Опыты научные, политические и философские (Том 1)
Шрифт:
Во вращающемся туманном сфероиде, который сгущается в планету, действуют два противоположных механических стремления - центростремительное и центробежное. Между тем как сила тяготения привлекает атомы сфероида друг к другу, сила, направленная по касательной, распадается на две части, из которых одна противодействует тяготению. Отношение этой центробежной силы к тяготению изменяется, при равенстве остальных условий, пропорционально квадрату скорости. Вследствие этого сосредоточению вращающегося туманного сфероида будет более или менее сильно противодействовать центробежное стремление частиц, составляющих этот сфероид, смотря по тому, велика или мала скорость вращения; противодействие в равных сфероидах увеличивается вчетверо там, где вращение ускоряется вдвое, в девять раз - там, где вращение ускоряется втрое, и т. д. Но отделение кольца от планетообразного туманного тела предполагает, что в экваториальном поясе этого тела центробежная сила, вызываемая процессом сосредоточения, стала так велика, что уравновешивает тяготение. Из этого довольно очевидно, что отделение колец должно происходить всего чаще от тех масс, в которых центробежная сила имеет наибольшее отношение к величине тяготения. Хотя
Сделав нужные вычисления, мы найдем замечательное совпадение с нашим выводом. В таблице I показано, какую дробь центростремительной силы представляет в каждом отдельном случае сила центробежная и каково отношение этой дроби к числу спутников { Вышеприведенная сравнительная таблица, слегка в большинстве случаев и сильно в одном, отличается от таблицы, помещенной в этом опыте в 1858 г. Тогда таблица была такова:
Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран
1/362 1/282 1/289 1/326 1/14 1/6,2 1/9
1 4 8 4(или 6
спутник спутника спутни- соглас
ков и три но Гер
кольца шелю)
Эти вычисления были сделаны, когда расстояние до Солнца еще определялось в девяносто пять миллионов миль. Само собой разумеется, что позже установленная меньшая величина этого расстояния повлекла за собою изменения в факторах, входивших в вычисления, а следовательно, повлияла и на результаты вычисления, и хотя было невероятно, что установленные отношения изменятся значительно, тем не менее необходимо было сделать вычисления новые. Линн любезно взял на себя этот труд, и вышеприведенные цифры даны им. Относительно Марса в моем вычислении вкралась большая ошибка вследствие того, что я принял в расчет заявление Араго о плотности Марса (0,95), которая у него оказывается приблизительно вдвое больше, чем следует. Тут можно упомянуть об одном интересном инциденте. Когда в 1877 г, было сделано открытие, что Марс имеет двух спутников, хотя по моей гипотезе казалось, что у него не должно быть ни одного, то вера моя в нее была сильно поколеблена, с тех пор я по временам размышлял о том, нельзя ли этот факт каким-либо образом согласовать с гипотезой. Но теперь доказательство, представленное Линном и состоящее в том, что в моем вычислении был неверный фактор, уничтожает затруднение, даже больше, - возражение изменяет в подтверждение. Выходит теперь, что, согласно гипотезе, у Марса должны быть спутники и даже что их должно быть числом между 1 и 4.}.
ТАБЛИЦА I
Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран
1/360 1/253 1/289 1/l27 1/11,4 1/6,4 1/10,9
1 2 4 8 4
спут- спут- спут- спут- спут
ник ника ника ников ника
и три
кольца
Таким образом, принимая мерилом сравнения Землю с ее Луною, мы видим, что Меркурий, в котором центробежная сила сравнительно меньше, вовсе не имеет спутников Марс, в котором она сравнительно больше, имеет двух спутников Юпитер, в котором центробежная сила гораздо значительнее, имеет их четыре. Уран, в котором она еще больше, имеет их четыре наверное и, вероятно, более четырех. Сатурн, в котором центробежная сила достигает наибольших размеров, равняясь почти одной шестой притяжения, имеет, если считать его три кольца, всего одиннадцать связанных с ним тел. Единственный пример неполного совпадения нашей теории с наблюдением представляет Венера. Здесь, по-видимому, центробежная сила сравнительно несколько больше, чем для Земли. Следовательно, по нашей гипотезе, Венера должна была бы иметь спутника. Не придавая особенной веры открытия спутника Венеры (о чем в разное время было заявлено пятью наблюдателями), тем не менее можно принять во внимание, что как спутники Марса оставались незамеченными до 1877 г, так и спутник Венеры мог быть не замечен до настоящего времени. Относясь к этому факту как к возможному, но невероятному, считаем более важным то соображение, что период вращения Венеры на своей оси не вполне точно определен и что вычисленная несколько меньшая угловая скорость ее экватора дала бы результат, соответствующий гипотезе. Далее, заметим, что нельзя ожидать вполне соответствия точного, можно лишь ожидать соответствия общего, так как едва ли можно предположить, что процесс сгущения каждой планеты из туманного вещества происходит абсолютно одикаково: угловые скорости верхних слоев туманного вещества, вероятно, в разной степени различались одна от другой, а подобное различие должно было влиять на стремление к образованию спутников. Но, не придавая особенного значения этим возможным объяснениям несогласия, можно считать, что то согласование между выводом и фактом, какое мы встречаем в стольких планетах, сильно поддерживает гипотезу туманных масс.
Нам остается еще упомянуть о некоторых особенностях спутников, наводящих на весьма важные догадки. Одна из этих особенностей состоит в совпадении между периодом обращения спутника вокруг своей орбиты и периодом его обращения на своей оси. С точки зрения полезности для нас остается необъяснимым, почему бы Луна должна была употреблять на обращение вокруг своей оси ровно столько же времени, сколько ей нужно для обращения вокруг Земли; для нас более быстрое вращение Луны вокруг ее оси было бы совершенно одинаково удобно; для обитателей Луны, если таковые существуют, оно было бы гораздо удобнее. Что же касается другого предположения, что это совпадение произошло
Между спутниками Юпитера, которые, каждый со своей стороны, выказывают те же синхронические движения, мы встречаем еще более замечательное соотношение. "Если среднюю угловую скорость первого спутника придадим к удвоенной средней угловой скорости третьего, то сумма будет равняться утроенной средней угловой скорости второго", а "из этого следует, что как скоро даны положения двух любых спутников, мы можем отыскать положение третьего." И в этом, как выше, не представляется никакой для нас понятной пользы. Нельзя также и тут предположить, чтобы это соотношение было случайное; вероятность против этого представляет отношение бесконечности к единице. И по Лапласу, вопрос опять-таки разрешается с помощью гипотезы туманных масс. Неужели факты эти не многознаменательны?
Но самый многознаменательный факт представляют кольца Сатурна. Они, как замечает Лаплас, служат наличными свидетелями того генетического процесса, который он предполагает. Тут мы имеем сохранившуюся на постоянные времена одну из форм, через которые каждая планета и каждый спутник должны были в свое время пройти, и движения этих тел именно таковы, каковы они и должны быть по нашей гипотезе. "Продолжительность вращения планеты, - говорит Лаплас, - должна, по этой гипотезе, быть меньше продолжительности вращения ближайшего тела, обращающегося вокруг нее." И затем он указывает на тот факт, что период времени, употребляемый Сатурном на обращение на своей оси, относится ко времени, употребляемому его кольцами, как 427 к 438 - разница, которой и следовало ожидать {После напечатания этой статьи открытие у Марса двух спутников, вращающихся вокруг него в периоды более короткие, чем период вращения самого Марса вокруг своей оси, показало, что вывод, на котором здесь настаивает Лаплас, имеет лишь общий, а не абсолютный характер. Если бы предположение, что все части сосредоточивающегося туманного сфероида вращаются с одинаковою угловою скоростью, было необходимо, то исключение из этого правила казалось бы необъяснимым; но если, как предполагалось в предыдущем отделе, из процесса образования туманного сфероида вытекает, что его наружные слои будут вращаться вокруг общей оси с большей угловой скоростью, чем внутренние, то объяснение возможно. Хотя в ранние стадии концентрации, когда туманное вещество, и особенно его периферические части, очень разрежены, действие трения жидкости будет слишком незначительно для того, чтобы сильно изменить то различие угловой скорости, какое существует, тем не менее когда концентрация Солнца достигла своей последней стадии и вещество переходит из газообразного в жидкое и твердое состояние и когда увлекающие токи (concvection currents) стали общими для всей массы (чего, вероятно, не бывает вначале), то угловая скорость периферической части постепенно сделается одинаковой с угловой скоростью внутренних частей. Тогда становится понятным, почему у Марса периферическая часть, более и более оттянутая назад внутреннею массою, утеряла часть своей скорости в промежуток времени между образованием самого отдаленного спутника и достижением своей окончательной формы.}.
Относительно колец Сатурна можно еще заметить, что место, где находятся кольца, имеет немалое значение. Кольца, отделившиеся в ранние периоды процесса концентрации вещества и состоящие из вещества газообразного, имеющего весьма слабое сцепление, не могут обладать большой способностью сопротивления силам разрывающим, которые вытекают из неполного равновесия; поэтому кольца превращаются в спутников. Мы можем ожидать, что кольцо, более плотное, твердое, капельножидкое или состоящее из небольших раздельных масс (каковы кольца Сатурна, как это теперь известно), может образоваться лишь близ тела планеты, когда она достигла такой степени концентрации, что ее экваториальные части заключают в себе вещества, способные легко перейти в капельножидкое и наконец в твердое состояние. Но и тогда кольцо может образоваться лишь при известных условиях. При быстровозрастающем перевесе, который притягательная сила приобретает в последние стадии концентрации, центробежная сила не может, при обыкновенных условиях, вызвать отделение колец, когда масса уже сделалась плотной. Только там, где центробежная сила была всегда очень велика и остается значительною до конца, как, например, это мы видим в Сатурне, можно ожидать образование колец плотных.
Итак, мы видим, что кроме тех наиболее выдающихся особенностей Солнечной системы, которые первые навели на мысль о постепенном ее развитии, есть еще много второстепенных особенностей, указывающих в том же направлении. Если бы даже не было других доказательств, одни эти особенности механического устройства в их целости были бы уже достаточны для установления гипотезы туманных масс.
Но от механического устройства Солнечной системы перейдем теперь к физическим ее особенностям и посмотрим прежде всего, какие выводы можно сделать из сравнения плотностей составляющих ее тел.
Факт, что, вообще говоря, более плотные планеты суть ближайшие к Солнцу, рассматривается многими как одно из многочисленных указаний, подтверждающих происхождение Солнечной системы из туманного вещества. Допуская по праву, что крайние части вращающегося туманного сфероида в ранние периоды сосредоточения должны быть сравнительно разрежены и что увеличение плотности, происходящее во всей массе по мере того, как она сжимается, простирается и на крайние части массы, так же как и на остальные, сторонники этого мнения утверждают, что кольца, отделяющиеся одно за другим, должны становиться все плотнее и плотнее и образовывать планеты, имеющие все большую и большую плотность. Но, не касаясь уже других возражений против этого объяснения, оно оказывается совершенно недостаточным для истолкования фактов. Если принять за единицу плотность Земли, плотности прочих тел будут: