Динамика термически неустойчивого галактического и межгалактического газа

• Автор: Крицук, Алексей Георгиевич
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 93 c. : ил

ГЛАВА I. Нелинейные эффекты тепловой неустойчивости

§ I. Физическое описание неустойчивости

(а) Критерии неустойчивости

(б) Конденсационная мода

(в) Коротковолновое приближение

§ 2. Развитие неустойчивости: решения в приближении

слабой нелинейности

(а) Введение

(б) Основные соотношения

(в) Нелинейные эффекты

(г) Формирование конденсаций и сжатие среды 24 § 3. Формирование конденсаций и баланс давления
в межзвездном газе
§ 4. Формирование конденсаций в присутствии внешнего
гравитационного поля
(а) Введение
(б) Формулировка задачи
(в) Линейное приближение
(г) Нелинейные эффекты
§ 5. Эффекты гравитации и неоднородности. Морфология
конденсаций
Глава II. Тепловая неустойчивость среды в нестац ионарных
условиях
§ I. Критерии неустойчивости
§ 2. Нелинейные волны в термически неустойчивом газе
(а) Введение

(б) Волновое уравнение
(в) Линейные волны в охлаждающейся среде
(г) Нежнейные волны в сжимающейся среде 52 § 3. Эволюция возмущений волновой моды в оболочках звезд
и галактик
Приложение
Глава III. Динамика взаимодействия межгалактического газа и
межзвездного газа галактики. Эффекты движения и теплового баланса
§ I. Введение
§ 2. Эволюция холодных облаков в межгалактической среде
§ 3. Выметание межзвездного газа из спиральных галактик
(а) Введение
(б) Уравнения движения. Зависимость решений от начальных данных и параметров
(в) Поле тяготения галактики и эффективность выметания
Приложение 84Заключение
Литература

Исследование динамических процессов в галактическом и межгалактическом газе служит важным средством познания происхождения и эволюции галактик, скоплений галактик и их газовых подсистем. Большую роль в динамике диффузной среды играет действие различного вида неустойчивостей, диссипативных процессов теплопроводности и диффузии.
Теория гравитационной неустойчивости (см. [13 , с. 557 и приведенную там библиографию), основы которой были заложены Джинсом в его известной работе 1902 года, имеет большое значение для понимания процесса формирования небесных тел из первоначально однородного вещества и объяснения наблюдаемой неоднородности в распределении излучающей материи во Вселенной.
Самогравитация, однако, не является единственной причиной формирования плотных космических объектов. Об этом говорит существование класса объектов, включающего солнечные протуберанцы, диффузные межзвездные облака Н1, уплотнения в планетарных туманностях и др., гравитационные энергии которых оказываются много меньшими тепловых, обусловленных внутренним давлением. Естественное объяснение происхождения таких конденсаций было впервые предложено Занстра (см. [2]), отмечавшим, что поддержание равновесия по давлению в газе должно вызывать сжатие холодных областей и расширение горячих, приводя, таким образом, к формированию холодных конденсаций в среде высокой температуры.
Паркер [3] предположил, что рассматриваемое явление конденсации можно понять как следствие неустойчивости теплового равновесия диффузной среды. Он отметил, что если тепловое рав-

Перейдем в (2.17)-(2.19) к безразмерным переменным, полагая -сс = I, = I, 7=1 при -Ь = 0; (2.20)
здесь т£с определяется (2.2), с’// - изотермическая скорость
звука, черта указывает невозмущенное состояние. Уравнение энергии (2.19) с учетом введенных выше ограничений принимает вид
И - X-£±Р + Р О (2 21)
ь ь г-/ р р-ь °г ;
и при условии ,
может быть проинтегрировано:
7= Н-У £ 7 . (2.23)
При выполнении условий I), 2), (2.22) энтропия
51 - ^ (4-Ь) (2.24)
зависит только от времени, что позволяет полностью исключить влияние конденсационной моды в нелинейном режиме, поскольку развитие конденсаций связано с возмущениями энтропии. При ^ энтропия 5' —=>- + и можно ожидать также, что
если имеет место сжатие, или Т = р /у —еэ- 0 в случае охлаждения. Б дальнейшем ограничимся исследованием задачи при
Ье10'4)
Переходя в (2.17), (2.18) к лагранжевой переменной ~ Рс/я: , используя уравнение энергии (2.21), (2.23), получим квазилинейное, гиперболическое при <Г>0 уравнение для удельного объема V
+ Убывание энтропии обусловлено тем, что газ не представляет собой в рассматриваемой задаче замкнутой термодинамической системы.