Аномальное расположение планет солнечной системы

1.1 Стадии развития Вселенной

В настоящее время в научном мире доминирует теория рождения Вселенной в результате Большого Взрыва. Считается, что до Взрыва она была» сжатой до точки, так называемого ничто, с колоссальной плотностью. В этом ничто шли процессы, которые довели его до определенного состояния и оно взорвалось. После Взрыва началось поэтапное рождение, становление и функционирование Вселенной.

Первой после Большого Взрыва считается Планковская эпоха с температурой 1032 K и плотностью около 105 г/см3. Длительность её составляла 10—43сек. В это время во Вселенной была только энергия.

Через 10—35 секунды после наступления Планковской эпохи наступила эра инфляционной эпохи. В этот период Вселенная увеличилась в 1050 раз. В ней всё ещё преобладало излучение, но уже появились субатомные частицы: кварки и электроны, которые пока не имели массы.

Между 10—12 и 10—6 секунды после Большого Взрыва наступила кварковая эпоха. Температура в этот период развития Вселенной составляла более 1012К. При таких условиях кварки не могли образовывать адроны. В это время Вселенная была заполнена кварк-глюонной плазмой.

В течение от10—6 и до 1 с после Большого Взрыва температура Вселенной опустилась ниже1012К и кварк-глюонная плазма охладилась до величин, при которых кварки группировались и образовывали адроны. В ходе адроновой эпохи (1 – 10 секунд) адроны аннигилировали с антиадронами. В результате появились пары лептонов и антилептонов. Из всех лептонов самые известными лептонами являются электроны.

По мере охлаждения Вселенной протоны и нейтроны образовывали ядра водорода и гелия и через 3 минуты, после Большого взрыва во Вселенной началось формирование стабильных атомов водорода и гелия. Происходило это путем захватывания электронов ядрами водорода и гелия. Эта эпоха называется фотонной. Продолжалась она 380 тысяч лет. К её концу температура Вселенной опустилась до 35000 К она стала прозрачной для прохождения фотонов.

К настоящему времени разработано достаточно большое количество теорий, представляющих собой различные модели рождения и развития Вселенной, но большинство физиков считают теорию Большого Взрыва, как наиболее теоретически обоснованную модель Вселенной. Многие аспекты этой теории были теоретически предсказаны и экспериментально подтверждены. Так на основании её положений было установлено постоянное расширение Вселенной и открыто в ней фоновое излучение в размере 2,70 К. Но наряду с достоинствами, у теории Большого Взрыва есть определенные границы применимости и она требует дополнения и усовершенствования. Используя базовые принципы системы взаимодействия материи с пространством, попробуем дополнить и уточнить некоторые её положения.

Рабочая гипотеза взаимодействия материи с пространством основывается на постулате об энергии. Энергия существует в двух видах: энергии материи (Em) и энергии пространства ( – Ep.), которые взаимно переходят друг в друга. Именно эти энергии являются исходным «материалом» Большого Взрыва, именно из них возникли все частицы окружающего мира. Рассмотрим поэтапное рождение, становление и функционирование Вселенной, исходя из этого принципа.

Планковская эпоха. В начале Взрыва (10—43—1035 сек.) излучения энергий были обособлены и не взаимодействовали между собой, Температура энергии материи составляла 1032К, а энергии пространства 0 К. (Рис.1.а).

Эра инфляции. Когда возраст Вселенной достиг 10—40 секунд, произошло перемешивание энергий (Рис.1.b), приведшее к её экспоненциальному взрыву, в результате которого её первоначальный размер увеличился 1050 раз. В этот период и образовались сгустки энергии материи (гравитоны) и сгустки энергии пространства (простоны). Отдельные простоны группировались (объединялись) в «силовые нити», а другие остались «свободными». Часть гравитонов, тоже объединялись (сливались) в сверхмассивные сгустки (частицы), но большая часть оставалась в «свободном» состоянии. Значительная часть инфляционной энергии израсходовалась на растяжение силовых нитей пространства и образование из них своеобразной «сети», равномерно напряженной во всех направлениях, то есть на формирование пространства современной Вселенной (Рис.1.c). В инфляционный период во Вселенной в результате перемешивания энергий лавинообразно падали температура и плотность излучения, и при достижении определенных значений этих показателей начали образовываться первые представители обычного вещества частицы разных зарядов.

Кварковая эпоха. Она началась в 10—36 секунд от момента рождения Вселенной. В ней начали формироваться кварки и антикварки. Кварки образовались следующим путем. Сгустки энергии материи (гравитоны), вследствие разновидности зарядов со сгустками энергии пространства (простонами), стягивали силовые нити из простонов, в результате чего появляется сила, действующая на гравитоны, в направлении их сближения. Двигаясь по силовым нитям пространства, гравитоны объединялись (слипались) в определенные пространственные совокупности (кварки) и, таким образом, приобретали массу. При этом пространственное размещение гравитонов в силовых нитях пространства, то есть структура построения элементарных частиц, определялась плотностью энергии материи и степенью сжатия силовых нитей пространства в местах их возникновения. Поэтому образование кварков происходило по нисходящей линии по массе, то есть от тяжёлого к легким, по мере уменьшения плотности и степени сжатия. Этим и объясняется отсутствие в природе свободных кварков, если легкие кварки u и d могут существовать неограниченно долго внутри протонов и нейтронов, где этому соответствует степень сжатия силовых нитей пространства, то остальные более тяжелые кварки быстро распадаются. Это связано с тем, что они образовались в условиях сверх высоких степеней сжатия силовых нитей пространства, которые существовали в момент их возникновения, то есть структура построения элементарных частиц, определялась, плотностью энергии материи и степенью сжатия силовых нитей пространства в местах их возникновения. «Жесткость» конструкций частиц обеспечивалась степенью сжатия силовых нитей внутри частиц. В это время уже существовали фотоны, но из-за высокой плотности излучения они не могли распространяться в силовых нитях пространства.

Эпоха возникновения адронов и лептонов. По мере расширения Вселенной и увеличения её радиуса, плотность излучения энергии и температура в ней уменьшались, а вместе с ними снижалась и степень сжатия силовых нитей. В течение 10—10 -10 секунды от начала возникновения Вселенной кварки, двигаясь в силовых нитях пространства, состоящих из простонов, объединялись, приобретали массу и превращались в протоны и нейтроны, а антикварки, двигаясь в силовых нитях, состоящих из гравитонов, соответственно превращались в антипротоны и антинейтроны. Свободные простоны объединялись и образовывали электроны, а позитроны образовывались из гравитонов. Жесткость их конструкций осуществлялась за счет сжатия в них простонов и гравитонов силовыми нитями,

Фотонная эпоха. Дальнейшее снижение плотности излучения и степени сжатия силовых нитей пространства привело к тому, что расстояние между силовыми нитями пространства достигло значений соответствующих показателям в ядрах гелия, в результате чего протоны и нейтроны стали соединяться, образуя ядра гелия. Эта фаза развития Вселенной продолжалась 106 лет. В последующей стадии эволюции Вселенной, её температура и плотность излучения, а также степень сжатия силовых нитей пространства продолжали снижаться. И при достижении определенных величин, соответствующей показателям степени сжатия силовых нитей во внутриатомном пространстве атомов гелия и водорода, силовые нити пространства стали доступными для сжатия их протонами. В результате электроны, которые всегда двигаются в направлении повышенной степени сжатия силовых нитей пространства, стали соединятся с ядрами гелия и протонами, образуя атомы гелия и водорода. При этом атомы гелия образовывались в начальной стадии фазы эволюции, а атомы водорода в последующей стадии. А так как, первая стадия продолжалась значительно меньше, чем вторая, то и атомов гелия образовалось меньше, чем атомов водорода. В образовавшемся «космическом облаке» атомы гелия составляли 25%, а атомы водорода 75%. К этому времени температура Вселенной упала до 3500 0К, в ней лавинообразно нарастала её прозрачность, а вместе с ней и плотность вещества. Степень сжатия силовых нитей пространства снизилась до 10—18 м и больше не снижалась и находится на этом уровне и в настоящее время. В результате Вселенная стала доступной для прохождения в ней световых волн (Рис.1.d). Наступила эра формирования галактик и первых звезд.

Рис. 1. Схема этапов образования материи и пространства из энергий в результате Большого Взрыва.

a – состояние энергий материи и пространства перед началом взрыва, b – перемешивание энергий в начале взрыва с образованием сгустков энергии материи – гравитонов (g) и сгустков энергии пространства – простонов (p), c – образование силовых нитей пространства из простонов в период инфляционного взрыва, d – эра формирования звезд и галактик S – силовая нить, p – простон.

1.2 Формирование галактик

По современным представлениям ученых во Вселенной, находящейся в стадии инфляции, возникали квантовые флуктуации, из которых затем рождались плотности. Они быстро увеличивались в размерах и послужили основой формирования галактик. В настоящее время получены убедительные доказательства, подтверждающие такие утверждения. Считается, что в эпоху излучений космическая материя в основном состояла из фотонов с небольшими включениями свободных протонов и электронов. По мере охлаждения Вселенной снижалась степень сжатия силовых нитей, и создавались условия возникновения атомов водорода. Эти условия сохранялись в течение многих миллионов лет. В результате образовались колоссальные объемы водорода в виде гигантских газовых облаков в диаметре сотен тысяч световых лет. Степени сжатия силовых нитей внутри облаков были неоднородны. В местах с повышенной степенью сжатия образовывались водородные сгущения. Плотность их росла, они группировались, объединялись и начинали вращаться. Такие скопления астрофизики называют протогалактиками, которые со временем эволюционировали в галактики. По мере, увеличения плотности сгустков водорода в отдельных местах до определенного уровня, в них начинались процессы образования протозвезд, из которых, затем рождались звезды.

1.3 Образование звезд

В начале ХХ столетия немецкий астроном Гартман предположил, а затем экспериментально подтвердил с помощью спектрального анализа, что пространство между звездами заполнено газом. И химический состав этого газа близок химическому составу всех звезд. Основную долю межзвездного газа составляют водород и гелий, а остальные химические элементы представлены в нем в виде примесей. Кроме того, в 1930 году были получены убедительные доказательства присутствие другой компоненты в межзвездной среде – межзвездной пыли. Размер частичек пыли очень маленький, менее одного микрона. Ученые предполагают, что именно межзвездная твердая пыль поглощает проходящий через неё свет и делает его частично поляризованным. Использование полученных результатов исследований дало право астрономам рассматривать газопылевые комплексы межзвездной среды, как источник рождения новых звезд. Механизм образования звезд астрофизики представляют следующим образом.

Под действием гравитационных сил облако межзвездной газопылевой среды начинает конденсироваться. В результате образуется плотный непрозрачный газовый шар, Он является протозвездой, которая затем превратится в звезду. Однако давление внутри протозвезды, пока ещё не может уравновесить силы притяжения составляющих её частей, и она будет продолжать сжиматься. При этом температура её будет непрерывно расти, а размеры уменьшаться. При достижении определенного показателя температуры, протозвезда выйдет на главную последовательность, а в её недрах начнутся термоядерные реакции синтеза. В результате этих реакций из протонов образуется ядра гелия, высвобождается тепловая энергия, которая в виде световых волн излучается в межзвездное пространство. Давление газа внутри протозвезды уравновесит силы сжатия. Она перестанет сжиматься и превратится в звезду. Время существования звезды на главной последовательности определяется её первоначальной массой. Чем меньше масса звезды, тем больший период времени она будет находиться на главной последовательности. И, наоборот, чем больше у неё будет масса, тем меньше она проживет на главной последовательности. Так, например, если масса звезды в разы превышает массу Солнца, время её нахождения на главной последовательности исчисляется миллионами лет. Звезды, с массами незначительно отличающихся от массы Солнца, «живут» на главной последовательности миллиарды лет, а мало массивные звезды карлики могут, находится на ней триллионы лет (Рис.2). Рисунок взят из Википедия.

Рис.2 Зависимость времени нахождения звезды на главной последовательности от её массы.

Это связано с зависимостью светимости звезды с её массой. Чем больше масса звезды, тем выше температура в её недрах, ярче её светимость и тем быстрее она сжигает свои запасы водорода, и наоборот. Находясь на главной последовательности звезды, перестают сжиматься и излучают энергию в космическое пространство. Излучение звезд, происходит за счет выделения энергии при термоядерных реакциях, которые идут в их центральных областях. Запасы горючего, а им является водород, в центральных областях звезд имеют определенные пределы. По, их окончании давление газа в этих областях уже не может больше сдерживать гравитационные силы и ядра звезд начинают вновь сжиматься. При этом температура в них стремительно растет. На окраинах ядер, где ещё сохранились запасы водорода, ядерные реакции все ещё продолжают течь. Это повышает светимость звезд, и они увеличиваются в размерах. В результате звезды переходят в стадию красных гигантов. На этом этапе эволюции звезды сбрасывают наружную оболочку. Оболочка расширяется, образуя планетарную туманность, состоящую из газопылевой субстанции, из которой через десятки миллионов лет будут образовываться молодые звезды. Что же касается плотных горячих ядер звезд, массы которых меньше 1.2 массы Солнца, то через несколько десятков тысяч лет, медленно остывая, они превратятся в так называемые белые карлики. Вот такой сценарий образования звезд доминирует у астрономов в настоящее время. С позиции смоделированной системы взаимодействия материи с пространством в этом плане просматривается несколько иная картина. Рассмотрим, это на примере возникновения нашей звезды Солнца.

Принято считать, что при гравитационном сжатии материальных тел (частиц) происходит выделение тепловой энергии, но сам механизм этого процесса не получил должного объяснения. Эту проблему может логично объяснить, если использовать механизмы образования звезд из газопылевых облаков. При поступательном движении частицы пыли и газов в силовых нитях пространства, составляющие их гравитоны, сжимают нити в направлении своего движения. При этом высвобождается энергия пространства, которая переходит в энергию материи. Энергия материи вновь поглощается частицами газа и пыли. Кинетическая энергия их молекул возрастает, одновременно растет и температура. Таким образом, энергия гравитационного сжатия преобразуется в тепловую энергию.

Предполагается, что формирование Солнца как звезды происходило в три этапа. На первом этапе, гравитоны, составляющие, хаотично движущиеся частицы пыли и газа, поступательно двигались в силовых нитях пространства, деформировали (сжимали) их в направлении своего движения, поэтому степень их сжатия вокруг частиц увеличивалась. В результате частицы начинали сближаться, а затем сливались воедино. При этом силовые нити пространства вокруг них накладывались друг на друга, а степень их сжатия значительно возрастала. А так как, гравитоны движутся в направлении повышенной степени сжатия силовых нитей, находящиеся рядом частицы присоединялись к ним, в результате чего образовывалось местное уплотнение газопылевой смеси, Таких уплотнений на ранней стадии развитии звезды возникало большое множество, которые затем объединялись в одно единое уплотнение. Степень сжатия силовых нитей пространства вокруг этого уплотнения и дальность его распространения многократно увеличивалось, При этом масса его многократно возрастала, а форма динамично изменялась. Динамическое изменение формы уплотнения влекло за собой изменение величин результирующих сил, приложенных к различным частям уплотнения. При достижении массы уплотнения критической величины, доминирующая сила совершила поворот всей массы уплотнения в направлении своего действия. В результате уплотнение начало вращаться против часовой стрелки (Рис.3).

Рис. 3. Схема начала вращения Солнца на ранней стадии развития

F1 – сила, действующая на солнечную ось из области с высокой степенью сжатия силовых нитей пространства, F2 – сила, действующая на солнечную ось из области с низкой степенью сжатия силовых нитей пространства, F3 – сила, определяющая направление вращения Солнца

На втором этапе развития молодого Солнца скорость его вращения значительно увеличилось и началось формирование сферической формы. Звезда быстро обрастала гравитационной массой за счет притяжения частиц из окружающего звезду газопылевой смеси. В результате Солнце приняло форму газового шара, Одновременно с этим возрастала степень сжатия силовых нитей внутри звезды и окружающего её пространства на все большее и большее от него расстояние. С ростом гравитационного сжатия в недрах звезд увеличивалась температура звездного вещества и степень деформации (сжатия) силовых нитей внутри звездного пространства. При повышении в центральной части звезды температуры до 107 K степень сжатия силовых нитей составит 0,3310—25 м (таблица 2). Это несколько превышает степени сжатия их во внутриатомном пространстве атома водорода. В результате электрон преодолевает притяжение ядра и вылетает из атома. Образуется « бульон « из протонов и электронов, обладающих высокой энергией и высокой скоростью.

На третьем этапе развития Солнце температура в её недрах достигла 107 K, а степень сжатия силовых нитей увеличилась до 0,22 10—25 м. Что привело к следующим процессам. Протоны стали поглощать электроны и превращаться в нейтроны. Встреча протона с электроном происходит в тех случаях, когда степень сжатия силовых нитей пространства вне атома водорода, превосходит степень сжатия внутри его. Такая встреча носит название β+-распад и заканчивается она образованием нейтрона

p + -e → n + Y

Затем протоны объединяются с нейтронами и образуют дейтроны. При увеличении степени сжатия силовых нитей пространства, равной двух кратной степени их сжатия в атоме водорода, протон и нейтрон объединяются в дейтрон. Предполагается, что происходит следующим образом. С ростом степени сжатия силовых нитей пространства, то есть гравитационного сжатия, увеличивается кинетическая энергия нуклонов и они начинают сближаться. При достижении критического расстояния между ними (Рис 4. a) они обмениваются квантами энергии материи, так называемыми глюонам. Глюоны образуются в результате движения простонов и гравитонов, составляющих нуклоны при их движении в силовых нитях пространства. Затем энергия материи переходит в энергию пространства (Рис.4.b).которая связывает нуклоны и образуется дейтрон (ядро дейтерия). Энергия связи дейтрона составляет 0,1% от его массы покоя. Но образование дейтрона происходит, если обе частицы, имеют одинаковый спин. При разных спинах протон с нейтроном не объединяются. Таким образом, в результате последовательно идущих термоядерных реакциях четыре протона превращаются в ядро гелия. При этом образуются два позитрона, два нейтрино и выделяется энергия (Q = 26,73), а энергия связи гелия возрастает до 0,74% от его массы покоя

4p → 4Не +2е+ +2νe + Q.

Рис. 4 Схема образования дейтрона

Em – энергия материи, EP – энергия пространства, p – протон, n – нейтрон, r – критическое расстояние между нуклонами 10—15м

Ядро гелия представляет собой первую энергетическую оболочку (q), входящую в состав ядер всех химических элементов (Рис.5.a). Каждый нуклон в ядре находится в квантовом состоянии, обладает определённым количеством энергии и моментом вращения. В соответствии с принципом Паули, в одном состоянии могут находиться не более одного протона и одного нейтрона. Оболочка состоит из двух энергетических уровней: уровень протонов и уровень нейтронов. Она полностью заполнена нуклонами. Изотоп атома гелия с ядром 4He стабилен и имеет повышенную устойчивость. Вокруг ядра обращаются два электрона с антипаралельными спинами. Оба электрона находятся на самой низшей по энергии орбитали 1s2, граничная поверхность, которой является симметрично-сферической. Внутри этой поверхности силы сжатия уравновешиваются силами расширения. Здесь электронная плотность достигает своего максимального значения. Степень деформации (сжатие) силовых нитей пространства до граничной поверхности высока и однородна. За ней, то есть вокруг эффективного радиуса атома она незначительна. Это делает химическую связь гелия с другими элементами трудно доступной