На пульсаре - Кадомцев Б.Б.
ISBN 5-85504-013-5
Скачать (прямая ссылка):
облако плазмы - смеси электронов и ионов. Оказывается, что облако
светится за счет излучения электромагнитных волн электронами, ускоренными
до очень высоких энергий. Они называются ультра-релятивистскими
электронами. Электроны создают это излучение в результате искривления их
траекторий в магнитных полях, созданных самим облаком.
Современная астрофизика в состоянии объяснять многие явления Космоса на
базе тех знаний, которые добыты физиками с помощью многочисленных
установок на Земле. В частности, хорошо объясняются и процессы взрыва
сверхновых звезд, и свойства тех оболочек, которые получаются вследствие
таких взрывов. Многое стало ясно и в физике Крабовидной туманности еще до
того, как были открыты нейтронные звезды в виде Пульсаров. А после
открытия первого, а затем и последующих пульсаров и по мере формирования
убеждения, что пульсары - это нейтронные звезды, начались поиски пульсара
в центре Крабовидной туманности. Эти поиски увенчались полным успехом:
американские ученые в 1968 г. обнаружили периодический источник
радиоизлучения в центре Крабовидной туманности. Любопытно,
86
9. Нейтронная звезда
что источник радиоизлучения совпал с источником оптического излучения, т.
е. звездой вблизи центра Крабовидной туманности. Период пульсара
Крабовидной туманности составляет 0,033 секунды - скорость вращения
соответствующей нейтронной звезды по-истине огромна.
Итак, нейтронная звезда образуется вслед за вспышкой сверхновой, когда
центральная часть звезды схлопывается до очень малых размеров. Теперь мы
можем обсудить вопрос о том, как у нейтронной звезды может оказаться
магнитное поле.
Для этого следует учесть, что и обычные звезды имеют магнитные поля.
Например, на Солнце имеются магнитные пятна с магнитным полем в несколько
кило гаусс. А кроме того, Солнце имеет среднее магнитное поле в несколько
гаусс. Если вспомнить, что магнитное поле Земли составляет величину около
пол-гаусса, то станет понятно, что среднее магнитное поле Солнца
сравнительно невелико. Однако имеются звезды с магнитным полем в
несколько килогаусс - речь идет об "обычных" звездах, т. е. не нейтронных
сверхплотных звездах.
Что же произойдет, если такая звезда вдруг быстро сожмется до размеров
нейтронной звезды?
Вернемся к рис. 34. На рисунке 34в показано схематически, как создается
магнитное поле звезды кольцевым током. Этот ток очень похож на кольцевой
ток проводящего цилиндра (рис. 34 6), поэтому для упрощения дальнейших
рассуждений мы будем исходить из этой модели.
Пусть Bq - среднее значение магнитного поля внутри трубчатого проводника
(рис. 34 6). Будем считать, что сопротивление этого проводника очень
мало. Грубо говоря, примем, что это - сверхпроводник, и ток по нему течет
вечно. Нетрудно видеть, что внутри такого замкнутого сверхпроводника
нельзя изменить величину потока магнитного поля. В самом деле, как
установил Фарадей, изменение магнитного потока внутри замкнутого контура
приводит к генерации в этом контуре вихревого электрического поля. Но
ведь это - сверхпроводник, и внутри него электрическое поле всегда равно
нулю: малейшие следы электрического поля мгновенно устраняются
соответствующим смещением сверхпроводящих электронов.
Допустим теперь, что проводник (рис. 34 6) не очень жесткий, и внешними
силами его можно деформировать, как показано на рис. 35 а, б.
Допустим, что кольцо с током (рис. 35 а) сжимается в радиальном
направлении и превращается в трубочку (рис. 35 6). Магнит-
9. Нейтронная звезда
87
Рис. 35. Если идеально проводящее кольцо с током (а) сжимается по радиусу
(уменьшает свой радиус), то магнитное поле будет увеличиваться (б)
благодаря закону сохранения магнитного потока.
ный поток при этом сохраняется, так что магнитное поле в трубочке (рис.
35 6) окажется значительно больше, чем в исходном кольце. Пусть Bq и Sq -
начальные значения, соответственно, магнитного поля и внутреннего
поперечного сечения кольца с током, а В, S - аналогичные величины для
конечного состояния. Магнитный поток, равный произведению величины
магнитного поля на площадь поперечного сечения, остается постоянным.
Поэтому значение магнитного поля в конечном состоянии оказывается равным:
В = B0So/S.
Если S много меньше So, то магнитное поле В усиливается во много раз по
сравнению с начальным значением поля Bq.
- И что, таким образом в самом деле можно усиливать магнитное поле? -
неожиданно спросил Саша.
- Да, это вполне реальная вещь, - ответил Леонид Андреевич. Изобрел такой
способ генерации поля наш выдающийся соотечественник Андрей Дмитриевич
Сахаров. На базе основополагающей идеи он разработал несколько конкретных
схем взрывомагнитных генераторов. Их главный принцип проиллюстрирован
рис. 36 а, б.
Начать удобно с кольцевого соленоида, чтобы магнитные силовые линии не
уходили далеко за пределы области внутри проводящей оболочки. На рис. 36
а каждый виток такого соленоида проходит сначала вдоль оси, а затем
возвращается по периферии в исходную точку. В результате получается
