Силовое поле звездной системы создается отдельными материальными точками — звездами, находящимися одна от, другой на больших расстояниях. Такое силовое поле имеет сложную структуру и в нем необходимо различать силы двух родов. Каждая является силой тяготения, вызываемой притяжением масс, но свойства их различны.

Посмотрим, какие силы действуют на некоторую звез­ду, движущуюся в звездной системе. Ее притягивают все остальные звезды системы. Эти силы геометрически скла­дываются в одну силу. Но в той суммарной силе целе­сообразно рассмотреть две части. Одна часть образована притяжением ближайшей звезды, или двух-трех, несколь­ких ближайших звезд-соседей, а другая часть вызвана притяжением всех остальных звезд системы. Нетрудно понять, что сила притяжения всех звезд системы, исклю­чая ближайшие, зависит от того, в каком месте звездной системы находится рассматриваемая звезда. Если, напри­мер, рассматриваемая звезда находится на некотором расстоянии от центра звездной системы, имеющей сфериче­скую симметрию, то общее притяжение звезд системы, исключая ближайших соседей, составит силу, направленную к центру системы. Зависимость величины этой силы от расстояния рассматриваемой звезды до центра системы будет определяться общим законом распределения звезд в системе. В самом центре сферической системы эта сила будет равна нулю, так как притяжения всех звезд, исклю­чая ближайших соседей, в центре системы уравновешивают друг друга. Итак, сила притяжений всех звёзд системы, кроме звезд — ближайших соседей, определяется ха­рактером строения звездной системы и тем местом, кото­рое занимает в ней в данный момент рассматриваемая звезда. При движении звезды в звездной системе изме­нение этой силы носит закономерный характер. Поэтому ее называют регулярной (т. е. правильной). Если известно общее строение системы, то для каждого места в ней можно вычислить величину и направление регулярной силы.

Иное дело — часть суммарной силы, образованная притяжением ближайшего соседа или нескольких бли­жайших соседей — звезд. Нетрудно понять, что эта сила носит случайный характер. Она зависит от того, как слу­чайным образом сложится обстановка в ближайших ок­рестностях рассматриваемой звезды, как расположатся в окрестностях звезды-соседи. Заранее предсказать величи­ну или направление этой силы невозможно. Она является случайной величиной, и единственное, что можно сде­лать, это найти вероятность того, что она примет то или иное значение. Поэтому эти силы, вызванные притяжени­ем ближайшего соседа или нескольких ближайших звезд-соседей, называют иррегулярными, то есть неправильными.

Как, наверное, уже успел заметить читатель, тонкость вопроса состоит в том, что нельзя по смыслу задачи оп­ределенно указать количество ближайших соседей, притяжение которых образует иррегулярную силу. Очевид­но лишь, что в иррегулярной силе наибольшую роль иг­рает ближайший сосед, следующую по значению роль второй по расстоянию сосед и т. д.

Разделение влияний на регулярные и иррегулярные, вызываемые общим закономерным характером условий и условиями, случайным образом складывающимися в непосредственной близости от рассматриваемого тела, субъекта, является универсальным. Какую бы среду, какую бы область взаимоотношений в природе мы не рассмотрели, такое разделение влияний естественно и целесообразно. Даже, в такой сложной по своему харак­теру области взаимоотношений, как взаимоотношения че­ловека и общества, ясно проступает разделение влия­ний на регулярные: влияние общества в целом — выработанные им законы, уклад жизни, и иррегулярные; влияние тех членов общества, с которыми субъект непос­редственно общается — членов семьи, друзей, товарищей по работе. И здесь вы не можете указать точно той границы, где кончается влияние на вас отдельных людей и начинается влияние общества в целом.

Невозможно полностью отделить друг от друга регу­лярные и иррегулярные силы звездной системы. Они составляют единство. Но они являют и противополож­ность, так как природа их различна. Их единство и их противоположность — это единство и противоположность закономерности и случайности.

Попробуем теперь сравнить роль регулярных и ир­регулярных сил в.звездной системе. Для простоты будем сравнивать силу, прилагаемую к данной звезде всей звездной системой, с силой притяжения только одного самого близкого соседа. Если ближайший сосед находит­ся далеко, то притяжение его незначительно и регуляр­ная сила (сила притяжения всей звездной системы) больше иррегулярной силы (силы притяжения ближай­шего соседа). Если же ближайший сосед достаточно бли­зок, то иррегулярная сила больше регулярной. Поэтому около каждой звезды в звездной системе можно некото­рым радиусом провести сферу и разбить таким образом все пространство звездной системы на две части: одна часть — это пространство вне этих сфер, здесь преобла­дают регулярные силы, и вторая часть — пространство в сферах (рисунок),  здесь преобладают  иррегулярные силы, так как если звезда, за движением которой мы сле­дим, попадет внутрь одной из сфер, то там у нее окажется очень близкий сосед, вызывающий большую ир­регулярную силу.

 

 

Если для простоты предположить, что звездная сис­тема имеет сферическую форму и звезды распределены внутри сферы равномерно, то можно подсчитать, что от­ношение суммы маленьких объемов,- внутри которых ир­регулярная сила больше регулярной, к объему всей звёздной системы равно

(2 m3/2)/( N m3/2)                 (1)

    Очевидно, что чем больше отношение (1), тем значи­тельнее роль иррегулярных сил в звездной системе. Сле­довательно, в системах с большим числом звезд N иррегулярные силы играют меньшую роль, чем в бедных звездами системах. Имеет, также значение множитель m3/2 m3/2. Числитель этой дроби означает среднюю вели­чину степени 3/2 массы звезды, а знаменатель — степень 3/2  средней величины массы звезды. Если бы все массы звезд были равны, то числитель и знаменатель этой дро­би были бы одинаковы. Если же массы звезд не одина­ковы, то можно математически доказать, что эта дробь всегда больше единицы, причем она тем больше, чем больше различия в массах. Для примера рассмотрим три случая для двух масс: 1) когда массы равны, 2) когда вторая масса втрое больше первой массы и 3) когда вторая масса в десять раз больше первой. Значение дроби будет подсчитываться так:

1)      ((1/2)(13/2+13/2))/((1/2)(1+1)) 3/2 = 1

2)      ((1/2)(33/2+13/2))/ ((1/2)(3+1)) 3/2 ≈1,09

3)      ((1/2)(103/2+13/2))/ ((1/2)(10+1)) 3/2 ≈1,27

Мы видим, что для двух масс значение дроби тем боль­ше, чем больше различив в массах.

Роль  иррегулярных сил тем больше, чем больше раз­личие в массах тел звездной системы, т. е. чем более не­однородна звездная система. Значение этого вывода вели­ко потому, что в некоторых звездных системах, а именно в галактиках, нужно рассматривать как отдельные тела не только одиночные звезды, но и шаровые скопления, рассеянные скопления, звездные облака, облака диффуз­ной материи. Массы некоторых из этих объектов в де­сятки и сотни тысяч раз больше масс отдельных звезд, неоднородность системы весьма значительна, и дробь m3/2 m3/2 может достигать значений 10— 103.

Все изложенное справедливо не только для звездных систем, но и почти в равной степени для систем, состоящих из галактик, т. е. кратных галактик и скоплений галактик. Некоторое отличие состоит в том, что в крат­ных галактиках и скоплениях галактик расстояния меж­ду галактиками не намного превосходят диаметры галак­тик. А в звездных системах, как мы отмечали выше, рас­стояния между звездами огромное в сравнении с диамет­рами звезд. Однако это отличие не является коренным. Оно будет сказываться лишь в том, что формулы, кото­рые совершенно точны для звездных систем, для систем, составленных из галактик, верны приближенно.

Выражение (1) показывает, что в системах, где чис­ло тел не превосходит 10, а именно в кратных звездах и в кратных галактиках, область пространства, где иррегулярные силы больше регулярных, составляет большую часть всего пространства системы. Значит, в кратных звездах и в кратных галактиках роль иррегулярных сил превосходит роль регулярных сил. В рассеянных звезд­ных скоплениях и небольших скоплениях галактик, где число тел исчисляется сотней или несколькими сотнями, эффективность иррегулярных сил меньше, чем эффек­тивность регулярных сил, но весьма существенна. В ша­ровых звездных скоплениях число звезд измеряется мно­гими сотнями тысяч. Здесь в сравнении с регулярными силами роль иррегулярных сил очень мала. Таково же положение в сферических скоплениях галактик, содер­жащих многие тысячи членов. Наконец, совершенно ничтожна роль иррегулярных, сил в галактиках, где число звезд исчисляется миллиардами и десятками мил­лиардов.
Приглашаем Вас обсудить данную публикацию на нашем форуме о космосе.

Т.А.Агекян «Звезды, Галактики, Метагалактики» 1981 год. Издание третье, переработаное и дополненое