CC BY
57
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Социально-экономические и гуманитарные науки
УДК 524.354.4
А. А. Кадач Научный руководитель - А. А. Снежко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ЗАМЕДЛЕНИЕ ВРАЩЕНИЯ ПУЛЬСАРА
Нейтронные звезды, которые часто называют «мертвыми», являются удивительнейшими объектами. Их изучение в последние десятилетия превратилось в одну из самых увлекательных и богатых открытиями областей астрофизики. Интерес к нейтронным звездам обусловлен не только загадочностью их строения, но и колоссальной плотностью, и сильнейшими магнитными и гравитационными полями.
Пульсар представляет собой огромный намагниченный волчок, крутящийся вокруг оси, не совпадающей с осью магнита. Если бы на него ничего не падало, и он ничего не испускал, то его радиоизлучение имело бы частоту вращения, и мы никогда бы его не услышали на Земле.
Предполагается, что фотоны излучаются заряженными частицами, разогнанными почти до скорости света в быстро вращающемся магнитном поле нейтронной звезды, где все еще сконцентрирована громадная энергия, выделенная при коллапсе.
Импульсное излучение пульсара есть время одного полного оборота нейтронной звезды вокруг оси. Есть нейтронные звезды, у которых пульсирует плазменная атмосфера, то есть звезда как бы, то раздувается, то сжимается.
Каждый пульсар излучает в виде импульсов, повторяющихся с поразительной периодичностью: от одного импульса в секунду (минимальная частота) до 33 импульсов в секунду (максимальная частота). Точный интервал следования импульсов в свое время вызвал вопрос: а не являются ли пульсары искусственными межзвездными маяками, с помощью которых внеземные цивилизации посылают сигналы?.. Однако вскоре это предположение было заменено естественным объяснением. В настоящее время астрономы вполне уверены, что пульсарами могут быть только нейтронные звезды.
Хотя излучение от пульсаров происходит и с высокой точностью, оно все же не идеально, поскольку вращение нейтронной звезды постепенно замедляется. Поэтому предложения по поводу в качестве эталона секунды использовать пульсары [1] должно приниматься с осторожностью - не все пульсары для этого подходят. Наблюдения показали, что периоды между импульсами пульсаров с течением времени увеличиваются. То есть, чем старше пульсар - тем меньше частота его импульсов, и наоборот [2].
Большинство астрофизиков считают, что кроме колоссальных плотностей вещества и малых размеров нейтронные звезды имеют еще две важные особенности: быстрое вращение и сильное магнитное поле. К примеру, звезда, сколлапсировавшая до размера около 12 км в поперечнике, увеличивает напряженность своего магнитного поля и скорость вращения в несколько сотен миллионов раз.
Вращение пульсара замедляется в результате старения и учёные уже разработали математическую модель для изучения этого процесса в отдельных звез-
дах. Обычно пульсары вращаются на стабильной скорости, но так как они излучают радиацию и теряют энергию, также теряют и скорость. Опубликованые в Nature Physics выводы имеют большое значение для следующего поколения радиотелескопов, которые разрабатываются такими международными содружествами, как Square Kilometre Array (SKA) и Low Frequency Array (LOFAR). Обнаружение и мониторинг многих других пульсаров является одним из ключевых научных целей этих проектов [3].
Поскольку вращение пульсаров постепенно замедляется, интервал между импульсами с каждым годом несколько увеличивается, хотя для существенного его изменения требуются тысячелетия. Звездоподобный источник света, имеет необычный спектр, с эффектом Доплера такой величины, которая никогда ранее не наблюдалась в нашей Галактике. Измерения эффекта Доплера в спектре показывает, что объект, по-видимому, выбрасывает две струи вещества в противоположных направлениях со скоростью 40000 км/с. т. е. более 10 % скорости света! Хотя известно много объектов, испускающих относительно слабые потоки частиц почти со скоростью света, это первый обнаруженный объект в Галактике, который разгоняет целые потоки вещества до скоростей, составляющих заметную долю скорости света.
Быстрое вращение сильно намагниченного тела порождает потоки заряженных частиц (пульсарный ветер), которые уносят энергию. В результате вращение пульсара постепенно замедляется, а период пульсаций увеличивается. Первый признак того, что обычные радиопульсары это не все, чем нас могут порадовать одиночные NS (нейтронные звезды), появился примерно 20 лет назад, когда были открыты так называемые миллисекундные радиопульсары, которые имеют всего два отличия от обычных, но каких! Во-первых, как следует из названия, они очень быстро вращаются, их периоды составляют тысячные доли секунды. (Два самых быстрых миллисекундных пульсара имеют периоды около 1,6 мс, т.е. делают более 600 оборотов в секунду.) Во-вторых, у них очень слабое по сравнению с другими NS магнитное поле -порядка 109 Гс, из-за чего миллисекундные пульсары очень медленно тормозятся и очень долго могут сохранять способность излучать радиоимпульсы. Следует отметить, что обычные пульсары живут несколько миллионов лет, а миллисекундные - сотни миллионов и миллиарды, т. е. возникновение миллисе-кундного пульсара чрезвычайно редкое событие [4].
Секция ««Концепции современного естествознания»
Библиографические ссылки
1. Пульсары-эталоны времени [Электронный ресурс]. URL: http://www.federalspace.ru/main.
2. Пульсары [Электронный ресурс]. URL: http://www.stars-space.ru/texts/starsl9.
3. Ученые: пульсары замедляются в результате старения // Техномания [Электронный ресурс]. URL:
http://texnomaniya.ru/kosmos/uchenie-pulsari-zamedljajutsja-v-rezultate-starenija.html
4. Превратности вселенских судеб/Новые лики нейтронных звезд [Электронный ресурс]. URL: http://galspace.spb.ru/indvop.file/9.html.
© Кадач А. А., 2013
УДК 669.713.7
В. О. Крюковский Научный руководитель - В. П. Жереб Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ПРОБЛЕМА ВЫБОРА АБСТРАКТНОГО ОБЪЕКТА В ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ТЕОРИЯХ
Показано, что выбор абстрактного объекта во всех дедуктивных теориях предопределяется содержанием фундаментальных закономерностей. оставляющих логическую основу теории
Необходимым требованием к научным теориям любого уровня общности является использование вместо реальных объектов или тел абстрактного объекта. В настоящее время в дедуктивных теориях, сложившихся в естествознании, используются только два абстрактных объекта - точка и система. Принцип сохранения не позволяет ничего сказать о внутренней структуре объекта. Поэтому консервативная модель реальности может оперировать только таким абстрактным объектом, у которого нет размеров и внутреннего строения, но имеется положение в пространстве и состояние во времени, т. е. материальная точка. В классической механике используется в качестве абстрактного объекта также «консервативная система», но в отличие от, например, термодинамической системы она складывается как простая сумма материальных точек.
Следующее обязательное качество абстрактного объекта - это устойчивость, при которой объект сохраняет свое состояние под влиянием внешних воздействий и внутренних изменений. Чтобы теория не утратила какую-либо связь с реальностью, необходимо иметь возможность количественно определять устойчивость.
Таким образом, в отличие от математической точки в геометрии, материальная точка в механике обладает устойчивостью состояний.
Устойчивость материальной точки как абстрактной модели является ее внутренним качеством, которое позволяет сохранять состояние покоя и равномерного прямолинейного движения, т.е., мы говорим об
инерции. Количественной мерой инерции является масса - т. Мы можем понять, что такое масса, если будем отдавать себе отчет в природе этого свойства, а она идентична природе пассивного сопротивления объекта изменению его состояния.
Следовательно, материальная точка - это нечто, не имеющее размеров, но имеющее положение в пространстве и обладающее собственной устойчивостью состояний, измеряемой массой.
Основоположник классической физики И. Ньютон определил понятия состояния материальной точки и характеристик, от которых оно зависит. Это определение состояния в настоящее время может быть отнесено к любому абстрактному объекту в науке.
Из первого закона Ньютона следует, что покой и равномерное прямолинейное движение одинаковы по своей природе; каждое из них обладает устойчивостью, т. е. инерцией. В первом случае - это инерция покоя, во втором - инерция равномерного прямолинейного движения. Покой - это некое предельное состояние материальной точки - то же самое равномерное прямолинейное движение, но с постоянной скоростью, равной нулю.
Библиографическая ссылка
1. Жереб В. П., Снежко А. А., Ивасев С. С. Концепции современного естествознания ; СибГАУ. Красноярск, 2009. 132 с.
© Крюковский В. О., 2013
