организмов развивается до такой степени, что такие существа приобретают способность находить, запоминать друг друга и размышлять о себе подобных. Впрочем, еще не совсем понятны последствия этого каприза природы. Но если биологические формы замечательны своей сложностью, то магнитные системы отличаются астрономическими масштабами грандиозных внешних проявлений. Ни одна биологическая форма не может сравниться с магнитным полем масштабом влияния на окружающую среду. Магнитные поля вызывают нарушения равновесия и активные процессы во Вселенной, которая без них беспрепятственно продолжала бы свое расширение и охлаждение. [36]
Исследование эволюции звезд и звездных систем занимает одно из центральных мест в современной астрофизике. Поскольку астрофизические объекты состоят преимущественно из газа, в изучении происходящих в них процессов видная, а часто и определяющая роль принадлежит методам газовой динамики. Вследствие нелинейности уравнений, описывающих такие процессы, в большинстве случаев решение соответствующих задач может производиться только численными методами. На этом пути достигнуты большие успехи, однако многие проблемы остаются не решенными до конца. К ним относятся и вопросы развития в нелинейном режиме различного вида характерных для газовой среды неустой-чивостей, таких, например, как конвекция и тепловая неустойчивость. [37]
Приложения теории пересоединения к астрофизическим системам имеют относительно короткую историю, особенно если сравнивать с магнитосферой Земли или солнечной короной. Огромные расстояния до астрофизических объектов от Солнечной системы представляют серьезную проблему для специалистов по физике плазмы, поскольку существует очень мало пространственно разрешенных измерений на звездных масштабах, по которым можно было бы строить теории. Тем не менее достижения в формировании изображений путем обработки доплеровских сигналов ( доплеровская томография) и появление приборов с высокой разрешающей способностью, например, телескопа Хаббла, облегчают задачу. [38]
Если динамо-число в очень тонком конвективном слое велико настолько, что позволяет преодолеть диссипацию rjk, то большое динамо-число дает динамо очень высокого порядка. Нам неизвестен ни один астрофизический объект, где бы это происходило, но это явление нужно иметь в виду. Динамо в земном ВДре и на Солнце действует в оболочках достаточно толстых, чтобы возможно было возбуждение низших мод. [39]
В сущности, все астрофизические объекты обнаруживают характерные атомные или молекулярные спектры, обычно накладывающиеся на континуум; чаще это бывают линии поглощения, реже - линии излучения. Лишь немногие загадочные объекты ( например, эксно-вые) совсем не дают наблюдаемых спектральных полос или линий, а яркие сверхновые ( типа I) дают спектры, до сих пор не поддающиеся идентификации. [40]
Собственно плазменная турбулентность является возбуждением в плазме большого числа плазменных волн различных типов на частотах, много больших частоты столкновений. Длины этих волн па много порядков меньше характерных размеров астрофизических объектов. Плотность энергии этих волн также может быть как много меньше плотности тепловой и кинетической энергии плазмы, так и порядка этой энергии. Поэтому собственно плазменная турбулентность оказывает меньшее влияние на структуру и движение небесных тел. [41]
Интерес к вопросу турбулентной диффузии векторных полей поддерживается общенаучным значением столь фундаментальной проблемы классической физики. Подогревается же внимание к этой проблеме повсеместным присутствием магнитных полей в конвективных и турбулизованных астрофизических объектах в окружающем нас космическом пространстве. Электрическая проводимость о и физические размеры X этих объектов - Солнца, далеких звезд и газового диска Галактики - столь велики, что для всех них время омического затухания 2 / г) 4тгХ2ст / с2 внутренних магнитных полей в большинстве случаев не меньше, а то и больше возраста самих объектов. Это приводит к естественному предположению о реликтовой природе магнитных полей. Согласно этой концепции [20, 21], силовые линии, которые мы наблюдаем там, где они выходят наружу через поверхность Солнца, проходят также и через его ядро. [42]
Большую роль многократные рассеяния в линии играют тогда, когда среда оптически толстая, р мало, а А близко к единице. Именно такое по-дожение чаще всего осуществляется на практике для достаточно сильных линий в спектрах астрофизических объектов. В противном случае фотоны в основном гибнут, т.е. либо не переизлуча-яотся в линии вследствие тушащих ударов или ионизации, либо поглощаются в полете другими составляющими среды, либо быстро выходят из тонкой среды и выбывают из процесса рассеяния. [43]
Этот первый эксперимент показал, что зеркала нормального падения с МСП обладают большими потенциальными возможностями для рентгеновской астрономии. Однако, за исключением некоторых специальных задач, узкополосность их отражения приводит к более низкой чувствительности для астрофизических объектов по сравнению с системами скользящего падения, поскольку большинство источников имеют широкий рентгеновский спектр. Наоборот, для исследований Солнца сочетание узкополос-ности с высоким разрешением дает большие преимущества в решении таких задач, как наблюдение тонких деталей диска и короны в выделенных спектральных линиях. Недостатком МСП-зеркал нормального падения является то, что они не могут работать в коротковолновой части диапазона вследствие влияния шероховатости поверхности и технологических ограничений минимальной толщины слоев. В настоящее время коротковолновая граница составляет 3 - 4 нм, хотя и имеет тенденцию к снижению ( см. гл. [44]
Образцы плазмы, создаваемые в лабораторных условиях, конечно, гораздо более доступны для воздействия экспериментатора, чем астрофизические объекты, но и в этом случае трудно переоценить значение оптических методов исследования. Их основное и неоспоримое преимущество, повторим это еще раз - это отсутствие вмешательства в ход изучаемого процесса. [45]