180
Глава 5.
Если предположить, что ионизируется все тело звезды, то ее заряд составит
бзв = Np- e = 1,2 1057 1,6 1019 = 2 1038 Кл. (5.2)
Кулоновская сила отталкивания, действующая на протон на поверхности звезды составит:
бзве 2-1038- 1,6 1019
F =----=-------= 6- 1011 Н (5.3)
4л8оД2 4л-8,85-10-12 -72 1016
и, следовательно, ускорение, которое получит протон, удаляющийся от звезды, будет равно
F 6- 1011
а =--=----= 3,6- 1038 м-с-2 (5.4)
тр 1,67- 10-27
Это ускорение будет больше ускорения силы тяжести на поверхности Солнца в 1,3- 1036 раз!
Реальное ускорение протонов будет все же во много раз меньше потому, что, во-первых, не все тело звезды одновременно ионизируется, этот процесс растекается во времени, за которое верхние слои плазмы отойдут от звезды, а во-вторых, вообще не все тело звезды включается в процесс, остается некоторый остаток от звезды. Тем не менее, видно, что процесс обвальной ионизации способен обеспечить энергию взрыва сверхновой звезды. По мере удаления от центра взрыва ускорение протона будет снижаться не менее чем в пятой степени расстояния, так как вся масса распыляется в пространстве. Это значит, что при удалении на десятикратную величину радиуса ускорение уменьшится в 105 раз, а при удалении на сто радиусов - в 1010 раз. А уже после удаления на 10 миллионов радиусов ускорения вообще больше
Солнечная система и космос
181
никакого не будет, разлет газа будет продолжаться по инерции. На самом деле этот предел наступит раньше, что соответствует наблюдениям.
К этому же событию можно подойти с другой стороны.
Средняя плотность Солнца равна 1,41-103 кг-м-3, это значит, что в одном кубометре содержится 1030 протонов, т.е. расстояние между соседними протонами составляет 10-10 м. При обращении атомов водорода в протоны сила отталкивания между протонами окажется равной
q2 (1,6-10) 2
F =---=-------= 2,3-10 H. (5.5)
4ns0r2 4л-8,85-10-12 -10-20
и протоны получат ускорение, равное F 2,3 • 10-8
а =--=-----= 6,85•Ю18 мх2 . (5.6)
2шр 2 1,675 10 27
Полная же скорость протона может составить
v = j adt = j adr(dtldr) (5.7)
или
да да
v2 = j adt = j adr (5.8)
Го r0
Подставляя соответствующие числа, получаем, что скорость, достигнутая двумя протонами в результате только их взаимодействия, составляет 26 км/с. Однако поскольку взрывается все тело звезды, то скорость внешних слоев возрастет многократно.
Что касается звезд-карликов, нейтронных звезд и т.п., то следует указать на еще одну возможность их объяснения на основе
