Астронет > Форумы > Астрономия и Интернет > "Волшебные" принципы астрономии

А. Н. Чураев · 7.08.2007 11:40

Астрономия это весьма интересная наука. Но еще интереснее ее делают некоторые "волшебные" и при этом тайные принципы, которые используются в некоторых теориях. Например, "принцип однородности состава объектов". Что это еще за принцип такой? ...

М. Ю. Якимов · 10.08.2007 0:56

На факт перемешивания указывает наличиевсех возможныхпродуктов ядерных реакций, которые происходят в ядре звезды, в ее атмосфере. Поищите в Интернете статью доц.Казанского университета госпожиМашонкиной "Как и зачем изучают химическое строение звезд" (она была опубликована в соросовском журнале). Там написано также, как корректируют спектроскопические данные, согласовывая состав молодых звезд с составом туманности, из которой они образовались. Вы, кстати, не пропустили упоминание в книжке Насимовича о развитии в последние годы солнечной сейсмологии и нейтринной астрономии - эти дисциплины дают прямую информацию о внутреннем строении Солнца -там есть даже ссылка на статью по этому вопросу. Такжепервоначальный вариант книги Засова и Постнова можно найти по адресу: http://www.phys.msu.ru/rus/library/resources-online/2005-postnov-zasov.pdf.

А. Н. Чураев · 10.08.2007 1:28

Вот свежие данные о уменьшении содержания углекислого газа начиная с высоты 70-75 километро: http:// www.istc.ru/istc/sc.nsf/news/russian-science-news-where-does-carbon-dioxide-live.htm?open&lang=ru Это значительно меньше высоты гетеросферы. Но в любом случае активное перемешивание атмосферы существенно влияет на зависимость состава от высоты. Что касается Юпитера, то вот здесь дана ссылка астронета на данные про Юпитер: http://www.seds.org/ nineplanets/nineplanets/jupiter.html Там честно написано, что мы наблюдаем только верхние слои атмосферы Юпитера и можем только предполагать о том, что внутри него. Далее следует описание гипотез о том, что возможно Юпитер содержит ядро из жидкого или кристаллического водорода. Но пока это только гиптеза. И пока мы плохо представляем себе и состав атмосферы Юпитера и процессы которые в ней происходят - для нас это пока загадка. Что касается перемешивания плазмы на Солнце, то согласно современным представлениям конвекция происходит только в верхних слоях, а в большей части Солнца никакой конвекции нет. Я так понимаю, что в этой безконвекционной внутренней части все-таки произойдет разделение плазмы по составу под воздействием гравитации?

А. Н. Чураев · 10.08.2007 9:29

"На факт перемешивания указывает наличиевсех возможныхпродуктов ядерных реакций, которые происходят в ядре звезды, в ее атмосфере." Точнее говоря наличие возможных продуктов возможных ядерных реакций в атмосфере звезды говорит о возможном интенсивном перемешивании и соответственно о возможной однородности состава звезды. Но также возможно, что интенсивное перемешивание происходит только в верхних слоях звезды и состав ее поверхности не имеет никакого отношения к составу ядра звезды и к реакциям, которые в нем происходят. Что касается солнечной сейсмологии, то она исследует упругие свойства внутренних слоев Солнца. Но к большому нашему сожалению мы пока не умеем определять состав по данным упругих свойств плотной и высокотемпературной плазмы. Да и состав ядра Земли мы не можем определить. Значем упругие свойства материалов ядра, но не его состав.

Дмитрий Доценко · 10.08.2007 14:20

Уважаемый А.Н.! Позвольте задать вам пару вопросов на ваши цитаты.

> Но просто голословно заявлять, что плазма Солнца и прочих звезд однородна по химическому составу и почти независит от глубины - это вообще произвол!

Кто это заявляет? Замечу, что этот вопрос я задаю как минимум второй раз.

> для того чтобы определить как влияет гравитация на состав плазмы необходимо произвести экперимент

Думаю, для этого вам достаточно будет познакомится с теорией; эксперимент - вещь непростая. Smile

В любом случае, законы известны и достаточно численного эксперимента. Кстати, какую степень неоднородности вы ожидаете в камере высотой 10 м в плазме температурой 6000 К (как в фотосфере Солнце)?

> все эти трактаты это филькина грамота!

Обоснуйте, а? (то, что вы не понимаете физику звезд, за обоснование не считается) Wink

> Может дело в том что из-за низкой плотности звезды она не смогла удержать водород и гелий и эти легкие элементы просто улетели с поверхности звезды?

Разве так сложно оценить, сколько улетит водорода с поверхности красного гиганта за его время жизни? Проделайте расчет и ответ станет очевиден.

> Я так понимаю, что в этой безконвекционной внутренней части [Солнца] все-таки произойдет разделение плазмы по составу под воздействием гравитации?

Обоснуйте, а? Предполагать - это здорово, но оцените время, за которое это разделение произойдет.

По моим (грубым) оценкам скорости диффузии за миллиард лет гелий продиффундирует менее, чем на 1% радиуса Солнца.

Жду ответов.

Вы знаете, в школе ученики часто считают, что думать самим не нужно, потому что ответы на все вопросы учителя дают в готовом виде. В университете же обычно прививается противоположное мнение - если сам не подумаешь, то не поймешь. Именно из-за того, что мне ближе университет, я и задаю вам эти вопросы и надеюсь, что вы на них ответите. Хотя бы себе.

А. Н. Чураев · 10.08.2007 21:33

Уважаемый Дмитрий Доценко! Отвечаю ваши вопросы: Что касается однородности звезд то я цитировал вам фрагменты лекции в которых говорится об этом предположение и о его ошибочности. Практически в любой литературе затрагивающей состав Солнца, в частности в книге Нимоновича "Звезды", приводится состав Солнца совпадающий с составом его поверхности. И при этом не приводится никакого обоснования того, почему состав поверхности Солнца считается равным составу Солнца. Цитирую: "Зависимость между размерами З. определенного хим. состава и темп-рой в ее недрах можно сформулировать так: темп-ра Т в центре З. пропорциональна отношению массы З. к ее радиусу R, т. е. . Здесь следует сразу сделать оговорку: все сказанное относится к химически однородным (гомогенным) звездным моделям. В таких моделях плотность вещества плавно меняется по радиусу. Но эти модели не соответствуют, напр., строению т. н. красных гигантов, состоящих из плотного горячего ядра (гелиевого или углеродно-кислородного) и протяженной сравнительно холодной разреженной оболочки. Для красных гигантов были предложены гетерогенные (химически неоднородные) модели, в к-рых плотность резко падает при переходе от ядра к оболочке. Но для громадного большинства З. вполне пригодны гомогенные модели. Такие З. наз. звездами главной последовательности, к ним относится и наше Солнце." Источник: http://www.astronet.ru/db/ msg/1179494/index.html#3 Ну так все-таки большинство моделей звезд предпологают химически однородный состав, то есть являются гомогенными? (согласно существующей теории) Для того чтобы определить как влияет гравитация на состав плазмы необходимо произвести экперимент. Я это говорил ранее и повторяю сейчас. С физикой плазмы теоретики уже садились в лужу, когда предсказанная ими термоядерная реакция в "токомаках" не пошла. Многие открытия были совершены тогда, когда проверяли простые вещи. В частности сверхпроводимость была открыта совершенно случайно и неожиданно для всех ученых. Что касается того какую неоднородность я хочу получить в камере высотой 10 метров в плазме состоящей из атомов водорода и свинца, то есть из атомов массы которых отличаются в сотни раз, я считаю что неоднородность будет достаточно заметной для современных приборов и позволит определить зависимость. Большего собственно и не требуется. И вы не хуже меня понимаете, что теория чего-то стоит только тогда когда она подтверждается экспериментами. Что касается диффузии гелия (а также прочих элементов), то для для определения скорости диффузии нужен эксперимент! Я понимаю что создать и поддерживать плазму с высокой температурой и плотностью очень сложно, но иначе нельзя. Надо хотя бы экспериментально определить что будет происходить с не очень плотной и горячей плазмой. Я в курсе, что современные теории предполагают, что Прошу обратить внимание на следующие важные фразы: 1) Радиусы известны из прямых измерений только для немногих Звезд. 2) Массы известны только для Солнца и ряда двойных Звезд. Источник: http://www.astronet.ru/db/msg/1179494/index.html#3 Что означают эти фразы? А то что реальные массы звезд, а также их размер, и тем более их состав определяются на основании теории эволюции звезд. И насколько эти величины соответствуют реальности неизвестно. Что касается красного гиганта. Я не астроном, в отличие от вас, но может вы мне дадите параметры какого- либо красного гиганта, а именно температуру его поверхности, его радиус и массу? Только мне нужны экспериментально измеренные данные, а не теоретические! Тогда я смогу определить может ли этот гигант удержать водород или нет. Что касается скорости диффузии внутренних слоев Солнца, то для ее определения необходим эсперимент. Просто сказать что "По моим (грубым) оценкам скорости диффузии за миллиард лет гелий продиффундирует менее, чем на 1% радиуса Солнца." недостаточно. Это просто слова. Также можно сказать что Солнце полностью "продиффундирует" за миллион лет. Это тоже слова. А нужен эксперимент! Также нужно экспериментально подтверждение возможности тероядерной реакции внутри Солнца по превращению водорода (точнее протонов) в дейтерий! А пока такая реакция не проведена "теория эволиции звезд" неподтверждена и является гипотезой. Заметьте, я не утверждаю что внутри Солнца не происходят ядерные реакции, я просто не знаю состав Солнца и соответственно какие реакции там могут происходить.

Дмитрий Доценко · 11.08.2007 23:44

Спасибо!

> приводится состав Солнца совпадающий с составом его поверхности.

Конечно, поскольку это экспериментально наблюдаемая величина. Внутреннее строение известно из моделей (см. ту же рекомендованную мной 3-ю лекцию; там дана модель Солнца включая хим. состав по вертикали) и наблюдаемого потока солнечных нейтрино, которое согласуется с этими моделями. Поэтому доподлинно известно, что в центре водорода меньше, чем на поверхности.

Спасибо за цитаты. Очевидно, люди, которые используют "принцип однородности", сами последние 20-50 лет расчетов не делают.

Повторю то, что вы уже должны были увидеть из литературы и нашей дискуссии: ПРЕДПОЛОЖЕНИЕ ОБ ОДНОРОДНОСТИ СОСТАВА ЗВЕЗД ДАВНО (50 лет как минимум) ОТВЕРГНУТО КАК НЕВЕРНОЕ.

> Но для громадного большинства З. вполне пригодны гомогенные модели. Такие З. наз. звездами главной последовательности, к ним относится и наше Солнце.

Это откровенно неверное утверждение (я не оспариваю вашу цитату; само утверждение неверно).

> С физикой плазмы теоретики уже садились в лужу, когда предсказанная ими термоядерная реакция в "токомаках" не пошла.

А вы в курсе того, почему? Я как бы немного в курсе. Да, не все плазменные нестабильности известны и поняты. Да, бесстолкновительные ударные волны в плазме тоже не до конца поняты. Но стационарная система без выделения энергии вся известна насквозь.

> для определения скорости диффузии нужен эксперимент! <...> А нужен эксперимент!

А вы про теорию Броуновского движения не слышали? Если вам нужна точность 1-10%, то без эксперимента для определения сечений, возможно, и не обойтись, а если достаточно точности в 2-3 раза, то простой теории хватит за глаза.

> реальные массы звезд, а также их размер, и тем более их состав определяются на основании теории эволюции звезд. И насколько эти величины соответствуют реальности неизвестно.

Уважаемый А.Н.! Скажите, насколько хорошо вы представляете себе всю силу современного спектрального анализа?

В общих чертах, опишу нахождение характеристик звезды. Расстояние определяется из параллакса; оттуда в свою очередь находим светимость. Из нее и яркостной температуры находим радиус. Из формы спектральных линий (отношение Гауссовой и Лоренцовой ширин) находим плотность газа. Из кривой роста (или отношения линий?) находим ускорение свободного падения на фотосфере. Из радиуса и g находим массу. Зная это, из спектра находим состав. Да, параллакс пока измерен только для довольно близких звезд, но таких многие и многие тысячи.

> может вы мне дадите параметры какого- либо красного гиганта, а именно температуру его поверхности, его радиус и массу?

Возьмите характерные значения: T = 3500 K (от 3000 до 4000); R = 5*10^7 km (+/- два-три раза); M = 2 M_sun (+/- два раза) Это значения, экспериментально измеренные и усредненные по многим измерениям ("+/-" - реальный разброс, т.е. не ошибка измерений, а разница между разными звездами).

> Просто сказать что "<...>" недостаточно. Это просто слова. Также можно сказать что Солнце полностью "продиффундирует" за миллион лет.

Ну это высказывание скорее показывает ваш уровень мышления. Я сделал оценку за 5 минут на клочке бумаги. Уверен, что и вы можете сделать подобные выкладки. И даже советую вам их провести, вместо того, чтобы кидаться фразами "это просто слова". Да, бумага, и, тем более, интернет, все терпит. Каждый может соврать. Но я надеюсь, вы не предполагаете, что я просто вам вру в лицо, чтобы выглядеть "крутым". Отсутствие доверия к собеседнику просто делает дискуссию бессмысленной.

> Также нужно экспериментально подтверждение возможности тероядерной реакции внутри Солнца по превращению водорода (точнее протонов) в дейтерий!

Есть наблюдения нейтрино от Солнца.

С уважением,
Дима

А. Н. Чураев · 12.08.2007 13:19

Наблюдение нейтрино от Солнца говорит только о наличии внутри него ядерных реакций. А каких именно реакций - неизвестно. Я же уже писал, что не оспариваю наличие внутри Солнца ядерных реакций. Я еще раз повторяю, что я сомневаюсь в том, что на Солнце идет реакция по превращению протонов в дейтерий. Наличие этой реакции - это только гипотеза (по крайней мере пока). Что касается определения реальных характеристик ближайших звезд... Уверен, что вы знаете что такое красное смещение в спектре звезды. Красное смещение ближайших звезд создается двумя факторами: удалением звезды относительно нас (доплеровский эффект) и гравитацией цвезды (гравитационное красное смещение). В системе состоящей из нескольких звезд можно определить массу звезд из красного смещения. Интересно сравнить массу полученную из красного смещения с массой полученной описанным вами методом. Я расчитал вторую космическую скорость для Солнца и для красного гиганта (с массой в две солнечных и радиусом 5*10^7 km). Оказалось что у гиганта она ровно в 6 раз меньше, соответственно 103.6 у гиганта и 619 у Солнца (скорость в километрах в секунду).

А. Н. Чураев · 12.08.2007 16:51

Еще что касается нейтрино. Насколько я знаю до сих пор существует "проблема солнечных нейтрино" которая заключается в том, что ловится значительно меньше нейтрино чем должно ловиться по теории. Предложено огромное количество различных гипотез, которые "объясняют" этот "феномен", но пока ни одна из них не подтверждена. Нейтрино бывают разные, но проблема в том, что именно те нейтрино которые больше всего нужны (те которые образуются при реакции двух протонов) эти нейтрино сложнее всего обнаружить. К тому же регистрируются не нейтрино образовавшиеся в результате определенной реакции, а нейтрино имеющие энергию больше определенной, а произойти они могли от разнообразных реакций. Что касается красного гиганта, то все упирается в параметры его фотосферы и короны. Если температура короны у красного гиганта схожа с солнечной, то водород он не может удержать (у меня получилось что давление водорода на поверхности будет в миллион раз больше чем в межзвездном газе, то есть водород он удержать не может). А углерод он удерживает. Что касается гелия, то может удержать только небольшое количество. Все это согласно простейшей модели, которую я использовал.

Дмитрий Доценко · 12.08.2007 16:58

Должен признаться, меня утомила эта дискуссия. Вынужден ее прекратить этим ответом.

> Наблюдение нейтрино от Солнца говорит только о наличии внутри него ядерных реакций. А каких именно реакций - неизвестно.

Наблюдаемое количество нейтрино соответствует солнечным моделям (включающим как водородный, так и CNO циклы). Оно, скорее всего, не соответствует другим моделям, поскольку они имеют другой энергетический спектр нейтрино и другое отношение количества нейтрино к выделяемой звездой (Солнцем) энерией.

> Интересно сравнить массу полученную из красного смещения с массой полученной описанным вами методом.

Да, интересно. Уверен, что по этому вопросу есть литература. Если хотите исследовать этот вопрос, советую воспользоватся службой http://adsabs.harvard.edu/abstract_service.html

> Я расчитал вторую космическую скорость ...

Поставленная задача, в общем, включала еще одно-два математических действия для нахождения скорости улетучивания водорода. Wink

Успехов!
Дима

А. Н. Чураев · 13.08.2007 21:43

Уважаемый господин Доценко! Прежде всего хочу поблагодарить вас за участие в дискуссии. Вы помогли мне понять что современная астрономия знает, а что и в какой мере предполагает на основании существующих астрономических теорий. Для меня это важно, потому как некоторые утверждения некоторых астрономов меня коробили. Например, что водород - это самый распространенный элемент во вселенной, а не самый летучий и самый наблюдаемый элемент. Что касается нейтрино от Солнца, то в той литературе что я читал упоминалось о том, что проблему недостатка нейтрино от Солнца пока решить не удалось, хотя было много попыток, много эскпериментов по измерению нейтрино с различным энергетическим порогом. И пока ни одна солнечная модель (ни водородная ни твключающая CNO циклы) не смогла объяснить этого недостатка. Что касается Красного Гиганта, то я расчитал не только вторую космическую скорость, но и еще несколько величин :) И я понял, что для доказательства невозможности удержания красным гигантом водорода необходимо знать температуру короны звезды. Думаю что для ближайших красных гигантов ее можно измерить.