Магнітне поле в кільцевому шіхтованном сердечнику з анізотропним властивостями

Сучасну електроенергетику відрізняють різноманітністю конструктивнихвиконань і режимів роботи силових електротехнічних пристроїв (СЕУ),високі питомі навантаження всіх елементів останніх, використання дляферомагнітних шіхтованних сердечників (ШС) кращих марок холоднокатанихлистових електротехнічних сталей (ЛЭС) з властивою їм анізотропієюмагнітних властивостей (АМС) [1]. У цих умовах застосування традиційнихметодик електромагнітних розрахунків стає важким черезпояви додаткових похибок, обумовлених НЕ урахуванням фактичногохарактеру розподілу вектора магнітної індукції в анізотропнихмагнітопроводі. Постійне прагнення до оптимізації конструктивних рішень,розширення можливих режимів роботи роблять необхідним залучення дорозрахунку апарату електромагнітного поля [2, 3].
Як показують наукові дослідження, стримуючим чинником застосуванняпрогресивних методик стає відсутність необхідного набору довідковоїінформації на магнітні властивості електротехнічних сталей і зокремавекторних характеристик намагнічування [4], де - векторнапруженості магнітного поля (МП).
Для обгрунтування необхідності врахування векторного характеру магнітноїанізотропії використовуємо метод математичного моделювання на прикладі ШСкільцевої форми, де вплив стиків виключено, а магнітна анізотропіявиявляється в найбільш явній формі.
Для визначення магнітного поля в кільцевому анізотропним ШС вирішуємо крайовузавдання при заданому магнітному потоці, що відповідає амплітудіперемагнічування, в циліндричної системі координат відносновекторного магнітного потенціалу. Остаточне розрахункове диференціальнерівняння в приватних похідних має вигляд:
| | (|
| | 1 |
| |)|

де; - нелінійні питомі магнітні опору обумовленічерез відповідні проекції і на осі x та y, що збігаються зосями магнітної анізотропії, відповідно,? = 0 і 90о. Символ z привекторному потенціал опущений.
Рівняння (1) є нелінійною і аналітичного рішення не має.
Рішення останнього може бути отримано одним з відомих чисельнихметодів.

Рис. 1. Принцип вимірювання напруженості магнітного поля в різних точках в радіальної координаті кільцевого сердечника.
На основі чисельного методу кінцевих різниць проводиться розрахунокмагнітного поля кільцевого ШС у функції відносини радіусів r, ступеня АМС До
[4], і амплітуди середньої по перетину магнітної індукції ВМср. Примоделюванні варіювалося відношення радіусів r, ступінь АМС К і рівеньнасичення характеристики намагнічування. Результати моделювання показали,що зі зростанням До істотно зростає неоднорідність МП в областікільцевого сердечника, де напрямку вектора безпосередньо прилягають доосі легкого намагнічування ЛЭС, причому характер розподілу якісновідрізняється від випадку К = 1 (ізотропного матеріалу). Збільшення підсилюєцю неоднорідність МП в серцевині. При значних насичення, останнянаближається до розподілу в ізотропному кільцевому сердечнику.
Рис. 2. Залежності В * (r) в кільцевому сердечнику зі сталі 2412, в кутовихположеннях? = 0 і 90o в ненасичених режимах (Вмср? 0,8 Тл). Rв і Rн --внутрішній і зовнішній радіуси; В * = Вм/Вмср - відносне значеннямагнітної індукції.
При моделюванні МП в кільцевому ШС приймається ряд припущень, якімогли вплинути на точність розрахунку. Для математичної моделі та обгрунтуванняправомірності прийнятих припущень проведені спеціальні експериментальнідослідження на кільцевих ШС, виготовлених з холоднокатаних ЛЭС 3413 і
2142 з різними рівнями магнітної анізотропії.
З одного рулону кожної сталі були виготовлені і спільно підданівідбудовного відпалу у прохідній печі пакети стандартних смуговихзразків (для різних напрямків намагнічування) і кільцевихсердечників. Смугові зразки для отримання необхідної для розрахунківвихідної інформації про магнітні властивості матеріалу вирубувалися під кутами донапряму прокатки? = 20о, 30о, 55о, 75Про, 90о і вздовж НП (? = 0).
Кільцеві сердечники з відношенням радіусів r = 2,1, мали діаметри,відповідно Дн = 231,2 мм, ДВН = 110 мм (рис.1). Очікувалося, що великаr призведе до значного перерозподілу МП по висоті спинкиосердя, а розмір ширини спинки 60,6 мм забезпечить достатнюроздільну здатність у визначенні виміру магнітної індукції порадіальної координаті.

Рис. 3. Залежності В * (r) в кільцевому сердечнику зі сталі 3413, в кутовихположеннях? = 0 і 90o в ненасичених режимах (Вмср? 0,8 Тл). Rв і Rн --внутрішній і зовнішній радіуси; В * = Вм/Вмср - відносне значеннямагнітної індукції.
Для виключення впливу механічних напруги сердечники збиралися безстягуючих зусиль. При цьому також контролювався узгоджений спосібшихтуванням окремих кілець. Щоб при локальних вимірах результатигарантували достовірність, будь-то не було свердління пакету виключалися.
Для доступу до бічної поверхні пакет збирався з двох полупакетов зповітряним проміжком, де можна було б розмістити датчик-зонднапруженості МП. У кутових положеннях сердечника? = 0 і? = 90о,збігаються з осями магнітної анізотропії матеріалу, були передбаченірадіальні канали, що дозволяють пересувати датчик напруженості уздовжрадіальної координати і здійснювати вимірювання дотичної складовоїнапруженості Н? м при різних значеннях амплітуди середньої по перетинумагнітної індукції (рис. 1). Оскільки з результатів математичногомоделювання МП анізотропного ШС відомо, що на осях магнітноїанізотропії радіальні складові векторів і відсутні, завимірюються значень Н? м і кривої намагнічування можна визначитивідповідні значення B? м. Таким чином, встановлювався характеррозподілу Bм по радіусу при різних насичення осердя. Всівимірювання проводилися при синусоїдальній магнітному потоці на частоті f =
50 Гц.
На рис. 2 і 3 представлені залежності магнітної індукції (у відноснійформі) від радіальної координати в кутових положеннях, що відповідають осяммагнітної анізотропії (? = 0 і 90о) для обох марок сталей - 3413 (К = 7) і
2412 (К = 1,6). Зазначені криві характерні для ненасичених режимівроботи. На цьому ж малюнку крапками відзначені результати вимірювань, якіпідтверджують хорошу збіжність з розрахунком.
Таким чином, в результаті моделювання МП кільцевого ШС встановленанеобхідність використання при розрахунках векторних характеристикнамагнічування, що особливо важливо для текстурованних сталей з великими К.
Визначальний вплив на характер МП надають кутові характеристикимагнітної анізотропії? (В,?) [4]. Використання при розрахунках МП однихтільки довідкових характеристик Н? (В,?), тобто за умови? = 0 (де Н?
- Проекція вектора на вектор) призводить до такого ж розподілу
МП при математичному моделюванні, як і у випадку відсутності анізотропії
(К = 1). Слід зауважити, що для інших випадків використаннятекстурованних ЛЭС в ШС СЕУ анізотропія буде накладати умови наробочі характеристики магнітопроводів, і це необхідно враховувати ціполя.
Магнітне поле Землі
Механізм виникнення, пропозиції щодо його експериментальної перевірки івикористання

Існує ряд гіпотез, що пояснюють виникнення магнітного поля Землі. УОстаннім часом одержала розвиток теорія, що зв'язує виникненнямагнітного поля Землі з протіканням струмів у рідкому металевому ядрі.
Підраховано, що зона, в якій діє механізм «магнітне динамо»знаходиться на відстані 0,25 ... 0,3 радіуса Землі [1].

Слід зауважити, що гіпотези, що пояснюють механізм виникненнямагнітного поля планет, досить суперечливі і до теперішнього часуекспериментально не підтверджено.

Що стосується магнітного поля Землі, то достовірно встановлено, що воночутливо реагує на сонячну активність. У той же час спалах на Сонці неможе зробити помітного впливу на ядро Землі. З іншого боку, якщозв'язувати виникнення магнітного поля планет з струмовими шарами в рідкомуядрі, то можна зробити висновок, що планети сонячної системи, що маютьоднакове напрямок обертання, повинні мати однакове напрямокмагнітних полів. Так Юпітер, обертається навколо своєї осі в ту ж сторонущо і Земля, має магнітне поле спрямоване протилежне земному.

Пропонується нова гіпотеза про механізм виникнення магнітного поля Земліі установка для експериментальної перевірки.

На рис. 1 зображена схема Сонце-Земля. Земля (З), обертається навколо своєїосі NS з кутовою швидкістю?. Земля має магнітне поле, північний полюсякого знаходиться на південному географічному полюсі. Щоб отримати магнітнеполе такого напрямку, навколо земної кулі, в площині перпендикулярнійосі обертання Землі, повинен існувати стійкий струмовий шар зі струмом iз.
Назвемо його струмом Землі. Отже, над поверхнею Землі повиненіснувати проводить шар, за яким повинен замикатися ток iз. Такийшар існує - це іоносфера.

Розглянемо яким чином може вознікануть спрямований ток iз в іоносфері.
Сонце, в результаті ядерних реакцій що протікають у ньому, випромінює внавколишній простір величезну кількість заряджених частинок великихенергій (енергія частинок сонячного вітру? 1027 ... 1029 ерг/с) - такзваний сонячний вітер. По складу сонячний вітер містить, головнимчином, протони, електрони, трохи ядер гелію, іонів кисню, кремнію,сірки, заліза [1]. Частинки, які утворюють сонячний вітер, що мають масу ізарядом, захоплюються верхніми шарами атмосфери в бік обертання Землі.
Таким чином, навколо Землі утворюється спрямований потік електронів,рухаються в бік обертання Землі. Електрон - це заряджена частинка, аспрямований рух заряджених частинок є не що інше, як електричнийструм. За напрямок струму прийнято напрямок протилежне рухуелектронів, що збігається з напрямком струму iз. Таким чином,існує ток iз, спричинений спрямованим круговим рухом частоксонячного вітру, захоплюємося круговим рухом Землі. В результаті наявностіструму iз порушується магнітне поле Землі ФЗ.

Щодо Землі сонячний вітер являє собою потік зарядженихчастинок постійного напрямку, а це не що інше, як електричний струм.
Назвемо його струмом Сонця Iс. Відповідно до визначення напряму струму віннаправлений в сторону, протилежну руху негативно зарядженихчасток, тобто від Землі до Сонця.

Розглянемо взаємодію струму Сонця Iс з порушеною магнітним полемземлі. У результаті такої взаємодії на Землю діє що обертаємомент МОЗ, спрямований у бік обертання Землі. Таким чином, Землящодо сонячного вітру (Iс) проявляє себе аналогічно двигунупостійного струму з самозбудження. Джерелом енергії (генератором) вданому випадку є Сонце.

Слід зазначити додатково, що магнітний потік, викликаний струмомсонячного вітру Iс, пронизує обертається разом з Землею потікрозпеченої лави всередині неї. В результаті взаємодії поля Iс й потокурозпеченої лави в ній наводиться електрорушійна сила, під дієюякої тече струм, який так само створює магнітне поле. Внаслідок цьогомагнітне поле Землі є результуючим полем від взаємодії струму
Iс та струму лави.

Оскільки і магнітне поле, і момент, що обертає, що діє на землю,залежать від струму Сонця, а останній від ступеня сонячної активності, то призбільшення сонячної активності повинен збільшуватися момент, що обертає,що діє на Землю і збільшуватися швидкість її обертання.

Реально існуюча картина магнітного поля Землі залежить не тільки відконфігурації струмового шару, але і від магнітних властивостей земної кори, а так самовід відносного розташування магнітних аномалій. Тут можна провестианалогію з контуром зі струмом при наявності феромагнітного сердечника і безнього. Відомо, що феромагнітний сердечник не тільки змінює конфігураціюмагнітного поля, а й значно підсилює його.

струмовий шар Землі постійно підживлюється електронами сонячного вітру.
Таким чином, в результаті наявності вільного струмового шару,обумовленого електронами сонячного вітру, земна куля разом з атмосфероюі іоносферою, в даний час повинен мати негативнийнекомпенсований заряд.

струмовий шар Землі, значною мірою, визначає протіканняелектричних процесів в атмосфері (грози, полярні сяйва, вогні «святого
Ельма »). Помічено, що під час виверження вулканів значно активізуютьсяелектричні процеси в атмосфері. Дане явище можна пояснитинаступним. При виверження вулкану викидається стовп розпечених газів
(плазми). Конвективне рух розпечених газів замикає струмовий шаріоносфери з поверхнею Землі. Таким чином, з'являється струм витоку,що активізує електричні процеси при виверженнях.

Запропонована гіпотеза, на противагу теорії струмових шарів в рідкому ядрі,може бути перевірена на практиці. Підтвердження запропонованої гіпотезидозволить уточнити і розширити наші знання про механізм магнітного поля Земліта інших планет, дозволить пояснити природу сил і моментів, що підтримуютьобертання Землі навколо своєї осі.

Рис. 2. Схема експериментальної установки:
Iз - струмовий шар землі Землі;
Ік - струм в штучному паралельному контурі;
ПЗ - поверхня Землі;
ДЛЕ - довга лінія електропередачі;
СК - з'єднувач решт лінії з струминним шаром;
ІП - вимірювальний прилад.

Для експериментальної перевірки гіпотези пропонується створити штучнийконтур, розташований паралельно струмового шару Землі (мал. 2). В якостіпаралельного контуру можна використовувати довгу лінію електропередачі,що йде, переважно, у напрямку схід-захід. Кінці довгої лініїповинні бути з'єднані або наближені до струмового шару Землі. В якостіз'єднувачів передбачається використовувати стовп плазми, наприклад, струміньгазів реактивного двигуна або повітряні кулі, з'єднані провідником зкінцями довгої лінії.

Таким чином, передбачається зареєструвати вимірювальним приладомвеличину і напрямок струму в штучному паралельному контурі.

Практичне підтвердження висловлених припущень дозволить пояснитивзаємозв'язок електромагнітних процесів у системі Сонце-Земля і забезпечитьможливість розробки потужних енергетичних установок використовують енергію
Сонця.

Якби довелося створювати енциклопедію рекордів, то нейтронні зіркиб увійшли до неї як володарі найбільш потужних магнітних полів у Всесвіті. Зацьому параметру вони перевершили можливості кращих фізичних лабораторій, вяких поки отримані поля, не великі 10 Гс. Нейтронна зірка поступаютьсябілі карлики (10 "Гс), з ними не можуть змагатися навіть чорні діркизоряних мас, поблизу яких напруженість магнітного поля не перевищує
10 '| Гс.

У сучасній літературі як характерною напруженості магнітногополя на поверхні нейтронних зірок зазвичай наводять величину 10 '^ Гс.
Цифра значна; кубічний сантиметр порожнечі, яка містить таке поле,важив би на Землі 40 г! Мимоволі згадується? Пустишка | Редріка Шухарт,яку з працею піднімали дві людини '. Але поля напруженістю 10 '^ Гсдля нейтронних зірок, мабуть, не рекорд. В останні роки з'явилисядані, що свідчать на користь існування нейтронних зірок, наповерхні яких магнітне поле в сотні разів потужніша. У таких полях вирішую-

'С т руга ц Електричні А. і Б. Пікнік на узбіччі.? Аврора, 1972, | 7, с. 29.

щую роль починають грати квантово-релятивістські ефекти.

Існування таких сильних полів ставить цілий ряд нових завдань як дляастрофізики, так і для фізики.

ЧОМУ В НЕЙТРОННІ ЗІРОК ПОВИННІ БУТИ сильного магнітного поля?

Відповідь звучить незвично: з тієї ж причини, з якої магнітні полянейтронних зірок повинні бути дуже слабкими.

Нейтронні зірки утворюються в результаті катастрофічного стиснення
(колапсу) звичайних зірок, які вичерпали джерела термоядерної енергії.
Зоряне речовина являє собою розпечену плазму з високоюелектропровідність, У такій плазмі силові лінії магнітного поля
? приклеєні | частинок, тобто рухаються разом з плазмою (це називається
"вмороженностью | магнітного поля). При стиску зірки загальне число силовихліній, пронизкиБЕЗПЕЧУЮТЬ зірку (потік магнітного поля), зберігається.
Отже, при стисненні збільшується число силових ліній, що припадаєна одиницю площі перетину зірки, тобто зростає напруженість магнітногополя. Очевидно, напруженість поля наростає обернено пропорційно

Рекордсмени магнітних полів

квадрату радіуса зірки. У цьому сенсі магнітне поле при стисненнізбільшується.

Однак якщо ми будемо вимірювати напруженість магнітного поля на деякійвідстані від стискуваної зірки, то виявимо зменшення поля. Це легкозрозуміти, якщо згадати, що напруженість поля на деякій відстані відсистеми струмів прямо пропорційна її магнітного дипольному моменту,який у цьому випадку є твір магнітного потоку, що пронизуєзірку, на її радіус (для простоти обчислень приймемо його рівним 7 км).
Очевидно, при такому стиску магнітне поле на поверхні посилиться в 10 млрдраз (попутно відзначимо, що дипольний момент зменшиться в 100 тис. разів, аквадрупольні? в 10 млрд разів). Так як на поверхні Сонця середнянапруженість поля дорівнює-1 Гс, то для утворилася нейтронної зірки цеполе дорівнюватиме 10 | Гс.
Отримана оцінка? дуже наближена, хоча б вже тому, що з зіркитипу Сонця нейтронної зірки не? сдела-
Зміна магнітного поля при колапсі зірки. Початковий радіус зірки К;),кінцевий? К. Поле на поверхні зірки зростає від величини Під довеличини В (нейтронна зірка). В деякій пробної точці А, віддаленою навідстань Кд, напруженість поля, навпаки, падає від величини У ^ довеличиною Вд.

зберіганням потоку дипольний момент зірки зменшується прямо пропорційноїї радіусу. Отже, нейтронна зірка повинна мати дуже малим магнітнимді-польним моментом!

Поширивши наведені міркування на більш високі мультіпольниемоменти магнітного поля, ми легко отримаємо витончений результат: колапс зірки
? очищає | її магнітне поле; тому що більш високі мультіполі зіркипропорційні більш високим ступеням її радіуса, при стисненні вони зникаютьще швидше, ніж дипольний момент. Колапс зірки є як би
? чистилищем | для її магнітного поля. Ця властивість колапсу виправдовуєтрадиційне припущення про чисто дипольному характер магнітного полянейтронних зірок.

Але повернемося до магнітних полів на поверхні. Використовуючи умова? Вморо -боргованості |, можна оцінити величину магнітного поля нейтронних зірок. Стиснемоподумки Сонце, радіус якого дорівнює 700 тис. км, до розміру нейтронноїзірки

Уповільнення швидкості обертання радіопульсара Р5К 0833. Спостерігаються? Збоїперіоду |, один з яких показано на малюнку. Збої носять спорадичнийхарактер і не можуть компенсувати середнього монотонного збільшення періодупульсара (за даними П. Рейчлі і Г. Даунс, 1969 р.).

їж |? потрібні більш масивні зірки. І .. все-таки ця оцінка даєправильне уявлення про порядок величини магнітного поля.

Магнітні поля РАДІОПУЛЬСАРОВ

Перші дані про магнітних полях нейтронних зірок були отримані відразу післявідкриття радіопульсаров в 1967 р. Імпульси радіовипромінювання від пульсарівприходять на Землю строго періодично. Але це вірно лише в першійнаближенні. Чудове властивість всіх радіоПульса-рів полягає в тому,що проміжки між часом приходу імпульсів повільно 'ростуть. Цевластивість? ключове для розгадки природи їх енерговиділення.

Виникнення магнітодіпольного випромінювання. Магніт, що обертається навколо осі
^, Не збігається з його магнітною віссю у .. випромінює електромагнітні хвиліна частоті обертання ш. У результаті магніт гальмуватиметься ^ як якщо б донього було додано гальмує момент сил. Гальмування повністю визначаєтьсямагнітним дипольним моментом а, частотою о) і кутом в.

щійся магніт, вісь обертання якого не збігається з його магнітною віссю. Зелектродинаміки відомо, що такий магніт буде випромінювати електромагнітніхвилі на частоті обертання (магнітодіпольное випромінювання). При цьому зменшенняшвидкості обертання повністю визначається магнітним дипольним моментом
(точніше, його проекцією на екватор обертання), частотою обертання магніту ійого моментом інерції. Якщо ми знаємо момент інерції та швидкість обертаннямагніту, то, вимірявши уповільнення обертання, ми зможемо визначити проекцію йогодипольного магнітного моменту на екватор.

Цей метод був вперше застосований для оцінки магнітного поля нейтронної

В. М. Ліпунов

зірки. Звичайно, пульсар не заміниш звичайним магнітом, навіть дуже великим.
Процеси, що протікають в магнітному полі радіопульсара, значно складнішепростого випромінювання магнітодіпольних хвиль. Однак більшість моделейрадіопульсаров дають енергетичні втрати, близькі до магнітодіпольним.

Зараз знайдено більше 300 радіопульсаров, і для більшості з них відомізміни періоду. Якщо ми поставимо собі деякими розумними значеннямимоменту інерції зірки (зазвичай 10 ^ г • см ^)

Розподіл числа радіопульсаров за величиною їх магнітного поля. Величинамагнітного поля оцінюється за уповільнення радіопульсара за допомогоюмагнітодіпольной формули. Радіус нейтронної зірки приймається рівним 10км, а момент інерції? 10 "м. см. (Розподіл побудовано за данимикаталозі Р. Манчестера і Дж. Тейлора, 1981 р.)

і її радіуса (10 км), ми отримаємо більш 300 значень величини магнітногополя у нейтронних зірок: від 10 до 10 ^ ^ Гс, причому більшістьрадіопульсаров мають поля порядку 10 ^ Гс.

Як бачимо, отримані результати і близькі, і далекі від очікуваних. Близькі,оскільки груба оцінка дає схожий порядок величини. А далекі, тому щоне так-то просто стисненням отримати напруженість магнітного поля близько 10 '^
Гс, а тим більше 10 ^ Гс. Наприклад, якщо є зірка сонячних розмірів,то необхідно припустити, що її поле повинно становити вже не 1, а 100або 1000 Гс. Можливо, однак, що таке не підкріплене спостереженнямиприпущення і не знадобиться. З огляду на сильну залежність кінцевого полясколлапсіровавшей зірки від її радіуса, можна? списати | труднощі на цейрахунок. От якщо б раптом були виявлені поля 10 '^? 10' ^ Гс, тоді,дійсно, довелося б? бити у дзвони |.

Отже, дані щодо уповільнення радіопульсаров говорять про те, що характернавеличина їх магнітного поля? 10 ^ Гс. Цей висновок опинився в прекрасномузгоді з відкриттям західнонімецьких астрофізиків під керівництвом І.
Трюмпера (Інститут фізики і астрофізики ім. М. Планка).

? Спектроскоп | Рентгенівське ПУЛЬСАР

У 1971 р. були відкриті рентгенівські пульсари. Вже перші спостереженняпоказали, що вони принципово відрізняються від радіопульсаров: рентгенівськіпульсари НЕ сповільнюються, а прискорюються! З чим пов'язана така разючавідмінність у їх поведінці? Чим взагалі визначається поведінка нейтронноїзірки? Виявилося, що радіо-та рентгенівські пульсари генетично пов'язані,вся справа лише в тому, що умови, в яких вони знаходяться, абсолютнорізні: радіопульсари? це поодинокі нейтронні зірки, а рентгенівськіпульсари? нейтронні зірки в подвійних системах.

Рентгенівські пульсари світяться через те, що на поверхню нейтронноїзірки падає (аккрецірует) речовина, захоплене їх гравітаційне поле.
Постачає їм це речовина звичайна зірка? другий компонент подвійноїсистеми. Речовина, що стікає з звичайної зірки, бере участь разом з нею ворбітальному обертанні і, отже, має обертальним моментомщодо нейтронної зірки. Перш ніж упасти на її поверхню,речовина через магнітне поле віддає свій момент нейтронної зірки,закручуючи її. Саме тому рентгенівські пульсари прискорюються.

Поблизу нейтронної зірки речовина? Вморажівается | в силові лінії, стікаючина магнітні полюси. На магнітних полюсах при ударі об тверду поверхнюнейтронної зірки і виникає рентгенівське випромінювання пульсара. Температурав цих місцях настільки велика (ГО ^ К), що всі атоми повністю ионизованного, і,отже, жорстка частина спектру випромінювання пульсара (більше 10 кеВ) неповинна містити жодних ліній.

І все-таки лінії в рентгенівському спектрі можуть бути. На це вперше ука-

ные лінії, що утворюються в магнітному полі, називають циклотрони.

У 1976 р. група вчених з Інституту фізики і астрофізики ім. М. Планка
(ФРН) виявила за допомогою рентгенівського детектора, піднятого на повітряномукулі, циклотрон лінію: в спектрі рентгенівського пульсара Геркулес Х-1 врайоні 30? 50 кеВ вони знайшли спектральну деталь, схожу на лінію ^ Дожаль, до цих пір не вдалося точно встановити, яка це лінія?випромінювання або поглинання. Якщо поглинання, то енергія лінії? 30 кеВ, якщовипромінювання? 50 кеВ. Але поки це і не так важливо. Важливо інше. Ми маємосправу саме з циклотронів лінією (а жодних більш розумних припущеньвисловлено не було). Звідси випливає, що в районі полюсів нейтронна зірка
Геркулес Х-1 має поле напруженістю (3? 5) - 10 ^ Гс. Цю оцінку не можесильно змінити невелика невизначеність, яка виникає черезгравітаційного червоного зсуву; на поверхні нейтронних зірок вонодосягає декількох десятків відсотків.

Вражає збіг отриманої величини з характерною величиною, знайденоїз абсолютно інших міркувань для радіопульсаров.

НОВІ ЗАПИТАННЯ

Здавалося б, тепер в руках астрономів є надійний метод? метод
? спектроскопічного | вимірювання напруженості магнітного поля. Залишилосьтільки знайти циклотрони лінії у інших рентгенівських пульсарів, іпроблема вирішена. Але в тому-то й справа, що у більшості рентгенівськихпульсарів такі лінії взагалі відсутні, а знайдені сліди лінії у щедвох-трьох пульсарів знаходяться на рівні шуму. Нагадаємо, що більшістьрентгенівських пульсарів випромінює в діапазоні від декількох кеВ додекількох десятків кеВ, з максимумом поблизу 10? 20 кеВ. У цей діапазонмогли б потрапити лінії, відповідні напруженості магнітного поля віддекількох одиниць на

10 "Гс до (7? 8) .10 ^ Гс. Саме такі значення магнітних полів, отриманіза спостереженнями радіопульсаров, найбільш? популярні | і у нейтронних зірок.
Як же пояснити відсутність циклотрони ліній в спектрах більшостірентгенівських пульсарів?

'Тгітрег). е1 а1. А ^ горЬу |. .1. Ье ^., 1978, v. 219, ^. 105.

Можна припустити, що або умови виникнення циклотрони ліній настількиспецифічні, що їм задовольняє лише один нейтронна зірка? Геркулес Х-
1, або більшість рентгенівських пульсарів мають магнітні поля,напруженості яких значно відрізняються від величини 10 ^ Гс, наприклад
10 '| Гс або 10' ^ Гс. Перше припущення повністю виключити не можна.
Мабуть, воно має лише одне слабке місце: адже пульсар Геркулес Х-1 нічимне виділено серед інших пульсарів. Друге пояснення також вельмиризиковано. Нехай, наприклад, рентгенівські пульсари мають невеликі поля
(10 ' "Гс). Тоді незрозуміло, чому серед радіопульсаров так мало зірок зполем 10 ' "Гс. Є й інше, як мені здається,? вбивче | для цієїгіпотези заперечення. Справа в тому, що більшість рентгенівських пульсаріввходить до складу масивних подвійних систем, час життя яких дуже мало застрономічної точки зору: 10 ^? 10 ^ млн років. Нейтронна зірка,володіє полем 10 '| Гс, за цей час просто не встигає сповільнити своєобертання до періодів в сотні секунд (а саме такі періоди характерні длярентгенівських пульсарів).

Здається, що так само легко можна? розправитися | і з припущенням проаномально сильних магнітних полях у рентгенівських пульсарів (10 ' "* Гс).
Адже такі значення повністю суперечать спостереженнями радіопульсаров?серед них немає жодного з настільки гігантським полем.

Але це заперечення, як вперше зауважив радянський астрофізик Н. И. Шакура ^абсолютно необгрунтовано. Справа в тому, що ми і не повинні бачитирадіопульсари з такими великими полями. Час життя радіопульсара назадпропорційно швидкості його уповільнення, тобто назад пропорційноквадрату поля пульсара. Наприклад, радіопульсар з полем 10 Гс? Живе | у 10тис. разів менше, ніж пульсар з полем 10 '^ Гс! Імовірність побачити такийпульсар серед відомих 300? 400 радіопульсаров менше 3%. Таким чином,при спостереженні радіопульсаров з їх числа випадають нейтронні зірки здуже великими полями. В астрономії це називається ефектом селекції.

Магнітні поля Рентгенівське ПУЛЬСАР

Світність рентгенівського пульсара визначається кількістю речовини,падаючого на поверхню нейтронної зірки в одиницю часу (тобто темпомак-Крецу), і жодним чином не залежить "від швидкості її обертання. Важливотільки, щоб нейтронна зірка оберталася не дуже швидко, інакшемагнітне поле буде перешкоджати аккреции. Швидкість уповільнення обертанняпропорційна магнітного поля зірки, тому чим більше поле зірки, тимбільша ймовірність застати її на стадії рентгенівського пульсара.
Отже, для рентгенівських пульсарів характерна селекція зовсімзворотного властивості? серед них нейтронні зірки з великими полями повиннізустрічатися частіше!

В даний час накопичений величезний спостережливий матеріал про різніхарактеристиках рентгенівських пульсарів: їх світності, спектрах, масах,періодах, зміни періодів і т.д. Яку наглядову величину кращевсього використовувати для визначення магнітного поля? Найбільшчутливими до магнітного поля виявилися період обертання рентгенівськогопульсара, а також швидкість зміни цього періоду.

Рентгенівські пульсари, на відміну від радіопульсаров, можуть як прискорюватися,так і сповільнюватися. Магнітосфера рентгенівського пульсара влаштована так, щоз боку аккрецірующего речовини одночасно включені прискорюють ісповільнюють моменти сил ". Очевидно, навколо більшості рентгенівськихпульсарів є аккреційному диску. Це пов'язано з тим, що, стікаючи ззвичайної зірки, речовина має настільки великим обертальним моментом,що не може впасти не нейтронну зірку, а утворює навколо неїаккреційному диску. Окремі елементи речовини рухаються в диску за сильнозакрученою спіралі, поступово наближаючись до нейтронної зірки. Однак надеякій відстані (близько декількох тисяч кілометрів) магнітне поленейтронної зірки зростає настільки, що руйнує диск ^. Речовина,проникаючи в маг-

'1-1ріпоу V. М.? А8