Звездные сближения

Автор: 24.10.2012

Представим себе на минуту, что звездных сближений не происходит вовсе, а если они и происходят, то настолько редко, что их действие не сказывается заметным образом на движении звезд в галактике. Тогда каждая звезда в галактике будет двигаться по вполне определенной кривой, которую называют регулярной орбитой. Каждая из таких орбит будет совершенно самостоятельна, то есть она не будет зависеть от движения остальных звезд.
Тогда возникает вопрос: каким образом двигающиеся независимо друг от друга звезды ухитряются расположиться так, что образуют галактики, обладающие правильным строением и формой? Кроме того, почему галактики вращаются, как твердые тела? Ведь не можем же мы предполагать, что галактики при своем зарождении имеют совершенно готовый вид! А если галактики не рождаются готовыми, то предполагать их образование в результате лишь удачного совпадения движения отдельных звезд по независимым траекториям означает почти то же самое, что ожидать образования в воздухе правильной фигуры дробинками, выброшенными выстрелом из ружья. И тогда вам доступен будет только ремонт автокондиционеров киев.
Совсем по-другому будет решен этот вопрос, если мы предположим, что звездные сближения играют заметную роль. В этом случае каждая звезда при своем движении будет все время испытывать нечто вроде неожиданных и беспорядочных толчков от окружающих звезд и сама при этом тоже будет «раздавать» ответные толчки своим соседкам. В результате ни одна звезда не будет двигаться по своей регулярной траектории, и в движениях звезд установится своеобразный закон беспорядочного движения. Этот закон не пустая выдумка, он действительно существует и проявляет себя повсеместно.
Какой самый простой способ убедиться в существовании закона беспорядочного движения? Установим почти вертикально гладкую фанерную доску с вбитыми в нее гвоздиками, расположенными горизонтальными рядами в шахматном порядке. Приготовим около двух десятков шариков, диаметры которых в полтора раза меньше расстояний между соседними гвоздиками. Будем пускать шарики вниз по доске из точки А, расположенной посредине верхнего края доски. Скатываясь вниз, шарики бу« дут все время натыкаться на гвоздики и отскакивать от них в сторону. Очевидно, что толчки шариков о гвоздики будут носить случайный характер. Никаким способом невозможно предсказать заранее, какие толчки испытает шарик по дороге вниз. Поэтому, выйдя из точки А, шарик упадет не обязательно в точку В, лежащую на одной вертикали с А, а с той или другой стороны от нее. При этом большинство шариков упадет все же недалеко от точки В и значительно реже — вдали от нее. Однако между числом шариков, упавших на определенном расстоянии от точки В, и самим этим расстоянием имеется определенная зависимость, которую можно изобразить графически. Она называется кривой Гаусса. Можно много раз повторять опыт, и каждый раз число упавших шариков будет почти точно укладываться на кривую Гаусса. Для того чтобы подсчитывать упавшие шарики, можно под доской сделать узкие вертикальные желобки (по ширине чуть шире размеров шариков) и их наружную поверхность покрыть прозрачной крышкой. Тогда упавшие шарики в каждом желобке расположатся столбиками, верхние точки которых как раз очертят кривую Гаусса.
Интересно, что результат опыта почти совершенно не зависит от способа запуска шариков из верхней точки А. Их можно подталкивать вбок, пускать прямо вниз — результат будет тот же самый. Он зависит лишь от размеров шариков и расстояний между гвоздиками: чем расстояния больше, тем кривая Гаусса будет получаться более пологой.
Этот опыт очень поучителен. Он показывает, что в звездных системах, где действуют силы звездных сближений (иррегулярные силы), наблюдаемое состояние звездной системы не зависит от ее начального состояния. Иначе говоря, строение галактик мало зависит от способа их образования. Сравнительно скоро, за время релаксации, почти полностью исчезнут все следы прежней жизни отдельных звезд. Они, благодаря взаимным влияниям при сближениях, образуют единое целое — непрерывную среду, которая подчиняется своим собственным законам движения.
Каким же образом множество отдельных частиц образует непрерывную среду? Как происходит переход к этой среде? Вы, вероятно, видели, как искусные курильщики выпускают изо рта кольца дыма. Дым состоит из мелких частичек сгоревшего табака. Если дым выпустить струей, то он быстро рассеется в воздухе, так как столкновение частичек дыма при быстром движении струи не успевает изменить скорости отдельных частичек. Но выпущенное колечко дыма ведет себя совершенно иначе, чем обыкновенная струя. Оно долго висит в воздухе, и если на него попадает воздушная струя, то оно может на некоторое время несколько деформироваться, а затем снова принять прежнюю форму. Некоторые курильщики умеют выпускать дымовые кольца одно за другим так, что они проходят одно сквозь другое.
Почему же дымовое кольцо устойчиво и так долго сохраняет свою форму? Наука о движении жидкостей и газов — гидродинамика отвечает на этот вопрос. В кольце возникают круговые, вихревые движения частиц, придающие кольцу устойчивую форму. Внутри кольца частички дыма испытывают частые и многочисленные взаимные толчки, которые выравнивают скорости и превращают совокупность разрозненных частиц в непрерывную среду, подчиняющуюся законам гидродинамики. На языке гидродинамики это означает, что вихревое кольцо существует как фигура равновесия жидкости или газа.