П.Д.Нагорный
Выдвинута гипотеза о том, что солнечная активность является следствием
того, что Солнце состоят наполовину из
вещества и наполовину из антивещества. При этом обосновывается, что во
Вселенной антивещество находится в звездах, а также в Солнце (и других звездах)
наряду с термоядерным имеется аннигиляционный источник энергии.
Известно,
что элементарные частицы возникают и исчезают попарно (частица и ее античастица):
электрон - антиэлектрон (позитрон), протон - антипротон и т.д. Это означает,
что если имеются частицы (вещество), то
должны быть и их античастицы (антивещество). Причем во Вселенной
количество вещества должно быть равно количеству антивещества (принцип
симметрии: количество положительного равно количеству отрицательного). Так как
невозможно отдать предпочтение ни веществу, ни антивеществу, то по пространству
Вселенной они распределены одинаково. Во Вселенной основная масса вещества сосредоточена
в звездах. Поэтому логично предположить, что звезды состоят приблизительно наполовину
из вещества и наполовину из антивещества. Конечно, если бы вещество и
антивещество были равномерно размешаны по объему звезды, то произошла бы их
быстрая аннигиляция (взрыв) и звезды не было бы. Поэтому логично предположить,
что в звезде вещество и антивещество разделены: в центральной части звезды (шарообразном
ядре) находится антивещество (либо вещество), а в наружной части звезды
(оболочке) – вещество (либо антивещество). В этом, конечно, можно усомниться.
Но можно усомниться и в возможности нарушения принципа симметрии. В то же
время, на основе предположения, что принцип симметрии справедлив, могут быть
объяснены факты и наблюдаемые явления, имеющие место на Солнце, которое
является наиболее близкой к Земле звездой.
На
сферической поверхности соприкосновения ядра звезды и ее оболочки происходит
аннигиляция вещества и антивещества. Так как эта аннигиляция является
поверхностной, а не объемной, то она не имеет взрывного характера (эта
аннигиляция подобна горению жидкости; если горючую жидкость распылить в воздухе
и поджечь, то будет не поверхностное горение, а объемное «горение», т.е.
взрыв). В результате поверхностной аннигиляции возникают гамма-кванты и два их
потока в радиальном направлении: один поток направлен к центру звезды, а второй
поток – к поверхности звезды. Эти
противоположные потоки затрудняют сближение и, следовательно, аннигиляцию частиц
оболочки звезды с античастицами ее ядра, а также, следовательно, затрудняют
высвобождение энергии в виде гамма-квантов. Обратные аннигиляции процессы
(рождение пар) также затрудняют выделение энергии в таком виде. Аннигиляция
также затруднена тем, что при ней должны одновременно выполняться законы
сохранения энергии, импульса, момента импульса и другие законы.
Экспериментально
установлено, что количество испускаемых Солнцем
нейтрино, возникающих в результате термоядерных реакций, приблизительно
в три раза меньше, чем должно быть по теоретическим расчетам [1, с. 759]. Это означает,
что внутри Солнца кроме термоядерного имеется какой-то другой источник энергии.
Причем на долю этого источника (если экспериментальные данные по нейтрино
правильные) приходится две третьих, а на долю термоядерного синтеза одна третья
часть всей энергии выделяемой Солнцем. В свете вышеизложенного этим источником является
аннигиляционный источник энергии, т.е. энергия, выделяемая в месте
соприкосновения вещественной оболочки и антивещественного ядра Солнца.
Как
известно, имеет место 11-летний цикл солнечной активности. При этом время роста
активности в среднем равно 4,2 года, а спада – около 7 лет. Активность прежде
всего проявляется вспышками и темными пятнами на поверхности Солнца. Было
установлено, что пятна представляют собой гигантские магниты. Обычно вспышки
возникают в нейтральных областях между пятнами, имеющими противоположную
полярность. Предвспышечная ситуация возникает в активной области за два-три дня
до появления вспышки [3, с. 19].
Вспышки
являются высшим проявлением солнечной активности. Они представляют собой грандиозные
взрывы в атмосфере Солнца. Размеры области, охваченной вспышкой, менее 1000 км.
Процесс развития вспышки продолжается 5 – 10 минут. Самых мощных – несколько
часов. За это время в объеме приблизительно 1029 см3 выделяется энергия около 1032 эрг, что эквивалентно взрыву около 1 миллиона
мегатонных водородных бомб [2, с. 320]. Для сравнения напомним, что полное
количество энергии, излучаемой Солнцем за 1 час, равно 1,4×1037
эрг. Из формулы Эйнштейна Е = Мс2, где М – масса проаннигилировавших
вещества и антивещества, с – скорость света в вакууме, следует, что энергии
вспышки Е = 1032 эрг соответствует масса М = 105 тонн.
Эта масса на много порядков меньше массы Солнца, равной 2×1027
тонн.
Наиболее
наглядным проявлением активности Солнца являются темные пятна на его
поверхности. Температура пятен примерно на 1500 К ниже окружающей фотосферы.
«Диаметры» пятен (они, как правило, неправильной формы) могут быть от 2 до 50
тыс. км. Внешне пятна напоминают впадины в фотосфере глубиной 700 – 1000 км.
Напряженность магнитного поля пятен около 2·105 А/м, что
намного больше, чем на геомагнитном экваторе, где она равна 26 А/м. Обычно
пятна появляются группами. Пятна наблюдаются не по всему диску Солнца. Обычно
они появляются на широтах, не больших 45о по обе стороны от
солнечного экватора. Вблизи самого экватора (до широт ± 5о), а также
на широтах более ± 45о пятна возникают редко [3, с. 13]. Положение
пятен по отношению к солнечному экватору существенно зависит от фазы цикла: в
начале цикла пятна возникают на широтах ±35о; со временем зона
пятнообразования постепенно перемещается к экватору и достигает максимума при
±15о; после этого пятнообразование
продолжает перемещаться к экватору и последние пятна цикла появляются на
широтах ±8о [2, с. 229]. По мере развития группы пятен растет их
площадь и напряженность магнитного поля, а сами пятна удаляются друг от друга.
После того как группа пятен достигает максимального развития, ее площадь
начинает довольно быстро убывать, что нередко приводит к скорому ее разрушению.
Группа пятен может существовать от нескольких часов до нескольких месяцев.
Среднее время существования пятен составляет около 30 суток [2, с. 229].
Солнечная
активность может быть объяснена наличием антивещественного ядра внутри Солнца.
По соображениям сферической симметрии ядро имеет шаровую форму и его центр
находится в центре Солнца. В этом случае все точки на сфере соприкосновения
ядра с оболочкой находятся в одинаковых условиях (невозможно отдать
предпочтение какой-либо точке этого соприкосновения, если не считать вращения
Солнца). При этом в любом направлении от центра Солнца зависимости от радиуса
температуры, давления и других параметров будут одинаковыми.
В
принципе возможны четыре вида энергии вспышек: тепловой, термоядерный,
магнитный и аннигиляционный. Энергия вспышки не может быть тепловой энергией,
поступающей из недр Солнца, т.к. вспышки имеют взрывной характер, а при
передвижении «горячей» плазмы из солнечных недр (если это передвижение имеет
место) на «холодную» поверхность Солнца она просто остынет и возможно разве что
подобие лавы, которая вытекает из земных вулканов. Энергия вспышки не может
быть термоядерной, т.к. на поверхности Солнца нет условий для протекания термоядерных
реакций синтеза легких атомных ядер (малые температура и плотность плазмы).
Энергия вспышки не может быть магнитной, т.к. для создания магнита нужна другая
магнитная энергия. Остается только аннигиляционный вид энергии. Вспышки являются
аннигиляционными взрывами в слоях, близких к солнечной поверхности.
Возникает
вопрос о радиусе антивещественного ядра. Если предположить, что массы ядра и
оболочки одинаковы, то радиус ядра равен 2·105 км и
соответственно толщина оболочки равна 5·105 км (напомним, что
радиус Солнца равен 7·105 км), как это получено в одной из
солнечных моделей [4, с. 79].
Если
бы Солнце состояло только из вещества и не было антивещественного ядра, то в
Солнце зависимость температуры от радиуса была бы монотонно убывающей функцией
от центра Солнца, где температура порядка 14 миллионов градусов, до его
поверхности (до фотосферы, в которой возникает наблюдаемое излучение Солнца),
где температура около 6 тысяч градусов Цельсия. При этом эта функция была бы
стационарной, т.е. неизменной во времени, и периодичной (цикличной) активности
(если эта активность вообще могла бы быть) не было бы, т.е. была бы
стационарная, а не периодическая активность Солнца.
Ситуация
меняется при наличии внутри Солнца антивещественного ядра, т.к. в месте его
соприкосновения с вещественной оболочкой имеет место аннигиляционный источник
энергии. Из-за этого источника в зависимости температуры от радиуса в месте
соприкосновения ядра и оболочки может быть локальный максимум температуры.
Поскольку теплота переходит от мест с большей к местам с меньшей температурой,
то в течение некоторого промежутка времени от сферы соприкосновения ядра и
оболочки теплота переходит не только в сторону поверхности Солнца, но и в
сторону его центра. В результате этого средняя температура ядра повышается, а
зависимость температуры от радиуса в Солнце не является стационарной. Это
повышение температуры не может быть как угодно долгим, т.к. увеличение тепловой
энергии ядра приводит к уменьшению локального максимума температуры. Это повышение
температуры будет до тех пор, пока локальный максимум температуры не исчезнет.
После этого накопившаяся тепловая энергия переходит от ядра к оболочке. А после
этого перехода всей накопившейся тепловой энергии зависимость температуры от
радиуса возвращается к прежнему виду с локальным максимумом температуры. То
есть, от ядра к оболочке энергия переходит не стационарно, а периодически.
Вспышки
и пятна появляются на широтах, близких к экватору. Это связано с вращением
Солнца. Переход тепловой энергии от ядра к оболочке может быть не только
посредством теплопроводности, но и посредством конвекции, при которой часть
антивещества в виде «капель» переходит из ядра в оболочку. В местах, близких к
экватору шарообразного ядра, действуют центробежные силы, а на полюсах ядра
этих сил нет. Поэтому вероятность возникновения «капель» вблизи экватора солнечного
ядра больше, чем вблизи его полюсов. Эти «капли» будут перемещаться в оболочке
по кратчайшему пути к поверхности Солнца в сторону солнечного экватора, в
результате чего вспышки и пятна возникают вблизи солнечного экватора, а вблизи солнечных
полюсов, как показывают наблюдения, их почти нет.
После
отделения «капли» от ядра вначале скорость ее перемещения от ядра к поверхности
Солнца небольшая из-за того, что плотность «капли» на малую величину меньше
плотности окружающей ее плазмы и действующая на нее гидростатическая сила
небольшая. По мере перемещения «капли» эта сила увеличивается, т.к. из-за
поверхностной аннигиляции «капля» разогревается и плотность ее уменьшается. При
этом размеры «капли» увеличиваются. На
расстоянии порядка 2000 км от фотосферы, где плотность плазмы небольшая, «капля»
«испаряется» и перемешивается с плазмой оболочки, а поверхностная аннигиляция
переходит в объемную. Так как скорость объемной аннигиляции намного больше
скорости поверхностной аннигиляции, то происходит аннигиляционный взрыв и антивещественная
«капля» исчезает, а возникнет раскаленный «сгусток» плазмы, который с
ускорением перемещается к поверхности Солнца. При средней скорости этого
«сгустка», например, 10 м/с для этого перемещения нужно время 2,4 суток.
Сила
Кориолиса и другие силы придают этому «сгустку» вращательное движение (подобно
циклонам, антициклонам и ураганам в земной атмосфере). Из-за различия масс
электрона и протона в этом вращающемся «сгустке» плазмы их скорости (ускорения)
вращения различные. Это означает, что появится круговой электрический ток и
возникнет магнит типа соленоида с вертикальной осью. Магнитное поле этого
магнита упорядочивает магнитные моменты электронов и протонов плазмы, т.е.
намагничивает плазму. Поскольку магнитные силы дальнодействующие, то
намагничивается и плазма на поверхности Солнца (в фотосфере). В результате на
поверхности Солнца вначале появляется намагниченное темное пятно, а через некоторое
время (порядка двух суток) раскаленный «сгусток» плазмы достигает фотосферы,
что проявляется вспышкой на солнечной поверхности.
Таким
схематически представляется механизм появления темных пятен и вспышек на
Солнце.
Установлено,
что период вращения вблизи солнечного экватора (он равен 25 суток) меньше, чем
около полюсов (он равен 33 сутки), т.е. скорость вращения около экватора
больше, чем около полюсов [2, с. 228]. Для того, чтобы это могло быть, должна
быть какая-то сила, постоянно поддерживающая это различие периодов, т.е. сила,
создающая в верхних слоях Солнца вблизи экватора своеобразный «ветер», который
постоянно дует в одну сторону вдоль экватора (подобное явление имеет место в
земной атмосфере). Подобно земным циклонам и антициклонам поднимающиеся
«сгустки» плазмы закручивают солнечную плазму в северном полушарии в одну
сторону (против часовой стрелки), а в южном полушарии в противоположную сторону
(по часовой стрелке). Очевидно, на экваторе этого закручивания нет. Поэтому на
широтах вблизи экватора (± 5о) пятна не возникают. Но на экваторе
вращательные движения поднимающихся «сгустков» плазмы как в северном, так и в
южном полушариях направлены в одну и ту же сторону. По-видимому, в результате
этого и появляется вблизи экватора «ветер» на Солнце, т.е. скорость вращения (это
не вращение Солнца как такового) вблизи экватора больше, чем вблизи полюсов.
На
основе предположения о том, что в Солнце имеется антивещественное ядро, на
качественном (схематическом) уровне мы обосновали, что могут быть объяснены
факты и наблюдаемые на Солнце явления (нехватка нейтрино, солнечная активность,
ее периодичность, различие периодов вращения на экваторе и около полюсов). В
настоящее время полной теории солнечной активности еще нет, нет даже
общепризнанной теории на качественном уровне с численными оценками [4, с. 103].
По-видимому, это связано с тем, что не учитывается наличие в Солнце
антивещества. Если вышеизложенная гипотеза о наличии внутри Солнца
антивещественного ядра правильна, то требуется уточнение существующих солнечных
моделей.
1. Физический энциклопедический словарь. – Москва:
Советская энциклопедия, 1984.
2. И.А.Климишин, Астрономия наших дней. – Москва:
Наука, 1980.
3. Л.И.Мирошниченко, Солнечная активность и Земля. –
Москва: Наука, 1981.
4.А.В.Бялко, Наша планета – Земля. – Москва: Наука,
1983.