Рождение миров
Шрифт:
Закономерность, открытая О. Ю. Шмидтом, позволяет сделать важные выводы. Планеты-гиганты, накопившие большие массы, а вместе с тем и большие моменты количества движения, должны вращаться быстрее планет земной группы.
И действительно, на величайшей из планет — на Юпитере — сутки длятся только 9 часов и 50 минут. Сатурн вращается вокруг оси медленнее — за 10 часов и 14 минут. Уран — за 10 часов и 48 минут. Нептун— за 15 часов и 40 минут. Продолжительность суток на Плутоне еще не установлена. Но, основываясь на законе сложения моментов количества движения, можно предположить, что маленький Плутон вращается гораздо медленнее Нептуна и может
Меркурий, как самый маленький среди планет и самый близкий к Солнцу, даже в годы юности не мог вращаться быстро. Приливное действие Солнца окончательно затормозило его вращение вокруг оси. Теперь Меркурий обращается вокруг Солнца так же, как Луна вокруг Земли, обернувшись к нему одной стороной.
Другой малыш среди планет земной группы — Марс вращается немного медленнее, чем Земля. Но медлительность вращения Марса нельзя объяснить исключительно тормозящим действием приливного трения. Марс далек от Солнца. Солнечные приливы на Марсе неуловимо малы. Действие их ничтожно. Марс вращается медленно, потому что размеры его невелики. Если бы он смог накопить большую массу, то и вращался бы гораздо быстрее Земли.
Длительность суток на Венере до сих пор неизвестна. Эта планета окутана густыми белоснежными облаками. На ее поверхности нет ни одного устойчивого пятнышка, проследив за которым можно было бы определить скорость ее вращения. Предполагают, что Венера вращается очень медленно и ее сутки длятся примерно 30 наших суток. Но так ли это в действительности, — еще никем не доказано.
Раньше, до работ О. Ю. Шмидта, длительность суток на планетах казалась чем-то обособленным, независимым и даже случайным. Ученые полагали, что время вращения планеты вокруг оси можно узнать только наблюдением. Это не так. Закономерность, открытая О. Ю. Шмидтом, позволяет определять длину суток на планетах математическим путем.
Наклоны осей Юпитера, Сатурна и Урана.
В солнечной системе все связано друг с. другом. И плотность планет, и округленность их орбит, и наклоны их осей, и продолжительность суток — зависят в той или иной степени от массы планет и от расстояния, на котором они находятся от Солнца.
В солнечной системе нет обособленных, изолированных явлений.
Рождение лун
Луны образовывались одновременно с планетами и вместе с ними. В клубке твердых частиц, из которого формировалась будущая планета, кроме центрального сгущения, возникало много других сгустков — ядер будущих спутников. Сначала они обращались вокруг центра тяжести сгустка по различным и по-кометному вытянутым орбитам.
Массы лун росли, а орбиты соответственно округлялись. Одновременно шел естественный процесс отбора устойчивых образований. Спутники, возникавшие на орбитах, которые пересекали центральную — экваториальную плоскость сгустка, чаще других сталкивались со своими сверстниками и, разумеется, разваливались.
Луны, которые, обращаясь вокруг планеты, входили в зону Роша, тоже рассыпались на мелкие частицы. Остатки развалившихся спутников служили добычей планеты и других лун.
Сохранились ядра спутников, которые обращались в экваториальной плоскости, то есть в наиболее плотной части сгустка. Их массы
Словом, тут действовал тот же самый закон, какой определил расстояние планет от Солнца. И, действительно, спутники разместились возле планет в определенной закономерной последовательности, установленной еще в 1937 году С. С. Петровым. Луны, накопившие наибольшие массы, приобрели наиболее округленные орбиты.
Все главные спутники планет, то есть наиболее массивные и близкие к планете, обращаются в ту же сторону, в какую вращаются планеты. Очевидно, что иначе и быть не могло. Закон сложения моментов количества движения действителен не только для планет, но и для спутников.
Луны, наиболее удаленные от планеты и небольшие по массе, возникали там, где сгусток был разрежен и столкновения частиц происходили значительно реже, чем вблизи планеты. Потери кинетической энергии на дробление и нагревание тут были невелики. Толчки падающих частиц оказывали существенное влияние. Вступало в действие «правило вертушки», то есть сумма кинетических энергий, приносимых частицами, имела большее значение, чем сумма моментов количества движения. И эти спутники были вынуждены вращаться в ту сторону, в какую их подталкивали падающие на них частицы. Поэтому три крайних спутника Юпитера и спутник Сатурна — Феба обращаются навстречу вращению планеты.
Отсюда следует вывод: между спутниками, обращающимися в прямом направлении, и спутниками, которые движутся им навстречу, должен существовать обширный промежуток — зона, где движение невозможно ни в ту, ни в другую сторону и, следовательно, невозможно образование спутников.
Действительность подтверждает существование такой «пустой» зоны. Между орбитой последнего «прямого» спутника Юпитера и орбитой его первого «обратного» спутника лежит промежуток в 10,8 миллиона километров. От Япета и Фебы в системе Сатурна — 9,4 миллиона километров. Между орбитами спутников, имеющих одинаковое движение, таких разрывов нет.
Луны росли в борьбе двух противоположных явлений. Суммирование кинетических энергий падающих частиц противодействовало накапливанию моментов количества движения — одно тянуло влево, а другое — вправо. Поэтому луны с самого рождения вращались вокруг оси довольно медленно.
Одновременно сказывалось влияние приливного трения. Приливные силы тормозили вращение спутников вокруг осей, и луны замирали, повернувшись к планетам одной стороной. Все спутники Юпитера и Сатурна, так же как и Луна, никогда не оборачиваются к своим планетам «спиной».
Зачатки лун, по всей вероятности, возникали не там, где они находятся сейчас, а на больших расстояниях от планет. Массы планет и лун росли, сила тяготения между ними увеличивалась. По мере увеличения массы, спутники приближались к планетам. Возможно, что системы спутников были прежде более многочисленны, чем теперь. Но ближние луны, притянутые планетой, вступали в пределы зоны Роша и гибли, разорванные приливными силами. Их остатки поглотили планеты.
Когда запасы вещества, захваченного Солнцем, были исчерпаны, рост планет замедлился и практически совсем прекратился. Луны тоже перестали подтягиваться к планетам. И возможно, что именно в этот переломный момент рыхлый, неустойчивый, еще не успевший уплотниться и окрепнуть, комок космической пыли, который должен был превратиться в одну из лун Сатурна, проник в опасную зону и был разорван приливными силами, и вокруг образовалось кольцо.