Почему теорема о равнораспределении не запрещает вращающуюся пыль?

Первый важный момент заключается в том, что теорема о равнораспределении формально применяется только в термодинамическом равновесии, которое требует, чтобы все температуры были одинаковыми. Поскольку вращающаяся пыль возникает только при разнице температур, придерживаясь аналогии с тепловым двигателем, упомянутым в источнике, мы не должны ожидать, что эта теорема будет исчерпывающей. Конечно, мы часто применяем эту теорему, даже когда есть разница температур, поэтому вопрос сводится к тому, когда поведение более или менее одинаково, когда все температуры одинаковы, и когда поведение в основном является тепловым двигателем? Я предполагаю, что источник прав, что это похоже на тепловой двигатель для прядильных зерен.

Как только у вас есть работающая тепловая машина, небо становится пределом того, сколько энергии вы можете использовать в любом заданном режиме (пока вы можете поддерживать разницу температур), потому что тепловая машина действительно работает, а рабочая энергия никогда не должна расходоваться. быть равнораспределенным, вы можете разделить его как угодно, установив соответствующий аппарат. Таким образом, частица пыли является своего рода аппаратом для совершения работы при наличии разницы температур и направления энергии работы во вращение.

Как и почему эта тепловая машина работает и выбирает вращение для направления работы, является гораздо более тонкой проблемой. Например, нужна ли нам разница температур между самой пылинкой или только между пылинкой и окружающей средой? Если «гипотетический» радиометр Крука (имеется в виду тот, который работает совершенно иначе, чем настоящие радиометры Крука и фактически вращается в противоположном направлении) является хорошей аналогией, то вращение возникает из-за разницы температур в самой пылинке, которая нагревает газ в окружение пылинки, создавая газовые потоки, поддерживающие постоянное давление. Эти потоки требуют, чтобы газ воспринимал крутящий момент, а для сохранения углового момента требуется противоположный крутящий момент на пылинке.

Чтобы получить такой крутящий момент, кажется, что вам нужна не только разница температур поперек пылинки, но она также должна иметь своего рода «квадрупольный» характер — горячий-холодный с одной стороны пылинки, холодный-горячий с другой. другой, создающий «ручность» к температурной структуре зерна. Таким образом, мы сразу же видим, что нельзя получить вращение, пока не будет достаточно большой системы, чтобы поддерживать концепцию «разности температур» по всему объекту, а молекулы обычно не рассматриваются в этом ключе — хотя, возможно, в случае очень большие молекулы, они могли бы быть. Таким образом, вопрос сводится к тому, насколько большой должна быть молекула, прежде чем она сможет поддерживать концепцию пространственно неоднородной температуры? Я не знаю, насколько большим это должно быть, но я предполагаю,

Что касается знака вращения, это может быть очень трудно понять! По-видимому, это зависит от того, как создается разница температур в ответ на поглощение поля излучения (или другие взаимодействия с окружающей средой, например, тепловой контакт с более теплым газом). Вообще говоря, вогнутые стороны прогреваются быстрее, чем выпуклые, поэтому газ в вогнутой части будет теплее, чем в выпуклой, поэтому поток устанавливается от вогнутой к выпуклой. Это действует как реактивный двигатель, толкающий вогнутую сторону вперед. То, что это малозаметно, видно из того факта, что газ с более высоким давлением толкает пыль в другую сторону, но это похоже на то, как работает парус на парусной лодке: проследите за отклонением воздуха и сделайте вывод, что лодка отклоняется в обратную сторону.

Если все это верно (см. Вики о радиометрах Крука для справочной информации), то я бы сказал, что форма нарисованной вами пылинки создает вращение в указанном вами направлении, но что никакие астрофизические молекулы не являются достаточно большими, чтобы производить такое же эффект.