Занимательно о космогонии

Почему же все-таки именно небулярная точка зрения привлекла внимание П. Лапласа?

Современником П. Лапласа был Вильям Гершель (1738–1822), прославленный английский астроном-наблюдатель. В. Гершель много внимания уделял туманностям. Составляя каталог туманных небесных объектов, астроном делал много рисунков. Глядя на них, он заметил, что все туманности в своих серединках обладают различной степенью сгущения. Эти центральные яркие ядра В. Гершель считал нарождающимися звездами. Он писал: «Эта точка зрения проливает новый свет на устройство неба. Оно мне теперь представляется великолепным садом, в котором находится масса разнообразнейших растений, посаженных в различные грядки и находящихся в различных стадиях развития».

П. Лаплас хорошо знал труды В. Гершеля и не имел оснований сомневаться в достоверности его наблюдений. Выводы английского астронома-наблюдателя оказали большое влияние на взгляды французского астронома-теоретика. Но поскольку верил материалист П. Лаплас все же только тому, что можно было сначала рассчитать, а потом проверить по наблюдениям, то гипотезу свою он оформил лишь в виде «догадок и сомнений». Делом последователей было подвести под нее фундамент фактов и расчетов. И последователи нашлись.

В середине XIX века французский математик Эдвард Рош показал, что туманность П. Лапласа, охлаждаясь, действительно должна вращаться все быстрее и быстрее. При этом она обязательно сплющится под действием центробежной силы и приобретет чечевицеобразную форму. При дальнейшем вращении с ребра «чечевицы» может начаться отрыв и отделение вещества. Однако, если представить себе оторвавшееся от туманности кольцо как сплошной газовый диск, то плотность его окажется столь незначительной, что причин собираться диффузному веществу в более плотное образование — планету — нет никаких. Сила притяжения между рассеянными частицами слишком мала.

Э. Рош был хорошим математиком и глубоко уважал П. Лапласа. Чтобы обойти возникшее затруднение, он предположил, что отделение вещества происходило отдельными узкими «внутренними» кольцами. Мысль была превосходной не только потому, что снимала указанное затруднение, но и впервые более или менее удовлетворительно объясняла прямое вращение планет.

Впрочем, в мемуаре содержалось и существенное противоречие П. Лапласу. Э. Рош утверждал, что кольцо Сатурна не остаток первоначальной туманности, доказывающей правильность общей идеи, а скорее бывший спутник, неосторожно приблизившийся к поверхности планеты и «разорванный» ее силами тяготения. Э. Рош вывел даже минимальное расстояние, на которое может подойти жидкий спутник к планете без опасения быть разорванным приливообразующими силами.

Сближаясь с планетой, спутник постепенно начинает деформироваться. В экваториальной области у него образуются приливные «выпуклости», расположенные в направлении прямой, соединяющей центры спутника и планеты. После того как спутник пересечет границу «безопасности» и войдет в зону Роша, приливные выпуклости превратятся в огромные приливные горбы, бегущие вследствие вращения спутника по его поверхности. Все на нем — горы и долины придут в движение. И в конце концов небесное тело рассыплется. Работа Э. Роша пережила саму гипотезу, для которой должна была служить лишь некоторым подспорьем, хотя в свое время была несправедливо забыта.

Долгие годы гипотеза II. Лапласа пользовалась исключительной популярностью. Но чем более популярна идея, тем большее внимание критики она к себе привлекает.

Падение небулярной гипотезы

Начало штурма

Помните, рассуждения П. Лапласа начинались с перечисления особенностей солнечной системы. Затем он построил гипотезу, наилучшим образом, как ему казалось, объясняющую все указанные особенности. Но именно с них начались у небулярной гипотезы неприятности.

Еще при жизни П. Лапласа В. Гершель обнаружил, что два спутника открытого им Урана обращаются вокруг своей планеты в обратном направлении, а плоскости их орбит почти перпендикулярны плоскости орбиты самой планеты. Это явно противоречило условиям Лапласа. Однако творец небулярной гипотезы, готовя книгу к переизданиям — а надо отметить, что только при его жизни она переиздавалась пять раз, — не счел нужным обратить внимание на досадную новость. А между тем обратным движением обладали и другие, вновь открытые спутники планет. Более того, сам Уран летел по орбите «лежа ка боку и чуть-чуть вниз головой». А значит тоже обладал обратным вращением. Такое же подозрение высказывали наблюдатели по поводу Нептуна.

Это уже был скандал. А тут еще выяснилось, что кольцо Сатурна не сплошное, а составное, и внутренние его части вращаются быстрее самой планеты. Спутник Марса — малыш Фобос — тоже обгонял свою планету. Этого механизм образования солнечной системы, предложенный П. Лапласом, выдержать не мог.

В конце концов в орбиту яростных дискуссий оказались втянуты не только вопросы, касающиеся небесной механики, но и астрофизики. Короче говоря, небулярную гипотезу следовало спасать! Для этого много было предпринято героических попыток. Сегодня расположить их все в хронологическом порядке почти невозможно, настолько они переплелись. Но на главных стоит остановиться. Очень уж они интересны.

Космогоническая гипотеза Жерве-Огюста-Этьена-Альбы Фаи

Французский астроном, член Парижской академии наук Ж. Фаи был преисполнен намерений укрепить гипотезу соотечественника П. Лапласа. Для этого следовало прежде всего узаконить обратное движение планет. Но он увлекся и вместо простых дополнений к взглядам П. Лапласа выступил со своим вариантом небулярной гипотезы глобального характера.

Прежде всего французский астроном допустил «предвечное существование хаоса» в виде холодной и темной туманности. П. Лапласа вопрос, откуда она взялась, не волновал. Ж. Фаи же решил «попросить у бога, как это сделал Декарт, рассеянную материю и силы ею управляющие». Так писал он сам.

Правда, заявив довольно туманно о своей приверженности к божественному вмешательству, дальше он эту тему развивать не стал. Дальше дело идет само собой. По мере сжатия материя нагревается и в конце концов начинает светиться, как это наблюдается у туманностей. При этом он предполагает, что в процессе сжатия «хаос» пронизывают «потоки летящей материи». Встретившись, одни из них образуют вихри — родоначальники спиральных туманностей, недавно открытых английским наблюдателем В. Парсонсом (лордом Россом); другие вихри являются причиной образования звездных систем. Главным типом таких образований Ж. Фаи считает двойные и кратные системы. Он настаивает, что это исключительная редкость среди звездных миров. Лишь там, где встречные потоки материи прошли стороной, облака «мелких раскаленных телец» постепенно сгущаются, образуя планетные системы.

Ж. Фаи придумывает такой механизм планетообразования, который объясняет прямое вращение Меркурия, Венеры, Земли, Марса и Юпитера с Сатурном, но допускает обратное направление вращения для оставшихся Урана и Нептуна.

Получается это у него так. Начало процесса он видит в постепенном образовании кольцевых сгущений, начиная с внутренней области туманности по направлению к периферии. В медленно вращающемся, как единое целое, облаке скорости движения частиц нормально росли с удалением от центра. И потому родившиеся в густом месиве первозданной туманности первые шесть планет получили нормальное прямое вращение вокруг своих осей. Одновременно с ними или несколько позже сконцентрировалось в центре и будущее Солнце. После чего закон действующих в системе сил должен был измениться. Теперь начинает преобладать центральное притяжение, обратно пропорциональное квадрату расстояния. Оставшиеся частицы движутся теперь не как составные части единого целого, а по кеплеровским орбитам. Скорость их с удалением от центра падает. И потому сформировавшиеся в более позднюю эпоху крайние планеты должны были получить обратное вращение.