21.12. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ И РАЗМЕЩЕНИЕ НЕОДНОРОДНОЙ ПЛАЗМЫ

Возражение 3 из разд. 21.6 гласит, что химический состав тел, обнаруженных в каждом поясе гравитационной потенциальной энергии, не характеризуется теми элементами, которые теоретически приводят к образованию каждого конкретного пояса. В этом разделе мы рассмотрим более детальную теоретическую модель образования пояса.

21.12.1 МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ ПОЯСОВ

Мы, конечно, еще далеко не располагаем согласованной моделью выпадения плазмы. Поэтому проводимый здесь анализ будет ограничен некоторыми основными принципами.

Рис. 21.12.1. Схема выпадения вещества для облаков-источников, активных в различные периоды времени. В выпадающем газе из одного облака-источника будет преобладать один из элементов. Масса выпадающего газа будет остановлена там, где ионизуется преобладающий элемент, т. е. в облаке, соответствующем значению критической скорости элемента этого пояса. Например, элемент пояса II достигает своей критической скорости при значении попадающем в пределы облака С.

Как было установлено в гл. 15 и 16, однородные модели имеют малую ценность в астрофизике. Следовательно, если предположить, что облако-источник является однородной оболочкой, из которой происходит симметричное и стационарное выпадение газа (упрощенная модель предыдущего раздела), можно совершенно сбиться с пути. Неоднородные модели неизбежно являются довольно произвольными, и окончательный выбор между возможными вариантами можно сделать только после множества экспериментов в лаборатории и в космическом пространстве.

В неоднородной модели почти любого типа следует предусмотреть ряд облаков-источников, из которых газ падает в течение

Рис. 21.12.2. (см. скан)Схема выпадения для облаков-источников, активных в течение одного и того же периода времени. Газ, выпавший из облака-источника с преобладающим элементом пояса II, будет ионизован и остановлен в облаке С. Если эта плазма не успела сконденсироваться, то она будет взаимодействовать с любым веществом, выпадающим из облака-источника с преобладающим элементом пояса Выпавший газ пояса I будет захвачен в облаке С находящейся там плазмой и не достигнет своего собственного значения в облаке В.

конечных периодов времени (рис. 21.12.1). В некоторый момент могут быть активными одно или несколько облаков. Химический состав газа, выпадающего из определенного облака-источника, может изменяться. Для нашей модели наиболее важен следующий вопрос: какой элемент преобладает таким образом, что он определяет значение критической скорости следовательно, гравитационного потенциала Ггоп, при котором происходит остановка?

Предположим, что после того, как в течение долгого времени не происходило выпадения, газ с некоторым значением начинает выпадать из одного облака-источника. Затем этот газ будет аккумулироваться в пояс, характеризуемый некоторой

величиной Если из другого облака, характеризуемого другим значением начнется выпадение газа, последний будет аккумулироваться в соответственно иной области, при условии, что, когда начинается выпадение из второго облака, выпадение из первого облака уже прекратилось и имелось достаточно времени для того, чтобы аккумулированная плазма сконденсировалась. Однако если это условие не удовлетворяется, то плазма, образовавшаяся в результате выпадения из первого облака, может явиться помехой выпадению из второго облака.

Например, предположим, что выпадение из первого облака создает облако плазмы в поясе облака С и что газ, выпадающий из второго облака, имеет значение соответствующее поясу В. Тогда он может достичь области В только в случае отсутствия плазмы в области С, так как если плазма имеется, то выпадающий газ, обычно проникающий к области В, будет взаимодействовать с плазмой в области С (если плазма достаточно плотная или средняя длина свободного пробега меньше толщины облака С), ионизоваться и, следовательно, останавливаться преждевременно. При определенных условиях большая часть нового облака будет захвачена в области С (рис. 21.12.2).

Таким образом, мы видим, что выпадающее вещество с высоким содержанием водорода может быть захвачено в любом поясе. Оно достигает облака В только в случае, если не было задержано плазмой в любом из верхних поясов. Однако если, например, в облако С недавно выпал газ, то большая часть впоследствии выпадающего газа может быть захвачена здесь. Тогда при определенных условиях в области С, например, может быть захвачено больше газа из облака В, чем имеется газа в облаке С.

Из этого можно сделать важный вывод: хотя остановка выпадающего газа в конкретном поясе зависит от значения для определяющего элемента, в неоднородной модели не обязательно предполагать, что этот элемент будет преобладать в окончательном химическом составе облака. Хотя содержание инициирующего элемента должно быть несколько больше, окончательный химический состав пояса не должен обязательно резко отличаться от состава облаков-источников.