Формирование звёзд и планет с точки зрения школьной физики. Детальный алгоритм рождения звёзд и появления планет, и следствия из него - страница 11

Тут придётся решить элементарную для 8 класса задачку, и вывести формулу скорости диффузии частиц разных атомов в газовой среде. Формула оказывается проста v= (k-1) *a*t, и расшифровывается как – устоявшаяся скорость оседания в гравитационном поле (v) равна произведению ускорения свободного падения (a) на среднее время между столкновениями (t) и на отношение массы частицы к средней молекулярной массе газа за вычетом единицы (k-1). Причём формула эта работает не только для отдельных молекул, но и для крупных частиц, состоящих даже из миллионов молекул. Только в последнем случае надо помнить, что чем крупнее частица, тем больше её поперечный размер, тем чаще будут происходить соударения. Но если принять, что частица состоит из N молекул, имеющих по отдельности коэффициент k, и частица приблизительно круглая, то получается что K (частицы) =N*k, а вот T=t/N^ (2/3), и тогда для крупной частицы v≈k*a*t*N^ (1/3)

Зачем это всё понадобилось? А вот зачем. Сперва посмотрим, что происходит на границе нашего облака радиусом порядка 500АЕ. Ускорение нам известно – порядка 10^-7, так же знаем характерное время t=1—100сек, и известна средняя молекулярная масса газа – около 2.8 (75% уже молекулярного а не атомарного водорода, и 25% гелия). И в этих условиях посмотрим к примеру на атом урана – вне зависимости от того, в составе какой молекулы он находится, его коэффициент К порядка 100, а значит средняя скорость диффузии в толще газа порядка долей миллиметра в секунду, или около 1—10 километров в год (год ≈ 30 миллионов секунд). До центра облака ему падать с такой скоростью десятки миллиардов лет. Но есть транспорт и побыстрее.

В исходном составе облака помимо самого водорода и гелия присутствуют в основном гидриды всех элементов, которые обычно похожи на простые шарики, или симметричные эллипсоиды, но помимо этого в ощутимых количествах имеются и молекулы с дипольными свойствами, в основном это обычная вода – чуть меньше чем 1 молекула из 1200 (или 1% всей массы), а так же встречаются и иные, например гидрид лития. А свойства воды нам всем хорошо известны с детства – зимой в воздухе она великолепно переходит из состояния пара в состояние снежинок, которые весьма быстро засыпают землю даже метровыми сугробами. А в вакууме, согласно справочникам, молекулы воды начинают слипаться при температуре около 200°К (-70°С).