Структуры в поле скоростей газового галактического диска

• Автор: Хоружий, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 280 с. : ил

Содержание

1 О возможности изучения динамики астрофизических дисков в двумерной постановке

1.1 Введение

1.2 Исходные уравнения для ’’объемных”

функций

1.2.1 Уравнение состояния

1.3 Вывод основных динамических уравнений для ’’плоских” функций

1.3.1 Оценки членов исходных уравнений по порядку величины

1.3.2 Два предельных случая астрофизических дисков

1.3.3 Ограничение на характерные времена процессов,

исследуемых в двумерной постановке

1.3.4 Замкнутая система интегро-дифференциальных
уравнений для баротропного диска
1.4 Замкнутая система дифференциальных уравнений для политропного диска во
внешнем гравитационном поле
1.4.1 Вывод двумерных уравнений
1.4.2 Частный случай потенциала Ф0 = Фо(г), Ф' =
1.4.3 О применимости С — const
1.5 Замкнутая система дифференциальных уравнений для политропного
самогравитирующего диска
1.5.1 Вывод двумерных уравнений
1.5.2 Почему градиент плоского давления не имеет
физического смысла силы

1.6 Получение замкнутой системы интегро-
дифференциальных уравнений для волн малой амплитуды
1.7 Вывод дисперсионного уравнена,
описывающего трехмерные возмущения
1.8 О решении уравнения Пуассона для диска
полутолщины А
1.9 Дисперсионное уравнение для волн в
плоскости диска
1.10 О роли возмущений вдоль оси вращения
1.10.1 Условия пренебрежения переносом массы вдоль
оси вращения
1.10.2 Условия пренебрежения инерционным членом в г-ом уравнении движения (условие пренебрежения
колебаниями вдоль оси вращения)
1.11 Заключение
2 Трехмерные нелинейные структуры и течения в астрофизических дисках
2.1 Введение
2.2 Вихри Россби в галактических дисках:
история вопроса
2.3 Двумерное приближение при изучении
динамики астрофизических дисков
2.4 Основные уравнения
2.5 Вывод основного нелинейного уравнения
2.6 О процедуре ’’векторного интегрирования”
2.7 О скалярной нелинейности в параболоиде
2.8 Скорость распространения скалярных вихрей Россби в галактических дисках
2.9 История вопроса о механизме радиального перераспределения вещества
в астрофизических дисках
2.10 Постановка проблемы
2.11 Вывод нелинейных уравнений переноса импульса
2.12 Усредненные по времени нелинейные
уравнения переноса импульса
2.13 Отсутствие радиального переноса массы
в бездиссипативном диске
2.14 Нелинейные явления, индуцирируемые волной плотности в бездиссипативном
Диске
2.14.1 Нелинейные добавки к потенциальной функции
2.14.2 Нелинейные поправки к закону вращения
2.14.3 Возбуждение нелинейного конвективного течения
2.14.4 Структура течения
2.15 Радиальный перенос массы в вязком диске
2.16 Эволюция поверхностной плотности диска
2.17 Сравнение предсказаний теории с
наблюдениями
2.18 Заключение
Метод восстановления полного векторного поля скоростей в газовых дисках спиральных галактик
3.1 Введение
3.2 Фурье-анализ наблюдаемой лучевой скорости и метод наименьших квадратов
3.3 Кинематические модели газового диска
галактики
3.3.1 Простейшая модель чисто кругового движения
3.3.2 Модель, учитывающая движение газа в спиральных рукавах
3.4 Нахождение радиуса коротации спиральновихревой структуры
3.4.1 Первый способ нахождения радиуса коротации

Заметим, что если вещество диска несжимаемо, т.е. с2 —» со, правая часть неравенства (1.19) стремится к нулю и это условие автоматически выполняется для всех процессов. Именно такая ситуация реализуется в случае ’’мелкой воды”, и в результате единственным условием применимости двумерных уравнений оказываются ’’пространственные” ограничения (1.27).
На первый взгляд, условие (1.19) должно легко удовлетворяться в силу малости толщины диска /?.. Чтобы понять, что это на самом деле не так, необходимо вспомнить, что малая толщина диска — следствие малости силы давления (по-существу с2) по сравнению с силами гравитации и инерции. В результате этого, величина, стоящая в правой части (1.19), представляет собой отношение двух малых величин и требует более пристального внимания.
Рассмотрим отдельно каждый из описанных случаев: самогравитирующий диск (в указанном выше смысле) и диск в доминирующем внешнем поле.
В последнем случае с2//г2 ~ [29], что приводит к ограничению характерных
частот процессов частотой обращения диска:
Т~2 ~ и2 < П2. (1.49)
Это условие требует дополнительных комментариев. Действительно, характерная частота процесса будет, вообще говоря, меняться, если он рассматривается в той или иной вращающейся системе отсчета, т.е. возникает вопрос, что именно надо понимать под характерной величиной частоты. Поскольку рассматриваемое ограничение вызвано конечностью времени установления вертикального равновесия, то с физической точки зрения ясно, что время установления равновесия в каждом конкретном месте диска должно сравниваться с характерным временем изменения параметров в этом же месте диска, т.е. характерное время процесса должно оцениваться в сопутствующей локальной системе координат. На частном примере возмущений малой амплитуды это показано в разделе 1.6.
В случае самогравитирующего диска его толщина может быть вычислена из приведенных выше соотношений. Для изотермического диска (как было показано выше, результат слабо зависит от уравнения состояния) имеем Л яз с2/(7гСгсго). Следователь-