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2016年1月12日 (火)

S7  超新星後の大寒冷期

《超新星の後にくるもの》

大寒冷期は、どのようにして始まるのだろうか? 超新星の期間は既述のようにかなり早く終わるものとされる。そうして、そこでは後半の吸熱反応が高速度で進行し、それが進み切ってしまうにつれ、もはや新しい核反応は起こり得なくなり、輻射は急速に衰える。

火星軌道の外側までの”焼け跡”にあった原子は、おそらく電子を剥ぎ取られた、重い原子核ばかりだろうが、急速に中心部に向かって落ち込み始める。中心部にこうして、大きな重力の中心ができる。

次いで”焼け跡”の外側の空間、つまり木星以下の惑星がある大惑星空間に拡散していたやや重い元素、すなわちシリカ、マグネシウム、鉄の類も、落ち込み始める。中心部に向かって、重力に引かれて動き始める。

その次に、もっと外側にまで拡散していたやや軽い元素、すなわち酸素(O)、窒素(N)炭素(C)なども、より一層、ゆっくりと落ち込み始める。遠いところまで拡散していた原子には、中心核の重力の作用も弱いので、のろのろと動き始める。そうして、より長い時間をかけて落ち込んでゆく。

次に、もっともっと遠くまで拡散していた水素原子が、さらに一層、ゆっくりと落ち込んでゆきはじめる。1兆キロメートルも離れたところまで飛んできていた水素原子が、中心部の重力中心に帰り着くまでに1000万年もかかることはすでに述べた。

全部の水素原子が皆が皆までこんなに遠くに来ているというわけではない。しかし、水素原子が”焼け跡”の附近にいたという可能性は少ないであろう。ただ、水素原子から電子を剥ぎ取った形のプロトン(P)は、”焼け跡”のあたりにも沢山にある---という原理はすでに述べた。これからは比較的に早く中心部に落ち込む。

そうして、中心部においてプロトンの集積を形造ってゆき、やがて新しい太陽、すなわち「イマ太陽」、イマ現に我々を照らしている太陽の、いちばん初めの核反応であるところの、P-P反応(プロトンとプロトンとでヘリウムをつくってゆく反応)を始めることができる程度に、重力収縮によって集積されてゆき、また、重力収縮から得たエネルギーを溜めて温度を高めてゆくのである。

《太陽の大寒冷期》

超新星反応が終息してから、次のP-P反応が始まるまでの間、例の中心部にある重力の中心体は、一体どのように見えるのであろうか? それはつまりはこの書物でいっている大寒冷期の太陽なのであるが、それは、どのようになっているのか?

この点を二つの方向から説明しておきたい。一つの説明は、それが一般の天文学や地学で説明されている白色矮星(ハクショクワイセイ)である---ということだ。白色矮星は一般には超新星が爆発した後の残がいとされている。

この一般理論から推して、我々太陽も、ムカシ太陽の爆発のあと、この白色矮星になったはずであるが、これを、もう一つ別の角度から説明しておこう。別の角度というのは、この我々の白色矮星の温度とである。

私の仮説の中での試算の中には、後述する木星の表面温度と、その木星の表面にあって水素が揮発せずに液体または固体であり得るための条件を求める計算---というのがある。

この計算から大寒冷期の太陽の輻射強度を求めてあるが、それによると、イマの太陽の輻射強度の約1000分の1以下でなければならないことになっている。そうでないと、木星表面での水素化合物がはなはだ造り難いことになり、木星の成因説明が難しくなる。

さてこの条件からさらに求めた太陽の---ただしは白色矮星時代の太陽の---表面温度は絶対温度で約1100度である。摂氏では830度であるが、これから考えると、当時の太陽は赤色からようやく白色に変わる程度の温度であり、まず肉眼では白く見えていたであろうと推定される。

さてこのようにムカシ太陽とイマ太陽との中間の状態をかなり詳しく説明した理由は、これからの分析を基礎にして、後の”天体有機合成化学”---つまり天体の上でアンモニア、メタン、それに我々の最大の問題であるミズ(H2O)がどのような過程・圧力・温度等によって造られるのかの化学---を検討するための最も大切な基本数値を得るためなのである。

それには徹頭徹尾、水素の拡散密度や沸点等が基本になる。水素の沸点は絶対温度で20K(摂氏零下約253度)であるので、この温度よりも寒い場所でないと、何はともあれその天体に水素を集積することができない。つまりは、水素の”ドカ雪”は大寒冷期においてでないと降らない、というわけである。

大寒冷期当時、地球の軌道の位置では、どの程度寒かったかを、参考のためにお話ししよう。その時の地球の温度は---地球が出来ていたとして---零下230度くらい。しかし水素にとっては暖かく、沸点を約25度も超えている。

木星より内側、つまり火星以下の小惑星のいるところは、すべて水素にとっては暖か過ぎるので、小惑星では水素化合物の必須の原料としての水素の集積は、出来難いのである。

さて、もう少し、大寒冷期の続きを見よう。白色矮星になった太陽めがけて、プロトンが落ち込んでゆく事はすでに述べた。これが集まって、重力発光が少しづつ進み、さらに集まるにつれて温度が上がり、1500万度に達した所でP-P反応が始まる。

P-P反応が暫時続いた後でCNサイクルに入り、平衡温度は1億度になるが、問題はそれ以前のP-P反応時代の太陽の表面温度である。

この時代の太陽の表面温度は正確には判らない。しかし、木星での条件を考えると、白色矮星時代の表面温度よりは遥かに高い。

従って、P-P反応時代には木星には、もう”ドカ雪”はやんでいた---とみられるのである。しかし木星よりさらに遠い土星では、まだ水素のドカ雪は降り積り得た---P-P反応の時代でも---と思われるような結果が、後述の集水計算にみられる。

大寒冷期の長さを、だから、各惑星に対し一律に3000万年として計算することは、とくに木星に対して当てはまらないことのようである。

木星にとっての大寒冷期は他の惑星よりは遥かに短かく、4分の1程度に短縮した期間について計算すべきものだと考えられ、P-P反応の時代を除いたものが木星にとっての大寒冷期、すなわちドカ雪構造の形成される期間なのである。このように考えれば辻つまが合うようだ。

《核と殻の形成》

既述した大寒冷期のまっただ中にある太陽系空間の中には、超新星現象でできた諸元素がほとんど全部の種類にわたって、しかし元素の原子量に応じて、軽いものは遠くに、重いものは近くに、そしてまた、遠近に応じて各種の分布密度でもって、拡散して存在している。

それが今や大寒冷期の始まりと同時に、いっせいに動きだし、そしてまたこの場合も各種各様の速度で中心の太陽の方向にむかって落下してゆく。たぶん、憶測に過ぎないことであろうが、例の”焼け跡”のような空間にあったものは真っ先に中心部に集結し、イマ太陽の核のようなものになり、その後の収縮の中心になったであろう。

次いで”焼け跡”の外に拡散していたものが、旧焼け跡に落ち込み始め、その近辺で現在の小惑星(火星・地球・金星・水星)の核をつくったのであろう。ただしこの場合の核は、ドカ雪構造に対しての核という意味である。

小惑星の核の周囲には、その後、水素化合物の集積のチャンスがほとんどなく、ただ酸素はかなり含まれているところの現在の地球の地殻のような構造ができたりしたものと考えられる。

大惑星が現在存在している空間は、例の”焼け跡”の空間の外側におよそ半径60億キロメートルほどの範囲にひろがっているが、この空間に拡散していた物質の物理的状態は、”焼け跡”の物質のあり方とは違っていたと考えられる。

つまり、”焼け跡”にいたのはほとんど原子核ばかり---電子がない---の状態であったのに対して、その外側の拡散空間の諸元素は電子の衣を着けた状態であり、一部分の電子をはじき飛ばされて、イオンの状態になっていたと考えられる。

このイオンの大群は、全体としては正電荷の雲をつくり、最も外側にある電子雲との間に、クーロムの力が働くことになる。クーロン力の場の中で、落下する諸物質には逆方向に引っ張る力があらわれ、落下運動に粘りの現象が生じる。

このようにして大惑星空間に拡がっていた諸物質の行動は著しく緩慢なものになる。が、それでも重い元素のイオン群は早く収縮してゆき、その過程の中で現在の大惑星の核をつくった---とするのが、私の仮説の中での考え方である。

この核ができた後へ、さらに一層外側にまで拡散していたO(酸素)やN(窒素)やC(炭素)およびH(水素)の大群が、中心部の太陽への帰路を急ぎながら通りかかる。

そこへ、大惑星の核がすでに出来ているものだから、核の近くを通ることになった前述の諸元素はこの核の万有引力に引きつけられ、核の外側に”ドカ雪”が降ったように見えるところの、厚い厚い有機化合物の殻を造った。

上記のような仮説的な過程の中で、収縮運動つまり太陽方向への諸原子の落下運動を、逆の方向へ引き戻しあるいは押し返すような方向に働く力として、前半、寒冷期の開始直後にはクーロン場の力もあることは述べたが、後半になって中心部太陽が再びP-P反応で輝き始めると、その輻射圧がかなり強くきいてくる。

これも重要な反方向の力であり、各種の原子に対し、少しづつ異なったブレーキをかける。このようなブレーキは総合的に、拡散運動とあわせて、各種の重さの原子に対して、異なった集中位置を与えることになると思われる。

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