Дмитрий Соколов - Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма [litres]

Тут можно читать онлайн Дмитрий Соколов - Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма [litres] - бесплатно ознакомительный отрывок. Жанр: sci-phys, издательство Литагент Альпина, год 2021. Здесь Вы можете читать ознакомительный отрывок из книги онлайн без регистрации и SMS на сайте лучшей интернет библиотеки ЛибКинг или прочесть краткое содержание (суть), предисловие и аннотацию. Так же сможете купить и скачать торрент в электронном формате fb2, найти и слушать аудиокнигу на русском языке или узнать сколько частей в серии и всего страниц в публикации. Читателям доступно смотреть обложку, картинки, описание и отзывы (комментарии) о произведении.
  • Название:
    Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма [litres]
  • Автор:
  • Жанр:
  • Издательство:
    Литагент Альпина
  • Год:
    2021
  • Город:
    Москва
  • ISBN:
    9785001394433
  • Рейтинг:
    5/5. Голосов: 11
  • Избранное:
    Добавить в избранное
  • Отзывы:
  • Ваша оценка:
    • 100
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5

Дмитрий Соколов - Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма [litres] краткое содержание

Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма [litres] - описание и краткое содержание, автор Дмитрий Соколов, читайте бесплатно онлайн на сайте электронной библиотеки LibKing.Ru
Книга Дмитрия Соколова задумана не как исследование мира физических явлений, а во многом как сага о самой науке. Рассказывая о магнитных полях, автор стремится показать, как и для чего работают физики. Как устроены магнитные поля далеких звезд? Откуда они появляются, чем различаются, как и на что воздействуют? Как можно изменить магнитное поле Земли и каковы способы наблюдения за ним? В чем заключается феномен Курской магнитной аномалии? Каково строение магнитных полей спиральных галактик и Солнца и как с ними связаны магнитные циклы, которые ученые пытались отслеживать с давних времен? Ответы на эти и многие другие вопросы сопровождаются занимательными сюжетами из жизни ученых и истории отечественной и мировой науки.

Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма [litres] - читать онлайн бесплатно ознакомительный отрывок

Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма [litres] - читать книгу онлайн бесплатно (ознакомительный отрывок), автор Дмитрий Соколов
Тёмная тема
Сбросить

Интервал:

Закладка:

Сделать

Слов нет, рассуждения Краузе трудно назвать образцом строгих рассуждений, но многолетний опыт показал, что формула работает очень неплохо. Было предложено и много других, гораздо более совершенных способов для оценки альфы. Они учитывают самые разные детали гидродинамики Солнца. Например, то, что в среде Солнца есть выделенные направления – к центру Солнца, направление оси вращения и т. п. Конечно, обладая некоторым навыком, так можно лучше воспроизвести известные по наблюдениям детали строения магнитных полей.

Однако здравый смысл показывает, что на таком пути трудно преодолеть все препятствия. В самом деле, с точки зрения теории динамо Солнце – гигантский прибор, который производит колебания магнитного поля. Телевизор тоже прибор, который как-то преобразует колебания, правда, немного другой природы – электромагнитные. В них электрическое и магнитное поле более или менее равноправны, а на Солнце осциллирует квазистационарное магнитное поле. Разработкой телевизоров занимаются мощные научно-производственные коллективы: они тратят на свои исследования деньги, которые и не снились специалистам по солнечному динамо. Тем не менее никому не приходит в голову заодно с проектированием телевизора научиться вычислять из первых принципов теории, скажем, проводимость меди. Эту проводимость просто измеряют подходящим прибором, а потом берут из таблиц. Трудно представить, чтобы в солнечной физике удавалось бы вычислять то, что в условиях лаборатории приходится определять экспериментально.

Научиться измерять альфу и другие подобные величины – их называют в целом транспортными коэффициентами – очень непросто. Это трудно сделать даже в ходе лабораторного эксперимента. Тем не менее современная наука научилась измерять их, по крайней мере для солнечных пятен (более точно – для активных областей Солнца, то есть образований, в состав которых входят пятна). Чтобы рассказать, как это делается, нам придется посмотреть на коэффициент альфа еще с одной точки зрения.

Коэффициент альфа показывает, насколько связана поступательная скорость вихря жидкости и угловая скорость его вращения. На подобные величины обратил внимание еще в первой половине XIX в. великий немецкий математик и физик Карл Фридрих Гаусс – в его честь и названа единица, в которой измеряется напряженность магнитного поля. Гаусс понял, что эта величина пропорциональна числу зацеплений магнитных линий. Чем более запутанно магнитное поле (причем все его заузливания наворачиваются в одну и ту же сторону), тем больше альфа по абсолютной величине. Заузливание положительное, если одна магнитная линия обходит вторую, поворачиваясь против хода часовой стрелки (предполагается, что мы смотрим вдоль направления первой линии).

Гаусс показал, что число таких узлов является топологическим инвариантом, то есть не меняется при деформациях магнитных линий, лишь бы они не пересекали друг друга. Поэтому можно представлять себе, что магнитные линии – это спиральки: одна из спиралек наматывается на другую линию, которую можно в этой связи считать прямой. Соответственно, общее число зацеплений выражается через введенный Гауссом инвариант, который называется спиральностью. Так родилась наука топология.

Однако нам не до тонкостей этой очень интересной науки – хватает своих проблем. Нам достаточно знать, что спиральность – важная величина, которую непросто изменить, недаром это инвариант.

Построить такой инвариант можно не только для линий вихря. Собственно, Гаусс рассматривал линии магнитного поля. Для того чтобы отличить одну спиральность от другой, их называют магнитной и гидродинамической. Можно рассматривать и другие спиральности – например, токовая считает зацепления линий электрического тока.

С топологической интерпретацией спиральности связана интересная история, которая произошла уже в позднесоветское время. Гаусс молчаливо предполагал, что магнитные линии замкнуты. Так и пишут сейчас в школьных учебниках. В середине ХХ в. выяснилось, что это не вся правда. Магнитная линия не начинается и не заканчивается, но она может извиваться так, что заполняет (математики говорят «всюду плотно») целый кусок пространства. На это впервые обратил внимание замечательный отечественный физик И. Е. Тамм. Непросто сказать, сколько раз одна такая незамкнутая линия обвивает другую. Но знаменитый отечественный математик В. И. Арнольд научился это делать. Не стоит сейчас объяснять, как именно Арнольд справился с этой задачей, однако, решив ее, он должен был также решить, как известить об этом научный мир. Об эту пору в замечательном армянском городе Дилижане состоялась небольшая конференция по топологии. На ней Арнольд сделал доклад, а в трудах этой конференции он и опубликовал свою статью. Дилижан – прекрасный город, а Армения – чудесное место, но не все пристально следят за книгами, которые там выходят. Много лет математики и физики всего мира были вынуждены знакомиться с этой выдающейся работой по очень труднодоступной публикации (интернета тогда не было!) или по пересказам очевидцев события. Потом все же работу переиздали в сборнике трудов ученого.

Разобраться в строении сети магнитных линий в небесных телах, в общем, проще, чем в строении сети линий вихря. Дело в том, что измерения магнитного поля в принципе дают все три компоненты магнитного поля, а эффект Доплера, с помощью которого измеряют скорость, – лишь одну компоненту вдоль луча зрения. Для того чтобы подсчитать число зацеплений, нужны все три компоненты вектора.

Тем не менее и число зацеплений магнитного поля пересчитать очень трудно. Первые идеи на этот счет пришли в голову немецкому физику Норберту Зеехаферу в начале 1990-х. Они были реализованы в нескольких обсерваториях различных стран, но наибольшие усилия приложили астрономы из солнечной станции Хуайроу, расположенной недалеко от Пекина.

В этих измерениях определялось число зацеплений линий электрического тока – токовая спиральность. Удалось пронаблюдать ее для более чем двух 11-летних циклов. Постепенно научились измерять гидродинамическую спиральность и непосредственно альфа-эффект, но здесь пока временные ряды существенно короче, чем при наблюдении токовой спиральности. Делаются первые шаги по наблюдению магнитной спиральности в галактиках, но еще далеко до получения всех данных, которые хотелось бы знать.

7. Как строятся модели генерации магнитного поля

Нам пора перейти к рассказу о том, как специалисты пытаются строить теоретические модели генерации магнитных полей в конкретных небесных телах. Примерно полвека назад для этого имелся только один способ. Следовало выделить какие-то фрагменты задачи, которые можно было описать так, чтобы получающиеся уравнения были решены точно. Ну в крайнем случае приближенно – с помощью асимптотических разложений.

Читать дальше
Тёмная тема
Сбросить

Интервал:

Закладка:

Сделать


Дмитрий Соколов читать все книги автора по порядку

Дмитрий Соколов - все книги автора в одном месте читать по порядку полные версии на сайте онлайн библиотеки LibKing.




Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма [litres] отзывы


Отзывы читателей о книге Небесные магниты. Природа и принципы космического магнетизма [litres], автор: Дмитрий Соколов. Читайте комментарии и мнения людей о произведении.


Понравилась книга? Поделитесь впечатлениями - оставьте Ваш отзыв или расскажите друзьям

Напишите свой комментарий
x