Занимательно о космогонии

Конечно, полной картины при этом не получить, но, может быть, удастся разработать теорию «механизма» образования планет из пыли и газа.

На решение задач, связанных с таким частичным подходом к проблеме происхождения солнечной системы, много труда положила группа сотрудников Института физики Земли АН СССР под руководством Б. Левина. Очень интересные и плодотворные исследования провели ленинградцы Л. Гуревич и А. Лебединский.

В процессе работы над гипотезой О. Шмидт показал образец современного стиля в науке. Так, начав в одиночку, он уже через некоторое время работал с коллективом представителей самых различных специальностей. Это дает нам право считать его теорию первым коллегиальным трудом в области космогонии.

В книгах можно прочесть о самом разном отношении к космогонической теории О. Шмидта. Причем, как правило, и «pro» и «contra» бывают одинаково убедительны. Нельзя не согласиться с замечанием о том, что рассматривать процесс возникновения планетной системы при готовом Солнце, пренебрегая эволюцией центрального светила, вряд ли правомерно. Скорее следовало бы считать, что проблема планетной космогонии самым тесным образом связана с вопросами происхождения не только Солнца, но и звезд и звездных систем.

Не получилось у гипотезы захвата и удовлетворительного объяснения совпадения направления вращения Солнца и планет, а также малых отклонений плоскостей орбит больших планет от экваториальной плоскости Солнца.

Не сумела «гипотеза Шмидта» удовлетворительно объяснить и распределение планет по расстояниям. Не дала она объяснения уникальности спутника Земли — Луны.

У многих вызывал сомнение даже главный тезис теории О. Шмидта — образование Земли из холодных частиц. Сторонники разогрева нашей планеты на ранней стадии ее образования утверждали, что в эволюции Земли большую роль должны были играть физико-химические, а не только гравитационные процессы. Но представить себе их в холодном коме первоначально слипшегося вещества трудно.

Вызывало недовольство специалистов и то, что «гипотеза Шмидта» «не могла предсказать ни одной ранее известной особенности солнечной системы, что косвенно говорит о неубедительности ее основных положений».

Так эти претензии были сформулированы астрономом С. Всехсвятским.

Все эти недостатки не были тайной для тех, кто многие годы занимался разработкой шмидтовской гипотезы. Почему же они не остановились, почему не бросили на полпути всю эту массу невероятно утомительных, и по-видимому, бесплодных расчетов? Может быть, не так уж они были бесплодны? Помните, мы уже говорили, что в науке ничто не пропадает даром, если, конечно, не иметь в виду откровенно антинаучных бредней.

Теоретические задачи теории захвата, которыми прилежно занимались специалисты по небесной механике, оказались вдруг неоценимым вкладом в развивающуюся космонавтику. Вы спросите: как? А вот как.

Представьте себе, что нам надо запустить автоматическую межпланетную станцию (АМС) на Марс или Венеру. Чтобы освободиться от материнских объятий земного притяжения, ракета-носитель должна сообщить космическому летательному аппарату (КЛА) третью космическую, или «гиперболическую» скорость удаления от Земли. Но чем большая требуется скорость, тем мощнее должны быть двигатели ракеты. А это проблема номер один! Это стоит денежек! А нельзя ли как-нибудь обмануть природу и запустить, например, космический корабль так, чтобы, направляясь, скажем, к Марсу с явно недостаточной скоростью, он прошел бы мимо Луны, которая своим притяжением добавила бы ему скорости, направив его как раз в нужном направлении? Но при чем здесь космогония? — спросите вы.

Так вот, дело в том, что проблема «гравитационного разгона» космического аппарата — ближайшая теоретическая родственница тех самых задач, которые решает теория захвата. И можете поверить, что точность попаданий советских АМС на Венеру и на Марс немало обязана теоретическим работам по космогонии. Точно так же, как и полеты американских станций к Юпитеру с гравитационным маневром у Марса и к Меркурию с добавлением гравитационного импульса Венерой.

Гипотеза Г. Гамова и гипотеза Я. Оорта.К. Вейцзеккер в своей работе широко использовал достижения теоретической физики, и все-таки ряд вопросов ему пришлось обойти молчанием. Сначала казалось, что это пустяки, частности. Главное — это представление обо всем «механизме» образования планетной системы из облака диффузной материи. Но именно на эти частности обратил свое внимание американский физик Г. Гамов. В послевоенные годы он по праву занимал место в десятке лучших ученых Америки. Он консультировал манхэттенский проект, занимался проблемой происхождения химических элементов, много писал и выступал, удовлетворяя вдруг возникший интерес к науке среди военных, журналистов и вообще непросвещенных масс. Широкая эрудиция, развитое воображение и бойкое перо помогли ему перейти от отдельных уточнений вейцзеккеровской гипотезы к картине детального образования планет.

Читатель, наверное, помнит упоминания немецкого космогониста о том, что первоначальная туманность, как и Солнце, должна была содержать очень немного тяжелых элементов. Г. Гамов уточняет это положение и развивает его. В состав туманности, по его мнению, входил в основном водород, затем гелий и пыль. Подобная смесь, даже «разведенная очень жидко», должна обладать известной вязкостью. Значит, при вращении по принципу сепаратора, легкие газы будут выталкиваться из центральных областей и скоро вообще уйдут от Солнца на периферию. Там они станут конденсироваться, налипать на твердые частицы и образовывать сгущения — зародыши будущих планет-гигантов. Г. Гамов даже рассчитал скорость описанной эволюции. Для образования сгущений диаметром в один сантиметр из «жидкого киселя» первичной туманности понадобится всего несколько лет. А через сто миллионов лет поперечник зародившегося сгущения может достигнуть диаметра Юпитера.

В центральной околосолнечной области картина другая. Там частицы, движущиеся по кеплеровским орбитам, будут часто сталкиваться. При этом одни будут слипаться, другие же обращаться в пар… Ясно, что в центральной области сгущения будут более плотными, без смерзшихся газов.

Описанная «сортировка» первоначального вещества определит и различия в химическом составе планет земного типа и планет-гигантов, и характер распределения их масс по степени удаленности от центрального светила. Так ловко расправляется Г. Гамов с особенностями, бывшими много лет «камнем преткновения» на пути предшествующих гипотез.

Картина, нарисованная Г. Гамовым, была красочной, полной внутреннего драматизма и очень убедительной. Но, увы, и его космогонические рецепты не сумели удовлетворить всех запросов специалистов. Нет-нет да и возникала на астрономическом горизонте какая-нибудь темная тучка. «Вновь наблюденная» особенность солнечной системы постоянно не влезала в предложенную теоретическую схему. Так еще в гипотезе К. Вейцзеккера не получалось объяснения происхождения комет. Их разнообразие никак не поддавалось единому «механизму» образования. Может быть, это вообще чужаки, случайно залетевшие к нам из «горных сфер»?

Небесные скитальцы, которых так боялись в прошлые века и которые в наше время получили презрительное название «видимое ничто», самым удивительным образом распадались на коротко- и долгопериодические. Первые никакой загадки собой не представляли, поскольку их афелии группировались возле планет-гигантов. И их происхождение уместно было связывать с этими планетами. А вот вторая группа…

Директор Лейденской обсерватории профессор Я. Оорт (кстати, с 1966 года иностранный член АН СССР) собрал огромное количество информации по долгопериодическим кометам. Он выписал значения больших полуосей их орбит и обнаружил, что большинство имеют величину примерно в 150 тысяч астрономических единиц. Может быть, все-таки кометы-«чужаки» поставляются межзвездным пространством? Нет, Я. Оорт был убежден, что они — члены солнечного семейства, путешествующие вместе с нашим светилом по вселенной. А что такое тогда 150 тысяч астрономических единиц? И Я. Оорт возрождает старую идею, высказанную еще итальянским астрономом XIX века Д. Скиапарелли об облаке комет, окружающем солнечную систему. Он облекает ее в изящную математическую форму, утверждая, что 150 тысяч астрономических единиц не что иное, как критическое расстояние. Вспомните сферу Хилла. Если большая полуось кометной орбиты выйдет за этот предел, главной возмущающей силой станет уже не Солнце, а звезды. Их влияния могут быть настолько велики, что вполне способны увести дальних странников из пределов солнечной системы. Звезды же влияют и на то, что постепенно самые дальние кометы, изменяя свои орбиты, переходят в ближнюю область и становятся видны с Земли.