行星的起源(二):原行星物质汇聚的原动力——流体力

SamuelHan

magchinast 发表于 2014-3-7 15:24
其实我对于楼主理论中所说，类地行星最后依赖星风的吹动而形成的还是持一定保留的。因为目前有数量不少的G ...

yes, 气体行星或液体行星的星核只要够大，引力够强，就可以保护气体层不被吹跑。

SamuelHan

magchinast 发表于 2014-3-7 11:29
我觉得这个理论很有意义，对于解释类木-类地-类木这种奇怪的星系非常有帮助，这种星系用跃迁理论很难解释通 ...

这是他的行星胚形成比较早，比如他在主星原始云还有几十几百Au大小的时候就形成，一直到主星原始云收缩到他的轨道以内，他的行星胚积聚时间长，别说成为热海王星、热木星，就算形成超级气巨星、褐矮星，甚至成为正式的恒星伴星都有可能。

很多大小相差比较大的密近双星就是这样形成的。

SamuelHan

gohomeman1 发表于 2014-2-24 20:31
应该说，虽然只是个人猜测，但这个猜测有合理性。

不过，要更有说服力，你应该做些数值计算，说明流体真的 ...

结语

这一贴说了很多，那是因为当时在赶一些事，要把一些观点提前找个公开的场合张扬出来，就都贴到牧夫这里了。
虽然这一贴说得又多又杂，但主题没变，都是气体尘埃云在宇宙碎片汇聚、集结中的作用——流体力的作用！

我不是搞空气动力学或水动力学的，不会搞什么飞机军舰，但流体力学是基础物理学之一，定量分析不能张口就来，
但这一层作为给您的回复，也作为这一贴的结语，是经得起推敲的，所以，这个流体力学的定性分式就放这儿了：

流体力学的奠基石就是伯努利原理，或说伯努利方程式，
文字描述省了，公式：1/2*ρ*v^2 + ρ*g*h + P = constant
说明：ρ是流体密度，v是物件与流体的相对速度，g是当地重力加速度，h是参考高度，P是当地压强

连续流体中，两个点之间以constant为媒，有以下关系：1/2*ρ1*v1^2 + ρ1*g1*h1 + P1 = 1/2*ρ2*v2^2 + ρ2*g2*h2 + P2
在空气动力学中，通常ρgh变化不大，方程可以简化为：1/2*ρ1*v1^2 + P1 = 1/2*ρ2*v2^2 + P2
归整一下，可以有一个漂亮的表达式： P2 - P1 = 1/2*ρ1*v1^2 - 1/2*ρ2*v2^2
高速流动时，气流密度会受压缩，密度是一个变量，不同形体不同速度数据也不同，情况比较复杂，要靠实验才能取得数据，
低速流动时，气体可以近似当作不压缩，ρ1 = ρ2 = ρ，上式可以进一步化简为：P2 - P1 = 1/2*ρ*（v1^2 - v2^2），
这就是低速翼型的升力公式了。

宇宙星云密度低，可压缩性大，
而且星云的自转速度小（自转快了就不收缩了，把太阳捏碎打成1.5Au的气体云团，外围自转速度只有6m/s），
而云中碎片公转速度大（公转慢了就掉到云中心了，打碎了的1.5Au太阳云，运边缘碎片的公转速度和火星公转速度一样），
云中碎片与气体尘埃相对速度非常之大，所以实际情况是十分复杂的，地面实验室根本没有办法做这个实验，只能在近地轨道上模拟这种情况。

但是，作为定性分析，我们可以把云当作不可压缩的，用简单的低速升力公式近似分析
得出分析结果这后再进行气体压缩密度补偿，结果差多少，我们读物理的人心中都有数的。

为了做这个分析，可以做一个简化的模型，就是让所有的碎片都取简单的球形，
再简化一点，让所有的碎片球都有一样的半径R，让所有的相邻碎片球都有一样的间距d，
换个方向描述，一堆半径为R的碎片球，让一个dR=d/2的空壳层架空着，就是以半径为R+d/2的虚球进行密堆积，

在虚线球的密堆积中，虚线球占体积sqrt(2)*π/6=0.74048，空隙占比0.25952，
虚壳层在虚球中占比a=1-1/(1+dR/R)^3，总的空隙占比=0.74048a+0.25952，
把这些架空的球堆再简化一下：


在低速气流中，假设气流不可压缩，则中间总空隙占比越小，流速越大，v=v。/总的空隙占比


压差ΔP=1/2*ρ*（speed^2 - v。^2），
这个模型中的架空球堆，实际上可等效于一个管径可调的喉管，
流体力可以让管径缩小，管径缩小可反过来令流体力更大，这是一个力的放大反馈，
但这个反馈不是无限放大，最终有一个限制，就是实体球的堆积密度0.74048a，所以，“喉管”的极限是0.25952，
还有一个就是后面要说的沾滞、压缩等负面作用，可以让“喉管”到达极限空隙比0.25952的过程变得更柔和。

dR/R	speed/v。	ΔP/ρ	dΔP/ρ	ddΔP/ρ
4.481689	1.004516	0.009052	0.006539	0.004672
2.718282	1.014615	0.029443	0.020391	0.013852
1.648721	1.041502	0.084726	0.055283	0.034892
1	1.102001	0.214407	0.129681	0.074399
0.606531	1.217412	0.482093	0.267686	0.138005
0.367879	1.407092	0.979908	0.497815	0.230129
0.22313	1.679726	1.821481	0.841573	0.343757
0.135335	2.024247	3.097576	1.276095	0.434523
0.082085	2.40631	4.790328	1.692752	0.41666
0.049787	2.778119	6.71794	1.92762	0.23486
0.030197	3.098422	8.600222	1.882277	-0.0453
0.018316	3.347163	10.2035	1.603277	-0.279
0.011109	3.525357	11.42814	1.224645	-0.3786
0.006738	3.645803	12.29188	0.863734	-0.36091
0.004087	3.724057	12.8686	0.576724	-0.28701
0.002479	3.773603	13.24008	0.371477	-0.20525
0.001503	3.804461	13.47393	0.233847	-0.13763
0.000912	3.823485	13.61904	0.145109	-0.08874
0.000553	3.835138	13.70828	0.089249	-0.05586
0.000335	3.842249	13.76288	0.054594	-0.03465
0.000203	3.846578	13.79616	0.033285	-0.02131
0.000123	3.84921	13.81642	0.020252	-0.01303
7.49E-05	3.850808	13.82872	0.012307	-0.00794
4.54E-05	3.851778	13.83619	0.007473	-0.00483

只要气体密度大到一定呈度，流体力就可以对碎片群产生内聚力量，

这个作用会在d/R<9时明显增大，直到把碎片群完全密堆积在一起，
但碎片群密堆积之后不会象我前面所猜测那样产生流体夹断，而是会保持一个恒定的流速，一个恒定的压力，
直到碎片群堆积到足够大，产生的引力把碎片完全挤碎才会从中心开始产生流体夹断，
流体夹断区会随着堆积体的变大而从中心往外蔓延，直到把中心压成固液气三态以外的超密态。

从上图和表中还可以看到，当d/R<0.1时，压力的增加就会迅速放慢，仿佛遇到一堵气墙，不会发生快速碰撞，这就是气动弹性的作用.

直到d/R<0.01时才又再让他们重新靠近，因此在气体的作用下，碎片群不但能有效汇聚，而且不会发生快速碰撞，

把这两个图的横座标取对数，那个气动力的物理作用更明显


在这两个图里，流体力的起点、截止，加力、减力，启动、制动表现十分显著。
注：这里所有的分析图都没有考虑气体受冲击而压缩的情况，如果考虑了这种情况，作用力会更加轻柔。

这就是气体云的魔力，不是张口就来的！

如果考虑到高速气流的压缩作用，上面分析中涉及的动作点，speed/v。会小一点，但都会在同样的d/R值时产生作用，只不过作用力会轻柔一点，
如果再考虑到碎片群中的碎片的形状因和沾滞、阻尼，作用力会更轻柔。
具体会轻柔多少，很抱歉，没这个能力去做这些实验了。

致此，这一楼又over了，可以放心往下再开系列中的新贴了。

gohomeman1

现在确实要对你刮目相看了，这些表现貌似与以前几年的完全不是同一个人。

SamuelHan

gohomeman1 发表于 2014-4-23 08:47
现在确实要对你刮目相看了，这些表现貌似与以前几年的完全不是同一个人。

...

前几年因为是质疑了主流，而学界主流的主体思想是我不熟悉的，此短彼长，那是我不自量力，
近期因为弄的是行星的问题，都是经典的基础物理学能解决的问题，不涉及学界主流的主体思想，当然是游刃有余了，
学界主流的主体思想，如果有时间，我还是要从基础方面给予剖析的，这叫不撞南墙不死心。

有关行星的这个系列贴，接下来就会进入最后冲刺阶段，
会根据主星云团的收缩过程，从半径几百Au一直收缩到一两百万公里，
人探讨这个过程中，云中碎片的形态变化（被搓碎）、运动状态变化（被主星云团的自转同化）、碎片群的行为与形态，直到星胚的形成、星胚的夯实、行星熔融内部的形成，最后还要探讨主星点火后原行星气体层的消散、原恒星星云吸积盘的消散、未夯实星胚的下场、未成星碎片去向，估计还会把卫星的形成、气体巨行星的光环的形成、矮行星的形成都探讨一下。

说实话，我大学读的是基础科学，工作上选择了实体经济工作，现在回过头来继续玩这个，实实在在就是一个民科，
我搞这个一没名二没利，把东西放在这，希望官科们不要太矫情，能用的上就用，能有参考价值就看一眼，
只要牧夫的服务器没有让美国人定点了，东西放在这不会跑，总有人、总有机会能用得上的。

gohomeman1

有两点，一是你的头像实在令人难受，如果是个jpg图像还好，你是gif的，一直在跳；

二是你怎么解释行星形成中间的那个过程。电磁力把小尘埃粘接成大团已经有足够的实验证据。问题是，从1米大小的散碎、松软的团块，怎么凝聚到1km大小的，并再结合为10km大小的？（50km以上引力大概够了，但这段中间距离上，电磁力不够粘结，引力又不够吸引，貌似它们一次碰撞就会完全散架）
这部分如果你没有好思路，暂时先挂掉它，但这样整体分析就不完整。

SamuelHan

电磁力中有两点，
第一个是磁力，没有大阳和地球等大行星中间高压致密的第三态以外的物质，是产生不了磁场的，所以，原始星云里没有磁力的事。
电二个是静电力，前面有讨论过这个，就在这个主题系列的第一贴，第三层，“法拉利ss ”就说过这个问题，我分析过，否掉了，
http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-287693-1-1.html
否掉静电力的作用只有一个关键点，就是静电源于摩擦或气体受高能电磁辐射电离，摩擦生电有个特点，就是同类物质只能产生同种的带电性，在这种情况下，要想静电能成为物质聚汇的动力，靠静电汇聚起来的物质团一定是各种物质均匀分布的混合物，这样我们在宇宙中就不会看到任何的陨铁、陨（矿）石，在地球上也不可能有任何铜矿铁矿金矿稀土矿等等，这个显然与现实世界不同，静电力可以在实验室营造不同条件而玩出很多花样，但绝对不是行星形成的主力。

如果您有时间，请不妨细读一下我在系列贴的第一贴和这一贴的前面部份，还有后面的第三、四、五贴。
这几个贴有些互相重复，但都各有则重，您的疑虑和疑问都有讲到，而且这正是第一贴引起话题的主因。
致于不同尺寸碎片的汇聚，主要还是流体力，
我在正式描述流体力的时候，选词用字都很小心谨慎，
流体把碎片群汇聚到一起之后，就是一个稀疏的松散结构，气流还不断从他中间的孔穴间隙之流过，形成一个持久的向内汇聚压力，新的碎片如果运动方向差不多，就会直接加入；如果新的碎片与这个饭团成一个大算太大的角度，他加入饭团造成的冲击会很快分散到团中的各个小碎片上；就算这个新加入的碎片以大解度冲向这个碎片团，那怕是正面对撞，如果你打过桌球就知道，他最多就是象开球时那样，自己打进去，从另一边撞出一个或一堆总动量和自己原有动量一样的碎片，对碎片群影响不大。

这有点象滚雪球，除非遇到体态相若，并且大角度甚至正面对撞，否则只会越滚越大。