24 подписчика
Проблема возникновения вращения во Вселенной
В качестве еще одного примера применения нашей модели рассмотрим возможный механизм возникновения вращения во Вселенной и, в частности, образования спиральных галактик и вращения в них в рамках гравитационной неустойчивости Джинса. Пусть имеется сферическое облако неподвижного в начальный момент газа, связанного силами гравитации. Пусть это облако движется с угловой скоростью ω по траектории, которая лежит в горизонтальной плоскости, а направление вращения – против часовой стрелки, если смотреть на плоскость сверху. В правой системе координат вектор угловой скорости будет направлен вверх перпендикулярно к плоскости траектории облака. Система отсчета, связанная с облаком газа, неинерциальная система отсчета, следовательно, необходимо учесть силы инерции. Рассмотрим упрощенно влияние силы Кориолиса на движения газа. Силы гравитации вызывают сжатие сферического облака газа и появления радиальной компоненты скорости, направленной к центру сферы. Сила Кориолиса, действующая на газ, движущийся параллельно направлению вектора угловой скорости равна нулю, а действующая на газ, движущийся в горизонтальной плоскости, перпендикулярной вектору угловой скорости, максимальна. Газ, движущийся в горизонтальной плоскости и близко с ней, начнет закручиваться против часовой стрелки, то есть в попутном направлении, образуя вращающийся диск. Газ, движущийся в вертикальном направлении вдоль вектора угловой скорости и близко к этому направлению, продолжит движение к центру сферы. Таким образом, сферическое облако газа начнет сжиматься по вертикали, опускаясь на вращающийся в горизонтальной плоскости газовый диск. Сила Кориолиса, действующая на газ, закручивающийся в горизонтальной плоскости и получивший трансверсальную компоненту скорости, направлена наружу, против гравитационной силы. Динамический баланс сил может остановить эволюцию сферического газового облака на стадии линзовидной формы образовавшейся галактики, а может - на стадии спиральной формы. Поскольку силы инерции направлены против гравитационных сил, возникшая галактика имеет меньшую плотность газа по сравнению с чисто гравитационной галактикой. Протогалактики, образовавшиеся вскоре после возникновения нашей Вселенной, двигались хаотично, поэтому кривизна их траекторий могла меняться на противоположную многократно. Но сами протогалактики уже имели определенное направление вращения, возникшее при их начальном формировании. Значит, вращение галактик из попутного могло превращаться во встречное, и, следовательно, сила Кориолиса меняла направление и начинала действовать на газ в направлении гравитационных сил, то есть возникал эффект темной материи. За время своей жизни галактики могли неоднократно менять направление вращения с попутного на встречное и обратно, пока не собрались в группы, скопления и сверхскопления. Межгалактический газ, окружающий формирующиеся галактики, также подвергался многократным изменениям направления силы Кориолиса, что в итоге привело к образованию многочисленных небольших спутников спиральных галактик, которые тяготеют к плоскости диска галактик. Это наблюдается для галактик Млечный Путь и Андромеды. Галактики, которые в ходе эволюции имели главным образом встречное вращение, собрали большее количество газа, превратившись в гигантские спиральные галактики.
Таким образом, учет сил инерции позволяет понять всевозможные эффекты и объяснить динамику и кинематику на самых разных масштабах нашей Вселенной и найти ответы на все почему. Почему так быстро образовались галактики, почему они имеют вращение и в нужном направлении, почему так много мелких спутников у гигантских спиральных галактик и почему они лежат в плоскости диска галактик, почему квазары существуют на определенном этапе эволюции Вселенной, почему оси вращения квазаров параллельны нитям крупномасштабной структуры и еще очень много других почему.
Картинка взята из Википедии.
3 минуты
21 декабря 2025