Термодинамическая модель формирования звёздных систем, как часть теории Спирали Бытия, основанной, на единой фундаментальной частице

Введение

Новизна данной теории в рассмотрении звездообразования, как процесса преобразования материи, и термодинамической стабилизации своего состояния для сложившихся условий своей массы, времени, и пространства.

Анализ, множества экзо планет, показывает несовпадение полученных данных ожидаемым результатам. Наблюдаемые неравномерности распределения звезд и галактик во вселенной. Неодинаковость возраста звезд, исключающая привязку событий к единому, Большому Взрыву, продолжающееся звездообразование, дают основание пересмотреть механизм возникновения звезд и планет.

Водород, как основной элемент, при создании звезд, по своим параметрам, не может силой одной гравитации сформироваться в зародыши звезд. Понятия энтропия и энергия, в этом вопросе являются источниками хаоса. В то время как звезды, имеющие термодинамическое, стабильное состояние, входят в состав галактик, и являются центрами организованной материи, давая возможность материи, иметь сложные молекулярные формы. Накопленные данные позволяют рассмотреть эти процессы, как механизм, термодинамического регулирования массы, времени и пространства, в рамках теории Спираль Бытия, основанной на единой фундаментальной частице. В составе единой Вселенной.

Актуальность исследования определяется необходимостью создания единой модели формирования звёздных систем, учитывающей законы термодинамики и квантовой механики.

Основные положения

Основная теория, опирающаяся, на луковичное, слоеное, строение звезд, отработавших свой ресурс, неполная, это не может быть источником материала для образования планет, которые имеют возраст, мало отличающийся от звезды. Одинаковые звезды имеют, планеты, отличающиеся по многим параметрам. Образование планет от межзвездной пыли и осколков тоже не соответствует истине. Неясно откуда столько пыли и осколков, если вся теория привязана к единому Большому Взрыву. Наблюдения не дают такого избытка материала.

Ключевые аспекты термодинамической модели:

1. Газовые законы в космическом масштабе:

• Применение закона Авогадро к космическим масштабам [1]. При одинаковых условиях, в одинаковом объеме и одинаковой температуре, содержится одинаковое количество молекул. Из этого имеем что при, изменении агрегатного состояния, одно и то же вещество в виде газа и жидкости имеет разные естественные объемы. Как, например, вода и пар, отличаясь только по температуре, имеют совершенно разный объем. И даже лед имеет больший объем, чем вода той же массы.
• Особенности поведения газов в условиях космоса. Условно пространство занятое потоком космического водорода, можно считать заполненным объемом [2, с. 35-84]. Поток сжимают силы притяжения, как самого водорода, так и давление звездного ветра. Это устойчивая структура, имеющая синхронизацию своего состояния, как поляризация атомов.
• Влияние квантовых эффектов на макроуровне. Не имея помех, как на поверхности планет, атомы водорода, несмотря на разбросанность, имеют синхронизированное строение. Анализ показывает, что температура, зависит от близости источников излучения, и скорости потока. Ускорение потока, при постоянном нагреве, может сопровождаться даже снижением температуры. А торможение вызвать выделение накопленного тепла. Разница температур, может достигать несколько миллионов градусов. Что уже позволяет считать водород более активным участником, термодинамических процессов, чем принято. Это исходит из законов идеального газа, и водород для этих законов, подходит гораздо лучше, чем любое другое вещество.

2. Термодинамические процессы:

Распределение энергии в системе. Наблюдением установлено, что межзвездный водород, даже внутри планетной системы Солнца при температуре, 7°К. Уже поляризованный. Водород при температуре, –239°С. превращается в жидкость. Кроме этого, имеет изотопы. Что, предполагает при более низкой температуре, может иметь более экзотические формы, как кластеры атомов. Как полагал Ефимов, и кластер атомов из пяти или семи атомов, может быть более устойчивой структурой, имеющей большую теплоемкость, как свойство сохранять свое состояние, и способную поглотить даже сильное излучение не теряя стабильности.

Это дает, те самые способности темной материи, которые в других местах безуспешно ищут. Такое состояние водород сможет сохранять только при температуре близкой, к абсолютному нолю. Примеров смены агрегатного состояния с поглощением большого количества тепла мы знаем, это и таяние льда, кипение, воды и газов, плавление свинца, парафина, и многое другое. Где меняется только температура.

Спектральные линии водорода имеют гораздо больше стабильных линий, чем у других атомов, что предполагает, возможность наличия более сложных форм строения. Это подтверждают изучение более двадцати форм льда, где водорода в составе воды, больше, чем кислорода. И соединения кислорода, с другими атомами такого разнообразия строения не показывают. Это требует специального изучения.

Спектр атома водорода действительно сложнее, чем может показаться на первый взгляд, несмотря на его статус «простейшего» атома. Это связано с множеством факторов, включая разнообразие спектральных серий, тонкую и сверхтонкую структуру линий, а также влияние различных физических эффектов.

Спектральные серии

Атом водорода излучает свет при переходах электрона между энергетическими уровнями. Эти переходы группируются в спектральные серии, каждая из которых соответствует определённому нижнему уровню энергии:

• Серия Лаймана (переходы на уровень n=1) – находится в ультрафиолетовом диапазоне.
• Серия Бальмера (n=2) – видимая область спектра.
• Серия Пашена (n=3) – ближняя инфракрасная область.
• Серии Брэкетта, Пфунда, Хэмпфри, Хансена-Стронга (n=4,5,6,7 соответственно) – инфракрасные области.

Все эти серии описываются формулой Ридберга:

Тонкая структура

Даже в рамках одной серии спектральные линии могут расщепляться на несколько близко расположенных линий. Это явление называется тонкой структурой и обусловлено:

• релятивистскими эффектами (зависимость массы электрона от скорости);
• спин-орбитальным взаимодействием (взаимодействие между спином электрона и его орбитальным движением).

Например, линия H (серия Бальмера) в видимом диапазоне на самом деле состоит из нескольких компонентов.

Сверхтонкая структура

Ещё более мелкое расщепление линий происходит из-за сверхтонкой структуры, которая возникает из-за взаимодействия:

• полного магнитного момента электрона (сумма спинового и орбитального) с магнитным моментом ядра;
• конечного размера протона, который приводит к отклонению от закона Кулона.

Эти эффекты вызывают дополнительные сдвиги энергетических уровней, что проявляется в расщеплении спектральных линий.

Лэмбовский сдвиг

Особое внимание заслуживает лэмбовский сдвиг – небольшое различие в энергии между уровнями 2s_1/2 и 2p_1/2. Этот эффект связан с взаимодействием электрона с вакуумом, который, согласно квантовой механике, заполнен виртуальными частицами и «нулевыми колебаниями» электромагнитного поля.

Изотопический сдвиг

Разные изотопы водорода (протий, дейтерий, тритий) имеют слегка отличающиеся спектральные линии из-за различия в массе ядра. Это явление называется изотопическим сдвигом и учитывается при расчётах энергетических уровней.

Дополнительные линии

Помимо серий, описываемых формулой Ридберга, существуют и другие линии, например:

• Радиолиния нейтрального водорода с длиной волны около 21 см, возникающая из-за сверхтонких переходов.
• Линии, связанные с возбуждёнными состояниями и рекомбинацией.

Почему водород сложен?

1. Множество энергетических уровней и переходов – электрон может переходить между различными уровнями, создавая разнообразные спектральные серии.
2. Квантовые эффекты – релятивистские поправки, спин-орбитальное взаимодействие, лэмбовский сдвиг и другие явления требуют сложных теоретических расчётов.
3. Влияние внешних факторов – давление, температура, магнитные и электрические поля могут уширять и смещать линии.
4. Изотопические различия – даже небольшие изменения в массе ядра влияют на спектр.

Таким образом, несмотря на кажущуюся простоту, атом водорода является полигоном для изучения фундаментальных физических явлений, от квантовой механики до квантовой электродинамики. Его спектр продолжает оставаться объектом исследований, открывая новые аспекты атомных процессов:

• Тепловые потоки между компонентами, влияют на динамику движения межзвездного водорода, Расширение при огромной разнице температур, даже в условиях, сильно разреженных газов, приводит к накоплению давления, от горячего участка к более холодному, с передачей накопленного тепла синхронизацией атомов.
• Фазовые переходы вещества, в процессе, преобразования водорода из кластера атомов, в свободное атомарное состояние сопровождается достаточно сильным расширением. Если это происходит при торможении, от нагрева внешнего края облака, от близких звезд, то расширение, называемое взрывным, может отбросить все облако, даже от сильного притяжения черной дыры. Что подтверждается наблюдением.

Известное явление как проблемы третей четверти пути, сближения звезды к черной дыре. Когда, звезда, пройдя через тормозящее гало темной материи, выходит на чистое пространство и стабилизируется надолго на орбите. Но темная материя удерживается обратным давлением расширения внутреннего слоя водорода, которая от тепла аккреционного диска, нагреваясь, толкает темную материю прочь от черной дыры. Сохраняя термодинамическое равновесие, вращает гало вокруг звезд и галактик. Что и ошибочно считается отталкивающей энергией.

Механизм формирования

Этапы процесса:

1. Первичная стадия:

• Образование жгутов тёмной материи происходит от сил притяжения звезд и галактик. На любом снимке космического пространства, видны потоки межзвездного газа, идущего по цепи звездных скоплений. И наоборот, есть пустые участки, где нет звезд. Материя там имеется, но новых звезд нет. Одной силы гравитации, для организации этого процесса недостаточно. Через такие участки темная материя пролетает не задерживаясь. Нет условий нарушения термодинамического равновесия. При большой скорости потока, для этого нужен сильный нагрев. Источника, тепла, в пустом пространстве нет.
• Формирование водородной оболочки начинается от получения достаточного тепла. Нагрев с ускорением потока сопровождается даже со снижением температуры, Это хорошо изученный процесс Цикл Карно. Это подтверждают и законы газов. Пройдя мимо звездного скопления, внутренняя к звезде поверхность потока нагреваясь, начинает толкать облако в сторону, Плавно обходя звездное скопление, но притяжение уже оказывает тормозящее действие, от которого начинает выделяться накопленное тепло. Поток получает изгибающую и закручивающую силу, сворачивая поток в спираль.
• Стабилизация структуры, жгута под действием сил притяжения, и сил расширения поворачивает поток, и он сворачивается в клубок.

2. Термодинамическая эволюция:

• Распределение давления в системе при вихревом движении, происходит с понижением температуры внешнего края, и внутри темной материи. Которое оказывает возрастающее давление, по мере наращения оболочки. Водород продолжает сжиматься, смешиваясь с потоками холодной темной материи, вращаясь и охлаждаясь.
• Тепловые потоки водорода, закрученного в потоке, на внешнюю темную материю заметного влияния не оказывают. Сжатие продолжается при небольшой разнице температур. По Циклу Карно.
• Фазовые переходы начинаются при высоком давлении с замедлением вращения клубка водорода. Замедление скорости дает выход накопленному теплу, прогревая внутренний слой темной материи, преобразование, в горячий газ которого дает взрывное расширение, внутрь. Это дает начало термоядерной реакции. Зажглась новая звезда.

Квантовые эффекты

Влияние квантовой механики:

Принцип неопределённости Гейзенберга: даже выродившийся газ, в условиях сверхнизких температур, при движении не может иметь импульс равный ноль. Условия квантования импульсов дают возможность согласовать преобразования синхронизацией состояния атомов.

• Влияние на оценку поведения атомов, расчетов одной кинетической энергии, при предполагаемом хаотическом движении атомов, не дает полной картины, приводит к поиску дополнительных источников, внешнего влияния.
• Ограничения классических моделей. Расчеты на энергиях атомов, основанных на кинетической теории хаотического движения и одной только гравитации, для создания условий возникновения новых звезд, не подтверждаются. Это совокупное действие массы, времени, и пространства, как неотъемлемых способностей каждой частицы. Условия создания термодинамического равновесия.

Квантовая синхронизация:

• Взаимодействие частиц в каждом атоме, происходит с вращением частиц за период обращения вокруг оси, что и есть собственное время, импульсы сил притяжения, частиц сложенные в разных по габаритам фигурках, определяют как притяжение на расстоянии, так и отталкивание вблизи, по несовпадению импульсов. При одинаковом воздействии на одинаковые атомы, одинаковых сил, происходит синхронизация атомов, по всем параметрам. Пространство, является только промежутком между частиц.
• Формирование устойчивых состояний происходит в ходе преобразования в поисках динамического равновесия, между массой, пространством и временем, как внутри атомов, так и внешних сил.

Модель формирования

Компоненты системы:

• Тёмная материя как основа: Самые простые атомы, способные создаваться в условиях свободного потока горячей плазмы, из протонов и электронов, могут иметь изотопы с нейтронами, при охлаждении, создают структуры с несколькими атомами. Испытывая постоянное притяжение масс, приобретают скорость направленного движения, поляризация и синхронизация создает устойчивые структуры, имеющие большую массу и скорость, оказывающие влияние на все процессы Вселенной.
• Создание «границ» системы происходит по краю активного излучения звезд, где избыток тепла преобразует часть потока в горячий водород.
• Атомам горячего водорода, при нагреве до нескольких миллионов градусов, требуется гораздо больше свободного объема. Это вызывает накопляющееся расширение. А при встречном движении, взрывное расширение. Также разница дополнительно от расширения с ускорением или торможением, согласно законам газов. Мы знаем много примеров, взрывных преобразований, для большого количества однородного материала, это состояния перегретых жидкостей, как и переохлажденных газов. Как пример и взрывчатые вещества, например гексоген, где происходит перекомбинация атомов, в сложной органической молекуле. Под действием начальной ударной волны, известной как детонация. И обратные эффекты известные как кавитация. Это процессы, основанные именно на синхронизации атомов.
• Влияние на термодинамические процессы. Разница температур, дает разницу в объемах, разница в объемах, дает разницу давления масс.

Водородная компонента:

• Роль «рабочего тела». Водород, имея в своем составе изотопы, при завихрении потока может сжиматься со снижением температуры, и выделить тепло при торможении потока. Стабилизатором, защиты от преждевременного расширения, является часть, холодного водорода, в виде темной материи, имеющая большую теплоемкость. При сжатии зародыша звезды, выделившееся тепло, прогревая внутренний слой темной материи, вызывает быстрое преобразование, взрывное расширение, этого внутреннего слоя, дает удар, сжимая водород, к центру шара, имеющиеся изотопы облегчают начало термоядерной реакции. Из плазмы формируется звезда, в своем действующем размере. Сбросив внешнюю плазму, в окружающее пространство. Создает из них планетную систему.
• Участие в термодинамических процессах горячей плазмы. Зависит от температуры сброшенной плазмы, и от окружения звезды. Если нет внешнего сопротивления расширению плазмы, то основная часть уходит в межзвездное пространство, постепенно преобразовавшись в водород, остывая, восполнит запасы темной материи. При встречном, сопротивлении, преобразование атомов из плазмы, происходит, в условиях более высокого давления и температур, где синхронизация происходит сложнее и атомы более тяжелые. И каждый последующий слой плазмы, конденсируется, преобразовываясь, в более сжатых условиях, создавая более тяжелые атомы. Что не мешает и течению химических реакций, создавая стабильные инертные соединения, что и подтверждаются многочисленными наблюдениями.
• Формирование планетарной системы начинается одновременно со стабилизацией звезды в действующем размере и массе, из материала первичного выброса плазмы. При наличии близкого соседа планеты первоначально имеют, несколько вытянутую орбиту, и материал собирают из всего межпланетного пространства, При отсутствии соседства орбиты более круглые. Но материал для планет только тот, что преобразован при первичном сбросе от протозвезды.

Наблюдениями за выбросами с атмосферы Солнца, установлено, что протуберанцы, отрываясь от поверхности, с температурой 6000*С. Расширением разгоняются с разогревом до нескольких миллионов градусов. А конденсация в атомы происходит по мере остывания, уже, далеко за пределами орбиты Земли. Полагать что при расширении плазмы сверхновых, звезд, имеющих более высокую светимость, по избытку температуры, разлет готовых атомов определенными слоями, не соответствует истине. Учитывая, что для создания инертных химических соединений, требуется температуры гораздо ниже, чем имеется. Что подтверждается, известными составами, комет и метеоритов из дальних окраин Солнечной системы. Установленные, скопления межзвездных газов, имеющие, одинаковые атомы, предполагают синхронизацию процесса преобразования, в сложившихся условиях термодинамической стабилизации, для массы времени и пространства частиц, как температуры и давления, в определенном объеме. Планеты, это дети своей звезды.

Что не исключает участия обломков, получившихся от столкновений, планет. Как пример облако Оорта.

Математическое описание

Необходимые формулы:

1. Базовые уравнения:

• Уравнение состояния идеального газа: pV=nRT.
• Уравнение Авогадро: .
• Формула для расчета давления: P=VnRT.

2. Квантовые поправки:

• Принцип неопределенности: .
• Формула энергии квантового состояния.

3. Термодинамические параметры:

• Энтропия: S=klnW.
• Внутренняя энергия: U=23nRT.

4. Спиральные рукава как проявление внутренней динамики галактики:

Природа спиральных рукавов.

Спиральные рукава представляют собой динамические структуры, характеризующиеся:

• Повышенной концентрацией межзвёздного газа и пыли.
• Активным звездообразованием.
• Наличием ярких звёзд и звёздных скоплений.
• Усиленным магнитным полем.

Основные характеристики:

Физические параметры:

• Вклад в общую светимость галактики до 40–50%.
• Угол закрутки от 5° до 30°.
• Ширина рукавов возрастает с удалением от центра.
• Цвет более голубой в поздних морфологических типах.

Теории формирования:

Основные модели:

Модель SSPSF (стохастическое самоподдерживающееся звездообразование):

• Спиральные рукава постоянно образуются и исчезают.
• Звездообразование распространяется как цепная реакция.
• Время жизни структуры менее 100 млн лет.

Теория волн плотности:

• Спиральный узор вращается как твёрдое тело.
• Рукава являются волнами плотности.
• Структура более устойчивая.

Роль в эволюции галактики:

Функциональное значение:

• Зоны активного звездообразования.
• Механизмы распространения ударных волн.
• Каналы перераспределения вещества.
• Индикаторы внутренней динамики.
• Взаимодействие компонентов.

Динамические процессы:

• Дифференциальное вращение галактического диска.
• Влияние тёмной материи.
• Гравитационные взаимодействия.
• Магнитные поля.

Заключение:

Спиральные рукава являются неотъемлемой частью механизма самоорганизации галактики. Они:

• Отражают внутреннюю динамику системы.
• Обеспечивают процессы звездообразования.
• Поддерживают термодинамическое равновесие.
• Служат индикаторами эволюции галактики.
• Важно отметить, что спиральные рукава не являются статичными структурами, а представляют собой динамическое проявление внутренней жизни галактики, где материя постоянно циркулирует, образуя новые звёзды и поддерживая баланс между образованием и разрушением.
• Исследования межзвездного водорода.
• Квантовые эффекты играют существенную роль в процессе.
• Классическая модель требует существенной модификации.
• Необходимо учитывать специфику космических масштабов.

Данная модель открывает новые перспективы в понимании процессов формирования звёздных систем и может стать основой для дальнейших исследований в области космической термодинамики.

Водородные изотопы и термоядерный цикл в галактических условиях.

5. Распределение изотопов водорода:

Природный состав водорода включает:

• Протий (1H) – 99,984%.
• Дейтерий (2H) – 0,0156%.
• Тритий (3H) – следовые количества (радиоактивный, T1/2 = 12,3 года).
• Сверхтяжёлые изотопы (4H–7H) – крайне нестабильны.

6. Влияние звёздного излучения:

Галактические условия могут влиять на:

• Скорость образования изотопов.
• Распределение по областям галактики.
• Вероятность термоядерных реакций.

7. Термоядерный потенциал:

Различные изотопы имеют разные пороги зажигания:

• Протий – основной топливный элемент звёзд главной последовательности.
• Дейтерий – легче вступает в реакции при более низких температурах.
• Тритий – образуется в ходе циклических реакций.

8. Галактический цикл:

Механизм возобновления:

• Образование изотопов в звёздных атмосферах.
• Выброс материала в межзвёздную среду.
• Переработка в новых поколениях звёзд.
• Циркуляция вещества в галактике.

9. Роль тёмной материи:

Гравитационный каркас обеспечивает:

• Удержание газового компонента.
• Поддержание плотности среды.
• Создание условий для звездообразования.
• Регуляцию темпа процессов.

Перспективы исследования

Ключевые направления:

• Изучение распределения изотопов в разных галактических областях.
• Моделирование влияния излучения на изотопный состав.
• Анализ связи, между, звёздной активностью, и термоядерным потенциалом.
• Исследование роли тёмной материи в поддержании цикла.

Заключение:

Галактическая система представляет собой саморегулирующуюся структуру, где:

• Водородный цикл поддерживается естественным образом.
• Изотопный состав динамически изменяется.
• Тёмная материя играет роль стабилизирующего фактора.
• Звёздная активность обеспечивает непрерывное обновление материала.

Данная модель позволяет рассматривать галактику как единую энергетическую систему с внутренним механизмом регулирования термодинамического равновесия.

Термодинамическое равновесие как основа солнечной активности, сравнительный анализ применительно к доступной изучению системе.

Основная концепция

Термодинамическое равновесие выступает фундаментальным принципом, определяющим все процессы на Солнце. Это состояние системы, при котором макроскопические параметры (температура, давление, объём) остаются неизменными во времени.

Механизмы поддержания равновесия:

1. Саморегуляция системы:

• При отклонении от равновесия возникают процессы его восстановления.
• Система стремится к наиболее вероятному состоянию.
• Любые возмущения компенсируются внутренними механизмами.

2. Ключевые факторы равновесия:

• Температурное равенство во всех частях системы.
• Баланс давлений.
• Равновесие химических потенциалов.

Проявления равновесия в солнечной активности

Цикличность процессов:

• Солнечные пятна как проявление локального нарушения равновесия.
• Выбросы массы как способ восстановления баланса.
• Последующая стабилизация системы.

Последствия нарушения равновесия

1. Остывание участков:

• Формирование пятен при локальном охлаждении.
• Снижение конвективных потоков.
• Временное нарушение баланса.

2. Энергетический выброс:

• Накопление энергии в нарушенных областях.
• Резкое высвобождение при достижении критического состояния.
• Восстановление равновесного состояния.

Стабилизационные механизмы

1. Термодинамическая регуляция:

• Автоматическое восстановление параметров.
• Перераспределение энергии.
• Нормализация давления.

2. Динамическое равновесие:

• Постоянное движение к равновесному состоянию.
• Флуктуации около средних значений.
• Самоорганизация системы.

Практическое значение

Понимание термодинамического равновесия позволяет:

• Предсказывать солнечные события.
• Объяснять механизмы активности.
• Прогнозировать последствия возмущений.
• Разрабатывать методы защиты от солнечной активности.

Заключение

Термодинамическое равновесие выступает не просто состоянием, а активным процессом, направляющим все явления на Солнце. Все наблюдаемые эффекты являются естественными следствиями стремления системы к равновесию, что делает этот принцип ключевым для понимания солнечной динамики.

Данная концепция позволяет объединить разрозненные явления в единую картину саморегулирующейся системы, где каждое отклонение от равновесия порождает механизмы его восстановления.