16.7. ГЕТЕГОННЫЕ ТУМАННОСТИ

В теориях типа теории Лапласа среда, окружающая прото-Солнце, называется «солнечной туманностью», или «околосолнечной туманностью», и представляет собой первичное вещество планет. отличие от теории Лапласа мы разрабатываем не теорию формирования одних лишь планет, а общую гетегонную теорию, применимую к образованию и планет вокруг Солнца, и спутников вокруг планет. Поскольку термин «солнечная туманность» относится только к одной из этих систем, выражение «гетегонная

туманность» оказывается предпочтительным, когда рассматривается система в целом.

Сохраняя термин «туманность», следует четко отличать его по смыслу от того, который употреблялся в XIX в. (а именно: однородного диска неионизованного газа неизменного химического состава, описываемого с помощью домагнитной гидродинамики). По ряду причин, упоминавшихся ранее, эта концепция устарела. С точки зрения современной теории и наблюдений вместо этого следует рассматривать центральные тела, окруженные неоднородной средой из плазмы и зерен в течение всего периода образования вторичных тел. Данные предшествующего анализа в сочетании с некоторыми результатами, рассматриваемыми в последующих главах, приводят к довольно сложной картине, к описанию которой мы теперь перейдем.

Пространство вокруг центрального тела можно назвать сверхкороной. Это среда, подобная существующей в настоящее время солнечной короне, но простирающаяся на гораздо большие расстояния из-за притока газа извне в систему в эпоху формирования. Магнитное поле этой среды создано главным образом намагниченностью центрального тела. Чтобы проявить необходимые свойства, ее средняя плотность должна быть порядка плотности солнечной короны ( Сверхкорона состоит из четырех областей с сильно отличающимися свойствами (рис. 16.6.1). (Отметим, что центральным телом могут быть или Солнце, или планета.)

1. Струйные потоки. Теория их изложена в гл. 6. Они заполняют незначительную часть пространства вокруг центрального тела. Меньший диаметр тора составляет лишь несколько процентов от большего, и, следовательно, струйные потоки занимают всего объема. Они пополняются за счет инжекции зерен, конденсируемых в протяженных областях вокруг них. В струйных потоках происходит аккреция спутников или планет (см. гл. 11—12).

2. Области плазмы низкой плотности. Большая часть пространства вне струйных потоков заполнена плазмой низкой плотности. Эта область с плотностью, возможно составляющей занимает большую часть объема сверхкороны. Сверхкорона питается за счет поступления вещества из источника, находящегося на большом расстоянии (на «бесконечности»). Перенос момента количества движения от центрального тела осуществляется процессами в этой плазме; имеется система сильных электрических токов, текущих в плазме и приводящих к образованию волокнистых структур (гигантских протуберанцев).

3. Волокнистые структуры, или гигантские протуберанцы. Плазма своим строением напоминает солнечную корону с внедренными протуберанцами, возникающими под действием сильных

токов. Протуберанцы простираются от поверхности центрального тела до наиболее отдаленных областей, к которым момент количества движения переносится с помощью токов. Как и в солнечной короне, волокна имеют плотность на порядки величины больше, а температуру намного ниже, чем в окружающей среде. Поскольку высокая плотность плазмы благоприятствует конденсации, основная конденсация происходит в волокнах. Когда сконденсированные зерна покидают волокна, они обладают тангенциальной скоростью, определяющей их кеплеровские орбиты; их взаимодействие приводит к образованию струйных потоков. В то же самое время плазма из областей с низкой плотностью втягивается в волокна за счет пинч-эффекта.

4. Облака газов, не способных конденсироваться. Поскольку инжектируемое вещество содержит большую долю газов, не способных конденсироваться (по-видимому, они являются основной составной частью), приток таких газов в волокна и в плазму между волокнами возрастает. При установлении частичной коротации этот газ аккумулируется вблизи экваториальной плоскости.

Рис. 16.7.1. Последовательность процессов, приводящих к образованию вторичных тел вокруг центрального тела.

Часть газа удерживается в струйных потоках, где он аккумулируется вследствие кажущегося притяжения (см. гл. 6). Следовательно, в струйных потоках аккреция может происходить в облаке газов, не способных конденсироваться. Когда зародыш вырастает настолько, что его сила тяготения становится заметной, он может захватить атмосферу из газа, питающего струйный поток.

Вероятно, струйные потоки не могут удерживать весь газ. Часть газа может диффундировать на некоторое расстояние, возможно образуя тонкий диск, по которому газ может перетекать к центральному телу или переноситься от одного струйного потока к другому. В схеме, изображенной на рис. 16.6.1, предполагается, что вокруг струйных потоков газ образует торы, которые сплющиваются до дисков. Из соображений, связанных с переносом момента количества движения, сомнительно, может ли сколько-нибудь заметное количество газа перетекать в бесконечность.

Свойства газов, не способных конденсироваться, неизбежно являются наиболее гипотетическим элементом модели, так как мы располагаем о них очень скудной, по существу косвенной информацией.

Схема на рис. 16.7.1. описывает последовательность процессов, приводящих к образованию вторичных тел вокруг центрального тела. Эти процессы будут подробно рассмотрены в следующих главах.