|
початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
СОНЦЕ - ЧОРНА ДІРА - СВІТИТЬСЯ ШАР АБО ЗВИЧАЙНЕ СОНЦЕ
- Всупленіе
- Енергетичне випромінювання Сонця і протуберанці
- Сонце - чорна діра - куля, що світиться або звичайне Сонце
- магнітосфера Сонця
- Корональні діри - погляд в негативне простір
- Гамма-випромінювання Сонця
Чорна діра в рішенні Керра обертається. Її вісь обертання визначає особливий напрямок в просторі, так що простір - час виявляється викривленим по-різному в залежності від кута до осі обертання. Геометрія простору Осесиметрична, а не сферично симетрична як в чорній дірі Шварцшильда. Це ускладнення призводить до радикальних змін характеру кругових орбіт променів світла.
Щоб розібратися в розташуванні орбіт світла навколо керровской чорної діри, уявімо собі, що ми дивимося уздовж осі обертання в бік чорної діри на промені світла, що йдуть до неї в екваторіальній площині.
 |
Рис.4 Орбіти навколо світу керровской чорної діри (в її екваторіальній площині). Ті промені світла, які проходять далеко від обертається чорної діри, відхиляються лише на малі кути. Промінь світла, що наближається до діри з необхідним значенням прицільного параметра, може попрямувати по круговій орбіті навколо цієї діри. Але в екваторіальній площині є дві нестійкі кругові орбіти світла. Зовнішня орбіта містить промені зі зворотним обертанням, а внутрішня-з прямим. |
Як видно з рис.4, промені світла, що проходять далеко від діри (тобто при великих значеннях прицільного параметра), відхиляються лише трохи. Коли прицільний параметр має строго певне значення, промінь світла і в даному випадку може піти по круговій орбіті навколо чорної діри. Однак тепер з'являються дві можливості. Якщо промінь світла наближається до чорної діри з одного боку, він може бути захоплений на нестійку кругову орбіту, по якій він звертається в напрямку, протилежному напрямку обертання діри. Така кругова орбіта з зворотним обертанням розташована на більшій відстані від чорної діри, ніж фотонна сфера в шварцшільдовскім випадку.
Якщо ж промінь світла наближається до чорної діри з іншого боку, він і може бути захоплений на нестійку кругову орбіту, але тепер промінь звертається в тому ж напрямку, в якому обертається сама дірка. Така кругова орбіта з прямим обертанням розташована набагато ближче до дірки - ближче, ніж фотонна сфера в шварцшільдовскім випадку.
Аналіз поведінки променів світла в екваторіальній площині показує, що існують дві кругові орбіти - внутрішня, по якій світло звертається в ту ж сторону, в яку обертається чорна діра, і зовнішня, по якій світло звертається в протилежну сторону. Можна сказати, що, коли шварц-шільдовская чорна діра набуває момент кількості руху, фотонна сфера "розщеплюється" на дві. Між орбітами з прямим і зворотним обертанням в екваторіальній площині є безліч нестійких кругових орбіт для світлових променів. Ці орбіти відповідають світлових променів, що приходять до чорної діри з різних напрямків, які не лежать в екваторіальній площині.
Для того щоб розібратися, що ж відбувається поза екваторіальній площині, розглянемо світлові промені, що наближаються до чорної діри паралельно її осі обертання. На рис.5 зображені траєкторії таких променів в околицях граничної чорної діри (М = а), обчислені Ч. Т. Каннінгем.
 |
Рис.5 Орбіти світла навколо керровской чорної діри (паралельно осі обертання). Ті промені світла, які проходять далеко від обертається чорної діри, відхиляються лише на малі кути. Для променя світла, що прийшов до дірі паралельно її осі обертання, існує тільки одна можлива кругова орбіта. (Діаграма побудована для граничного рішення Керра, коли М = а.) |
Якщо на рис.4 зображений "вид зверху", а саме орбіти, що лежать в екваторіальній площині, то рис.5 - це "вид збоку" на орбіти світлових променів в площині, що проходить через вісь, навколо якої обертається чорна діра.
Як завжди, промені світла, що проходять далеко від чорної діри, відхиляються лише на малі кути. Промені, прицільні параметри яких менше (т. Е, які проходять ближче до осі обертання), відхиляються сильніше. Тепер серед всіх значень прицільного параметра існує лише одне, при якому світло захоплюється на кругову орбіту навколо дірки (рис.5), Отже, для променів, що підходять до чорної діри паралельно її осі обертання, існує тільки одна нестійка кругова орбіта. Ця орбіта перебуває від чорної діри на відстаней, проміжному між відстанями для орбіт в екваторіальній площині з прямим і зворотним обертанням.
Отже, навколо чорної діри існує безліч різних нестійких кругових орбіт світлових променів. Найдальша з них - це кругова орбіта з зворотним обертанням в екваторіальній площині. Найближча - кругова орбіта з прямим обертанням, знову-таки в екваторіальній площині. Між цими двома межами знаходяться різні можливі орбіти променів світла, що підійшли до чорної діри під різними кутами. Для кожного даного кута будуть бути орбіти, як з прямим, так і з зворотним обертанням, за винятком тих променів, які прийшли паралельно осі обертання. Для променя світла, який підійшов до чорної діри паралельно її осі обертання, є лише одна кругова орбіта.
Якщо чорна діра обертається повільно, то розкид кругових орбіт невеликий. Всі можливі орбіти розташовані близько один одного над зовнішнім горизонтом подій на відстанях, близьких до положення шварцшільдовскім фотонної сфери (яка існувала б, якби діра не оберталася). При більш швидкому обертанні чорної діри відстань між орбітами в екваторіал'ной площині з прямим і зворотним обертанням стає більше. Відповідно збільшується і розкид радіусів кругових орбіт. Найбільший можливий розкид має місце для граничної керровской чорної діри (коли М = а).
 |
Мал. 6 Розкид кругових орбіт світла поблизу швидко обертається чорної діри. Всі можливі кругові орбіти світла поблизу керровской чорної діри (при а ~ 90% М) лежать всередині показаних тут кордонів. Кожен промінь світла, що йде по круговій орбіті, вельми складним чином викривляється, залишаючись на поверхні еліпсоїда всередині зазначених кордонів. |
Для наочного уявлення розкиду кругових орбіт світла - поблизу обертається чорної діри найзручніше зобразити огибающую поверхню всіх таких орбіт, що складається з двох частин - зовнішньої і внутрішньої.
На рис. 6 зображено перетин обвідної поверхні всіх можливих кругових орбіт навколо швидко обертається керровской діри (а ~ 90% М). Кожен промінь світла рухається досить складним чином уздовж поверхні еліптичного кільця всередині цих кордонів. При втраті моменту кількості руху чорною дірою в міру уповільнення обертання повинен зменшуватися і обсяг, укладений між частинами обвідної поверхні. При повній зупинці обертання вся огинає поверхня перетворюється в фотонних сферу шварцшільдовскім чорної діри.
До сих пір ми торкалися лише того, що відбувається поза керровской чорної діри.
Щоб познайомитися з геометрією всередині такої діри, уявімо собі, що ми послали світловий промінь з прицільним відстанню менше необхідного для захоплення на кругову орбіту. На рис.7 зображені промені світла, які підходять до керровской чорній дірі паралельно її осі обертання, причому значення прицільного параметра менше, ніж потрібно для захоплення променя на кругову орбіту. Рис.7 і заснований на розрахунках Каннінгем. Відзначимо той важливий факт, що траєкторії цих променів світла поблизу центру чорної діри повертають і йдуть від сингулярності. Якщо далеко від керровской чорної діри гравітація викликає притягання і затягує все тіла всередину, то поблизу сингулярності вона діє як сила відштовхування і прагне виштовхнути їх назовні! Ті промені світла, які націлені прямо на кільце, відхиляються найсильніше - такі промені буквально відскакують від чорної діри. Ця "отталківательним" природа керровской сингулярності означає, що на деякій відстані від центру дірки гравітаційне відштовхування врівноважує гравітаційне тяжіння.
 |
Мал. 7 Траєкторії променів світла всередині керровской чорної діри. Ті промені світла, які спрямовані на обертову чорну діру при меншому, ніж для кругової орбіти, значенні прицільного параметра, потрапляють всередину дірки. Вид траєкторій променів світла глибоко всередині діри показує, що сингулярність відштовхує світлові промені. Поблизу сингулярності промені світла відчувають дію антигравітації. (Схема побудована для граничного рішення Керра, коли М = а.) |
Значить, в цій нейтральній області знову позначаться можливими кругові орбіти світла! На рис.8 представлені кордону всіх можливих кругових орбіт світла глибоко під внутрішнім горизонтом подій. На відміну від зовнішніх світлових орбіт навколо чорної діри, у внутрішній області можуть бути не тільки нестійкі, а й стійкі орбіти. Тому сингулярність керровской чорної діри оточена світловими променями.
Щоб дослідити найглибші області керровской чорної діри, уявімо, що ми посилаємо промені світла паралельно осі обертання і дуже близько до неї, так що значення прицільного параметра для цих променів світла менше, ніж необхідна для потрапляння в кільцеву сингулярність. Тому промені світла, що йдуть по осі обертання або близько до неї, пройдуть крізь кільце в негативне простір.
Розглянемо проходження променів світла крізь сингулярність, відзначимо, перш за все, що промені відхиляються в сторону від країв кільця.
 |
Мал. 8. Розкид маятникових кругових орбіт світла в негативному просторі (r <0). Всі можливі митників кругові орбіти поблизу сингулярності керровской чорної діри (при а = 90% М) лежать всередині кордонів, показаних на схемі. Усередині цієї області негативного простору промені світла відскакують туди і назад по еліпсоїдальної поверхні. |
Це пов'язано з гравітаційним відштовхуванням поблизу сингулярності. Частина променів сету згідно рис.7 може пірнути на мить в негативне простір і повернутися звідти. Вони утворюють митників кругові орбіти і в негативному просторі керровской чорної діри - рис.8.
Нарешті, розглянемо промінь світла, що приходить до керровской сингулярності з боку негативною Всесвіту. Ті з них, які йдуть по осі обертання або дуже близько до неї, безпосередньо потрапляють в позитивне простір крізь кільцеву сингулярність. Однак, як показано на рис.9, все промені світла, що володіють при зближенні з чорною дірою великими значеннями прицільного параметра, відштовхуються від неї. При погляді з негативного простору діра виявляється джерелом антигравітації. Вона все відштовхує від себе і нічого не притягує. Ось чому негативна Всесвіт іноді називається "світом антигравітації".
 |
Рис.9 Промені світла, що йдуть від негативного простору. Наближаються до обертається чорної діри з негативного простору промені світла відштовхуються цієї дірою. У негативному просторі обертається чорна діра є джерелом антигравітації. (Схема побудована для граничного рішення Керра, коли М = а.) |
Тепер, після того як ми детально розглянули хід різних траєкторій променів світла поблизу керровской чорної діри, можна уявити собі, як буде виглядати обертається чорна діра для віддаленого астронома. З якого боку б не дивилися астрономи з Землі, з космічної станції - з будь-якого напрямку та відстані чорна діра - Сонце зовні буде виглядати як куля, що світиться.
Висновок 1. Матеріальні об'єкти, прискорюючись до швидкості світла при падінні на чорну діру - Сонце, перетворюються в енергію - випромінювання за формулою Енштейна e = mc2 і створюють, згідно рішення Керрі для чорних дір, куля, що світиться радіусом 696 тисяч км., Тобто наше звичайне Сонце.
Автори: Гордєєв С. І., Волошина В. Н. 28-07-2003
НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ 
Ви також можете підтримати shram.kiev.ua, тисніть:
Не зайвим буде і твоїм друзям дізнатися цю інформацію, поділися з ними статтею!
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.