21.5. ПОПЫТКИ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ПОЯСНОЙ СТРУКТУРЫ

Если приравнять энергию ионизации атома с массой та его гравитационной энергии в присутствии центрального тела с массой то будем иметь

или

Как мы увидим позднее, существует механизм, который превращает кинетическую энергию атома, падающего по направлению к центральному телу, в энергию ионизации. Следовательно, уравнение (21.5.2) позволяет для атома с известной массой и потенциалом ионизации определить расстояние от центрального тела, на котором может произойти ионизация.

В табл. 21.5.1 приведен ряд элементов, имеющих значение для космохимии, а также оценки их относительного обилия, средние атомные массы, потенциалы ионизации, гравитационная энергия, определяемая уравнением (21.5.2), и критическая скорость, которая будет рассматриваться ниже. На рис. 21.5.1 нанесены значения гравитационного потенциала для элементов, определяемые по уравнению (21.5.2). Он является аналогом рис. 21.2.1, где нанесены значения для тел Солнечной системы, определяемые по уравнению (21.2.1).

Из рассмотрения графика зависимости гравитационного потенциала от потенциала ионизации (рис. 21.5.1) следует, что все элементы попадают в какой-либо один из трех поясов. Водород и гелий имеют значения попадающие в область самого нижнего пояса (назовем его поясом I, поскольку он включает элементы первого ряда периодической таблицы). Все элементы второго ряда периодической таблицы включая имеют значения и попадают в промежуточный пояс (пояс II), в то время как все распространенные более тяжелые элементы, находящиеся в третьем и четвертом рядах периодической таблицы, попадают в верхний пояс (пояс III). Следовательно, если газ,

Таблица 21.5.1 (см. скан) Параметры, определяющие поясную структуру гравитационной энергии

содержащий в основном какой-либо один из наиболее распространенных элементов, падает по направлению к центральному телу, то по достижении им гравитационной потенциальной энергии, попадающей в интервал, соответствующий поясу, к которому

Рис. 21.5.1. Гравитационный потенциал и потенциал ионизации наиболее распространенных элементов. Римские цифры относятся к рядам периодической таблицы; в «III» входит также и четвертый ряд. Все элементы одного пояса обладают приблизительно одной и той же гравитационной энергией и (см. разд. 21.4, 21.5). Второстепенные элементы и микроэлементы обозначены соответственно круглыми и квадратными скобками.

принадлежит этот элемент, его кинетическая энергия окажется как раз достаточной для его ионизации. Для нашего рассмотрения наиболее важно то, что значения гравитационной потенциальной энергии наиболее распространенных в космосе элементов попадают в ряд дискретных поясов, а не образуют хаотического распределения.

Упомянутая ионизация является коллективным явлением, зависящим от смеси газов в облаке-источнике. Газ в целом будет стремиться остановиться в одном поясе. В свете описанного выше отметим, что из-за наличия дискретных областей, в которых распределены значения для наиболее распространенных элементов, рассмотренные в разд. 21.2 дискретные пояса гравитационной энергии могут быть связаны с этими значениями для элементов. Эта связь подробно рассматривается в разд. 21.7-21.13.