В.А.Ямшанов
Светимость Солнца и движение планет.
Строение Солнца и нейтринная светимость.

В работе [1] было показано, что между величиной светимости Солнца и суммарной световой мощностью всех планет, определяемой как Nсв=Fн*с*j, где Fн – сила тяготения между планетой и Солнцем, с - скорость света, j - телесный угол, связывающий планету и Солнце, существует практически 100% соответствие. Было высказано предположение, что это не случайное совпадение, а причинная взаимосвязь. Поскольку излучение Солнца изотропно, то отсюда следует парадоксальный на первый взгляд вывод, что именно планеты определяют величину светимости Солнца.

Если это так, то отсюда следует крайне высокая чувствительность Солнца к внешним воздействиям, в том числе к слабым световым потокам, отраженным от планет и падающих на Солнце. Одним из механизмов, определяющих высокую чувствительность к внешним воздействиям, является резонансное устройство солнечной системы. Наряду с известными резонансами, связанными с кратными периодами обращения или вращения планет и их спутников, была также обнаружена взаимосвязь между временем прохождения светового сигнала между планетами и Солнцем и периодами собственных колебаний Солнца, в частности, 160 и 5- минутными [1].

Однако этого обстоятельства, по-видимому, недостаточно для объяснения столь значительного влияния планет на энергетику Солнца, как предполагается. Основная причина такой высочайшей чувствительности кроется в строении Солнца и его функционировании. Модель современного Солнца предполагает, что радиус ядра составляет четверть радиуса светила, масса ядра равна половине его массы, а 99% излучения происходит из центральной области [2]. Предполагается также, что ядро вращается с большей скоростью, чем мантия. Вращение ядра Солнца с большей скоростью, чем мантия – вот тот механизм, который может обеспечить необходимую чувствительность к внешним воздействиям. Система, состоящая из близких по массе ядра и оболочки, вращающихся с разными скоростями, будет испытывать сферические колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых связано с источником возмущения (рис 1). Такой механизм позволяет понять, как осуществляется избирательное взаимодействие планеты и Солнца.

Рис.1. Возникновение сферических волн на Солнце

Если ядро у Солнца вращается с большей угловой скоростью, чем мантия, то возникает градиент скоростей от ядра к оболочке. Это означает, что каждый слой вплоть до оболочки контактирует с другим слоем, вращающимся с отличной от него скоростью. В месте контакта вследствие трения слоев выделяется дополнительная тепловая энергия, которая вызывает деформацию нижележащих слоев и т.д. Так как в выделении дополнительной энергии участвует кинетическая энергия нижележащего слоя, то на границе ядра и мантии выделение энергии достигает таких величин, которой достаточно для протекания термоядерных реакций синтеза легких ядер, что и является основным источником энергии Солнца.

Мало того, этой энергии достаточно, чтобы влиять на скорость вращения ядра, увеличивая или уменьшая ее величину, что является основой изменений солнечной активности. Знак вращательного момента М зависит от направления на источник возмущения, т.е. планету и направления силы инерции Fи, действующей на ядро, которые в общем случае не совпадают.

Возможно как увеличение, так и уменьшение скорости вращения ядра (рис.2). При увеличении скорости вращения повышается степень сцепленности ядра и мантии, что должно сопровождаться повышением чувствительности Солнца к внешним воздействиям. Если скорость вращения ядра падает, то чувствительность Солнца снижается.

Рис.2. Модель возникновения собственных колебаний Солнца

Это создает предпосылки для проявления цикличности солнечной активности, в том числе и для 11-летнего цикла. Таким образом, даже слабое излучение, отраженное от планеты способно вызвать волну деформаций, достигающую ядра и приводящую к выделению все большего количества энергии, плоть до начала термоядерных реакций на границе ядра и мантии и способных изменять скорость вращения ядра.

Известно, что Солнце имеет ряд собственных колебаний, в том числе 160, 5-минутные и ряд других [3]. Было бы естественным связать сферические колебания со 160-минутными. На рис.2 представлена возможная модель Солнца, учитывающая известные периоды его собственных колебаний.

Если звуковая волна от поверхности Солнца достигает ядра за 63 мин., а огибает ядро за 34 мин., то в совокупности период собственных колебаний составит 160 минут (63Ч 2+34=160). 5-минутные колебания возникают как результат (34Ч 2-63), т.е. когда звуковая волна огибает всю поверхность ядра. Кроме того, имеются и другие комбинации периодов, в частности, 40 мин., которые также наблюдались экспериментально [4].

Наличие 160-минутных и 5-минутных собственных колебаний Солнца означает, что радиус Солнца испытывает колебания с такими периодами. Поскольку Солнце одновременно испытывает сферические колебания от нескольких направлений, связанных с положениями планет, которые постоянно меняются, то в результате эти колебания будут выглядеть как усредненные пульсации радиуса Солнца. Не исключено, что в будущем будут обнаружены некоторые отклонения от сферичности фигуры Солнца, зависящие от положения планет.

Начиная с конца 60-х годов прошлого века сотрудниками Брукхейвенской лаборатории (США) под руководством Р.Дэвиса проводятся регулярные измерения потока солнечных нейтрино. На глубине около 1500 м из 615 т резервуара, заполненного перхлорэтиленом, каждые три месяца или чаще выделяют несколько десятков атомов радиоактивного аргона (Ar37), которые должны образовываться под действием потока солнечных нейтрино. С самого начала было выяснено, что поток солнечных нейтрино оказался в 3-4 раза ниже, чем предсказывалось теоретически.

Это обстоятельство послужило началом длительной дискуссии о возможной модели Солнца, которая не закончилась до сих пор. Наблюдения за нейтринной светимостью Солнца в экспериментах Дэвиса выявили 11-летний цикл, связанный с циклом солнечной активности, но в противофазе [5]. Этому обстоятельству также не было дано удовлетворительного объяснения. Вместе с тем, в рамках рассматриваемой модели такая зависимость вполне естественна, поскольку связь солнечной активности с положением планет уже не отрицается.

Нами была предпринята попытка исследовать корреляционные связи между потоками солнечных нейтрино, зарегистрированных в экспериментах Дэвиса [6] и рассчитанным уровнем светимости Солнца, зависящим от расстояния между планетами и Солнцем. Величина потока солнечных нейтрино в 1970-1976 гг за 35-дневный период наблюдений выражена в единицах скорости распада Ar37 в день [6], а рассчитанная светимость (Ni)в % от полной светимости Солнца (3.9х1033 эрг/сек). Светимость от каждой планеты вычисляли по формуле:
Ni= 0.00125(109.13 - ri/rзе)2 Mi/Mзе/(Ri)4
где ri – радиус планеты,
rзерадиус Земли,
Mi – масса планеты,
Mземасса Земли,
Ri –расстояние от планеты до Солнца в а.е.
Расчеты были выполнены на компьютере в предположении, что поток нейтрино распространяется от зоны возбуждения на поверхности ядра в виде конуса с углом менее 300 (таблица).

Таблица
Связь потока солнечных нейтринос суммарной световой мощностью планет (SNi) в те же периоды
Run N
Dec Ar37/day
S Ni
18
5
25.5
19
10
103.4
20
3
11.4
21
1
8.5
22
2
9.5
23
4
30.6
24
2
26.3
27
11
114.8
28
4
87.6
29
6
8.5
30
1
3.6
31
1
9.2
32
1
26.0
33
3
87.8
35
0
38.2
36
4
4.3
37
6
12.3
38
7
26.2
39
6
60.9

Коэффициент корреляции между потоком солнечных нейтрино и суммарной светимостью составил: R = 0,599 > Rt = 0,575 (p<0.01). Хотя ошибка в тех первых экспериментов Дэвиса была очень велика, следует все же признать, что связь между этими параметрами, возможно, существует. В тот период (1970-1975 гг) средний уровень солнечных нейтрино оценивался в 1,7 SNU, что составляло 29,3 % от нормальной светимости Солнца (5.8 SNU) [5]. По нашим расчетам средняя величина суммарной солнечной светимости в указанный период составляла 34,7 % от полной светимости Солнца, что близко к наблюдаемой величине.

Опасность мощных лазеров
Хотелось бы остановиться на одной опасности, которая появляется в связи с развитием мощных лазерных систем. Если устройство Солнца и солнечной системы таково, как предполагается, то Солнце является весьма уязвимым объектом со стороны внешних воздействий. Дело в том, что мощность излучения, достигающего Солнца со стороны внешних планет уже сейчас сравнима с мощностью лазеров непрерывного действия, существующих или разрабатываемых сегодня (сотни киловатт и десятки мегаватт). Так, световой поток от Меркурия, падающий на Солнце в среднем составляет 6,3 млн, от Венеры – 3,2 млн, Земли – 1 млн, Марса – 0,05 млн, Юпитера – 0,15 млн мегаватт, от Сатурна – 9500, Урана – 110, Нептуна – 17 и Плутона 0,11 мегаватт. Видно, что уже сейчас мощности имеющихся лазеров сравнимы с мощностью излучений, падающих на Солнце со стороны далеких планет.

Это означает, что уже сейчас существует опасность неконтролируемого вмешательства в деятельность Солнца со стороны Земли с непредвиденными последствиями. Естественно, что все это не учитывается в сценариях звездных войн, для которых мощные лазеры и разрабатываются. Определенную опасность может нести и запуск космических аппаратов в сторону Солнца, так как и в этом случае последствия этих событий непредсказуемы.

Таким образом, предлагаемая модель функционирования Солнца и солнечной системы, возможно, потребует пересмотра представлений о степени ее уязвимости со стороны внешних воздействий. Вместе с тем она позволяет надеяться, что мы будем лучше понимать физические процессы, происходящие на Солнце, что позволит прогнозировать его активность.

Литература

  1. В.А.Ямшанов. Светимость Солнца и движение планет. Световая и гравитационная мощность.\\ Виртуальный мир, 2, 2002, стр. 19-25. http:\\att.da.ru
  2. Э.Гибсон. Спокойное Солнце.\\ “Мир”, М., 1977, 468 стр.
  3. А.Б.Северный. Некоторые проблемы физики Солнца.\\ “Наука”, М., 1988, стр. 221.
  4. А.С.Монин. Солнечный цикл.\\ Ленинград, Гидрометеоиздат, 1980, стр.67.
  5. Г.А.Базилевская, Ю.И.Стожков, Т.Н.Чарахчьян. Космические лучи, солнечная активность и поток нейтрино из Солнца.\\ Письма в ЖЭТФ, 1982, т.35, вып. 6, стр. 273-275.
  6. R.Davis Jr., J.C.Evans Jr. Report on the Brookhaven solar neutrino experiment.\\ Мат. Межд. семинара “Активные процессы на Солнце и проблема солнечных нейтрино” (Ленинград, 25-27 сентября 1976 г.), Л. 1976, с. 84-98.