Морозов Александр Гавриилович (moralg) wrote in otrageniya,
Морозов Александр Гавриилович
moralg
otrageniya

Categories:

Сталкиваются ли звезды друг с другом?

    Космос - это почти вакуум. В котором, однако, есть чрезвычайно разреженный газ из атомов и молекул, далеко отстоящие друг от друга звезды и разделенные еще большими расстояниями звездные острова - галактики. Сталкиваются ли молекулы газа с другими молекулами, звезды - со звездами, галактики - с галактиками?

      С первого взгляда может показаться, что чем меньше объект, тем меньше вероятность ему столкнуться с себе подобным. Однако это не так. Поэтому под катом каждый может узреть истину, установление которой проводится простейшими оценками. И картинку, иллюстрирующую эту истину.

    Назовем расстояние, пробегаемое частицей (молекулой, звездой, галактикой) от одного столкновения с себе подобной до другого длиной свободного пробега и обозначим его буквой λ (лямбда). Приближенная оценка этой величины такова:

                                                          λ ~ 1 / (n * σ),           (1)

где n - число рассматриваемых частиц в единице объема, σ - площадь поперечного сечения частицы, * - знак умножения.

      Для примера рассмотрим окружающий нас воздух. В нем n ~ 3 * 10^19 в куб. см., где значок ^ означает знак возведения в степень. А поскольку размер молекулы воздуха примерно равен l ~ 2 * 10^(-8) см, то σ ~ l * l ~ 4 * 10^(-16) кв.см. Подставляя эти величины в приведенную выше формулу, получаем: λ ~ 10^(-4) см. То есть, длина свободного пробега молекул в окружающем нас воздухе порядка 1/10000 сантиметра.

      И вот теперь перейдем к космосу.

      1. Межзвездный газ. Его плотность в разных частях Галактики заметно отличается. Но в среднем в межзвездном газе порядка одного атома водорода в куб. см.. И поскольку размер такого атома примерно вдвое меньше размера молекулы воздуха, то в межзвездном газе λ ~ 10^16 см ~ 10^11 км ~ 10^(-2) свет. года. Поскольку один световой год равен примерно 10**13 км.

      Много это или мало? Толщина газового диска Галактики в окрестности Солнца составляет несколько сот световых лет. Поэтому любой атом межзвездного газа успеет десятки и сотни тысяч раз столкнуться с себе подобными прежде чем сможет пересечь диск Галактики.

    Итак, межзвездный газ - столкновительная система.

      2. Звезды. Ближайшая к нашему Солнцу звезда находится примерно в 4 световых годах от нас. Это означает, что в нашей части Галактики плотность звезд порядка 0,02 штуки на кубический световой год. Понятно, что ближе к центру Галактики звезд погуще. Поэтому сочтем, что для звезд n ~ 1 / куб.св.год. Размер нашего Солнца сочтем для простоты типичным - его диаметр немногим больше одного миллиона км. Или ~ 10^(-7) св. года. И поскольку сечение пропорционально квадрату диаметра, то λs ~10^14 св.лет. Но ведь 10^14 св. лет - это практически размер Вселенной!  А типичный размер галактик порядка 10^5 св. лет. То есть, длина свободного пробега звезд по порядку величины в миллиард раз больше размера типичной звездной системы!

      Итак, звезды в галактиках практически не сталкиваются!

   
3. Галактики. Ближайшая к нам крупная галактика - туманность Андромеды. До нее 2,5 млн. св. лет., а ее диаметр никак не меньше 100 тыс. св. лет. Наша Галактика по размерам аналогична и потому будем ее считать такой же. Считая, что одна частица-галактика приходится на куб, размером в 2,5 млн. св. лет, а сечение σ равно площади круга диаметром в 100 тыс. св. лет, из формулы (1) получаем, что длина свободного пробега галактик λG ~ 4*10^8 св. лет, что, как минимум, на полтора порядка меньше размера Вселенной.

      Итак, галактики во Вселенной сталкиваются.

      В качестве примера взгляните на картинку столкновения галактик NGC 6621 и NGC 6622:





P.S. По изложенным выше причинам физики, моделирующие поведение звезд и газа в галактиках, используют гидродинамические уравнения для описания газовых подсистем и кинетическое уравнение с нулевой правой частью для описания звездных подсистем.



Tags: moralg, Загадки мироздания
Subscribe
promo otrageniya april 14, 2019 06:25 69
Buy for 40 tokens
Привет всем участникам Отражений и нашим гостям! С настоящего момента вступают в силу изменения в правила, поэтому прошу авторов ознакомиться с нижеследующим. 1. Каждый участник может опубликовать один пост в день. Чтобы иметь возможность публиковать до трех тем в день, участник должен соблюсти…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 11 comments