Читать книгу Природа космических тел Солнечной системы - Дмитрий Николаевич Тимофеев - Страница 28

Гипотеза 20

В веществах при высоких температурах среди атомов появляется значительное количество фотонов, которые создают дополнительное давление [Мартинсон, Смирнов, 2012]. Давление света в обычных условиях составляет очень небольшую величину. Солнечные лучи в яркий день создают давление приблизительно 0.43 дин/м². Однако учитывая, что давление пропорционально четвертой степени от температуры, при высоких температурах оно достигает значительных величин. Давление фотонного газа рассчитывается по формуле:

Здесь

σ – постоянная Стефана- Больцмана, 5.67.10^—8Дж·с^—1·м^—2 · К^—

с— скорость света в вакууме.3х10⁸ м/с,

что соответствует

Кривая изменения давления фотонного газа от температуры (рис. 28).

С увеличением температуры доля давления фотонного газа существенно возрастет. Полное давление в определяемой зоне ядра Земли описывается формулой:

Составляющая давления кинетической энергией атомов возрастает линейно от величины температуры, в то время как составляющая давления фотонного газа зависит от температуры в четвертой степени. Поскольку величина давления в ядре ограничивается силами гравитации, то повышение давления фотонного газа компенсируется понижением давления кинетической энергией атомов за счет увеличения объема и снижения плотности вещества.

Рис. 25. Изменение давления фотонного газа от температуры

Очевидно, что вклад давления фотонного газа на состояние больших планет Юпитера, Сатурна, а также Солнца и звезд значительно больше, чем у Земли. Высокие давления фотонного газа привели к расширению и снижению плотностей веществ больших космических тел. Величина давления фотонного газа с возрастанием температуры быстро растет, поскольку увеличивается в четвертой степени от непрерывно повышающейся температуры.

Малая плотность вещества Сатурна, Юпитера, Урана, а также сравнительно малая плотность вещества Солнца есть следствие не их состава из водорода. Представления о водородном Солнце и водородных больших планетах примитивны. Это, вероятно, то, что первое пришло в голову для объяснения малой плотности веществ этих космических тел, поскольку водород в состоянии разреженного газа имеет самую малую плотность. Есть вещество, которое намного легче водорода в условиях высоких температур и давлений, это фотонный газ. Состав элементов, из которых состоят Солнце, Сатурн, Юпитер, Уран, все-таки ближе к составу Земли, а малая плотность этих космических тел объясняется большим содержанием в их глубинах фотонного газа.

Некоторое давление в глубинах космических тел могут создавать и самые разные виды излучений, например, нейтроны, протоны, α- и β-частицы. Оценка величин такого давления не проводилась, но очевидно, что с увеличением масс космических тел, следовательно, с увеличением интенсивности протекания в них ядерных реакций, значения таких давлений будут возрастать. Эта тема представляет самостоятельный интерес для дальнейших исследований.