Реферат: Магнитные поля Галактики

Реферат поастрономии

на тему:

магнитные полягалактики

Выполнила ученица 11 в класса

лицея №60

Павлик Елена

Магнитные поля Галактики

Доказательства наличия поля. Явлениеполяризации света звезд было открыто В. Хилтнероми Дж. Холлом в США и независимо В. А. Домбровским в СССР, в 1948 г. По этому поводу О. Струве сказал так: «Обнаружение межзвездной поляризации света навсегда останется одним из самых ярких примеров чисто случайного открытия, подобно открытию Вильгельмом Рентгеном в 1895 г. рентгеновских лучей. От экспериментатора требовалось исключительное мастерство, но еще важнее было осознать, что этот эффект совершенно новый и не предсказанный прежними работами».

Сущность явления межзвездной поляризации света заключается в том,что от звезды к наблюдателю приходят волны о преимущественноодинаково ориентированным электрическим вектором. Другими словами, в межзвездном пространстве имеет место селективное поглощение света: поглощаютсяволны с определенной ориентациейэлектрического вектора. Мы уже отметили,что это явление связано с присутствием в межзвездной среде пылинок. Однако эффект поляризации света будетзаметным, только если эти пылинки ориентированы одинаковым образом. Что же выполняет роль «дирижера»?

Почти сразу же после открытия межзвезднойполяризации света, астрономы в 1949 г. пришли к выводу,что в межзвездном пространстве существуют магнитные полянапряженностью около 10-5 эрстед. Именно они иориентируют пылинки одинаковым образом. Из теории следует, что каждаяпылинка быстро вращается вокруг своей малой оси, оставаяськак бы нанизанной на магнитную силовую линию.

Изучение поляризации света звезд стало важным источником информации о геометрии межзвездных магнитных полей. Так, было установлено, что в Галактике имеется магнитное поле, параллельноеплоскости Млечного Пути и направленное вдоль ее спиральных ветвей. Другой методисследования магнитного поля Галактики заключается в изучении формысветлых туманностей. Идя таким путем, Г. А. Шайп пришел к выводу, что вытянутость этих туманностей является результатом их расширения в магнитномполе, причем движение вещества происходит вдоль магнитных силовых линий, тогдакак поперечные движения тормозятся магнитным полем.

К 1949 г. уже был установлен состав космического излученияза пределами земной атмосферы и оценена плотность энергиикосмических лучей в расчете на единицу объема. Оказалось,что последняя примерно равна плотности энергии излучениязвезд. Но как объяснить высокую степень изотропиикосмических лучей? Здесь следовало сделать выбор между двумяпредположениями: 1) космическое излучение изотропново всей Вселенной и 2) космические лучи «замкнуты» внутринашей Галактики. Но если осуществляется первый случай, тов межгалактическом пространстве полная энергия космическихлучей будет уже в тысячи раз больше энергии излучения. Такимобразом, необходимо было предположить, что во Вселенной существуют мощныеисточники, обеспечивающие плотность энергии в форме космических лучей, примерно в 104 раз большую, чем в форме излучения. Более приемлемой поэтому представлялась вторая возможность.

Но ведь Солнце не находится в центре Галактики. Поэтому, чтобы объяснить изотропию космического излучения, необходимо было предположить, что траектории космических лучей в Галактике сложны и запутаны. Искривить же траекторию быстрой заряженной частицы может только магнитное поле. Мы уже видели (см. гл.5), что в магнитном поле частица движется по спирали, радиус которой прямо пропорционален ее энергии и обратно пропорционаленнапряженности поля. Несложный расчет показывает,что траектория частицы с энергией Е =1018 эВ имеет радиус кривизны порядка 1000 пспри напряженности поля »

10-6эрстед. Этого достаточно, чтобы удержать частицу в Галактике.

Здесь напрашивался вывод, что магнитное полеспиралей не может удержать релятивистскую частицу, которая все же может ускользнуть вмежгалактическое пространство. Магнитное поле должнозаполнять всю Галактику, он должно быть и в спиралях и вне их, в газовых облаках и между ними, иначесквозь эти промежутки происходила быутечка космических лучей.

В присутствии магнитного поля устанавливаетсясвоеобразное динамическое равновесие между полем идвижением вещества, происходит равномерное распределениеэнергий. Это значит, что плотность кинетической энергии газа r

n2/2 в стационарном состоянии становится равной плотности энергии поля Н2/(8*p). Вне спиральных ветвей и облаков плотность вещества невелика, поэтому частицыразреженного газа обладают большими скоростями, позволяющими им подниматься высоко над плоскостью Галактики. На этом основании С. Б. Пикельнер (СССР) пришелк выводу, что разреженный газ должен образовывать гало Галактики или галактическую корону — сферическую подсистему толщиной в несколько тысяч парсек.

Синхротронное радиоизлучение Галактики.

В 1952 г. И. С. Шкловскийустановил, что наблюдаемое радиоизлучение Галактики подразделяетсяна две составляющие, сильно отличающиеся по спектру.Первая из них, плоская составляющая — это тепловоеизлучение ионизованных облаков межзвездной газовой среды,обусловленное движениями электронов вблизи ионов. Оно характеризуетсяяркостной температурой порядка 10000 К. При этом, в полном соответствиис теорией, если излучающий газ является оптически тонким,то интенсивность его излучения не зависит от частоты. Если же слой становитсяоптически толстым, эта интенсивность, как ив случае абсолютно черного тела,зависит от частоты.

Интенсивность сферической составляющей радиоизлучения Галактики растет с длиной волны. В частности, при l

= 10 м она соответствует температуре 100000 К. Очевидно, что такое излучение не может быть связано с тепловымидвижениями электронов в поле атомных ядер. Но какова же природа этого нетеплового радиоизлучения?

В 1950 г. X. Альвеп и Н. Герлофсон (Швеция) и независимо от них К. Киппенхойер (ФРГ) пришли к выводу, что источником этого космического радиоизлучения могут бытьрелятивистские электроны, движущиесяв межзвездных магнитных полях. Таким образом,нетепловое радиоизлучение Галактики явилось доказательством того, что в межзвездном пространствесуществуют магнитные полянапряженностью порядка 10-5 эрстед и релятивистские электроны с энергиями, достигающими 108эВ.

<img src="/cache/referats/20168/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1027">
Благодаря работам В. Л. Гинзбурга, Г. Г. Гетманцеваи М. И. Фрадкина (СССР), гипотеза о синхротронномизлучении релятивистских электронов превратилась в стройнуютеорию, объясняющую интенсивность, спектр и другие основные характеристикикосмического радиоизлучения.Отметим лишь, что наблюдаемыйспектральный индекс синхротронного радиоизлучения Галактики несколько различендля разных интервалов частот.

В среднем для частот 30 < v< 1000 МГц имеем a

»0,5. При vпримерно равных 300—400 МГц a»0,8. Этим значениям параметра а соответствуютзначения показателя дифференциального энергетическогоспектра релятивистских электронов g, равное 2 и 2,6.

Проблема происхождения поля. Вопрос о происхождении межзвездных магнитных полей дискутируется уже на протяжении нескольких десятилетий. Л. Бирман и А. Шлютер (ФРГ) установили, что слабоемагнитное поле может образовываться в небольшом объеме«автономно» в результате разделения ионов и электронов благодаря различию их масс.

Так, если в газеобразовалось уплотнение, то электроны (имеющие одинаковую энергию с ионами, ипоэтому примерно в 40 раз большую скорость) будут «рассасываться» быстрее, чем ионы. Такое движение электронов относительноионов (электрический ток!) и приводитк возникновению слабых магнитных . полей. Если при этом температура веществаокажется неоднородной, то возникшиеэлектрические токи приобретают вихревой характер, что препятствует затуханию процесса. Далее в результатедвижения газовых масс происходит запутывание силовых линий,, их уплотнение и в конечном итоге —усиление поля. По-видимому, этимпутем могут возникать поля напряженностью до 10-8 эрстед. Предполагалось, что в дальнейшем в результатевращения Галактики конденсациимежзвездного газа, пронизанные магнитнымиполями, вытягиваются, образуя спиральные ветви. Оостановимсяна современных взглядах на образование спиральных ветвей галактик как волнплотности. Это вынуждает по-иному рассматривать и проблему происхождения магнитного поля Галактики. Недавно Н. С. Кардашев высказал предположение,что магнитное поле Галактики имеет внегалактическое происхождение. Другими словами, слабое поле могло существовать уже в самом веществе, из которогосформировалась Галактика. В процессеэволюции нашей звездной системы оно усиливалось и закручивалось еевращение.

еще рефераты

Еще работы по астрономии

Реферат по астрономии

Белые карлики

29 Августа 2013

Реферат по астрономии

Загадки Венеры

29 Августа 2013

Реферат по астрономии

Солнце

29 Августа 2013

Реферат по астрономии

Предвестники землетрясений в 2010 году

29 Августа 2013