Cтраница 1
Магнитные поля звезд в большинстве случаев переменны и в некоторых случаях очень сильны. [1]
Удовлетворительной во всех отношениях теории магнитных полей звезд пока не существует. [2]
Интересно, что астрофизические применения эффекта Зеемана хорошо известны: солнечный магнетометр позволяет получить карту магнитных полей в солнечной хромосфере, измеряются магнитные поля звезд, исследуется корреляция хромосферных вспышек с быстрыми изменениями в строении магнитного поля в данной части солнечной поверхности. [3]
На Солнце турбулентная диффузия с коэффициентом порядка 0 2t2r [ см. (17.66) и (17.89) ] обеспечивает быстрое расплывание магнитного поля по поверхности и быстрое исчезновение слабых полей ( обладающих пренебрежимо малой плавучестью) из конвективной зоны. Можно полагать, что и магнитные поля других звезд подвержены действию сходных эффектов турбулентной диффузии. [4]
Солнце, кроме того, является единственной звездой, на которой мы можем непосредственно наблюдать поверхностные движения, в том числе неоднородное вращение, циркуляцию и конвекцию. По этим причинам именно к Солнцу, а не к более эффектным магнитным звездам обращается физик, исследующий природу и активность магнитных полей звезд. Несмотря на то что по мощности проявлений магнитной активности Солнце не может соперничать с некоторыми удаленными звездами, даже солнечная активность производит глубокое впечатление. Благодаря магнитным полям на Солнце идут неординарные процессы, предугадать которые не мог никто. Более того, ряд явлений не удается понять до сих пор, после многих лет тщательного наблюдения и теоретического исследования. Само по себе любопытно, что Солнце - не выделяющаяся ни возрастом, ни физическими свойствами звезда ( в противном случае некому было бы наблюдать ее с такого малого расстояния) - тем не менее обнаруживает такое множество мощных магнитных эффектов. [5]
Энергии связи в ядре не хватило бы для удержания нуклонов друг возле друга в ядре при быстром сообщении ему энергии, значительно меньшей, чем 1013 эв. При вращении звезд, обладающих магнитным полем, создаются вихревые электрические поля. Магнитные поля звезд, действуя на протоны и ядра, удерживают их на замкнутых траекториях, двигаясь по которым, они приобретают в электрических полях колоссальные ускорения. Вторым механизмом ускорения частиц в первичных космических лучах являются статистические эффекты: при встрече с облаками межзвездной материи, обладающими неоднородными магнитными полями, частицы ускоряются. Ферми, в облаках межзвездной материи возникают движения заряженных масс, создающие переменные электромагнитные поля. В этих полях заряженные частицы первичного космического излучения могут ускоряться до самых больших энергий, которые в нем наблюдаются. Предполагается, что начальная энергия первичных частиц ( порог инжекции) имеет своей природой ударные волны, возникающие в результате столкновений газовых масс при взрыве так называемых сверхновых звезд. Энергия этих взрывов внутриядерного происхождения, поэтому энергия космических лучей имеет своей первопричиной ядерную энергию. [6]
Однако Фейнман оказался тем, кто смеется последним. В 1946 году Вернер Гейзенберг опубликовал целую книгу по космическим лучам, в которой он обсуждал практически все серьезные статьи, когда-либо публиковавшиеся по данному предмету. Статья Бальярты и Фейнмана не подходила ни к одному из разделов книги, однако в самом ее конце Гейзенберг обсудил возможность влияния магнитных полей звезд на направление космических лучей и в самом последнем предложении написал, что подобного эффекта ожидать не следует, что подтверждают исследования Бальярты и Фейнмана. Когда Фейнман встретился с Бальяртой в следующий раз, он радостно спросил, видел ли тот книгу Гейзенберга. Бальярта уже был в курсе. [7]
Гипотезы о происхождении первичного космического излучения опираются на данные об энергии первичных частиц и на радиоастрономические данные. Считается, что в первичных лучах заряженные частицы приобретают большие энергии благодаря ускорению, которое они получают в электромагнитных полях звезд и Солнца, Существенно, что ускорение заряженных частиц должно происходить постепенно. В противном случае, если бы энергии до 1021 эВ, которыми обладают тяжелые и сверхтяжелые ядра, имеющиеся D первичном излучении, получались ими сразу в результате некоторых еверхбыст-рых процессов, ядра сразу бы испарялись на составляющие их нуклоны. При вращении ввезд, обладающих магнитным полем, создаются вихревые электрические соля. Магнитные поля звезд, действуя на протоны и ядра, удерживают их на замкнутых траекториях, двигаясь по которым они приобретают в электрических полях колоссальные ускорения. Вторым механизмом ускорения частиц в первичных космических лучах являются статистические эффекты: при встрече с облаками межзвездной материи, обладающими неоднородными магнитными полями, частица ускоряются. [8]
Если принять, что в коллапсирующем облаке И 10 - 6 Гс и р 10 24 г / см3, то в конечном счете напряженность может достигнуть 1010 Гс. Первое препятствие можно частично преодолеть, предполагая, что сжатие вдоль силовых линий сильнее, чем поперек. Согласно Местелу и его сотрудникам, вследствие такой анизотропии гравитационного коллапса плотность может расти при почти постоянном магнитном поле, а это вполне может привести к процессу последовательных фрагментации, в результате которого массы образующихся протозвездных фрагментов окажутся требуемого порядка величины. Однако, поскольку магнитная энергия этих протозвезд оказалась бы сравнимой с гравитационной энергией, теория остаточного магнетизма содержит много трудных проблем: 1) почему сильные поверхностные магнитные поля наблюдаются лишь у явного меньшинства звезд главной последовательности, причем все они, по-видимому, относятся к классу Ар. Почему самые сильные наблюдаемые магнитные поля звезд все же так слабы. Почему слабое общее поле Солнца, генерированное, возможно, идущим сейчас процессом динамо, не маскируется более сильным первичным полем, исходящим из недр Солнца. [9]
Гипотезы о происхождении первичного космического излучения опираются на данные об энергии первичных частиц и на радиоастрономические данные. Считается, что в первичных лучах заряженные частицы приобретают большие энергии благодаря ускорению, которое они получают в электромагнитных полях звезд и Солнца. Существенно, что ускорение заряженных частиц должно происходить постепенно. В противном случае, если бы энергии 1013 эВ и более, которыми обладают тяжелые и сверхтяжелые ядра, имеющиеся в первичном излучении, получались ими сразу в результате некоторых сверхбыстрых процессов, ядра сразу бы испарялись на составляющие их нуклоны. При вращении звезд, обладающих магнитным полем, создаются вихревые электрические поля. Магнитные поля звезд, действуя на протоны и ядра, удерживают их на замкнутых траекториях, двигаясь по которым они приобретают в электрических полях колоссальные ускорения. [10]
Гипотезы о происхождении первичного космического излучения опираются на данные об энергии первичных частиц и на радиоастрономические данные. Считается, что в первичных лучах заряженные частицы приобретают большие энергии благодаря ускорению, которое они получают в электромагнитных полях звезд и Солнца. Существенно, что ускорение заряженных частиц должно происходить постепенно. В противном случае, если бы энергии до 102 эВ, которыми обладают тяжелые и сверхтяжелые ядра, имеющиеся в нервичном излучении, получались ими сразу в результате некоторых еверхбыст-рых процессов, ядра сразу бы испарялись на составляющие их нуклоны. При вращении евезд, обладающих магнитным полем, создаются вихревые электрические поля. Магнитные поля звезд, действуя на протоны и ядра, удерживают их на замкнутых траекториях, двигаясь по которым они приобретают в электрических полях колоссальные ускорения. Вторым механизмом ускорения частиц в первичных космических лучах являются статистические эффекты: при встрече с облаками межзвездной материи, обладающими неоднородными магнитными полями, частицы ускоряются. [11]
Для реальной звезды это отношение обычно очень мало, так что диффузией силовых линий поперек звезды можно пренебречь. Фрике, все законы изоротации ( кроме, быть может, твердотельных) приводят к тепловой неустойчивости относительно осесимметричных возмущений. Они обнаружили, что, поскольку магнитная вязкость мала, этот эффект оказывает лишь ничтожно малое стабилизирующее влияние на звезду. Таким образом, вопрос о том, являются ли баро-клинные звезды, которые вращаются по закону изоротации ( 93), стационарными, остается не до конца выясненным. Магнитные поля звезд будут рассмотрены в гл. [12]