1. Последствия ФВМ - Пульсация цефеид

Модель линейной пульсации

Гравитационное воздействие и структурное воздействие
Чтобы более свободно пользоваться понятием фундаментального воздействия материи (ФВМ) для описательных целей, оно было разделено на две составляющие - на гравитационную составляющую ФВМ, или иначе, гравитационное воздействие, и на структурную составляющую ФВМ, или иначе, структурное воздействие. Каждое из этих двух составляющих воздействий в материи - в каждой частицы, а также в малых и больших скоплениях частиц - исполняет соответствующую ему роль.

Гравитационная составляющая ФВМ это есть та часть воздействия между частицами материи, которая известна прежде всего из закона всемирного тяготения. Гравитационное воздействие дает о себе в природе знать прежде всего при воздействиях на огромные расстояния, какие существуют между небесными телами в космосе, например, между телами в планетных системах. Но оно проявляет себя также таким образом, что материя в небесных телах увеличивает свою плотность в направление центра каждого их этих тел.

Структурная составляющая ФВМ это есть та часть воздействия между частицами материи, благодаря которой из частиц могут формироваться разновидные структурные системы. Структурное воздействие обеспечивает стабильность структур и является фактором, который дает им прочность и упругость. Структурное воздействие возможно благодаря существовании распределения потенциалов вокруг центров частиц, которое (то распределение потенциалов) было названо потенциаловой оболочкой.

Для описания и моделирования воздействий: гравитационного и структурного, используется функция EPES, которая содержит экспоненциальную составляющую (в виде функции Е) и сосотавляющую, которая называется полистепенной суммированной (в виде функции PES). Примерная формула такой функции, которая описывает распределение потенциалов вокруг центральной точки материи, а также её график, представлены ниже.

На графике видны, наложенные друг на друга, две составляющие функции потенциала. Одна из них представляет распределение потенциала гравитационной составляющей, которое существует вдоль любого луча, какой можно провести из центральной точки частицы, а вторая представляет изменения потенциала структурной составляющей. Первая составляющая изменяется таким образом, что ускорение, которое происходит от гравитационного воздействия и прибавляется другим частицам, которые находятся в таком поле, есть постоянно направлено к центральной точке этого поля (производная математической функции, которая описывает составляющую, в каждом месте есть отрицательна). Тогда как вторая составляющая, то есть, составляющая PES, изменяется таким образом, что в ней существуют отличающиеся пределы расстояния от центральной точки поля (например, обозначенные как 3,685-4,167 и 6,116-7,715). В этих пределах расстояний ускорение, которое происходит от структурного воздействия, направляет, существующие в этом поле частицы, таким способом, что они колебаются вокруг места, где ускорение равняется ноль. Это есть места с максимальным потенциалом, который находится в этих пределах расстояний от центральной точки поля - одно такое место находится при x=(~)4, а второе при x=(~)6,5.
Благодаря таким местам вокруг центральных точек частиц, которые существуют в виде концентрических зон, окружающих центральные точки частиц, существует структурное воздействие и существуют стабильные структуры.

Пульсирование стабильной структуры - роль гравитационного воздействия
Астрономы очень хорошо знают пульсирующие звезды. Цефеиды пульсируют, периодически изменяя свои размеры и яркость. Период изменений есть разный для разных звезд - он изменяется от 1-ой до 150-ти суток. Подобным образом пульсируют другие звезды и наше Солнце. Пульсации есть разновидные - одни менее, другие более сложные. Но наиболее простые пульсации имеют радиальный характер, то есть, они заключаются на периодических изменениях размеров звезд, на их уменьшении и увеличении.
Чтобы выяснить механизм колебаний этих огромных скоплений материи, надо припомнить совместное функционирование двух составляющих фундаментального воздействия материи, то есть, структурного воздействия и гравитационного воздействия. Чтобы понять то, что происходит с материей звезд, достаточно использовать моделирующие компьютерные программы NucleonStand.exe и NucleonStandPES.exe и использовать приготовленные рабочие файлы в формате leo.*)

После копирования программ и вспомогательного файла "Pulsacja"*) надо при помощи моделирующей программы NucleonStand.exe открыть рабочий файл NS_Pulsacja_Linii_a.leo. После включения работы программы можно наблюдать пульсации линейной структурной системы. Чтобы можно было измерять время пульсаций (в виде количества суммированных итераций) надо положить курсор на "0", который находится при "Time:" на пульте программы, и двоекратно нажать на левую клавишу мышки. (Подобным образом можно задержать суммирование вычислительных итераций.) Наблюдение расширения и сжатия линейной структуры надо проводить пользуясь таблицей "Listing", в которой показываются актуальные параметры отдельных составных частиц линейной структурной системы. Это можно делать, наблюдая, например, как изменяется координата Х крайней частицы с номером "1" или "40".**)

Из наблюдений следует, что половина периода пульсаций линейной системы частиц (то есть, мужду крайними состояниями сжатия и расширения структуры) равняется около 950 итераций. Приблизительно, в половине этого отрезка времени (в процессе между максимальным расширением и максимальным сжатием линейной системы частиц) есть самая большая скорость частиц. Это означает, что в таких местах происходит изменение знака результирующего ускорения, которое действует на частицы.

В пачке рабочих файлов в формате leo находится файл NS_Pulsacja_Linii_b.leo. В нем есть записаны именно такие начальные параметры, когда частицы во время расширения линейной системы имели (в приближении) самые большие скорости движения. Этот файл был выполнен для того, чтобы можно было сравнивать густоту размещения частиц, которая возникает вследствие гравитационного воздействия, с густотой размещения частиц в ситуации, если бы такое гравитационное воздействие не существовало.
Для такого приравнения был выполнен файл NSPES_Pulsacja_Linii.leo. Он был создан при помощи моделирующей программы NucleonStandPES.exe, в которой ускорение частиц происходит только при помощи структурного воздействия. Иначе говоря, ускорением частиц в этой программе управляет только производная математической функции PES.****)

Рабочий файл NSPES_Pulsacja_Linii.leo возник таким способом, что колебания и деформации линейной структуры, происходящие от гравитационного воздействия, были потушены. В записанной (в этом файле) линейной структурной системе частицы колебаются и есть размещены друг относительно друга (в приближении) равномерно. Именно этот файл NSPES_Pulsacja_Linii.leo может служить тоже для исследования гравитационного влияния на пульсации структуры. Если открыть этот файл при помощи программы NucleonStand.exe, то можно наблюдать, как начинает развиваться процесс пульсации структуры и увеличивается густота размещения элементов структуры. Также в этом случае половина периода пульсаций равняется около 950 вычислительных итераций.

Наличие радиальных пульсаций в структуре неизбежно по той причине, что есть две составляющие воздействия: гравитационная и структурная. В структуре оба эти вида воздействий накладываются друг на друга и совместно создают процесс радиальной пульсации. Можно вообразить такую ситуацию, в которой структурные воздействия не существуют. Тогда никакие прочные структуры не могли бы возникать. Тогда частицы материи двигались бы в разные направления в области небесного тела, а это движение было бы последствием гравитационного воздействия. Существовала бы тенденция к увеличении уплотнения материи в направление центра тела. Но при функционировании только гравитационного ускорения не могли бы возникать условия для радиальной пульсации небесного тела. Ибо для этого есть необходима функция, которую можно коротко назвать упругостью материи, а эта функция может возникать только благодаря структурному воздействию.

Гравитационное уплотнение структуры
Разновидные размещения густоты материи (о которых выше упоминалось) есть представлены в двух наиболее простых ситуациях - их результаты находяться ниже.


----------------------------------------------------------------------------

Эти ситуации есть записаны в рабочих файлах NS_Pulsacja_Linii_b.leo и NSPES_Pulsacja_Linii.leo. Сравнивая расстояния, можно увидеть различие в размещении густоты размещения 41 частиц вдоль линейной структуры. Когда между частицами гравитационное воздействие отсутствует (что возможно только в теоретических рассуждениях и в модели явления, но невозможно в натуральных условиях, в природе), тогда частицы вдоль линейной структуры есть размещены (приблизительно) равномерно. Тогда как при функционировании гравитационного воздействия между частицами, расстояния между частицами есть тем меньше, чем ближе середины линейной структуры они есть расположены.***)

Модель пространственной пульсации

Линейную пульсацию можно использовать для интерпретации более сложного процесса в виде пространственной пульсации. Можно вообразить много длинных линейных структур, которые соединяются в некоторой центральной точке и есть направлены во все возможные стороны. Можно вообразить, что все составные частицы этих линейных структур обладают только такими потенциаловыми оболочками, которые обеспечивают структурные воздействия только с соседними, наиболее близкими частицами из данной линейной структуры. Они воздействуют друг с другом также гравитационным способом. Тогда как воздействие между частицами, которые входят в состав разных (соседних, близких и отдаленных) линейных структур, имеет только гравитационный хатактер. В вообрахении можно увидеть, что по поводу отсутствия структурных воздействий между соседними линиями (которые реализировались бы их составными частицами) колебания линейных структур, в виде их удлинения и укорочения, никак не есть друг с другом скоординированы. Это означает, что чаще всего колебания идут так, что когда одна линия находится на таком этапе процесса пульсирования, что она есть максимально удлинена, то в соседних линиях процессы их пульсации не есть никаким способом скоординирования ни с собой, ни с процессом пульсации данной линии. Иначе говоря, процессы пульсации в разных линиях протекают приблизительно с одинаковыми частотами, потому что длины линий есть приблизительно одинаковы. Но пульсации отдельных линий существуют на разных этапах (с разными фазами) развития.

Если на все эти пульсации смотреть как на процессы, которые происходят по-соседски в одно и то же время, то все они происходят без любой связи друг с другом, можно сказать, что происходят "без лада и склада". Главной причиной этого (наблюдаемого в воображении) процесса есть то, что между частицами с разных линий не существует структурное воздействие. Ибо для возникновения какой-либо связи между поведением соседствующих друг с другом линий необходимо нужно существование  структурного воздействия, а оно аккурат отсутствует.

Теперь можно вообразить, что в начале есть именно такая безладная ситуация, как представлена выше. Но внезапно появляется и начинает функционировать структурное воздействие между частицами из соседних линий. Что будет теперь происходить?

Прежде всего, начнутся процессы упорядочения движения частиц и постепенно будет возникать некое скоординированное пульсирующее движение всех линий вместе в одном глобальном процессе.  Глобальное развитие ситуации будет идти в то направление, чтобы все линии пульсировали скоординированным способом, то есть, чтобы все линии пульсировали с собой в фазе так, чтобы структура пульсировала как одно целое, как одно тело.

Это есть некий идеализированный образ ситуации. В природе столь идеально не получается. Но несмотря на то, что в действительных небесных телах существует много причин, которые вносят помехи в "чистый образ" радиальных пульсаций, то совместное функционирование двух воздействий: гравитационного и структурного, дает о себе эффективно знать именно в виде радиальных пульсаций небесных тел. И именно этот процесс наблюдается в виде пульсации цефеид и других звезд.

На радиальные пульсации звезд можно посмотреть ещё с другой точки зрения. Процесс сжатия звезды можно трактовать как падение вещества звезды в направление её центра, которое происходит при влиянии гравитационного воздействия. Во время этого процесса происходит сжатие материи; всё более и более уменьшаются расстояния между соседними элементами материи. Уменьшение расстояний между элементами материи равносильно тому, что эти элементы входят в области потенциального поля своих самых близких соседов, в которых существует ускорение соседов для их отдаления от себя. Следовательно, возникает ситуация, что материя, а более точно, её составные элементы отталкивают друг друга и процесс начинает идти в противоположную сторону. То есть, уменьшается плотность материи и начинается расширение звезды. Расширение звезды кончается, когда гравитационное воздействие притормозит движение материи, удаляющейся от центра звезды. Этот процесс напоминает торможение движения камня, который бросили перпендикулярно вверх. В конце концов расширение материи задерживается и снова начинается процесс сжатия звезды.*****)
_______________________________________________

*)  Упоминаемые программы находятся в пачке файлов на  http://pinopa.narod.ru/PaczkaNucleonStand.zip; при работе с программами может помочь короткая инструкция, которая находится на  http://pinopa.narod.ru/Programmy.html; рабочие файлы в формате leo, в которых есть записаны начальные параметры для моделированных явлений, находятся на http://pinopa.narod.ru/Pulsacja.zip.

**) Изменение параметров частиц, показывающихся в таблицы "Listing", из "X" на "u(x)" или в другую сторону, происходит после двоекратного нажима на левую клавишу мышки, когда курсор находится на белом поле таблицы. Увеличение скорости представления на экране компьютера течения моделированного процесса можно получить после двоекратного нажима на левую клавишу мышки, когда курсор находится на кнопке "Show Listing". Для обнуления скоростей всех частиц, которые существуют на данный момент, чтобы их записать как начальные параметры для нового рабочего файла в формате leo, служит кнопка "0", которая находится вблизи управляющей части пульта со стрелками.

***) Параметры, которые описывают частицы, системы частиц, время течения моделированного процесса, скорости частиц, их ускорения итд., не касаются никаких конкретных физических ситуаций в природе. Они связаны только с компьютерным моделированием общих физических процессов, чтобы на этой основе можно было выяснять и презентировать механизм течения этих процессов. По той причине в моделируемых ситуациях эти параметры существуют только в виде записанных чисел, без конкретных единиц измерения.

****) Дополнительная информация:
Информация для особ, которые хотят попробовать моделирующие программы "NucleonStand":
Компьютерные моделируюшие программы, которые можно скачать на "страницы пинопы", работают правильно на компьютерах с  системами Windows ME i Windows XP.
Возможно, что они будут хорошо работать также и с другими системами Windows, но это требует проверки.

После роспаковки моделирующей программы и после её открытия на экране появятся четыре точки, которы символизируют четыре частицы вещества, или появится некая система линий. Это есть эффекты, которые появляются автоматически после первого включения (открытия) программы на данном компьютере или после уничтожения рабочих файлов в формате leo, с которыми программа работала во время предыдущей сессии, и после включения программы в следующей сессии.
Если моделирующая программа уже работала на данном компьютере с файлами leo, то во время выключения работы программы в её памяти записываются параметры файла leo, с которым она работала в последнее время. После включения работы моделирующей программы в следующей сессии она автоматически открывает этот записанный (в памяти) файл leo. Моделирующая программа имеет тот недостаток, что для того, чтобы она хорошо работала с этим автоматически открытым файлом leo, надо этот файл снова открыть вручную так, как открываются другие файлы, с которыми будет работать моделирующая программа.

*****) В начале второй половины XX века Сергей А. Жевакин обработал другое объяснение радиальных пульсаций звезд. С его интерпретацией можно познакомиться на http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/NATURE/08_06/STARS.HTM.
____________________________________________________

Богдан Шынкарык "Пинопа"
Польша, г. Легница, 2012.06.20.
 

Hosted by uCoz