ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ПЕРЕВОДУ

Вращение является общим свойством небесных тел. Все звезды, Солнце и планеты находятся в состоянии более или менее быстрого вращения. Изучение вращения небесных тел имеет уже многовековую историю, однако только в последнее время появились наблюдательные и теоретические предпосылки и новые методы (в частности, вычислительная техника), позволяющие учесть влияние вращения на эволюцию звезд. Об актуальности этой темы свидетельствует уже тот факт, что Принстонский университет

— один из ведущих научных центров США - открыл книгой профессора Монреальского университета Ж.-Л. Тассуля «Теория вращающихся звезд» новую международную серию монографий по астрофизике под общей редакцией Дж. П. Острайкера.

Книга Тассуля, известного специалиста по теории вращения звезд, перевод которой предлагается вниманию советского читателя, написана на высоком профессиональном уровне. Ее содержание шире, чем можно судить по названию: она не только дает логически связное изложение основ теории, но и четко представляет наблюдательный материал о вращении Солнца и звезд. Автор затрагивает не только проблемы собственно вращения звезд, но и общие вопросы гидродинамики звезд и планет, а также более специальные задачи, например проблему дифференциального вращения Солнца.

В мировой и советской научной литературе трудно указать книгу, посвященную вращению и сравнимую с предлагаемой монографией по широте и глубине охвата темы. Из книг, вышедших за последнее время, можно упомянуть книгу Г. С. Саакяна ([3] к гл. 13), но в ней изложены результаты, относящиеся к вращению лишь вырожденных звезд, а в известной монографии С. Чандрасекара ([28] к гл. 3) затрагивается практически только идеализированный случай несжимаемой жидкости. Напротив, книга Тассуля при всем внимании автора к математическим аспектам теории и к полезным идеализациям посвящена реальным звездам. Всюду, где это возможно, автор проводит анализ проблемы с точки зрения астрофизики и сопоставление теории с наблюдениями.

Автор достаточно подробно освещает работы советских астрофизиков по проблеме вращения звезд. Для более глубокого изучения специальных вопросов, затронутых в монографии, читателю можно рекомендовать по

вопросу о вращении Солнца книгу Ю. В. Вандакурова «Конвекция на Солнце и 11-летний цикл» (Л.: Наука, 1976), а о генерации магнитных полей книгу С. И. Вайнштейна, Я. Б. Зельдовича и А. А. Рузмайкина «Турбулентное динамо в астрофизике» (М.: Наука, 1980). Старая проблема меридиональной циркуляции подробно описана в обзоре Местела ([1] к гл. 8). Известно, какое внимание уделял этой проблеме проф. Д. А. Франк-Каменецкий (см. его предисловие к книге «Внутреннее строение звезд». — М.: Мир, 1970). Следует также указать интересную работу Г. Г. Павлова и Д. Г. Яковлева (Астрон. ж., 55, 1043, 1978). Любому читателю, знакомящемуся с меридиональной циркуляцией, будет полезен прямой подход к задаче, описанный в этой работе.

В оригинале книги обзор литературы был доведен до 1976 г. Специально для русского издания автор написал послесловие, содержащее обзор новейших достижений теории вращающихся звезд. Он также любезно предоставил предисловие к русскому изданию, список опечаток и дополнений к основному тексту. За это мы приносим ему искреннюю благодарность. Хотелось бы рсобо отметить большую работу С. И. Блинникова, уточнившего в тесном сотрудничестве с автором ряд существенных моментов содержания книги.

По уровню отбора материала, обширной библиографии (более 1000 ссылок) предлагаемая книга может служить ценным пособием для специалистов-астрофизиков, которые найдут в ней не только изложение известных устоявшихся результатов, но и постановку ряда нерешенных задач. В то же время большая часть книги может использоваться как учебное пособие для студентов и аспирантов астрономических и геофизических специальностей, изучающих как физику звезд, так и физику Солнца и планет, поскольку автор доступно излагает общие вопросы гидродинамики, теории устойчивости и пульсаций этих небесных тел.

Прошедшие десятилетия были ознаменованы крупными достижениями теории эволюции сферических звезд. Эти успехи стали возможны потому, что на многих стадиях эволюции вращение играет роль лишь небольшой поправки. В настоящее время в муках рождается количественная теория образования звезд, а для конечных стадий звездной эволюции — теория гравитационного коллапса и вспышек сверхновых. Теперь ни у кого не возникает сомнений в том, что в этих крайних точках жизни звезды вращение играет очень важную роль, а не роль малой поправки, поэтому появление книги Тассуля очень своевременно. Она помогает оглянуться на завоевания теории вращающихся звезд в результате упорного труда многих исследователей в течение нескольких столетий и вооружает знаниями, необходимыми для победы в битве за раскрытие тайн самых драматичных моментов в жизни звезд.

10 июня 1981 г. В. С. Имшенник

ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ

Русское издание моей книги выходит в свет примерно три года спустя после выхода ее на английском языке. Хотя за этот период получены новые теоретические результаты и данные наблюдений, пока еще нет необходимости в существенной переработке книги. Поэтому при подготовке русского издания я ограничился тем, что написал новое послесловие и привел некоторые ссылки на работы, опубликованные в 1977 - 1980 гг. и касающиеся главных аспектов вращения звезд. Наиболее важные результаты касаются гл. 11, в которой рассматривается так называемая проблема деления и образования двойных и кратных звезд. Значительный прогресс достигнут также в теории меридиональной циркуляции в зонах звезд, находящихся в лучистом равновесии .

Все опечатки и неточности, замеченные в американском издании, были исправлены. В этой связи большую роль сыграли замечания С. И. Блинникова и М. Стикса, и я очень благодарен им за это. Я особенно признателен С. И. Блинникову, выполнившему большую работу по переводу книги и подготовке ее к изданию.

Монреаль, июнь 1981 г. Ж.-Л. Тассулъ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Вряд ли среди выпускников вузов найдется много таких, кого нужно убеждать в том, что один из крупнейших недостатков современной системы обмена научной информацией — это угрожающий разрыв между типичной обзорной статьей, адресованной одними специалистами другим специалистам, уже знакомым с предметом, и солидным вузовским учебником, в котором нерешенные проблемы обычно не затрагиваются. Это особенно справедливо для теории вращения звезд — области, которая стала одной из наиболее разветвленных астрофизических дисциплин по специфике исследования. По-видимому, не существует книги, в которой была бы собрана воедино ценная информация по теории вращения звезд, рассеянная по разным источникам, и сама теория изложена сжато, но без ущерба для широты охвата. Поэтому цель настоящей монографии — устранить этот пробел. Как обычно в науке, основные идеи и результаты, использованные в книге, конечно, принадлежат многим ученым. Хотя я старался сопоставлять теорию с наблюдениями, изложение носит в основном теоретический характер, и я надеюсь, что достиг компромисса между простейшими феноменологическими доводами и наиболее сложными математическими заключениями. Подробное исследование проблемы в целом потребовало бы нескольких томов значительно большего объема, чем эта книга, поэтому лаконичность описания вращающихся звезд повлекла за собой необходимость пожертвовать значительным количеством деталей. Кроме того, поскольку рассматриваемый предмет весьма разветвлен, я старался почти полностью сосредоточиться на давно стоящих задачах, которые можно решать в ньютоновской механике, и не касался многих новых направлений (таких, как

вращающиеся нейтронные звезды, пульсары и двойные рентгеновские источники), находящихся в процессе быстрого и бурного становления в рамках общей теории относительности. По тем же причинам в книге не рассматривались работы Дикке о сплюснутости Солнца и о вращении солнечных недр (но ссылки на них даны).

Общий план книги таков. Вводная гл. 1 содержит краткий исторический очерк исследований вращения звезд. В гл. 2 представлены основные данные наблюдений, лежащие в основе развиваемой ниже теории. В гл. 3 приведены законы Ньютона и основные уравнения применительно к вращающимся звездам. Собственно изложение теории начинается с гл. 4 и делится на две части. Первая часть (гл. 4 - 8) содержит теоретические предпосылки, необходимые для понимания внутреннего строения, устойчивости и эволюции вращающихся звезд; во второй части (гл. 9 - 16) систематически изложены теоретические результаты, представляющие интерес в связи с различными типами вращающихся звезд.

В гл. 4 рассмотрены некоторые простые механические свойства звезд, имеющие отношение к теме книги. (Особенно важны разд. 4.2 и 4.3, так как большая часть теории основана на свойствах, описанных в этих разделах.) В гл. 5 и 6 описаны основные методы определения внутреннего строения вращающейся звезды и исследования ее устойчивости относительно бесконечно малых возмущений. (Большинство разделов гл. 7 и 8 можно изучать сразу после гл. 4; тем не менее, мы советуем прочитать разд. 6.4, существенный для понимания других вопросов устойчивости.) В гл. 7 и 8 рассматриваются задачи, связанные с фактическими движениями в излучающей звезде относительено ее центра масс. В гл. 7 специально изучается вопрос о распределении момента количества движения в недрах звезды, а в гл. 8 критически рассматриваются меридиональные течения в звезде, деформированной вращением. Если бы удовлетворительная картина меридиональных течений в немагнитной звезде была уже построена, то гл. 7 - 8 следовало бы объединить в одну.

Поскольку в настоящее время общего согласия относительно причин дифференциального вращения Солнца, по-видимому, не достигнуто, гл. 9 посвящена различным теориям, при помощи которых пытаются объяснить это явление. Здесь мы, очевидно, сталкиваемся с другой нерешенной задачей: с важной проблемой взаимодействия конвекции и вращения в звезде; к этому можно еще добавить, что следовало бы попытаться сначала понять конвекцию без вращения! (Солнце рассматривается также в разд. 2.2 и 15.5.) В гл. 10 изучаются различия между твердотельно и дифференциально вращающимися телами с сильным отклонением от сферической симметрии. Эта почти классическая задача иллюстрируется на примере политропных звезд; разд. 10.5 содержит краткое резюме. В гл. 11 — 13 рассматриваются главные стадии эволюции звезд в том виде, как они понимаются в настоящее время. Гл. 11 в общих чертах посвящена стадиям до главной последовательности, а также одному из основных нерешенных вопросов теории вращающихся звезд: будет ли одиночная сжимающаяся звезда, обладающая некоторым начальным моментом количества движения, в

конце концов распадаться на пару отдельных фрагментов с образованием двойной звезды? В гл. 12 изучаются звезды главной последовательности; в заключение вкратце рассматриваются стадии звездной эволюции после главной последовательности. (Взаимосвязь теории и наблюдений особенно выделена в разд. 12.3 — 12.6.) Гл. 13 целиком посвящена основным характеристикам вращающихся белых карликрв. Наконец, в гл. 14 — 16 излагаются различные проблемы, которые нельзя было включить в предыдущие главы без серьезного ущерба для систематичности изложения. Эти три главы посвящены соответственно некоторым специальным проблемам устойчивости, крупномасштабным магнитным полям во вращающихся звездах и осевому вращению компонентов в тесных двойных.

В конце каждой главы приводится литература, полезная для дальнейшего изучения материала, изложенного в соответствующих разделах, или для знакомства с вопросами, не затронутыми в книге. (Все упоминаемые авторы перечислены также в именном указателе.) Книга написана в 1973 - 1976 гг. и охватывает все имевшиеся в моем распоряжении материалы вплоть до октября 1976 г. (Более поздние работы учитывались лишь в случае, если я располагал предварительными сведениями об их содержании.) Комментарии в библиографии носят чисто субъективный характер; тем не менее я счел необходимым снабдить студентов и исследователей в смежных областях хоть каким-то руководством в море литературы по теории вращающихся звезд. Особое внимание уделено многочисленным (часто неразрешимым) вопросам приоритета и независимости работ. Заранее приношу искренние извинения за любое упущение или недооценку вклада того или иного автора.

Ясно, что написать такую книгу было бы невозможно без очень большой поддержки многих людей, оказанной в форме предложений, критических замечаний и финансовой помощи. Последняя была обеспечена Национальным советом по научным исследованиям Канады (субсидия А-5484). Я чрезвычайно обязан также многим коллегам, прочитавшим отдельные главы и сделавшим полезные замечания, в особенности X. А. Абту, И. Шарлану, Р. А. Шевалье, Б. Р. Дэрни, Ж. Фонтэну, Дж. Д. Лэндстриту, А. Мадеру, Л. Местелу, Ж. Мишо, А. Слеттебаку и Р. К. Смиту. Принося благодарность за помощь этим и другим лицам, я напоминаю, что они, разумеется не несут никакой ответственности за возможно вкравшиеся в книгу ошибки по существу дела или в оценках. Наконец, я хочу выразить признательность моей жене Монике, которая принимала участие во всех этапах работы, следила за созреванием окончательного варианта и безжалостно его критиковала. Без ее помощи, поддержки и неизменного терпения в такой всепоглощающей работе не могла бы быть написана эта книга, которую я дружески и с любовью посвящаю ей.

Отделение физики, Ж. Л. Тассуль

Монреальский университет, Ноябрь, 1976

Монреаль, Квебек

КРАТКИЙ СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

(см. скан)