О формировании Земли, звёзд и галактик с точки зрения школьной физики. Часть 2

On the formation of the Earth, stars and galaxies from the point of view of school physics. Part 2

 

Автор: Елсуфьев Александр Михайлович

ВНИИЖТ РЖД НЦ Экспресс, Санкт-Петербург, Россия.

e-mail: Elsufiev_al@mail.ru

Elsuf'ev Aleksandr Mihaylovich

Russian Railways, St. Petersburg, Russia.

e-mail: Elsufiev_al@mail.ru

Аннотация: В этой статье автор рассматривает альтернативный нынешней парадигме поэтапный алгоритм формирования звёзд, и следствия из него в виде принципиально отличающегося от общепринятого возможного их строения. Так же, следствием этой теории становится объяснение существования звёздных ассоциаций, и некоторые иные наблюдаемые явления.

Abstract: In this article, the author considers an alternative to the current paradigm step-by-step algorithm for the formation of stars, and the consequences of it in the form of a fundamentally different from the generally accepted possible structure. Also, the consequence of this theory is the explanation of the existence of stellar associations, and some other observed phenomena.

Ключевые слова: формирование Земли, формирование звёзд, физика.

Keywords: formation of the Earth, formation of stars, physics.

Тематическая рубрика: Междисциплинарные работы.

 

Теория формирования звёзд.

1.6. Обоснование версии строения Солнца.

А теперь обоснуем тот факт, что ядро Солнца до сих пор не могло раствориться в окружающей водородной атмосфере до гомогенного состояния.

Возьмём для примера нашу Землю и её атмосферу, про которую мы всё знаем. Итак, на Земле атмосфера состоит в основном из всего двух газов, азота и кислорода, молекула кислорода тяжелее азота всего на 14%, и потому по формуле v=(k-1)*a*t  имеет чрезвычайно низкую скорость оседания ((k-1)=0.14, a=1g=10, t=10^-10). И оседанию противостоит не только броуновское движение, но ещё и постоянно дующие ветра, перемешивающие атмосферу. Казалось бы, о каком разделении газов по высоте атмосферы в принципе может идти речь? Однако факты вещь упрямая, и если на поверхности Земли концентрация кислорода достигает 20.8%, то на высоте 20 км уже всего 18%, а на 50 км уже всего лишь 10%, и далее падает практически до нуля. Значит, даже в атмосфере Земли, пренебрежимо малая скорость оседания более тяжёлого газа в нижних 10км атмосферы, где бушуют ветра, сильно перемешивающие воздушные массы, вполне эффективно снижает содержание кислорода на 2%. А значит, примерно такая же скорость оседания тяжёлых элементов на Солнце могла бы приводить к примерно такой же скорости роста концентрации тяжёлых элементов с глубиной, особенно в нижних слоях солнечной фотосферы, где энергоперенос осуществляется в основном за счёт теплообмена и излучения, и лишь в малой части за счёт конвекции.

Теперь оценим, какова же скорость оседания элементов на Солнце. Для примера рассмотрим два элемента – кислород, с массой атома 16, и железо – 56. Средняя масса частиц в водород-гелиевой смеси, по массе на 25% состоящей из гелия, должна быть около 1.3 (водород уже не молекулярный а атомарный). Таким образом, в формуле v=(k-1)*a*t/2 первый сомножитель (k-1) оказывается около 10 для кислорода и 40 для железа, то есть по порядку величины в 75-300 раз тяжелее такого же отношения для кислорода в азоте. Второй сомножитель ускорение – уже на поверхности современного Солнца он составляет около 27 g, а на глубине половины радиуса звезды должно быть на уровне 50 g. И таким образом, первые два сомножителя в формуле, на Солнце оказываются в 3.7-15 ТЫСЯЧ раз больше, чем на Земле.

Переходим к последнему сомножителю, времени пробега между соударениями. Оно уменьшается с ростом плотности и уменьшением средних расстояний между атомами. А именно, если мы предположим что на границе солнечного ядра плотность уже целый 1000 кг/кубометр, то это значит, что по сравнению с воздухом плотность упаковки атомов увеличилась в 15тысяч раз, а расстояния между атомами уменьшились в кубический корень, то есть в 25 раз. Дальше, время между соударениями падает с ростом температуры, которая есть мера средней кинетической энергии, то есть мера среднего квадрата скорости. А значит, если считать что наименьшая температура в атмосфере Земли на высоте до 10 км всего 200 К, то для идентичной с Землёй скорости оседания атомов нужно иметь температуру в глубине Солнца не более 200*((3.7-15тысяч)/25)^2 градусов, то есть около 4.5 млн для атомов кислорода и 72 млн для атомов железа. Учитывая тот факт, что при озвученных температурах уже вполне проходят реакции ядерного синтеза, особенно если плазма существует не несколько секунд как в современных ТОКАМАКах, а миллиардами лет, то можно считать более чем обоснованным, что при таких температурах и термоядерной энергии должно выделяться более чем достаточно, и ядро Солнца из тяжёлых элементов обязано было образоваться самопроизвольно, просто в процессе дрейфа атомов, даже если бы его и не было изначально. А уж если оно изначально было, то это должно гарантировать стабильное существование такого ядра, без последующего полного растворения в лёгкой части атмосферы звезды.

То есть, если тяжёлое ядро Солнца (общим диаметром 1.4 млн.км) составляет 40-50% его размера, а внешняя конвективная зона, где бурление не даёт проходить процессу оседания элементов, толщиной даже целых 100 тыс.км, то остаётся ещё внутренняя зона, из за высокого давления сравнительно спокойная, толщиной свыше 250 тыс.км, которая практически обязана приводить к очень быстрому расслоению химического состава по атомарному весу. И из-за увеличения с глубиной концентрации тяжёлых элементов, даже увеличение температуры и давления не будет приводить к увеличению скорости термоядерных реакций – основная энергия получается от протий-дейтерий-тритий-гелиевой цепочки, а с ростом глубины частота таких соударений будет сильно падать. Или, кратко резюмируя – основное термоядерное энерговыделение на Солнце должно идти отнюдь не в каменном ядре, а наоборот – в тонкой нижней зоне лучистого переноса над ядром.

1.7. Откуда дровишки?

Итак мы выяснили, что Солнце, как и большинство карликовых звёзд, по видимому, в основном состоит из тяжёлых элементов. Но откуда они взялись в первичном облаке в таком количестве?

Мы уже выяснили, что если у нас есть ускорение свободного падения порядка 10^-7 м/сек^2, и частота соударений в газе 1-0.01 раз в секунду, то образующиеся пылинки-снежинки начинают в нём быстро падать, со скоростью в сотни метров в секунду. Но ведь это верно повсюду, а не только в данном конкретном облаке будущей звезды.

Исходно галактики образовались из первичной плазмы, с набором самых разных элементов, которые точно так же превратились в молекулы. И в них так же стали образовываться снежинки. Ускорение свободного падения на краю нашей галактики Млечный путь (массой 3*10^42кг, радиус 5*10^20м) составляет порядка 10^-9 – всего в 100 раз меньше, чем в расчёте для образования звезды. Но и частота соударений в гало галактики тоже в сотни раз меньше. А значит, устоявшаяся скорость падения будет высокой – сотни-тысячи метров в секунду. И с таким ускорением за миллион лет пылинка сможет набрать скорость 300-1000 м/с и пролететь порядка 1-3 световых лет. А значит, за миллиард лет на диск галактики выпадает огромная масса пылевидного вещества, обогащающая его тяжёлыми элементами, образующая исходные облака для звездообразования – выпадает ведь только пыль, а газ в основном остаётся висеть в гало галактики.

Таким образом, вопрос лишь в том – есть ли пылинки в галактическом гало в принципе?

Известно, что у разных галактик имеется магнитное поле, обнаруженное путём измерения поляризации света, проходящего сквозь галактическое гало. Причём возможный механизм образования этой поляризации на данный момент известен только один – в гало летает огромное количество маленьких пылевидных иголочек, которые своей осью ориентированы вдоль линий магнитных полей. А что из этого можно извлечь?

Известно, что с помощью оптического микроскопа принципиально возможно рассмотреть объекты не мельче 0.2мкм – предположим, что это размер пылинок, вносящих вклад в поляризацию. Среднее расстояние межу атомами в твёрдом веществе порядка 10^-10м, значит пылинка диаметром 0.2мкм должна иметь порядка 2000 атомов в каждом направлении, то есть она состоять из порядка 10^10 атомов! А ведь это мы ещё взяли кубическую пылинку, а не плоскую или игольчатую снежинку, масса которой должна быть на 1-2 порядка больше.

А это значит – в гало галактики действительно присутствует огромное количество холодной пыли, состав и массу которой пока нельзя определить спектроскопически, но которая способна с высокой интенсивностью падать на галактический диск. И вполне возможно, что именно эти ещё до конца не упавшие на диск пылинки могут составлять изрядную долю массы тёмной материи галактики. Ведь падая со скоростью не выше 1км/с (иначе начнёт испаряться от соударений с газом) пыль пролетает 30тысяч св.лет за 10 миллиардов лет, и за время существования вселенной не пролетит даже радиуса галактики.

Часть 2. Общее описание процесса образования планет.

2.1 Процесс формирования зародышей планет от пыли до снежков килотонной массы.

Теперь стоит вернуться к исходному вопросу ребёнка – а как же образовались наши планеты? Итак – у нас уже есть “тёплое” каменное протосолнце, и тонкий протопланетный диск, образовавшиеся буквально за тысячелетия, состоящий из огромного числа снежинок и газа, общей плотностью возможно до нескольких тонн на квадратный метр площади этого диска (но распределённых по высоте эклиптики на сотни тысяч километров), из которых на твёрдое вещество приходится порядка  1% массы, то есть десятки килограмм. Значит, при подобной плотности снежинки начинают при столкновениях массово слипаться в комки, вопрос лишь – с какой скоростью?

Допустим, что исходно у нас материал планет находится на достаточно высоких орбитах (и лишь впоследствии упадёт поближе к Солнцу), и распределён совсем тонким слоем – непосредственно твёрдых частиц (льда и тяжёлых элементов) буквально 10 кг на 1 кв.метр диска (в переводе на водяной лёд, толщина = 1 см). Тогда для образования Юпитера с массой 1.8*10^27 кг понадобится диск диаметра порядка 10^10 км, что на порядок больше диаметра его нынешней орбиты, то есть нижняя оценка плотности диска более чем правдоподобна. Допустим мы рассматриваем отдельную орбиту – один оборот длится либо 40 млн.сек, либо 400 млн (1.3 или 13 лет реальных) – взяли красивые круглые цифры. Каждая частица в течение оборота вокруг Солнца четверть оборота поднимается над математическим экватором, потом столько же опускается, потом поднимается и опускается с противоположной стороны, каждый интервал по 10^7 – 10^8 секунд. Представим, что исходно у нас все частицы идеальные, двигаются как газ, с постоянной для всех температурой – мерой средней кинетической энергии. Это значит, что средняя энергия любой частицы – постоянна, и одиночной молекулы водорода, и снежинки весом в целый грамм. Один грамм, это по весу примерно 10^24 атомов водорода (число Авогадро), а значит, если средняя скорость атома километр в секунду, то средняя скорость граммовой снежинки уже всего нанометр в секунду. Фактически перед нами картина тепловой смерти – снежинки не могут слипаться просто потому, что практически не двигаются! Где же ошибка?

Ошибка в том, что мы рассматриваем не просто газ, а находящийся в гравитационном поле. Итак, введём координатные оси во вращающейся системе координат, относительно частицы вращающейся строго по кругу, не покидающей экватора – ось X направлена к солнцу, ось Y по направлению вращения идеального математического экватора, ось Z  вверх от плоскости экватора. Тогда скорости сталкивающихся частиц по осям X и Y свободно взаимоуничтожаются, а вот по оси Z всё гораздо сложнее. Дело в том, что мы неявно предполагали, что все частицы столкнутся на самом экваторе, когда потенциальная энергия у них нулевая (наименьшая на данной орбите), а ведь это не так. Проведём мысленный эксперимент – возьмём всё пылевое облако, разобьём его на кубики размером 1-10км, все твёрдые частички из каждого кубика мгновенно слепим в одну снежинку, сохранив за ней среднюю скорость и координаты. Тогда у них окажется практически нулевая скорость относительно экватора, но совсем не нулевая высота, которая сразу же в гравитационном поле начнёт обратно преобразовываться в скорость, которая достигнет на экваторе уже сотен м/сек! Так что, тепловой смерти нет, надо только правильно посчитать средние скорости движения.

Итак, допустим, у нас слипаются только частицы одинаковой массы. На 0 шаге это были атомы водорода, со скоростями до 1000м/сек. На каждом следующем шаге сталкиваются любые две случайно выбранные частицы, находясь в любом месте своей орбиты, их скорости гасятся, но потенциальная энергия остаётся. Проводим математическое моделирование (на уровне 10 класса), и получаем такую табличку:

t=0 tt=0 v=791.077 e=993.870

t=10 tt=3 v=95.031 e=102.540

t=20 tt=6 v=10.760 e=11.610

t=30 tt=9 v=1.2122 e=1.3074

t=40 tt=12 v=0.1380 e=0.1490

t=50 tt=15 v=0.01527 e=0.01648

t=60 tt=18 v=0.00173 e=0.00187

t=70 tt=21 v=0.000198 e=0.000214

t=80 tt=24 v=0.0000227 e=0.0000245

Здесь у нас t = номер шага (кратно 10), tt = десятичная степень числа атомов в снежинке (10^3 = 2^10), v и e = средняя арифметическая и средняя квадратичная скорость при пересечении экватора.

Полученное моделирование показывает, что вертикальная скорость падает пропорционально не квадратному, а кубическому корню из количества атомов в снежинке! И для граммовых снежинок составляет порядка 0.02 мм/сек, что на 4 порядка выше, чем вычисленное из просто теплового движения. И если полный оборот длится 400 млн секунд, то такая снежинка будет летать вверх-вниз на несколько километров, массово сталкиваясь с себе подобными. Какова будет реальная скорость, как при моментальном слипании (до километра в секунду) или как при очень длительном – сразу сказать невозможно, но мы хотя бы теперь знаем ограничение на скорость снизу.

Что из этого следует? Почти все пылинки за несколько оборотов вокруг Солнца гарантированно слипнутся в снежинки, диаметром минимум в толщину снежного покрова, просто выложенного на экватор. Мы предположили, что льда там будет 10 кг на метр, толщиной 1 см, но снег ведь гораздо более рыхлый – его толщина минимум 10 см. Значит, на первом этапе всё слипнется в снежки размером в 10 см, прилегающие вообще без зазоров, или более вероятно – в круглые снежки по 20 см (=0.4 кг) с расстояниями между центрами около 22 см, имеющими характерную вертикальную скорость около 1 микрона в секунду минимум. Вес снежков, конечно, мал, но и скорости микроскопические, а значит, притяжение между ними станет существенным. Ведь если два килограммовых снежка пролетают мимо друг друга на расстоянии в 1 м на скорости 10^-6, за миллион секунд взаимодействия они наберут скорость порядка 10^-4 м/с – в сто раз больше, чем была их вертикальная скорость! А значит, почти гарантированно столкнутся. А раз так, то производим очередной расчёт – как поведут себя пылинки пролетая мимо крупного снежка плотностью 0.1 массой m, на малых скоростях (10, 1, 0.1 и 0.01 мм/сек) на разных расстояниях.

m=1 r0=0.133 .01=0.133 .001=0.133 .0001=0.139 .00001=0.365 rr=0.31

m=10 r0=0.287 .01=0.287 .001=0.288 .0001=0.339 .00001=1.294 rr=1

m=100 r0=0.620 .01=0.620 .001=0.626 .0001=1.019 .00001=4.149 rr=3.1

m=1000 r0=1.336 .01=1.337 .001=1.392 .0001=3.655 .00001=12.309 rr=10

m=10000 r0=2.879 .01=2.885 .001=3.393 .0001=12.945 .00001=35.109 rr=31

m=100000 r0=6.203 .01=6.260 .001=10.191 .0001=41.496 .00001=98.415 rr=100

m=1000000 r0=13.36 .01=13.92 .001=36.553 .0001=123.097 .00001=273.577 rr=316

В таблице указаны масса m в килограммах, r0 = радиус снежка в метрах, и далее 4 значения – на каком расстоянии от центра снежка должна была пролегать прямая траектория пылинки, пролетающей с указанной скоростью (от 0.01 до 0.00001 м/сек), чтобы траектория искривилась настолько, чтобы пылинка врезалась в снежок. Речь здесь о пылинке потому, что более крупный снежок будет обладать ненулевым радиусом, и врежется на ещё большем расстоянии. Последнее поле rr = среднее расстояние между проекциями снежков на экватор, если бы абсолютно все снежки имели бы одинаковую указанную массу.

Из таблицы прекрасно видно, что даже снежки от 1 кг до 100 т при характерной скорости 0.01 мм/сек будут иметь дальность гравитационного захвата чуть больше среднего расстояния между снежками, а значит будут очень быстро сталкиваться с увеличением массы до килотонны. Можно возразить, что при мизерных горизонтальных скоростях сталкиваться будет не с кем, ибо снежинка только и будет делать, что двигаться вверх-вниз, без бокового смещения. Но пролёты не закончившиеся столкновениями очень быстро изменят вектора скоростей снежков с чисто вертикальных на хаотические по всем трём координатам.

Начиная с некоторого момента потенциальная энергия расстояний между снежинками станет не просто переходить в кинетическую, с дальнейшим переходом в тепловую (при столкновении) или обратно в потенциальную (при пролёте), а при взаимодействии многих тел некоторые снежки неизбежно будут отбрасываться с большими скоростями, вследствие чего средняя скорость снежинок начнёт потихоньку возрастать. И например, снежок массой в килотонну, при скорости набегания в 1 мм/сек имеет радиус зоны захвата уже не 273, а всего 36м, при среднем расстоянии между снежками порядка 316 м (по горизонтали). Тогда делаем такое вычисление. Допустим на данной орбите год = 400 млн.сек, средняя скорость 1 мм/сек, значит средняя высота подъёма снежков над экватором составит около 50 км, толщина слоя полёта 100 км. А снежки (в исходно раскатанном в блин виде) занимают слой толщиной 10 см, что в миллион раз тоньше зоны полётов снежков. Значит, каждый кубометр снега приходится на 1 млн кубометров пространства. Снежок массой в килотонну летит вбок со скоростью 1 мм/сек, за один «год» проходит расстояние в 400 км, и заметает зону притяжения радиусом 36 м, площадью сечения 4000 кв.м, объёмом за год 1.6 млрд кубометров. А это значит, что за год он либо встретится с пылинками общим объёмом 1600 кубометров массой 160 тонн (16% массы самого снежка), либо с вероятностью 16% в эту зону попадёт не то что край, а прямо таки центр такого же снежка массой в килотонну. А если бы средняя скорость была свыше 10 мм/сек, то данная вероятность составила бы порядка 1.5-2% в год. К сожалению, на этом вычисления приходится закончить, ибо без серьёзной компьютерной техники делать статистические вычисления для систем многих тел с неизвестными средними начальными скоростями – бесперспективное занятие. Но в любом случае, физика курса средней школы показывает процесс формирования зародышей планет до килотонного класса, в то время как википедия сообщает о пробеле в знаниях алгоритма укрупнения частиц планетезималей от 1 см до 1 км.

2.2. Появление у планет вращения вокруг своей оси, совпадающего с направлением вращения вокруг Солнца.

Итак, исходное пылевое облако сгустилось в отдельные снежки как минимум килотонного класса. Далее из них родятся планеты – но в какую сторону они будут вращаться?

Ещё Лапласа мучал вопрос – почему их направление вращения совпадает с направлением вращения вокруг Солнца, хотя вроде бы должно быть наоборот? Рассуждения были таковы. Исходно все зародыши вращаются по приблизительно круговым орбитам, чем ближе к солнцу – тем быстрее. Получается, что если взять группу близко расположенных снежков (например в радиусе 1000 км от заданной точки), и посчитать их момент вращения как сумму моментов скоростей относительно центра масс - он будет явно противоположно направленным. Так в чём же ошибка?

Ошибка опять в том, что пытались посчитать момент вращения, забыв о гравитационном поле, притом неоднородном. Исправляю этот просчёт, показав всю логику на примере простой модели.

Допустим у нас есть всего 2 группы снежков, с одинаковым количеством элементов (допустим миллион) равной массы в каждой группе (М1 и М2), вращающихся по строго круговым орбитам (радиусами R1<R2), соответственно со скоростями (V1>V2). Между ними начинается гравитационное взаимодействие, которое мы для простоты сведём к одному единственному краткому взаимодействию – в начальный момент, когда снежки располагались парами строго один под другим, они получили равные по модулю импульсы в сторону друг друга, после чего снова полетели по законам Кеплера. Тогда дальнейший их полёт пойдёт уже по эллипсам, верхние немного опустятся, нижние наоборот поднимутся. Теперь, зная это, выбираем начальный импульс взаимодействия таким, чтобы перигей верхних снежков по высоте совпал с апогеем нижних – на орбите радиуса R. И именно на этой орбите снежки должны будут попарно столкнуться. Вопрос, что мы увидим?

Для кругового движения по орбите R надо иметь некую круговую скорость V. Нижние снежки поднялись наверх, против гравитационного поля, погасили свою скорость, и в апогее имеют скорость VV1<V, потому что после апогея опять начнут падать вниз. А верхние снежки в перигее будут иметь скорость VV2>V>VV1, так как после перигея должны вновь подняться вверх. Получается, что снежки, которые снизу, имеют скорость VV1

Ну а то, что оси вращения планет не идеально совпадают с осью вращения их орбит, может быть связано с тем, что статистический метод работает только при столкновении огромного числа малых сгустков. А вот на последнем этапе, при столкновении уже реально больших планет типа Марса, для формирования Земли, очень важную роль уже играет случайность – пролети одна из сталкивающихся планет тысячей километров правее или левее, и момент вращения результата столкновения может измениться очень сильно в любую сторону, вплоть до поворота в обратную сторону.

2.3. Когда сформировались планеты? И почему Солнце крутится так медленно?

Зададимся таким вопросом – когда именно из газопылевого диска вокруг звезды успели сформироваться планеты? Кто же старше – Земля или Солнце?

Разумеется, Земля младше протосолнца, ведь до его формирования в качестве центрального массивного элемента диска, не мог сформироваться и сам пылевой диск. Однако мы уже знаем, что как только протозвезда становится квазизвездой, она начинает очень интенсивно светить – нашему Солнцу понадобилось бы минимум 100 млн лет, чтобы при нынешней светимости высветить всю энергию гравитационного падения материала (это около 10^42 Дж). Но пример кометных хвостов показывает, что при таком уровне излучения пылевой диск быстро плавится, из него испаряются все летучие материалы, остаются одни сухие мелкие песчинки, которые не хотят слипаться при столкновениях, а могут разве что упасть на ближайшее массивное тело, и они активно выдуваются солнечным ветром. А это значит, процесс слияния снежинок до состояния планет был реально очень быстрым – туманность ещё только стянулась в гало вокруг протозвезды, основная часть будущей массы Солнца ещё только приблизилась к центру на несколько АЕ, а плотное вещество диска уже начало массово слипаться в комки минимум километровых размеров. После чего протозвезда переходит в состояние квазизвезды – огромное газовое облако гравитационно стягивается к  протозвезде в гало, в сотни раз больше нынешнего Солнца, но 99.9% всей гравитационной энергии всё ещё держит в исходном  виде. И в этом виде оно начинает миллионы лет светить, выдувая в космос излишки пыли и газа, дестабилизируя орбиты протопланет, заставляя их массово сталкиваться, одновременно высушивая от летучих газов ближайшие планеты и перенося часть этих газов на более дальние. И когда через миллионы лет квазизвезда (светящая за счёт гравитационной энергии) становится настоящей звездой (светящей за счёт термоядерных реакций), все планеты уже должны вчерне оформиться.

Вполне вероятно, что к этому моменту на Земле уже не только плескались океаны, но и в них происходили первые стадии зарождения жизни. После этого, за миллиарды лет существования планетной системы, в ней может случиться многое, но основные изменения орбит должны были пройти на ранней стадии - учитывая, что за время высвечивания гравитационной энергии, имевшее огромный диаметр квазисолнце должно было обладать очень сильным солнечным ветром, влиявшим на орбиты не только пылинок но даже и планет, скорость изменения орбит планет  на стадии квазизвезды должна была быть гораздо выше этого параметра на стадии реальной звезды.

Кстати, именно на стадии перехода от квазизвезды к звезде, Солнце потеряло большую часть своего момента вращения. В те времена скорость истечения солнечного ветра была очень низка, буквально первые десятки километров секунду, и поэтому, два атома на его поверхности, имевшие одинаковые скорости, по-разному направленные относительно вращения экватора, имели разницу в шансах навечно улететь от квазисолнца в десятки процентов, вместо нынешних миллиардных долей процента. Если на стадии квазизвезды диаметром в 100 раз больше нынешнего, Солнце потеряло всего 1% своей массы, и истекающее вещество имело среднюю боковую скорость убегания всего 1км/сек, то его момент вращения уменьшился на величину, превышающую вообще весь нынешний момент вращения Солнца! А испариться могло не 1% массы квазизвезды, а 5-30%. Разумеется, что улетающий солнечный ветер часть своего момента вращения передавал остаткам пыли, далее выпадавшим на планеты, сообщая им дополнительный момент вращения.

В итоге, низкая скорость вращения нынешнего Солнца, может быть объяснена сперва преобладающим падением на зарождающееся гало протозвезды молекул, имевших малый момент вращения, а после преобладающим улётом из квазизвезды атомов, уносивших высокий момент вращения.               

2.4. Итог - Полная роспись этапов формирования Солнца.

Шаг 0 – пылинки и снежинки, содержащиеся в гало галактики, в течение миллионов лет выпадают на плоскость вращения галактики, где сгущаются и образуют первичные пылевые облака – зону звездообразования с повышенным содержанием тяжёлых элементов.

Шаг 1 – в отдельном газопылевом облаке, пыль под воздействием гравитации начинает падать сквозь газ к центру.

Шаг 2 – первая порция пыли формирует в центре протозвезду, которая притягивает ближайшую область газа, и сильно ускоряет скорость падения пыли.

Шаг 3 – протозвезда дорастает до массы порядка десятков тысяч МЗ, она представляет из себя раскалённое твёрдо-жидкое тело с огромной гравитацией, с сильным магнитным полем, с расслоением составляющих по плотности. Газовое облако начинает уменьшаться в размерах, увеличивая скорость вращения, формируется устойчивый пылевой диск. На протозвезду выпадает только твёрдая составляющая, а газовая разделяется по плотностям.

Шаг 4 – протозвезда вырастает до максимального размера, вобрав почти всё твёрдое вещество из пылевого диска, остатки пыли в диске начинают очень быстрое слипание в протопланеты. Газовая туманность сжимается в гало вокруг протозвезды, диаметром в единицы-десятки АЕ, образуя квазизвезду – активно излучающее образование, оптически непрозрачное, внешне неотличимое от газового гиганта, но без термоядерных реакций. Пылевой диск отделяется от верхней границы квазизвезды, всё что ниже постепенно падает на центральную протозвезду.

Шаг 5 – квазизвезда активно излучает свет и охлаждается испарением атомов, уносящих большую часть момента вращения квазизвезды. Часть улетевшего вещества выпадает на множество протопланет, наращивая их массу и момент вращения, активно сбивая орбиты и тем самым заставляя их сталкиваться. Идёт процесс планетообразования.

Шаг 6 – гало квазизвезды сжимается настолько, что начинаются термоядерные реакции. Происходит постепенный нагрев в первую очередь именно центральной протозвезды, за это время нижняя часть гало возможно успевает еще немного выпасть на Солнце, а остаток выдувается в космос.

Шаг 7 – квазизвезда переходит в стабильное состояние звезды – термоядерные реакции нагрели протозвезду до максимально возможной температуры, и она стабилизировалась. При малом размере протозвезды она может полностью испариться и перемешаться с окружающим газом, звезда станет газовым гигантом. При большом размере протозвезды она почти целиком переходит в состав ядра звезды, оставляя в газовой части только мизерное количество тяжёлых элементов, в основном тех, которые прежде, при низких температурах, выступали в форме летучих газов, и почти лишённая тугоплавких элементов, и элементов, образовывавших устойчивые тугоплавкие химические соединения. При сверхбольшом размере протозвезды она могла спонтанно перейти в состояние нейтронной звезды или чёрной дыры, сопровождаемое огромным взрывом – в некотором приближении такие взрывы могли бы стать одним из вариантов стандартных свечей.

Вывод - теперь мы знаем черновой набросок, как именно и с какой скоростью образовались Солнце и планеты Солнечной системы. Но одновременно приходит понимание, что мы буквально НИЧЕГО не знаем о внутренней структуре нашего родного Солнца. Как и всех прочих звёзд …