ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ВОЗРАСТ ЗЕМЛИ

5. ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ КОСМОГОНИЧЕСКИХ

ГИПОТЕЗ

течение долгого времени гипотеза Лапласа не только

Не вызывала сомнений, но даже часто излагалась (особенно в популярных книгах), как прочно установлен­ное достижение науки. Но по мере того, как развивалась наблюдательная астрономия, по мере того, как совершен­ствовались телескопы, стали обнаруживаться такие осо­бенности в движении планет и их спутников, которые плохо согласовывались с картиной развития солнечной системы, нарисованной Лапласом.

Уже в 1815 году, т. е. ещё при жизни Лапласа, был окончательно установлен факт (сначала казавшийся неве­роятным) , что четыре спутника Урана обращаются вокруг него не в том направлении, в котором движутся все пла­неты солнечной системы, а в обратном. Более того, ока­залось, что эти спутники движутся в плоскости, почти пер­пендикулярной к той, в которой движется сам Уран. Таким образом, спутники Урана совершенно не подчиня­лись тем закономерностям, из которых исходил Лаплас, создавая свою гипотезу.

Когда в 1847 году был открыт спутник Нептуна, то оказалось, что и он обращается в обратном направлении. В дальнейшем, применение в астрономии фотографических методов наблюдения позволило обнаружить, что и Юпи­тер, и Сатурн имеют очень маленьких спутников, движу­щихся в обратном направлении.

Таким образом, если Лапласу при создании своей космогонической гипотезы приходилось объяснять, почему все планеты и спутники движутся в одном направлении, то теперь уже приходится объяснять гораздо более слож­ную картину движений. Мы должны указать причины, производящие в одних случаях прямые движения, в дру­гих — обратные.

Открытые в 1877 году спутники Марса создали затруд­нения другого рода. Из гипотезы Лапласа следует, что время обращения каждого спутника вокруг планеты должно быть таким же, как время обращения кольца, породившего этого спутника. Но ведь после того как от планеты отделилось кольцо, она продолжала сжиматься, и, следовательно, время её вращения продолжало умень­шаться (потому что угловая скорость вращения увеличи­валась). Таким образом, время обращения спутника должно быть всегда больше, нежели время вращения планеты вокруг оси. Однако, для Фобоса — ближайшего из двух спутников Марса, который обращается вокруг планеты в 7 час. 39 мин., — это не имеет места, так как Марс делает полный оборот вокруг своей оси в 24 час. 37 мин. 23 сек.

Кольцо Сатурна, которое Лаплас считал лучшим под­тверждением своей гипотезы, представляет аналогичное явление. Когда спектральный анализ позволил определить скорости движения частиц, составляющих кольцо (это было сделано А. А. Белопольским при помощи 30-дюймо­вого рефрактора Пулковской обсерватории), то оказалось, что период обращения внутреннего края кольца равен всего восьми часам, тогда как Сатурн делает полный обо­рот вокруг оси в 10 час. 14 мин. 24 сек.

Все эти факты могли быть согласованы с гипотезой Лапласа лишь путём различных дополнительных, более или менее искусственных предположений. Например, для объяснения того, что Фобос в своём быстром движении обгоняет поверхность Марса, можно допустить, что когда - то Марс вращался много быстрее — период его вращения был меньше периода обращения Фобоса, — но потом, под действием приливов (производившихся на ещё незастыв­шем Марсе притяжением Солнца) вращение Марса замед­лилось. Однако, тут возникают новые затруднения. Вычис­ления показывают, что время, нужное для того, чтобы приливы замедлили вращение Марса на требуемую вели­чину, слишком велико.

Ещё труднее объяснить приливами замедление враще­ния Сатурна, потому что на Сатурне, который отстоит примерно в шесть раз дальше от Солнца, приливы в 250 раз меньше, чем на Марсе.

Не менее серьёзные возражения вызвала гипотеза Ла­пласа и с теоретической стороны, когда стали пытаться проверить её при помощи точных расчётов. Уже в сере­дине прошлого столетия исследования Роша показали, что процесс отделения колец, даже рассматриваемый только 20 Как чисто механический, гораздо сложнее, чем это ду­мали первоначально. Ещё большие трудности возникают, если этот процесс рассматривать как физический, т. е. учитывать не только движение вещества, образующего ту­манность, но и его физическое состояние.

Допустим, что кольцо так или иначе отделилось. Мо­жет ли это кольцо собраться в одно целое и образовать планету? Джине показал, что такое превращение кольца в планету возможно только при совершенно исключитель­ных условиях, выполнения которых нельзя ожидать. Ещё раньше исследования Роша обнаружили, что кольца Са­турна, служившие всегда как бы наглядным доказатель­ством гипотезы Лапласа, не могут образовать спутника. Напротив, их приходится рассматривать скорее как остат­ки спутника, слишком близко подошедшего к планете и разорванного на части её притяжением.

Несмотря на многочисленные поправки и дополнения, которые приходилось вносить в гипотезу Лапласа по мере открытия несогласовавшихся с ней фактов, в течение все­го XIX века наука не отваживалась заменить эту гипоте­зу другой. Вопрос о такой замене встал только на рубеже XX века, когда была вполне осознана одна весьма важ­ная особенность строения солнечной системы, которую так и не удалось согласовать с гипотезой Лапласа. Эта особенность заключается в том, что почти всё количество вращения, которым обладает солнечная система, связано с орбитальным движением четырёх наиболее массивных планет — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Легко подсчитать, что на долю этих планет приходится больше чем 98 процентов общего количества вращения. Таким об­разом, на долю Солнца, масса которого в 700 раз пре­вышает массу всех планет, вместе взятых, приходится менее двух процентов общего количества вращения. Та­кое распределение количества вращения (получающееся вследствие очень больших размеров планетных орбит и очень медленного вращения Солнца) никак не согласуется с гипотезой Лапласа.

Естественно возник взгляд, что то огромное количе­ство вращения, которым обладают планеты по сравнению с Солнцем, было внесено в солнечную систему извне. Этот взгляд лёг в основу новых космогонических гипо­тез, сменивших в XX веке гипотезу Лапласа. Все они ис­ходят из предположения, что планеты образовались из той материи, которая была выброшена из Солнца или при столкновении его с другой звездой, или при очень близ­ком прохождении другой звезды.

Из таких гипотез, известных под общим наименова­нием катастрофических, наибольшее распространение по­лучила гипотеза Джинса.

Джине рассматривает случай тесного сближения Солн­ца с другой звездой. Благодаря притяжению этой звезды от поверхности Солнца оторвётся в виде струи огромная масса вещества, которая затем будет вращаться вокруг Солнца. Часть этого вещества рассеется и образует газо­вую туманность чечевицеобразной формы, окружающую Солнце. Но более плотные, более массивные части этой струи образуют сгустки, которые обратятся потом в пла­неты.

При движении вокруг Солнца сгустки будут собирать своим притяжением рассеянную материю. Вместе с тем, под влиянием испытываемого ими со стороны этой рас­сеянной материи сопротивления, их орбиты, первоначаль­но сильно вытянутые, будут становиться всё более и более близкими к окружностям, т. е. такими, какие мы наблю­даем у планет.

Эта гипотеза, подробно развитая Джинсом и Джеф - рейсом, лучше объясняла многие основные черты строения нашей планетной системы, нежели гипотеза Лапласа. Но и она скоро встретилась с трудностями, которые не уда­лось преодолеть.

Прежде всего, чем точнее делали подсчёты (они были весьма сложны), тем более убеждались, что ко­личество вращения, которым будут обладать образую­щиеся планеты, всё же значительно меньше того, ка­кое мы имеем в действительности. Оказалось, что ни при каких предположениях относительно условий встречи Солнца со звездой не получаются такие большие орбиты планет, какие мы наблюдаем. Особенно большие затруд­нения встретились при рассмотрении физической стороны процесса образования планет. Оторванный от поверхности Солнца сгусток вещества будет иметь такую высокую тем­пературу и будет так медленно охлаждаться, что рискует рассеяться в пространстве раньше, чем он успеет образо­вать планету.

Таким образом, ни небулярную (такое название проис­ходит от латинского слова небула — туманность) гипотезу Лапласа, рассматривающую Солнце вместе со всей пла­нетной системой, как результат закономерного развития 22 Вращающейся туманности, ни катастрофические гипотезы, рассматривающие планеты как продукт столкновения (или почти столкновения) двух уже сформировавшихся звёзд, не удалось согласовать с наблюдаемыми фактами.