физика лекции по оптике. Курс лекций по физике ч волновая и квантовая оптика Строение атома и ядра Красноярск 2011 Волновая оптика 2
 Скачать 4.1 Mb.
|
|
10.12. Наша Галактика - Млечный Путь Галактика Млечный Путь - спиральная звездная система, содержащая 10 звезд разных поколений, к которой относится и наше Солнце, Земля и др. планеты солнечной системы. Кроме звезд галактика имеет межзвездную среду из газовых облаков и пыли. На расстоянии 8 - 10 кпк, где находится наше Солнце, скорость вращения галактики 220 - 250 км. По своей структуре галактика Млечный Путь относится к спиральным Большое число видимых звезд галактики занимают в пространстве объем в виде диска, а меньшая их часть образуют гало сферической формы (рис. 10.10). В центральной части диска имеется утолщение (балдж). Поперечник диска галактики 30 кпк, балджа - 8 кпк. Галактика имеет плоскость симметрии, называемую галактической плоскостью (плоскость диска, и ось симметрии (ось вращения галактики. Наличие диска Галактики указывает на ее быстрое вращение вокруг оси вращения, которое является дифференциальным. При R > 15 кпк линейная скорость вращения либо остается постоянной, либо незначительно возрастает, что связывают с существованием у Галактики массивной короны, содержащей скрытую массу неизвестного вещества предполагается, что это мощные облака нейтрино. В галактической плоскости находятся спиральные рукава, толщиной 1-2 кпк, в которых сосредоточены почти все горячие звезды высокой светимости и значительная часть газопылевой материи. Масса нашей Галактики 2 10 11 Мс (Мс 10 33 г. На звездную составляющую галактики приходится 98% М гал , на газ и др. компоненты межзвездной среды - 2% М гал Пространственная концентрация звезд уменьшается с удалением от центра Галактики в центре она составляет 10 6 звезд в 1 пк 3 , на расстоянии 1 кпк от центра - несколько звезд в 1 пк 3 , в галактических окрестностях Солнца - примерно Рис. 10.10 Волновая оптика 225 1 звезда на 8 пк 3 . Наше Солнце расположено вблизи галактической плоскости на расстоянии от нее 20 пк и 8 - 10 кпк от галактического центра, на внутреннем краю рукава Ориона. Большинство звезд Галактики входит в состав двойных звезд, кратных звездных систем, рассеянных и шаровых звездных скоплений. Рассеянные скопления (открыто 1000, предполагается наличие их до 50000) равномерно распределены по радиусу Галактики. Шаровые звездные скопления (открыто 150, предполагается, что их максимальное число - 500), включающие до 10 5 звезд, сильно концентрируются к центру Галактики. Молекулярный газ сконцентрирован вблизи галактической плоскости, причем он прижат к ней сильнее, чем любые другие газовые компоненты. Действительно, чем холоднее газ, тем труднее ему противостоять притяжению центральной части Галактики, которое стремится сконцентрировать все вещество в плоскости вращения. Более горячий газ почти не удерживается вблизи плоскости Галактики и уходит вверх, в гало, а холодные компоненты межзвездной среды образуют вдоль галактической плоскости диск, толщина которого возрастает по мере удаления от центра галактики к периферии в несколько разв связи с уменьшением тяготения. Период вращения Галактики в окрестностях Солнца составляет 230-250 млн лет - галактический год. Спиральные рукава Галактики вращаются с постоянной скоростью. В окрестности Солнца существует коротационный круг диаметром 250 пк, где гал = спир Галактические объекты различаются по возрастам, химическому составу, пространственным положениями кинематическим характеристикам. Существует население I (диска) и население II (гало. Возраст Галактики оценивается влет. Население II - старые объекты. Подавляющее большинство звезд гало имеет массу 0,85 Мс. В них понижено, по сравнению с Солнцем (звезда третьего поколения, содержание металлов. Наблюдается их сильная концентрация к центру Галактики. Все они движутся вокруг центра Галактики посильно вытянутыми хаотически ориентированным эллиптическим орбитам, которые образуют сферическую составляющую галактики гало. К населению II относится подсистема шаровых скоплений, планетарных туманностей, короткопериодических цефеид, красных гигантов и др. объектов. Среди населения I (диска) встречаются звезды различных масс и широкого диапазона возрастов от 1 до 10 10 лет. Самую плоскую подсистему толщиной 200 пк (парсек) по нормали к плоскости Галактики образуют массивные звезды высокой светимости спектральных классов О и В, межзвездная пыль и газ, гигантские молекулярные облака (в основном водорода) и др. Эти объекты сравнительно молодые, вращаются по круговым орбитам вокруг центра Галактики и связаны со спиральными рукавами. Большинство объектов Галактики сосредоточено в ее диске. Возраст самых старых объектов для звездных скоплений населения I не более 5-7 млрд. лет, имеют содержание химических элементов, близкое к Солнечному. Волновая оптика 226 Замечание по последним данным в центре нашей Галактики обнаружен звездоподобный объект Стрелец А имеет массу 2,5 10 6 МС и занимает малые размеры. Предполагается, что это черная дыра. В особую составляющую можно выделить балдж - звездное утолщение вокруг ядра Галактики по форме, близкое к сферическому и не относящееся к диску. Области наиболее сильного звездообразования расположены в кольце от 3 кпк до 7 кпк от центра Галактики здесь же сосредоточены и гигантские молекулярные облака, масса которых составляет 80 % всего молекулярного вещества межзвездной среды, и связанные сними молодые звезды. В пределах этого кольца содержится наибольшее число пульсаров и остатков от взрывов сверхновых звезд и оттуда исходит наиболее сильное нетепловое радиоизлучение, повышена концентрация областей горячего ионизированного газа Ни ассоциаций горячих молодых звезд. Поэтому последние несколько миллиардов лет звездообразование происходило в кольце 3 - 7 кпк от центра ив галактическом центре. Установлено, что звезды не рождаются поодиночке, а образуют звездные ассоциации и звездные комплексы, которые возникают также группами. Примерно 10 млрд. лет назад произошел перерыв в звездообразовании, как предполагается из-за массового взрыва сверхновых. В результате этого межзвездная среда была обогащена металлами и сильно перемешена. Затем началось осаждение вещества к центру и образование плоской подсистемы галактики. Галактический центр - область радиусом 1 кпк в центре ядра Галактики, в созвездии Стрельца. Главным элементом галактического центра считается звездное скопление, имеющее форму эллипсоида вращения с растущей концентрацией звезд к центру. Большая ось эллипсоида лежит в галактической плоскости, малая - расположена вдоль оси вращения. Отношение полуосей 0,4. Звезды на расстоянии 1 кпк от галактического центра движутся вокруг него со скоростью 270 км. Период обращения 25 млн. лет. Масса скопления 10 10 МС. В пределах бара расположен газовый диск (R 700 - 1000 пк) массой 10 8 МС, состоящий преимущественно из молекулярного водорода. Еще ближе к центру обнаружено вращающееся и расширяющееся кольцо молекулярного водорода (массой 10 5 МС) радиусом 150 пк и скоростью вращения 50 км, скорость расширения 140 км. Ось вращения кольца наклонена коси вращения Галактики на 7 0 - 10 0 . Наблюдаемая картина является следствием взрыва в ядре Галактики, произошедшего около 12 млн. лет назад. В состав кольца входят газопылевые облака, самым крупным из них является Sgr 82 массой 3 10 6 Мс на расстоянии 120 пк от центра диаметром 30 пк. Внутримолекулярного кольца находится центральное пылевое облако (R 15 пк) с плотностью 10 22 г cм / Тонкий центральный молекулярный диск, в свою очередь, погружен в более утолщенный и протяженный диск из атомарного водорода, ось которого наклонена к галактической осина. Возможно, вещество этого диска было захвачено Галактикой за счет приливных сил и поглощения малой галактики-спутника. Волновая оптика 227 Вблизи самого центра Галактики наблюдаются два радиоисточника Sgr A(W) - Стрелец А (западный) и Sgr Е) - Стрелец А (восточный, который является протяженным, находится за центром, является остатком вспышки сверхновой звезды. Западный, сверхкомпактный источник Sgr A(W) совпадает с динамическим центром Галактики, окружен газопылевым кольцом радиуса 2 пк, имеет скорость вращения 80 км. Внутри сферы R=1,5 пк пыли нет и весь газ ионизирован. Эта область имеет массу 5 10 6 Мс, в ней наблюдаются плазменные облака, бар (перемычка) и компактный источник нетеплового излучения Sgr A* радиусом 10 4 пк, который смещен относительно барана пк. Огромное скопление газа и пыли в ядре приводят к бурному развитию процессов звездообразования на протяжении всей эволюции Галактики. В самом центре ядра возможно существование сверхмассивной черной дыры массой 10 6 Мс или сверхкомпактного звездного скопления. Магнитное поле нашей Галактики наиболее сильно в спиральных ветвях, где силовые линии параллельны плоскости галактики и вытянуты вдоль спиральных рукавов. Напряженность магнитного поля в диске галактики составляет 2 10 5 Э. Все объекты во Вселенной находятся в движении. Например, наша Земля вращается вокруг собственной оси со скоростью 0,5 км, а вокруг Солнца - со скоростью 30 км. Солнце движется к созвездию Геркулеса со скоростью 20 км, а Солнечная система вращается вокруг центра галактики Млечный Путь со скоростью 250 км. В свою очередь, наша Галактика движется к созвездию Гидра со скоростью 600 км. Местное скопление галактик (Млечный Путь, Туманность Андромеды и др) движется к созвездию Персея. Сверхскопление (куда входит наша Галактика, сверхскопление в созвездии Дева и ряд сверхскоплений галактик в Персее и Гидре Центавра движутся со скоростью 700 км к созвездию Южный Крест. Считается, что там находится мощный притягиватель неизвестной природы, масса которого оценивается в 10 тысяч масс Галактики Млечный Путь, находящегося на расстоянии 150 - 300 млн. световых лет от нас. 10.13. Время и Вселенная Человечество всегда интересовал вопрос, почему время течет в одну сторону - от прошлого в будущее В одних процессах время замедляет свой бега в других - ускоряет. Например, среди частиц космических лучей встречаются протоны высоких энергий, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света на 99,9%. Время у них идет враз медленнее, чем на Земле. Если по нашим часам такой протон пересечет нашу Галактику залет, то по собственным часам он ее пересечет за 5 мин. Еще пример, из двойной звездной системы SS 433 (до нее 10 4 световых лет) Волновая оптика 228 истекают в противоположные стороны две мощные газовые струи нагретого водорода со скоростью 8 10 4 км каждая. Из-за вращения системы направление выброса струй все время меняется в пространстве с периодом 164 дня. Дважды за период выброс струй происходит точно поперек луча зрения на Земле. В этом случае эффект Доплера не проявляется, но наблюдается покраснение изменение частоты) спектральных линий водорода, вызванное замедлением времени из-за быстрого истечения газовых струй. С другой стороны, тяготение изменяет пространство-время. В сильном поле тяготения время замедляет свой бег. Например, на поверхности нейтронной звезды время течет в 1,5 раза медленнее, а в ее центре - в 2,5 раза по сравнению с нашим временем. Вблизи черной дыры силы тяготения неограниченно возрастают, изменяя геометрические свойства пространства, и замедляется течение времени. Сточки зрения внешнего наблюдателя при приближении к горизонту событий темп течения времени замедляется и на горизонте событий время растягивается до бесконечности. Внутри самой черной дыры время распадается на кванты Радиальная координата пространства заменяется координатой времени и наоборот. Для наблюдателя, приближающегося к черной дыре со скоростью света, время также замедляет свой бег, как на любом быстролетящем теле. Это замедление компенсирует замирание падения корабля. Растягивающаяся до бесконечности картина приближения корабля к границе черной дыры из-за все большего растягивания секунд нападающем корабле измеряется конечным числом секунд. По часам падающего наблюдателя до пересечение границы черной дыры, протекло конечное число секунд. Кроме черных дыр, возможно существование белых дыр. В белую дыру упасть нельзя, из нее можно только вылететь. Белые дыры вероятно проявляют себя в квазарах - компактных звездных образованиях - ядер некоторых галактик, из которых истекает материя мощной энергии. Широко обсуждается существование горловины между черной и белой дырами рис. 10.11). Однако белые дыры и горловина неустойчивы ив природе пока не обнаружены. При путешествии наблюдателя (космонавта) с около световой скоростью в просторах Вселенной лучи света от звезд становятся наклонными в сторону его движения. Поэтому он увидит звезды, как бы сместившимися на небосводе к точке, куда Рис. 10.11 Волновая оптика 229 направлено его движение. Это связано с аберрацией света. Причем, небо впереди будет усеяно звездами гуще, чем сзади. При этом изменится и цвет звезд. Впереди будут наблюдаться голубовытые звезды (фиолетовое смещение при сближении) и их яркость увеличена. В противоположном направлении, на небосводе мало слабосветящихся, красноватых звезд (красное смещении - при удалении объектов. Свет от звезд мы видим каким он был в прошлом многие миллионы и миллиарды лет назад. Например, луч света от Солнца до Земли движется 8 минут. Мы и вспоминаем в основном прошлые события, и только писатели-фантасты уводят читателей в будущее. При движении со световой скоростью к центру нашей Галактики "Млечный Путь" и обратно, поземным часам пройдет около 60000 лет. На Земле за это время сменятся многие поколения людей, а по часам на звездолете пройдет около 40 лет, те. космонавты по возвращении окажутся заброшенными в далекое будущее. Таким образом, время не всегда течет плавно и неизменно из прошлого в будущее оно может замедлять или ускорять свой беги даже может распадаться на кванты. В элементарных процессах время обратимо, а в сложных процессах - необратимо (II закон термодинамики и другие явления, например, диффузия молекул капли чернил вводе. Почему во всех этих процессах возникает необратимость, если они суммируются из движений частиц, которые явно обратимы во времени Все дело в том, что в сложной системе из многих частиц, в силу случайности многих взаимодействий между ними, неизбежно нарастает беспорядок (хаос. Энтропия и есть мера беспорядка, те. вероятностные законы статистики при случайных взаимодействиях определяют направление необратимых процессов. Течение времени проявляется в любых процессах ив одну сторону. Существуют три вида явлений в природе, которые характеризуют общую стрелу времени. Первый класс явлений - это термодинамические процессы. Они протекают в направлении увеличения беспорядка и роста энтропии, те. они определяют термодинамическую стрелу времени. Второе явление - это продолжающееся расширение Вселенной, которое определяет космологическую стрелу времени. Третий класс явлений - это наши психологические состояния - процессы, вызывающие субъективное ощущение течение времени, те. наша память определяет психологическую стрелу времени. Все три стелы времени в нашей Вселенной направлены в одну сторону. Любая психологическая работа мозга увеличивает энтропию окружающего пространства, поэтому и совпадают по направлению "психологическая и термодинамическая стрелы времени. Однако в момент рождения Вселенной ее квантовое состояние было максимально упорядочено, а сейчас все виды энергий переходят в тепловую. Волновая оптика 230 Если же Вселенная начнет сжиматься, то "космологическая стрела времени" повернет в обратную сторону, а остальные две сохранят направление. Между тремя стрелами времени наступит рассогласование. Существование состояния сегодняшней Вселенной и жизни возможно только на стадии расширяющейся Вселенной, когда все три стрелы времени направлены в одну сторону. 10.14. Солнечная система Наблюдая втемную августовскую ночь усеянное звездами небо, древние мыслители, философы и ученые разных эпох задумывались о происхождении Земли, звезд и окружающего космического пространства. Предлагались различные гипотезы происхождения Солнечной системы. Например, гипотезы Декарта, Бюффона, Канта, Лапласа, Шмидта и др. Анализируя движение, и параметры планет Солнечной системы обнаружено, что из 40 спутников 29 обращаются в том же направлении, что и планеты и Солнце сколько в действительности имеется спутников планет - постоянно уточняется. Из 10 спутников Урана, вращающихся в обратном направлении, 4 согласуют свое движение с направлением вращения Урана, чья ось наклонена почти под прямым углом к плоскости эклиптики (98 0 ). Следовательно, только 6 спутников имеют направление движения, обратное движению своих планет. Планеты Венера и Уран имеют обратное вращение вокруг своей оси. читается, что приливное взаимодействие протопланетных сгустков ответственно за обратное вращение Венеры и синхронизацию этого вращения относительно Земли. Изучение динамики движения и параметров Солнца, планет и спутников, позволило группе академика Шило предложить модель образования Солнечной системы, согласно которой они возникли из энергетически общей динамической системы, изолированной от других звезд. Это могло быть спиралевидное облако, диаметр которого превышал современную Солнечную систему. Облако вращалось против часовой стрелки и могло возникнуть в рукаве нашей Рис. 10.12 Волновая оптика 231 Галактики "Млечный Путь" в условиях сжатия, гравитационной неустойчивости и развития сильных газопылевых вихрей. В центре ПротоСолнечного облака, которое можно назвать спиралью первого порядка (рис. 10.12), образовалось ядро, содержащее в себе основную массу облака более 95 %). На витках спирали первого порядка возникли местные спиралевидные движения, или вихри - протопланетные спирали второго порядка. Их ядра впоследствии преобразовались в планеты. На них, в свою очередь, формировались спирали третьего порядка со своими ядрами - будущими спутниками планет. За счет магнитного поля произошла передача полного момента импульса от Солнца планетам. В соответствии с направлением вращения всего облака (спирали первого порядка, спутники должны были приобрести движение, согласованное с вращением планет и Солнца, возникшего из центрального протоCолнечного ядра. Такая модель образования Солнечной системы снимает противоречия в распределении массы и момента импульса между Солнцем, планетами и их спутниками. У Солнца и планет-гигантов угловая скорость внешних газовых слоев отличается от угловой скорости внутренних слоев. Этим объясняется и сильный рост удельного момента импульса по мере удаления планет от Солнца. Предложенная модель образования Солнечной системы из спиралевидного облака с вихревой структурой объясняет причины сосредоточения спутников у Юпитера и Сатурна. Действительно, ближе к Солнцу спутники или вообще не возникали Меркурий, Венера, или их количество лимитировалось незначительными массами вещества на витках спирали первого порядка (Земля, Марс, т.к. центральное ядро отбирало вещество, удаленное от протопланетных ядер спиралей второго порядка. Возникший дефицит массы не позволял или затруднял формирование спиралей третьего порядка. По мере удаления от ПротоСолнечного ядра, на витках спиралей первого порядка гравитационное его влияние было слабее, поэтому в сгустках ПротоСолнечного вещества накапливались достаточно большие массы с энергетически напряженными движениями вихрей. Из них формировались спирали второго порядка, чьи ядра затем превратились в планеты-гиганты. В свою очередь на их спиральных витках вихревые движения преобразовывались в спирали третьего порядка, из ядер которых затем возникли спутники планет. На самых удаленных витках спирали первого порядка гравитационное поле еще более ослаблено и термический режим был невысок, что возбуждало менее сложные вихревые движения, и спутников формировалось меньше. В зоне образования планеты Плутон скорости убегания частиц были настолько малы, что на самом последнем витке спирали первого порядка происходило рассеивание вещества за пределы спирального облака. Подобные условия образования планет допускают формирование сложных двойных спиралей с разными по массе ядрами, вращающимися вокруг барицентра. Примером такой системы могут служить Земля и ее спутник Луна. Волновая оптика 232 Спиралевидные движения широко распространены в космическом пространстве. Например, спиралевидные галактики, к которым относятся наша Галактика "Млечный Путь, галактика Андромеда и др. В связи с рассматриваемой моделью возникает проблема преобразования спиралевидных движений в кольцевые. Наличие спиралей и колец удалось обнаружить в Калифорнии (Невадийский гранитный массив. Спирали, или вихри - распространенная форма формирования и эволюционного развития вещества в Метагалактике. После полного распада спиралей первого, второго и третьего порядков произошло образование из их ядер Солнца, планет и спутников. Этот процесс длился 7 - 8 млрд. лет. Формирование планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) заняло около 10 8 лет. Формирование планет-гигантов происходило в два этапа. Сначала образовались массивные твердые ядра. Для Юпитера этот процесс длился 3 10 7 лет, для Сатурна - 2 10 8 лет, для Урана и Нептуна - около 10 9 лет. После образования ядра с массой около двух масс Земли начинается аккреция газа, которая длится не менее 10 9 лет. Солнце вместе с планетами вращается, как и все звезды, вокруг галактического центра. Находясь на расстоянии 8 - 10 кпк от центра Галактики Солнце, двигаясь по эллиптической орбите, совершает один оборот за 230 млн. лет. Одновременно Солнце совершает колебательное движение относительно галактической плоскости. Причина колебательного движения Солнца (Солнечной системы) заключается в том, что Солнце находится вблизи галактического экватора на расстоянии 20 пк. В связи стем, что основная часть массы нашей Галактики сосредоточена в тонком диске, Солнце испытывает гравитационное притяжение к этому диску и приближается к экватору. После пересечения галактического экватора оно по инерции будет продолжать удаляться от экватора, но будет испытывать действие возвращающей силы со стороны тонкого диска ив некоторой точке изменит направление на обратное, те. станет приближаться к экватору, нос другой стороны. Амплитуда колебаний максимальное удаление от галактической плоскости) составляет примерно 20 пк, а период около 60 млн. лет. Следовательно, каждые 30 млн. лет Солнце пересекает плоскость Галактики. Сейчас мы находимся на расстоянии 10 пк от галактического экватора. Это значение расстояния фиксирует фазу колебания. Зная фазу и период можно рассчитать моменты пересечения Солнечной системой галактического экватора. Соответствующие этим расчетам значения для различных эпох (млн. лет) приведены во втором столбце табл. 10.3. Как видно эти значения имеют хорошее согласие с наступлением кризисных эпох, Таблица 10.3 Геологическая эра Кризис- ный период Пересечение Солнцем галактического экватора Кайнозой Мезозой 37 66 91 144 176 193 217 245 0 31 64 100 135 166 197 227 259 Волновая оптика 233 те. эволюционные кризисы на Земле наступают всякий раз, когда Солнце пересекает галактический экватор и Солнечная система (и наша Земля) движутся в межзвездной среде, которая может воздействовать на биосферу. В пределах галактического центра диаметром до 1 кпк ив кольце 3 - 7 кпк обнаружены молекулярные облака. В них встречаются гигантские газопылевые комплексы, простирающие на многие десятки парсек, тяготея к спиральным рукавам Галактики. Средняя концентрация молекул водорода в них 300 см. Помимо молекул водорода в молекулярных облаках обнаружены многие десятки других органических химических соединений (например, аммиак, спирты и т.д.). В созвездии Ориона газопылевой комплекс имеет концентрацию различных частиц до 10 7 см. Их возраст 100 млн. лети масса до 5 10 5 М С Средняя толщина газопылевых гигантских молекулярных комплексов (ГМК) образует очень плоскую подсистему вокруг галактического экватора толщиной до 100 пк. Если Солнце при колебаниях попадает в такое облако, то его пребывание в нем составляет 100 тыс. лет. Попадая в молекулярное облако, при средней плотности его частиц до 100 см, границы гелиосферы сокращаются, и Земля значительную часть года будет находиться непосредственно в межзвездной среде Галактики, а необычной среде околосолнечного пространства, заполненного солнечным ветром, что приводит к возрастанию интенсивности космических лучей. Следовательно, экологические условия ухудшаются. Кроме того, из-за относительно большой плотности межзвездной среде возможно глобальное похолодание и оледенение, частота которого составляет каждые 200 млн. лет. В газопылевых комплексах возможно присутствие кометоподобных, метеоритных или астероидальных тел. Тогда в период пребывания Солнечной системы в молекулярном облаке возможен их захват Солнцем и последующее столкновение с Землей, что повлечет катастрофические последствия для биосферы Земли. Возможно ли это Об этом можно судить по результатам исследований. Например, в слое красной глины, соответствующему переходному периоду от мезозойской эры к кайнозойской, обнаружено аномально высокая концентрация иридия и осмия. Содержание осмия и иридия весьма мало в земной коре, но более высоко в некоторых кометах, метеоритах и астероидах. Зная среднее отношение доли элементов иридия и осмия к содержанию силикатов и других элементов, широко распространенных в метеоритах, то можно оценить, например, массу астероида, его размеры и энергию, выделяемую при взрыве от удара о поверхность Земли. Например, при диаметре астероида 10 4 км, энергия взрыва составит 10 25 Дж, что враз больше энергии взрыва, выделенной в Тунгусской катастрофе 1908 г. При таком мощном взрыве частицы пыли выбрасываются в стратосферу, что вызовет охлаждение атмосферы и океанов. Полностью или частично будет остановлен фотосинтез, из-за уменьшения интенсивности света враз. Уменьшится слой озона. Мельчайшая пыль будет оседать после взрыва в течение нескольких лети в конечном счете вызовет иридиево-осмиевую аномалию. В результате возможно вымирание некоторых видов животного мира. Волновая оптика 234 О встрече Земли с астероидальными телами свидетельствуют кратеры ударного происхождения. Например, древний кратер на территории ЮАР (образовался 1,97 0,01 млрд. лет назад, имеет кратер размером в 140 км или кратер Сэдбери провинция Онтарио, Канада) имеет возраст 1,84 0,15 млрд. лет. Для одной из иридиево-осмиевой аномалии и близкой к ней даты вымирание видов животного мира в позднем эоцене (37 млн. лет назад) в каталоге земных кратеров сразу обнаруживаются три кратера Вэнапайти Мистастин (Канада 28 км, 38 4 млн. лет Попигайская котловина (СССР 38 9 млн. лет. Величина этого периода практически совпадает с периодом колебаний Солнца относительно галактического экватора. Это примечательно еще и тем, что время вымирания видов животного мира и кратерообразования на Земле совпадают по фазе, те. приходится на максимумы частоты кратерообразования. По одной из теорий бомбардирующие тела находятся в Солнечной системе, так называемое Облако Оорта, которое содержит не менее 10 11 кометных ядер, столько же звезд находится в нашей Галактике. Эти кометы большую часть времени проводят вблизи точки афелия своих вытянутых орбит примерно на расстоянии 40 тыс. а.е. от Солнца. Для гравитационного возмущения Облака Оорта со стороны молекулярного облака межзвездной среды Солнечная система необязательно должна проходить через молекулярное облако. Достаточно близкого прохождения на расстоянии 5 - 10 пк от Солнца. Существует гипотеза, что гравитационное возмущение Облака Оорта вызвано необнаруженным пока спутником Солнца (звезда Немезида. Предполагается, что в настоящее время она находится вблизи своего афелия, примерно на расстоянии 90 тыс. а.е. от Солнца (1 а.е. =1,49597870 10 11 м. Ближайшая точка Немезиды - периастр должна располагаться примерно на расстоянии 30 тыс. а.е. от Солнца. Возможно, что Облако Оорта возмущает десятая планета, и тогда период в 30 млн. лет связан с прецессией ее орбиты. Независимо от происхождения источника бомбардирующие тела появляются группами. Следовательно, в полном соответствии с результатами анализа данных о древних кратерах ударного происхождения можно говорить о цикличности повторяющихся эпизодов бомбардировки, а не об отдельных падениях единичных кометных или астероидальных тел. Рассмотрим влияние вспышек близких Сверхновых на экологию Земли. Тщательный анализ 140 газовых остатков Сверхновых (I и II) показывает, что частота вспышек Сверхновых в нашей Галактике составляет как одно событие каждые 40 20 лет. Считаются опасными для биосферы Земли вспышки Сверхновых на расстоянии 10 пк. Это происходит периодически примерно каждые 300 млн. лет. Энергия вспышек Сверхновых черпается из ядерной и гравитационной энергий предсверхновой звезды. Анализ изотопного состава ряда химических элементов, содержащихся в веществе метеоритов, показывает, что вещество Солнечной системы содержит некоторую долю химических элементов, синтезированных всего за несколько млн. лет до эпохи формирования твердых тел. Присутствие в старом веществе добавки вещества, более молодого, возраста свидельствует о вспышке близкой Сверхновой. Волновая оптика 235 Согласно одной из гипотез считается, что вспышка Сверхновой индуцировала коллапс газопылевого облака, приведший к образованию самой Солнечной системы. Ряд антропологов считают, что появление современного типа человека связано с явлением мутаций. А импульс гамма- и рентгеновского излучения от вспышки близкой Сверхновой должен сопровождаться кратковременным (в течение года) увеличением числа мутаций. Так как при этом на поверхности Земли резко возрастает поток ультрафиолетового излучения, которое само по себе является мутагенным агентом, вызывающем появление других мутаций. |