Эпоха самоструктурирования пространства и времени

К началу эпохи космос был заполнен относительно однородным разреженным инертным газом и оставался в таком состоянии от 10⁸ до 10⁹ лет, продолжая при этом расширяться.

Структурообразованию космоса послужили:

1. Понижение температуры и плотности энтропии вследствие расширения и возникновение гравитационных неустойчивостей (основной механизм).

2. Незначительная неоднородность в протоплазме (не ясна, окончательно ее роль), послужившая своего рода затравкой для структурообразования.

3. Передача энтропии от вещественной материи к реликтовому излучению.

Основным механизмом структурообразования служили гравитационные неустойчивости. Еще в 1662 г. Ньютон выдвинул гипотезу о том, что галактики и звезды могли сформироваться под воздействием гравитации и первоначально однородно распределенного газа. Поэтом общепризнано, что образовались сгустки газа, обладающие некоторым кинетическим импульсом (рис.).

К настоящему времени разработана теория эволюции медленно вращающегося газового шара, образовавшегося под влиянием гравитации. Именно в из такого газового шара, обладающего массой, примерно вдвое превышающей массу Солнца, могла зародиться планетная система с Солнцем в центре (существуют много гипотез образования планетной системы). За счет агломерации твердых частиц в газовом шаре размером примерно с Солнечную систему произошло образование планетезималей – небольших сгустков, размеры которых исчислялись сначала метрами и даже сантиметрами.

Гравитационное поле таких «зародышей» будущих планет захватывало все больше и больше газовой смеси из окружающего пространства, в результате чего и возникли планеты.

Эпоха образования «фотонной мельницы»

Мотором дальнейшей эволюции –- стали «фотонные мельницы» (как термодинамический механизм).

В условиях постоянного понижения температуры влияние гравитации становилось все сильнее: случайные флуктуации плотности усиливались гравитацией, происходило образование газовых шаров. При этом температура опустилась значительно ниже тысячи градусов. Из огромных сгустков газа начали образовываться галактики, затем и в галактиках начался процесс структурирования.

Вследствие адиабатического сжатия газовых шаров температура и плотность газа снова повысились. Повышение составило миллионы градусов, в них начинались реакции ядерного синтеза, т.е. происходило рождение новых звезд. За миллиарды лет из неупорядоченного распределения возникли сложные структуры – красные гиганты, белые карлики, солнца, планеты, галактики и галактические структуры. Все эти структуры, окруженные фоновым излучением, образовали своеобразный насосный механизм, называемый фотонной мельницей. Фотонная мельница подобна водяной мельнице или тепловому двигателю. Создаваемый температурный градиент обеспечивает работу тепловой машины, которая выделяет часть энергии в форме полезной механической работы. Важную роль при этом играет не только поток энергии, но и соответствующий поток энтропии: DS = DQ/Т. Тепловая машина получает тепло более высокой температуры и отдает тепло с меньшей температурой, в данном случае можно говорить об «экспорте» энтропии.

И. Пригожин доказал, что «экспорт» энтропии имеет важнейшее значение для всех без исключения систем, обладающих способностью к самоорганизации. Именно этот механизм явился движущей силой дальнейшей эволюции космоса, в частности эволюции пары «Солнце-Земля».

Поверхности звезд испускают фотоны, температура которых составляет тысячи градусов, минуя различные стадии, они попадают в фотонное море с температурой около 3 К (остаточное реликтовое излучение) в настоящую эпоху.

Земля в роли «фотонной мельницы». Земля принимает от Солнца тепловой поток мощностью 10¹⁷ Вт, температура составляет примерно 5800 К, и возвращает в космическое пространство примерно то же количество тепла, но с температурой около 260 К – температура теплового излучения нашей планеты. Величина «экспорта» энтропии в единицу времени составляет примерно –4×10¹⁴ Вт/К, что составляет 1 Вт/м²×К для 1 м² поверхности земли.

Дата добавления: 2014-01-07