Космическая газодинамика

КОСМИЧЕСКАЯ ГАЗОДИНАМИКА, раздел астрофизики, в котором движение газа (плазмы) в космических условиях изучается методами газовой динамики. Сформировалась в самостоятельный раздел в 1940-х годах. Применяется при исследовании движений в атмосферах и внутри Солнца и звёзд, в солнечном, звёздном и галактическом ветре, в межпланетном, межзвёздном и межгалактическом газе, в газовых туманностях. Методы космической газодинамики используются при изучении: процессов образования и разрушения звёзд, их пульсаций, проявлений вспышечной активности и т. д.; формирования планетных систем, звёздных скоплений, галактик, активных ядер галактик, квазаров, а также при исследованиях других космических объектов и явлений. Методы космической газодинамики являются основой таких современных методов изучения внутреннего строения Солнца и звёзд, как гелиосейсмология и астросейсмология.

Наиболее характерные явления, рассматриваемые в космической газодинамике, - ударные волны, турбулентность, конвекция, аккреционные течения (смотри Аккреция), гравитационная (джинсовская), тепловая и другие типы неустойчивостей. Огромные изменения плотности (и масштабов течения) вещества, возникающие при гравитационной неустойчивости, аккреции, коллапсе внутренних частей звёзд (вызывающем вспышки сверхновых звёзд и, вероятно, гамма-всплески), приводят к тому, что во многих случаях течение вещества приобретает форму дисков вокруг компактных объектов и струйных выбросов (джетов) вдоль оси диска. Такие структуры видны в областях звездообразования в объектах Хербига - Аро, биполярных туманностях и протопланетных дисках; в двойных рентгеновских источниках, где происходит перетекание вещества с обычной звезды на компактный объект (нейтронную звезду или чёрную дыру), в активных ядрах галактик, квазарах и радиогалактиках.

Ударные волны широко распространены в космосе. В солнечной атмосфере они создаются хромосферными вспышками и, проходя через корону, дают всплески радиоизлучения, а дойдя до Земли, вызывают магнитные бури и связанные с ними геофизические явления. Сильные ударные волны образуются в межзвёздной среде под влиянием расширяющихся оболочек новых и сверхновых звёзд, при движении джетов сквозь окружающее их вещество (нередко со скоростью, близкой к скорости света) и во многих других случаях.

Специфика газодинамических явлений в космических условиях обусловлена тем, что космическая среда представляет собой частично ионизованный газ - плазму. В плазме большую роль играют коллективные процессы - взаимодействия частиц не с отдельными частицами, а с полями, создаваемыми совокупным движением большого числа частиц.

Космическая плазма обычно пронизана магнитным полем, которое влияет на движение частиц ионизованного газа и приводит к разнообразным и сложным явлениям, изучаемым космической магнитогидродинамикой. Ещё одна особенность космической газодинамики - необходимость учёта самогравитации газовых масс космических объектов, наиболее наглядно проявляющейся при звездообразовании. В космической газодинамике широко применяется двумерное и трёхмерное численное моделирование.

Лит.: Каплан С. А., Пикельнер С. Е. Межзвездная среда. М., 1963; они же. Физика межзвездной среды. М., 1979; Пикельнер С. В. Основы космической электродинамики. 2-е изд. М., 1966; Космическая газодинамика. М., 1972; Баранов В. Б., Краснобаев К. В. Гидродинамическая теория космической плазмы. М., 1977; Спитцер Л. Физические процессы в межзвездной среде. М., 1981; Имшенник В. С. Радиационная релятивистская газодинамика высокотемпературных явлений. М., 1981; Кокс Дж. Теория звездных пульсаций. М., 1983; Бочкарев И. Г. Магнитные поля в космосе. М., 1985; Бисноватый-Коган Г. С. Физические вопросы теории звездной эволюции. М., 1989. Смотри также литературу при ст. Космическая магнитогидродинамика.