Лев Мухин - В нашей галактике Страница 12

Когда руки у фигуриста расположены перпендикулярно к телу, ему необходимо «крутить» дополнительную массу (массу рук) на определенном расстоянии от оси вращения. Именно произведение скорости на массу, на расстояние ее от оси вращения и определяет момент количества движения.

Теперь вспомним наиболее общие законы природы — законы сохранения. Известно, что в процессе движения величина момента количества движения остается постоянной. Фигурист уменьшил часть массы, которая вращалась на определенном расстоянии, заставив ее вращаться на меньшем расстоянии (прижал руки). Момент количества движения при этом должен остаться прежним, сохраниться. Поскольку общая масса фигуриста не изменяется, то скорость вращения должна скомпенсировать уменьшение расстояния, она увеличивается, получается эффектная концовка выступления.

Так вот именно эта физическая величина — момент количества движения — стала камнем преткновения и для теории Канта — Лапласа, и для многих более поздних небулярных теорий. Дело в том, что из полного момента количества движения Солнечной системы на обращение Юпитера, масса которого в тысячу раз меньше массы Солнца, а значит, практически и всей системы, приходится 60 процентов, а на вращение самого Солнца лишь два. Вещь поразительная. Крохотные по сравнению с Солнцем планеты имеют гораздо больший момент, чем центральное светило. Если «все» образовалось из одной общей туманности, то момент количества движения никак не мог распределиться в таком соотношении между внешней областью и центральным светилом. Или нужно искать какие-то специальные механизмы перераспределения момента, или нужно считать, что дополнительный момент был привнесен в Солнечную систему извне.

Именно по последнему пути и пошли Чемберлин и Мультон. Они совместно предложили теорию, которая впоследствии нашла сторонников в лице Джинса, Эддингтона и многих других крупных ученых, хотя на позиции Джинса в этом вопросе я остановлюсь отдельно. Суть гипотезы состоит в том, что при движении вокруг центра Галактики Солнце прошло довольно близко мимо другой звезды. Это обстоятельство вызвало извержение вещества из нашего светила. Выброшенная материя сконденсировалась в небольшие твердые тела — «планетезимали» (так назвали их авторы теории). Впоследствии, вращаясь вокруг Солнца и слипаясь друг с другом, «планетезимали» образовали планеты.

Эта теория была опубликована в 1905 году, а в 1916 году Д. Джинс, как он выразился сам, «исследовал математически, что должно произойти в действительности (выделено мною. — Л. М.), когда одна звезда действует на другую мощными приливообразующими силами».

Джинс сказал «в действительности» потому, что, как и Эддингтон, полагал, что теория хороша только в том случае, если она снабжена хорошим математическим аппаратом. Работу Чемберлина и Мультона он называл гадательной и говорил, что она «почти совершенно не в состоянии выдержать суровое испытание математическим анализом или объяснить хотя бы самые характерные особенности Солнечной системы».

Скажем прямо, Джинс был слишком суров к Мультону и Чемберлину. Его собственная теория базировалась на той же идее приливного воздействия при тесном сближении Солнца с массивной звездой. И его теория прожила недолго. Она также не была свободна от внутренних противоречий. Но поскольку в ней наиболее отчетливо появляется идея «катастроф» со всеми вытекающими из нее последствиями, поскольку и сегодня делаются серьезные попытки реанимации этой теории, мы вкратце остановимся на основных ее положениях.

Итак, Солнце извергло огромную сигарообразную струю, плотность которой была наибольшей в средней ее части. Поэтому планеты-гиганты Юпитер и Сатурн, полагает Джинс, занимают как раз среднее положение в последовательности планет. Струя начинает распадаться на отдельные сгущения, которые, собственно говоря, и являются протопланетами. Джинс считает, что прото-Венера и прото-Меркурий должны были обратиться в жидкость или немедленно отвердеть, прото-Земля и прото-Нептун были частично жидкими, а Марс, Юпитер, Сатурн и Уран родились газообразными.

Все эти представления кажутся сейчас наивными, но и спустя 70 лет после выхода в свет работы Джинса здание планетной космогонии представляется самым настоящим «домом моделей». Всего 10 лет назад в Ницце собрались крупнейшие специалисты по проблемам планетной космогонии. Читая сборник докладов, представленных на этой конференции, невольно поражаешься многообразию точек зрения на вечную проблему происхождения Солнечной системы.

Сейчас, по-видимому, трудно указать такую область науки, за исключением планетной космогонии, где происходило бы столкновение полярных точек зрения, причем каждая из них достаточно обоснована. И Лапласу, и Декарту, и Джинсу было гораздо легче, чем современным космогонистам: их гипотезы «держались» как минимум десятки лет. Ну а что же происходит в нашем «доме моделей» сегодня?

Было бы неразумно попытаться даже в популярной форме изложить почти пятьсот страниц докладов конференции в Ницце. Да и после этой конференции появились новые интересные идеи в области космогонии. Остановимся лишь на наиболее важных моментах рождения Солнечной системы. Заметим, что подавляющее число работ используют сейчас в качестве исходной схемы туманность Лапласа, и лишь одиночки пытаются возродить «теорию катастроф». Если говорить языком спортивных комментаторов, то счет что-нибудь 20:2 в пользу сторонников исходной прототуманности.

Итак, совершим короткую экскурсию по «дому моделей планетной космогонии». Я в своем изложении буду следовать приему, который использовал в своем докладе известный астрофизик Г. Ривс. Он… просто ставил перед учеными вопросы.

Основной вопрос, на который, к большому сожалению, очень трудно дать определенный ответ даже сегодня: что такое Солнечная система в Галактике? «Каприз природы», «урод» или же обычное, заурядное явление?

Этот вопрос имеет огромное философское, познавательное значение, и, пока нет точных данных наблюдательной астрономии о существовании других подобных систем, мы не можем исключить «уникальности» нашей Солнечной системы в Галактике. Но большинство специалистов склоняются к тому, что планетные системы не исключительное явление в Галактике. А тогда любая модель должна дать ответ на следующие вопросы:

Возникло ли Солнце и планеты из одного межзвездного облака?

Этот очень старый и очень спорный вопрос важен вот по какой причине. Если Солнце и планеты возникли из одного облака, то во время образования Солнца облако проходило высокотемпературную стадию. Если Солнце захватило облако, а температуры современных облаков в Галактике весьма низки, меньше 100 градусов по шкале Кельвина, тогда планеты формировались «холодным» путем. Окончательного решения этого вопроса нет.

Если считать, что Солнце и планеты происходят из одного облака, то как отделилось вещество планет от солнечного? Здесь исследователи придерживаются различных точек зрения. Но вот что интересно. При анализе этого вопроса был нанесен смертельный удар по гипотезе Джинса, о которой мы недавно говорили. Оказалось, что если внезапно извлечь из Солнца довольно значительную массу вещества, примерно равную массе всех планет Солнечной системы, то она просто-напросто взорвется, так как имеет огромные запасы тепловой энергии. В отделении вещества туманности от Солнца значительную роль могут играть магнитные поля и турбулентность в облаке. Окончательной ясности нет и здесь.

Сколько весила протопланетная туманность?

И здесь нет единой точки зрения. Совершенно ясно, что нижний предел массы туманности найти очень легко. Для этого мы должны сложить массу всех планет, добавив еще некоторое количество летучих элементов, с массой Солнца. А верхний предел массы уже зависит от «индивидуального счета». Самый верхний предел, который рассматривается сегодня, — две массы Солнца.

Каковы были физические условия в туманности?

Здесь я хочу привести остроумное высказывание американского астронома Г. Уитни. Он сказал, что различные космогонии, подобно романам, представляются истиной только для их автора. Всем же остальным они кажутся чистыми фантазиями. В этой шутке большая доля правды. Посудите сами. Значение только одного параметра — температуры туманности — очень сильно меняется от модели к модели. Одни авторы рассматривают очень высокие температуры — до 4 тысяч градусов по шкале Кельвина. Другие «довольствуются» низкими, 100 градусов. Создается такое впечатление, что сегодня физики лишь ходят по коридорам «дома моделей», но найти комнату, где лежит не модель, а истина, не могут. А тут возникает еще более неясный и туманный и самый главный — пятый вопрос.