О формировании Земли, звёзд и галактик с точки зрения школьной физики. Часть 3

On the formation of the Earth, stars and galaxies from the point of view of school physics. Part 3

 

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.

 

Часть 3. Общие следствия процесса образования Солнца, сравнения с наблюдениями.

Слова словами, но у них должно быть хоть какое-то подтверждение практикой. Какие могут быть следствия из построенной модели процесса образования и текущего состава Солнца, и как они согласуются с имеющимися наблюдениями разных звёзд?

3.1 Устойчивость карликовых звёзд.

Во-первых, Солнце должно быть очень устойчивой звездой, с едва заметной переменностью блеска. Благодаря каменному сердечнику, устойчивому к любым воздействиям, и содержащему в себе 10-99% массы звезды, в отличие от просто газовых звёзд (у которых по мере приближения к центру гравитация монотонно убывает), у звезды с «каменным ядром» по мере погружения вглубь, но не доходя до поверхности ядра, гравитация должна сильно нарастать. К примеру, погрузившись на глубину 10% радиуса звезды без сердечника, увидим на 10% ослабевшую гравитацию, а у звезды с сердечником она наоборот возрастёт на 0-20% (в зависимости от доли массы сердечника). А если у Солнца сердечник составит 50% массы, и занимает шарик радиусом 40-50% радиуса солнца, то погрузившись на 50% радиуса мы обнаружим не падение гравитации на 50%, а наоборот двукратный рост! Так же с глубиной растёт средняя атомарная плотность (вес одного моля вещества), которая ведёт к плотностной стратификации. Это обязано приводить к стабилизации всех неравновесных процессов, таких как солнечные пятна.

Кстати о стабилизации – недалеко от нас есть звезда Бетельгейзе массой в 15 масс Солнца, и радиусом 600-800 диаметров Солнца, со смехотворной средней плотностью, и очень неустойчивая по светимости. Отчего так может быть? А может всё просто – у неё нет (или очень маленькое) стабилизирующее ядро. Лично мне это представляется более чем вероятным такой сценарий. У гигантских звёзд вполне могла сложиться ситуация, когда исходная концентрация металлов в космическом облаке была очень мала, пыли было мало и/или она была в основном чисто водяная. А вода прекрасно выкипает и мгновенно становится частью фотосферы, поэтому протозвезда оказалась сравнительно мала, с мизерным каменным ядром (например размером с Луну), которое создало совсем неглубокий гравитационный колодец, и потому при дальнейшем повышении температуры (вследствие роста звезды и сопутствующего нагрева), при малом давлении (обусловленном низкой гравитацией и малой плотностью очень горячего газа) и как следствие большой скорости диффузии, всё её ядрышко просто испарилось буквально за тысячи лет, после чего давление в центре звезды ещё больше упало – нечему стало притягивать массу газа к центру. А притяжение Бетельгейзе на поверхности меньше аналогичного на Солнце в ((500-800)^2)/15=20000 раз, и составляет жалкие 0.2% гравитации на поверхности Земли – всего 2см/сек^2.

А гравитация внутри шара примерно постоянной плотности только уменьшается, но никак не растёт. И теперь у звёзд гигантов, нет стабилизирующего твёрдого ядра, как нет и роста средней атомарной плотности с глубиной, и в условиях очень низкой гравитации любой скачок давления (из за случайной термоядерной вспышки внутри) мгновенно создаёт пузырь плазмы, преодолевающей этот гравитационный колодец, и видимый нам как увеличение яркости звезды. Более того, даже если бы скачков давления там не было, то чрезвычайно низкая скорость оседания атомов (из за малой гравитации), вкупе с огромной скоростью диффузии (из за низкой плотности), не позволяла бы образовываться ядру даже при полном отсутствии конвекции в атмосфере звезды.

3.2. Размер карликовых звёзд.

Второе следствие – все звёзды с нерастворившимся сердечником должны быть сравнительно малого размера. Вот посмотрим опять на Бетельгейзе – её радиус в 500-800 раз больше солнечного, зато средняя плотность составляет 0.2 гр/м^3. Это в 5000 раз меньше плотности атмосферы Земли, не говоря уже о гораздо более маленькой Венере! Будь возможность опустить в Бетельгейзе вольфрамовый шарик, размером с Луну, он бы не успев испариться, сразу притянул в свою ближайшую атмосферу (толщиной в атмосферу Земли) весь объём, который у Бетельгейзе сосредоточен в объёме нашего Солнца! После чего сразу бы началось неудержимое падение вещества в этот всё увеличивающийся гравитационный колодец, и как следствие уменьшение звезды. (из Википедии – «Примечателен тот факт, что за время наблюдения с 1993 по 2009 год диаметр звезды уменьшился на 15 %, с 5,5 до приблизительно 4,7 а. е.». А может туда действительно что-то случайно упало, какая-нибудь блуждающая планета?)

3.3. Стабильность.

Третье следствие – звёздам-гигантам должны быть страшны даже такие пустяки, как обыкновенные кометы! Представим себе, что в Бетельгейзе врезается всего лишь типичная комета Галлея – камушек размером в 10 км, и гравитацией на поверхности в 1см/сек^2, то есть в половину гравитации самой Бетельгейзе на её поверхности. Этот камушек, если не испарится на подлёте, сразу станет притягивать огромные объёмы газов, они могут сильно сконцентрироваться, увеличить свою плотность, разогнаться в пусть и слабом гравитационном поле, и в тело звезды уже войдёт сравнительно плотное газовое облако, плотностью в десяток раз выше плотности окружающих газов. Естественно, что далее такая малая центральная масса начнёт быстро испаряться, охлаждая близлежащие слои газа, и этот холодный газовый ком, имея большую плотность, быстро погрузится в глубину звезды. А там он неминуемо нагреется, благодаря большой плотности и химическому составу (с присутствием лития) в нём начнётся интенсивная термоядерная реакция, которая далее станет очередной огромной вспышкой. И чем больше была комета, чем на большей скорости она влетела в звезду и глубже погрузилась – тем сильнее будет реакция. А события такие будут происходить совсем не редко –по расчётам учёных, на расстоянии 1АЕ от Солнца в среднем за 100 лет пролетает 1-3 межгалактических кометы со скоростью до 500км/сек.

Если допустить, что в окрестности Бетельгейзе они летают столь же часто, если вспомнить что радиус Бетельгейзе примерно 3-4АЕ, то получается, что в неё должно врезаться порядка 10-50 таких объектов за 100 лет – практические каждые 2-10 лет. А скорость 500 км/сек – это почти 2 млн км/ч, и если каменный объект диаметром 1 км будет испаряться даже с огромной скоростью в метр в секунду (быстрее всего гораздо медленнее), то за время испарения он сумеет погрузиться на 2 млн.км, в зону гарантированных термоядерных реакций. И потому, эти кометы никак не дадут звезде успокоиться, она станет во истину переменной, иногда сильно меняя свой блеск в течение нескольких дней.

3.4. Время существования.

Четвёртое следствие – Солнце является долгоживущей и весьма горячей звездой, в отличие от гигантов. Ибо красные гиганты постепенно сжимаются, очень медленно, по мере остывания их недр, но стоит в недрах реакции усилиться – быстро вспыхивают, в том числе новыми и сверхновыми звёздами, тут же разбрасывая по округе остатки фотосферы, находящейся в очень неглубоком гравитационном колодце. Но в среднем их температура гораздо ниже, это в основном красные звёзды, в отличие от жёлтых и даже голубых карликов. А вот Солнце образовалось быстро, со сравнительно холодным и очень тяжёлым ядром. И потому, когда термоядерные реакции начались, потребовались ещё тысячелетия, если не миллионы лет, на нагрев каменного ядра, и всё это время никакого усиления солнечного ветра наружу не было (или он был мизерный) из-за мизерного потока термоядерной энергии в открытый космос (поток энергии шёл внутрь холодной звезды), и за это время за Солнце успело выпасть ещё больше водорода – будущего топлива. И выпавшей за этот период массы с лихвой хватило на то, чтобы использовать его в течение миллиардов лет, при почти постоянной светимости – при большой гравитации переменность не может развиться, просто растёт общая температура, с последующим медленным ростом давления и размера фотосферы, с падением энерговыделения из-за падения средней плотности, до момента стабилизации процесса. А затем, по мере выгорания топлива, температура с давлением медленно падают, атмосфера чуть уменьшается (не изменяя размер ядра), давление вырастает. И в результате звезда продолжает свою ровную светимость, без разрушения. И имеющегося на Солнце водорода хватит ещё на десятки миллиардов лет, ибо благодаря глубочайшему гравитационному колодцу, солнечный ветер чрезвычайно разрежен, потеря вещества ветром составляет доли процентов от объёма выгорающего водорода.

А для газового гиганта, звезды без центрального ядра, такой сценарий был бы невозможен! Такая звезда, едва загоревшись сразу перестала бы расти по массе, зато выросла бы в размерах. И в конце концов, так как её гравитационный колодец весьма неглубок (малая плотность, большой размер, мизерная гравитация на периферии), то если она и не взорвётся от перегрева, то очень быстро испарит большую часть своей массы, и переродится во что-то иное, но уже перестанет быть газовым гигантом.

3.5. Химический состав, проблема с литием.

Какие ещё есть следствия из такой модели? Сразу навскидку – на Солнце практически нет лития, но на других звёздах он есть. Почему? Ведь элемент легче кислорода, его должно при взрывах сверхновых (которые и обогатили наше облако всеми тяжёлыми элементами) образовываться больше кислорода, ну или хотя бы примерно того же порядка. А в реальности его содержание ниже в сотни тысяч раз! А может всё просто – гидрид лития был вымыт из газового облака на ранних этапах? Напоминаю, что молекула гидрида лития – тоже вполне себе диполь, тоже может складываться в снежинки, возможно даже и без участия воды, а далее литий в составе водяной капли проявляет свою огромную химическую активность, соединяясь с ещё более тяжёлыми элементами, и выпадает с твёрдым веществом, не испаряясь. И вообще, в отличие от гидрида кислорода (воды), который в вакууме начинает смерзаться при температуре порядка 200К, гидрид лития смерзается уже при 600К, образуя будущие центры кристаллизации для воды. И вот он попал в протозвезду на самом раннем этапе, одновременно с прочими тяжёлыми элементами (а то и раньше их), и в начальный момент оказался замурован в каменном ядре. А уж затем, когда температура океана поднялась, когда началась термоядерная реакция, в атмосфере он выгорел в первых рядах, а в глубине Солнца ему не сгореть – в ходе плавления ещё “холодного” ядра с температурой в жалкие тысячи градусов, весь водород успел улизнуть наверх, до начала термоядерных реакций, и теперь литию там не с чем соединиться.

Вспомним нашу бытовую реальность – что именно взрывается при взрыве термоядерной бомбы? Ну сперва – плутониевый запал, а потом – отнюдь не чистый водород, а дейтерид лития, как гораздо более легко сгорающее вещество. Ну так и представим себе, что в условиях давлений и температур на Солнце, имеющийся литий начинает первым сжигаться в ядерных реакциях не только на больших глубинах, но даже и в видимой фотосфере. И в отличие от несгорающих элементов, снизу вверх он уже подняться никак не сможет даже при сильном бурлении, даже если вдруг ядро звезды начнёт быстро растворяться в её атмосфере – в этом растворе лития уже просто не останется, он там будет мгновенно выгорать. А почему же он есть на газовых гигантах? А потому, что он как был исходно размазан по всему облаку космического газа, так на 50-90% и остаётся размазан по фотосфере образовавшейся звезды. И если в центре звезды он достаточно быстро выгорает, наравне а то и быстрее водорода, то на краях, в гораздо более холодной области, остаётся в нетронутом виде. И потому, так как на звезде-гиганте идёт процесс перемешивания слоёв, концентрация лития падает с течением времени всего лишь по экспоненциальному закону, и на звёздах возрастом в первые миллионы лет он всё ещё может оставаться во вполне заметных количествах. Это не говоря о том, что за газовый гигант может быть принята квазизвезда.

3.6. Химический состав вообще.

Ещё раз напомню цитату из Википедии. Солнце, а точнее его видимая внешняя оболочка, состоит из водорода (73 % от массы), гелия (25%). На 1 млн атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 851 атом кислорода, 398 атомов углерода, 123 атома неона, 100 атомов азота, 47 атомов железа, 38 атомов магния, 35 атомов кремния, 16 атомов серы, 4 атома аргона, 3 атома алюминия, по 2 атома никеля, натрия и кальция, а также малое количество прочих элементов. Что отсюда можно получить?

Во-первых, кроме водорода и гелия, фотосфера Солнца чрезвычайно богата такими элементами, как кислород, углерод, неон и азот – концентрация каждого из них выше 10^-4. Если про неон всё понятно – это именно инертный газ, его концентрация не должна была сильно измениться по отношению к водороду и гелию, то с другими элементами менее понятна их столь высокая концентрация, при одновременном отсутствии иных элементов, при классической схеме постепенного сжатия газо-пылевого облака. Да, некоторые элементы, подобно литию, могли и выгореть в ходе ядерных реакций, но не весь же список – литий, бериллий, бор, фтор, фосфор, хлор, калий (перечислил всех до кальция, которого всего 2 атома на миллион). Отдельно стоит отметить пару галогенов фтор и хлор – их нет в перечне обнаруживаемых. Плюс к тому, кальция почему-то оказывается аж в 23 раза меньше, чем железа! А ведь все тяжёлые элементы должны были образоваться в ходе взрывов новых и сверхновых, и значит, можно было бы ожидать какого-то плавного изменения их концентрации в исходном облаке, в зависимости от атомного веса (ну может за исключением короткоживущих или быстросгорающих изотопов). А ни о какой плавности речи нет и в помине! Чем это могло быть вызвано?

Объяснение в рамках моей модели таково. Большая концентрация железа и никеля – это следы выпадения железо-никелевых метеоритов на уже полностью сформировавшуюся звезду. Они в ней просто растворились и практически не смогли утонуть, ну может быть, за исключением чуть более тяжёлого никеля, концентрация которого сильно понижена по сравнению с железом. Действительно, в основном в метеоритах содержание никеля от 7 до 60%, то есть в худшем случае в 14 раз меньше железа, а в фотосфере Солнца соотношение уже 1:23, что должно говорить о сильном обеднении более тяжёлым металлом. При этом все ещё более тяжёлые элементы, начиная с меди, которые тоже обязаны были присутствовать в метеоритах пусть и других типов, в этом списке уже совсем не значатся – значит их концентрация менее 10^-6, и они могли под действием гравитации утонуть ещё быстрее никеля. Отсюда получается интересное следствие – можно высчитать температуру и плотность плазмы, при которой железо ещё сколько-то долго остаётся в солнечной фотосфере, а более тяжёлые элементы быстро тонут.

Сравнительно большая концентрация лёгких элементов типа натрия, магния, алюминия, кремния, серы и кальция – может быть частично вызвана падением каменных метеоритов, а частично наличием водорастворимых солей, хорошо растворявшихся в первичном океане протосолнца, и потому испарившихся в фотосферу.

А вот отсутствие лёгких элементов (литий, бериллий, бор, фтор, фосфор, хлор, калий) говорит о том, что это всё очень химически активные вещества, но при этом, в отличие от кислорода, углерода и азота, не имеющие летучих газообразных гидридов, зато любящие связываться в тугоплавкие или малорастворимые сравнительно тяжёлые соединения, которые просто обязаны были остаться в недрах протосолнца.

В любом случае, это получается тема для отдельного глубокого анализа – какие именно процессы в протопланетном диске и на протосолнце могли привести к повышению концентрации одних элементов, и понижению у других. Но повторю ещё раз – в рамках классической схемы равномерного сгущения гомогенного облака газа и пыли, с последующим перемешиванием по объёму звезды всех элементов, я не вижу предпосылок для объяснения высоких концентраций одних элементов, и почти полного отсутствия других – при том что в окружающих звезду планетах все эти элементы представлены гораздо более равномерно.

3.7. Существование систем подобных солнечной.

Практически все обнаруженные астрономами планетные системы вокруг звёзд являются системами планет-гигантов. И лишь впервые в 2017г. была обнаружена система солнечного типа – сразу с семью землеподобными планетами (TRAPPIST-1), и к тому же вращающимися вокруг звезды солнечного класса – красного карлика. А зададимся вопросом – могла ли быть аналогичная система у звезды-гиганта, или наоборот, планеты типа Юпитера у красного карлика?

Сперва рассмотрим образование звезды карлика – она исходно создавалась по солнечному образцу, из облака с большим количеством тяжёлых элементов, часть из которых должна была стать протозвездой, а часть остаться в пылевидном кольце, постепенно сгустившемся до планетного диска – если только облако вращалось достаточно быстро. И потому вполне естественно, что не упавшая на звезду часть вещества постепенно образовала планетную систему с маленькими тяжёлыми планетами, у которых могли быть огромные газовые атмосферы, но которые могли быть сдуты солнечным ветром в начале эпохи активности звезды на периферию системы, с образованием там планет-юпитеров. То есть, массовое образование землеподобных планетных систем у карликовых звёзд по описанному алгоритму – более чем вероятно.

А теперь посмотрим на образование звезды-гиганта. В её облаке исходно не могло быть большого количества металлов, которые вместе с водой выпали бы с образованием протозвезды достаточно большого размера (хотя бы в сотню масс Земли), иначе звезда не стала бы гигантом, а наоборот протозвезда заставила бы образоваться именно карлику. А раз не было нужного количества металлов для протозвезды, на которую они выпадали в первую очередь – то им неоткуда было бы взяться и для образования уже планет! То есть, небольшие каменные центры для образования планет вполне могли быть, например залетевшие из дальнего космоса, или жиденький пылевой диск общей массой в 1-10 МЗ, но их суммарная масса была бы очень невелика. И таким образом, если около звезды-гиганта и образуется достаточно тяжёлая планета, то она обязана быть именно газовой, в центре метано-аммиачно-водяной, и притом достаточно большой – планета малого размера достаточно быстро потеряет всю летучую атмосферу, то есть собственно основное вещество планеты. Ну а если у звезды гиганта и обнаружится каменная планета, то она почти обязана быть результатом «высыхания» планеты-гиганта, после потери всей летучей атмосферы, и массой в доли массы Земли.

И именно этим должна определяться редкость планетных систем солнечного типа – их надо искать только вокруг карликовых звёзд, доля которых и так не велика. Но зато планетные системы у таких звёзд, если будут обнаружены, почти гарантированно должны быть именно земного типа.

3.8. Конец эволюции Солнца.

Итак, карликовая звезда с сердечником из тяжёлых элементов светит несколько миллиардов лет в результате термоядерного синтеза гелия из водорода, а затем … Астрономы говорят, что когда в центре накопится много гелия, гореть начнёт уже он, в результате чего звезда нагреется и раздуется в газовый гигант. Я же утверждаю, что ничего подобного не будет, что стадия газового гиганта (точнее похожей на него квазизвезды) была пройдена в ранней молодости, а в старости, после выгорания водорода, сожмётся только тонкая разряжённая газовая оболочка звезды, а весь её центр останется в прежнем виде. И потому до загорания гелия дело может вовсе не дойти, звезда так постепенно и остынет, превратившись в коричневый очень плотный карлик, со средней плотностью в 5-20 раз выше, чем в текущем состоянии. Но так как за миллиард лет на Солнце выгорает всего 1% полной массы звезды, а водород составляет 5-50% её исходной массы, то вполне возможно, что на данный момент во всей вселенной нет ещё ни одной карликовой звезды, пришедшей к стадии старости. Старыми могли стать разве что звёзды типа Ross 508, которые ещё на стадии протозвезды были лишены газового облака близким взрывом сверхновой, и потом так никогда и не обзавелись существенной водородной фотосферой.

Часть 4. Как можно в будущем доказать правоту построений.

Возникает вопрос: описанные выше следствия из теории наличия каменного ядра внутри Солнца – это конечно хорошо, но как в принципе хоть примерно определить его размер, и как доказать сам факт его наличия? Наблюдать его напрямую оптически невозможно, наблюдать нейтринное излучение с приемлемой точностью мы научимся ещё очень нескоро (но зато это будет прямое наблюдение). Что же тогда остаётся?

А остаются нам астрономические наблюдение за звёздами и галактиками, за поверхностью Солнца, за движением солнечных пятен, за рябью на поверхности, за процессом кипения плазмы, и описание всего этого математическими моделями.

4.1. Статистика солнечных пятен.

Посмотрим на обыкновенную кастрюлю с закипающей водой, как именно она закипает. Или на стакан с газировкой – где именно в ней поднимаются пузырьки. Как это ни странно, но пузырьки начинают отрываться не повсеместно, а в строго определённых точках – там, где есть какие-нибудь дефекты покрытия дня, или где плита сильнее всего греет. Теперь посмотрим на Солнце с каменным ядром – чем оно отличается от такой кастрюли? Только шарообразной формой. Вполне возможно ожидать, что дно этой кастрюли, поверхность каменного ядра, окажется с дефектами – горами, и на этих дефектах могут массово образовываться «пузырьки», которые поднимаясь вверх образуют солнечные пятна. И если это так, и так как поверхность ядра на протяжении столетий должна оставаться практически неизменной, то статистический анализ пятен может показать, что они устойчиво складываются в один и тот же рисунок. Естественно, анализ надо проводить в предположении, что ядро звезды может иметь иную скорость вращения, нежели её внешняя оболочка. При наличии сгруппированных данных о наблюдениях за сотню лет, провести такой анализ вполне по силам и первокурснику буквально за месяц работы. И если результат будет положительным, если при предположении о некоторой скорости вращения ядра, пятна будут складываться в гораздо более густые кластеры, нежели на других скоростях вращения, это станет очень убедительным доказательством наличия ядра, правда ничего не говоря о его размере. Ибо противоположная теория, о гомогенности химического состава Солнца, принципиально не сможет объяснить подобную группировку пятен.

Кстати, сразу же вариант – что именно могло бы стать источником таких пятен?! Выше я сказал про дефекты поверхности, горы, но при солнечной гравитации, да при пластичности ядра вызванной высокой температурой, высота таких гор была бы смехотворна… но только при предположении о гомогенности самого ядра. А вот если ядро Солнца имеет в разных местах или на разных глубинах различный химический состав, то горы могут быть обусловлены уже разницей в плотности вещества самого ядра, то есть они будут и устойчивы, и совсем даже не маленькие, возможно высотой до десятков километров (но с крутизной склона в доли градусов). А образование этих неоднородностей может быть вызвано падением на ещё холодную протозвезду уже достаточно крупных планетоидов.

И ещё, не надо скидывать со счетов такой вариант, как возможную вулканическую активность ядра Солнца – в этом случае в газовую фотосферу периодически будут извергаться лавовые потоки из глубин ядра, богатые самыми разными элементами, в том числе и литием, с примерно земной пропорцией 0.002%. В этом случае, попавший в фотосферу литий, как и вся магма, быстро перемешается с водородом, после чего неминуемо вступит в термоядерную реакцию с выделением колоссальных количеств энергии. Выброс одного куб.км лавы должен дать порядка 100килотонн лития, который после термоядерной реакции даст порядка 10^23 Дж тепловой энергии, которая нагреет на лишний миллион градусов от 100-1000 куб.км нижней части фотосферы, которая тут же расширится и под действием архимедовой силы начнёт всплывать. И тогда на поверхность фотосферы всплывёт многократно увеличившийся пузырь, вынеся на поверхность огромное количество прежде накопленной тепловой энергии – на 1-2 порядка больше энергии сгорания самого лития из магмы.  И тогда можно будет сделать вывод, что солнечные пятна – это последствия громаднейших термоядерных взрывов в глубине фотосферы Солнца, произошедшие где-то на границе с ядром. Следствием этого должен будет стать факт, что, по сравнению с прочей поверхностью звезды, вещество плазмы солнечных вспышек должно быть сильно обогащено тяжёлыми элементами верхней части солнечного ядра.

4.2. Модель теплообмена и плотности.

Вариант третий, математический. Посмотрим на атмосферу Земли, или Венеры – они очень плотные, буквально на первых 100 км глубины достигают давления в 1 атмосферу, и плотности у Земли в 1 кг на кубометр, и при постоянной температуре и химическом составе давление растёт с глубиной примерно по экспоненте. Аналогично должно происходить и на Солнце, только ещё сильнее, учитывая гравитацию на поверхности в 27G. При этом стоит помнить, что гравитация внутри атмосферы звезды с глубиной изменяется, но элементарнейшим образом рассчитывается исходя из плотности вышележащих слоёв. Но в отличие от Земли, Солнце ещё и активно излучает, при этом толстый слой фотосферы непрозрачен, то есть – имеется постепенный перенос энергии из глубины наружу, то есть – чем глубже, тем температура обязана быть выше, а значит для достижения нужного давления (поддерживающего от падения вышележащие слои), понадобится меньшая плотность. В результате, в предположении о малом отличии законов энергопереноса конвекцией и излучением от энергопереноса теплопроводностью (реально это наверняка не так, но рассматриваем в первом приближении), получается, что начиная с некоторой глубины должен быть линейный роста температуры с глубиной, при постоянстве плотности. То есть, атмосфера Солнца в модели должна чётко разделиться на две фазы – верхняя, излучающая прямо в космос, и потому имеющая приблизительно постоянную температуру и экспоненциальный рост давления с глубиной, и нижняя - с уже почти постоянной плотностью, и линейно растущей с глубиной температурой. Какова будет эта плотность – можно пытаться смоделировать, а можно пытаться посчитать по наблюдениям, по скорости прохождения ударных волн от взрывов (протуберанцев) на поверхности звезды. Так же можно оценить плотность исходя из данных о температуре поднимающихся пузырей, их объёме и количестве излучённой ими энергии.

И в итоге мы получаем достаточно простую систему дифференциальных уравнений, которые можно решать численно на компьютере:

1. Гравитация внутри звезды восстанавливается по гравитации на поверхности, и плотности вышележащих слоёв.

2. Триада давление-температура-плотность, имеющая всего 2 независимые переменные, при заданном составе имеет 2 ограничения - по скорости роста давления (от гравитации и плотности), и температуры (по постоянству энергопереноса, до глубин с температурой, обеспечивающей протекание термоядерной реакции, а далее энергоперенос и рост температуры потихоньку уменьшается в связи с производством тепла вышележащими слоями).

3. Изменение химического состава атмосферы с глубиной – пропорция тяжёлых элементов должна увеличиваться, в зависимости от текущей средней атомной плотности, температуры на данной глубине, помогающей расслоению гравитации, и мешающей расслоению диффузии.

В любом случае – подставив полученную (вычисленную по модели или по наблюдениям) плотность в качестве плотности на поверхности атмосферы, и решив систему дифуров численно, почти наверняка мы на первых 10-50% глубины (измеряемого от радиуса Солнца) получим почти линейный рост температуры с почти постоянной плотностью, а в конце получим дефект масс – в центре звезды должно быть сверхплотное тело, в котором умещается масса, не попавшая в объём газа, из за недостатка его плотности (напомню, что средняя плотность Солнца составляет 1.4, выше чем у воды, но речь то ведётся о смеси водорода с гелием). И таким образом, границей ядра можно считать ту глубину, начиная с которой оставшаяся невычисленной (в ходе решения диф.уравнений) масса может быть обеспечена сплошным ядром с плотностью выше 20 единиц.

4.3. Химический состав пятен на Солнце.

Вариант четвёртый. Нигде не нашёл следов исследований, где бы проверялся химический состав не фотосферы Солнца целиком, а разных конкретных его областей, с особенным упором на состав протуберанцев. Если такое исследование будет проведено, и если вдруг выяснится, что в протуберанцах количество тяжёлых элементов, пусть и на тысячную долю, но всё же выше, чем в среднем по фотосфере Солнца, то это будет неоспоримым доказательством того, что вынесенные протуберанцем нижние слои атмосферы звезды имеют иную среднюю атомарную плотность (вес моля вещества). А значит, так как обычные корональные выбросы от мелких пузырей кипения могут брать вещество с глубины максимум в десяток тысяч километров, то на ещё больших глубинах эти различия будут ещё выше, и это с неизбежностью должно приводить к стратификации плазмы из за различий в плотности, с гарантированным ещё большим увеличением плотности на ещё больших глубинах, с опять же неизбежным тяжёлым внутренним ядром иного нежели фотосфера состава.

4.4. Прямое наблюдение внутреннего содержимого звезды.

Что будет, если столкнуть две звезды? Ответ прост – часть внутреннего содержимого разлетится вокруг, и позволит точно выяснить состав верхней части ядра звезды. Именно такой эксперимент был приведён природой в туманности «Ра 30», и наблюдение показало, что выброшенные брызги вещества «чрезвычайно богаты серой и аргоном, и почти не содержит водорода и гелия» - что прекрасно согласуется с моей моделью карликовых звёзд.