Глава третья. КОСМИЧЕСКИЕ ОКРЕСТНОСТИ ЗЕМЛИ

СТРАНИЦЫ БИОГРАФИИ

Некогда Солнце оказалось в центре огромного роя пыли и газа, по-видимому, в одном из тех скоплений холодной межзвездной материи, которые мы, наблюдая их теперь на небе, зовем «угольныйи мешками».

Скорее всего, как считает сегодня большинство исследователей, Солнце, подобно другим звездам, возникло в результате конденсации материи в центральной части этого межзвездного роя. Может быть, согласно другой точке зрения, двигаясь по своей галактической орбите, Солнце захватило такой рой и продолжало двигаться дальше вместе с ним. И в том и в другом случае под действием сил тяготения Солнца первоначально бесформенный рой межзвездного вещества должен был мало-помалу сгущаться и приобретать определенную форму. Солнце оказалось окруженным вращающимся облаком мелких твердых частиц и газа. От греческого слова «прото» - «первый» окружавшее Солнце облако твердых частиц и газа получило название протопланетного. Из этого холодного первичного облака образовались в дальнейшем планеты Солнечной системы.

Форма протопланетного облака отдаленно напоминала бублик, если только его положить на стол и сильно сплющить. На близком расстоянии от Солнца было пусто: вещество отсюда либо притягивалось к Солнцу, либо откидывалось в более удаленные области. С увеличением расстояния от Солнца толщина облака возрастала.

В близкой от Солнца внутренней части облака преобладали тугоплавкие нелетучие частицы. Солнечное тепло приводило к испарению летучих веществ, а давление солнечных лучей «выметало» газы в среднюю, самую плотную и толстую часть облака. С приближением к далекой внешней границе толщина облака снова уменьшалась.

Частицы вещества, вращаясь вокруг Солнца, непрерывно сталкивались и сцеплялись воедино, подобно тому как липкие снежинки во время сильного снегопада соединяются в большие снежные хлопья. «Хлопья» частиц росли, продолжая сливаться друг с другом и постепенно вычерпывая окружающее их рассеянное вещество. Так возникали «зародыши» планет.

Вблизи от Солнца формировались планеты небольшие и плотные. А в средней части протопланетного диска росли планеты-гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран, с огромным содержанием летучих веществ, воды, углекислого газа, метана и аммиака. Все это происходило около 5 млрд. лет назад.

Основы такого взгляда на происхождение Солнечной системы разработал выдающийся советский ученый, математик и геофизик, неутомимый путешественник, отважный исследователь Арктики, Герой Советского Союза академик Отто Юльевич Шмидт.

Эта гипотеза объясняет многие особенности строения Солнечной системы. Она получила широкое признание, хотя и не является единственной.

Попытки объяснить происхождение Солнечной системы имеют длинную историю.

В середине XVIII в. французский натуралист Жорж Бюффон высказал мысль, по которой рождению планет предшествовала гигантская космическая катастрофа: по его мнению, в жидкое Солнце словно пушечное ядро врезалась комета. Солнечное вещество «брызнуло» в стороны, и огненно-жидкие капли его, остывая, превратились в планеты.

На уровне современных знаний гипотеза Бюффона - попросту заблуждение и не выдерживает никакой критики. Солнце вовсе не жидкое, а кометы не имеют ничего общего с пушечными ядрами. Удара при сближении кометы с Солнцем произойти не может.

Ранние этапы образования планет из газо-пылевого протопланетного облака

Теперь на основе физических свойств веществ математически доказано, что планеты могли возникнуть только при длительном слипании холодных твердых частиц, а вулканическая активность на планетах связана отнюдь не с их первоначально жидким состоянием, а с последующим разогревом верхних слоев за счет распада радиоактивных элементов.

Но в свое время гипотеза Бюффона была прогрессивной, поскольку она объясняла происхождение планет не как результат божественного творения, а как результат действия сил природы. В монархической Франции участь Бюффона отчасти напоминала участь Галилея. Через

Ранние этапы образования планет из газопылевого протопланетного облака. два года его принудили отречься от крамольных идей и признать божественное происхождение Солнца, Земли и планет.

Спустя полвека, уже в годы Великой революции, другой французский ученый - астроном, физик и математик Пьер Симон Лаплас выдвинул гипотезу о совместном возникновении планет и Солнца из медленно вращающейся туманности, состоявшей из раскаленных паров и газов. Туманность понемногу охлаждалась, уплотнялась и сжималась.

Помните, как конькобежцы-фигуристы вдруг резко увеличивают скорость вращения вокруг оси. Для этого они сильно прижимают руки к груди. По тому же закону должна увеличивать скорость осевого вращения и сжимающаяся туманность. По мере нарастания скорости вращения туманность сплющивается у полюсов, принимая форму диска. В конце концов постоянно увеличивающаяся скорость вращения приводит к неустойчивости диска. При громадной скорости в далеком экваториальном поясе от вращающейся туманности отслаивается «обруч». Вещество «обруча» охлаждается гораздо быстрей всей массы туманности, и ему предстоит сгуститься в планету.

Процесс тем временем идет своим чередом. Туманность продолжает охлаждаться, уменьшается в размерах, раскручивается, сплющивается, и от нее отслаивается второе кольцо, второй «обруч». Так туманность расслаивается на несколько колец, а в центре ее остается горячая звезда.

В своей гипотезе Лаплас повторил и развил некоторые идеи известного немецкого философа Иммануила Канта. По Канту, пространство первоначально было заполнено хаотически движущимися твердыми частицами. Вследствие непрерывных столкновений происходило упорядочение движения частиц. Первичная туманность начинала вращаться, и из вращающейся туманности возникали планеты. Лаплас придал идеям Канта стройную, законченную форму. Он подкрепил общие философские положения Канта математическими расчетами.

Гипотеза Канта - Лапласа имела огромное значение для развития науки XIX в., однако вскоре выяснилось, что и такое объяснение происхождения Солнечной системы сталкивается с непреодолимыми трудностями.

В начале XX в. англичанин Джемс Джине подробно развил высказанные ранее другими учеными идеи о возникновении планет в результате «встречи двух солнц», т. е. в результате прохождения близ Солнца другой звезды. Это была новая «катастрофическая» гипотеза в духе гипотезы Бюффона.

Проходящая звезда, по мысли Джинса, исторгла из недр Солнца струю вещества, которая затем распалась на сгустки, давшие начало планетам. Вырванная струя должна была иметь форму сигары, и Джине видел важные доказательства своей гипотезы в том, что самые близкие и самые далекие от Солнца планеты действительно малы по размерам, а в толстой части «сигары» действительно находятся планеты-гиганты.

Из гипотезы Джинса следовало, что планетные системы возникают совершенно случайно и крайне редко, поскольку тесные прохождения двух звезд во Вселенной чудовищно редки.

Сравнительные размеры планет в зависимости от их расположения в протопланетном облаке

Последующие расчеты показали полную несостоятельность такой гипотезы. Даже в идеальном случае, если бы массивная звезда и проходила сколь угодно близко от Солнца, вырванной струи вещества никоим образом не хватило бы на образование планет. Это была бы не мощная струя газа в 6 млрд. км, которая требовалась Джинсу, а крохотный выброс - «поросячий хвостик», как едко окрестил его один из критиков.

Изучением происхождения Солнечной системы занимается раздел астрономии, носящий название планетной космогонии. В существующих космогонических представлениях остается еще достаточно нерешенных проблем, и ученые разных стран продолжают ломать копья, работая над созданием единой, приемлемой с точки зрения современной физики и современной математики космогонической теории. Но какова бы ни была эта теория, самая существенная, принципиально важная черта ее вполне определилась: возникновение и развитие всей планетной системы есть закономерный процесс, неразрывно связанный с историей нашего центрального светила, неразрывно связанный с биографией Солнца.