появились эти светила, с головокружительной скоростью несущиеся вокруг Солнца? Одним словом, откуда взялась эта удивительная 'система', в которую мы входим? Каково было ее начало? Как она формировалась в течение тысячелетий? Что это: какая-то случайность в мироздании или результат обычного, весьма распространенного в мире процесса?
Множество теорий, предложенных для объяснения происхождения Солнечной системы, могут быть разделены на две основные группы: 'катастрофические' теории, которые приписывают появление планет и астероидов каким-то экстраординарным событиям, и 'естественные' теории, объясняющие, что их происхождение - нормальное явление в жизни звезды.
'Катастрофические' теории были выдвинуты первыми. В 1745 году Бюффон предположил, что планеты образовались из частиц материи,
рянной Солнцем в результате столкновения с другим небесным телом. Но, поскольку он предположил, что это была комета, его теория вскоре рухнула: ведь кометы весьма невелики, их размеры не превышают нескольких километров. Такое столкновение - событие незначительное даже по земным масштабам. Так, когда 30 июня 1908 года небесное тело таких размеров столкнулось с Землей в районе Красноярска в Сибири, взрыв ощущался всего лишь в радиусе 1000 километров от этого места. Правда, вокруг на площади около ста квадратных километров был уничтожен лес и наблюдатели видели столб огня высотой до двадцати километров. Но что это значит в масштабах планеты?
Другие ученые - Джеффрис, Литтлтон, Аррениус - предположили столкновение Солнца непосредственно с другой звездой. Но эта теория не согласуется с основными характеристиками Солнечной системы, а именно:
1. Плоскости планетных орбит, за исключением Плутона и астероидов, весьма слабо наклонены относительно плоскости всей системы.
2. Направление вращения планет и их спутников во всей Солнечной системе, как правило, одинаково.
3. Орбиты планет почти круглые, а раположение планет в пространстве подчиняется правилу Воде, которое будет рассмотрено далее.
Вот почему другие астрономы, а именно Моултон и Джине, выдвинули более 'изящную' теорию. Они считали, что имело место не столкновение, а 'полустолкновение' светил: другая звезда проходила поблизости от Солнца, но не столкнулась с ним непосредственно. Вследствие взаимного притяжения траектории обеих звезд выгнулись по гиперболе. Таким образом, они соприкоснулись (по космическим меркам), а затем
отскочили друг от друга. При этом звезда-'возмутительница' оторвала от Солнца несколько : клочков материи. Когда она удалилась, эта мате- рия набрала достаточную скорость, чтобы начать ^ вращение вокруг Солнца, а затем сконденсировалась в 'капли'-планеты.
Много лет назад эта теория имела немало сторонников. И в самом деле, она удовлетворительно объясняет две первые особенности Сол- - нечной системы, но не третью - регулярное распределение планет внутри системы. Думали также, что подтверждение теории Моултона - Джинса станет доказательством того, что Солнечная система - единичное явление во Вселенной. Предположив, что некогда, во времена, близкие к началу Вселенной, звезды были расположены теснее, чем теперь, следовательно, могли встречаться, можно сделать вывод: планетные системы если не исключение, то, по крайней мере, большая
Но 'естественные' теории лучше объясняют все особенности Солнечной системы, и у них больше сторонников среди космологов. Всякие 'Занимательные физики' конца прошлого века любили описывать 'опыт Плато': вращение капли масла, взвешенной в жидкости. Центробежная сила сплющивала каплю и отрывала от нее капельки-'планеты'. Но это слишком красиво, чтобы быть правдой...
Кант в 1755 году, а за ним Лаплас в 1796 первыми выдвинули гипотезу о существовании рассеянной в пространстве первоначальной материи, образующей 'первичные туманности' из газа и пыли. Из их сгущения рождаются звезды, в том числе и Солнце. Оно, вращаясь, приобретает форму диска, который постепенно растягивается. От него отламываются внешние кольца. Частицы этих колец, сжимаясь и охлаждаясь, образуют планеты.
С течением времени эта теория сильно видоизменилась. В 1943 году немецкий ученый К. фон Вейцзеккер внес в нее последние усовершенствования и нашел самое удовлетворительное объяснение строению системы.
По Вейцзеккеру, Солнце находится в центре газовой оболочки, вращающейся вокруг перпендикулярной к ее плоскости оси. Масса этой оболочки в десять раз меньше солнечной; она нестабильна и стремится рассеяться в пространстве. Легкие газы - гелий и водород действительно улетучиваются: этим объясняется то, что планеты их не сохранили. Поскольку эти газы составляют не менее 99% солнечной массы, от газовой оболочки сохранилось не более одной сотой того, что она составляла первоначально. Этим же объясняется то, что общая масса всех планет составляет менее одной тысячной солнечной массы.
Главное - эта теория позволяет понять, почему расстояния от планет до Солнца подчиняются точной закономерности. Этот закон, который долго считали чисто эмпирическим, был выведен тремя немецкими учеными: Вольфом, Тициусом и Воде.
В 1778 году Боде оформил догадки своих предшественников. Он взял за основу геометрическую прогрессию: 0; 3; 6; 12; 24; 48; 96; 192... Прибавил к каждому числу 4, результат разделил на 10 и получил новый ряд: 0,4; 0,7; 1,0; 1,6; 2,8; 5,2; 10,0 и т.д., соответствующий расстоянию от Солнца до планет, если принять расстояние между Солнцем и Землей за единицу. Правда, не существовало планеты, соответствующей числу 2,8. Но правило Боде получило блестящее подтверждение, когда Пиацци совершенно случайно от^ крыл Цереру как раз там, где не хватало планеты! Этот закон также позволил Леверье обнаружить- Нептун. Закон, видимо, сохраняет силу,
несмотря на исключение в виде Плутона, который, как мы уже говорили, возможно, не является 'настоящей' планетой. Подтверждается закон и тем, что он годится и для ближайших спутников больших планет Юпитера, Сатурна и Урана.
По Вейцзеккеру, газовая оболочка, вращающаяся вокруг Солнца, движется не единой массой, а вихревыми движениями, распределенными по концентрическим кольцам вокруг Солнца и ограниченными соседними вихрями. Предположив, что на каждом кольце находится по пять таких вихрей (именно в таком случае они имеют допустимую конфигурацию), мы получим радиусы колец, почти соответствующие прогрессии Воде.
Гипотеза Вейцзеккера - не догма. Она может быть улучшена, и .многие исследователи вносили в нее значительные уточнения, например с учетом магнитных полей. Постепенно, кажется, они подошли к весьма удовлетворительным результатам. Разумеется, с помощью этой теории можно объяснить и то, почему формы орбит приближены к окружности, почему они расположены в одной плоскости и почему, за некоторыми исключениями, имеют одно направление вращения.
Недавние работы показали, что если вращающийся диск возникает в результате сжатия газа и пыли в произвольное число 'протопланет', то их орбиты эволюционируют - в сответствии справилом Боде - просто в силу взаимного при-j тяжения. Таким образом, вейцзеккеровские 'вих-' ри' оказываются излишними, i
Итак, 'естественные' теории, объясняющие^ возникновение Солнечной системы, опираются на все более солидные аргументы, а это имеет фундаментальное значение при исследовании проблемы внеземной жизни.
ОБРАЗОВАНИЕ ПЛАНЕТЫ - ЕСТЕСТВЕННЫЙ ЭТАП В ЖИЗНИ ЗВЕЗДЫ
Есть много разных аргументов в защиту гипотезы о существовании иных планетных систем.
Известно, например, что одной из характерных особенностей Солнечной системы является распределение ее углового момента*. Медленное - за двадцать пять земных суток - вращение Солнца вокруг своей оси и быстрое обращение планет на большом расстоянии вокруг него создает впечатление, что планеты унесли большую часть вращения Солнца с собой. Математическим языком говорят, что на планеты приходится 98% момента количества движения Солнечной системы: из них на один гигант Юпитер 60%, а на Солнце - 99,9% ее массы.
И вот недавно случилось чрезвычайно важное событие. Стало возможным измерить скорость вращения звезд вокруг своей оси и тем прямо доказать существование планет при них.
Не будем утомлять читателя техническими подробностями, лишь вкратце опишем метод, применяемый астрономами для этих вычислений. Ведь наши рассуждения о внеземной жизни в значительной мере основаны на том, что во Вселенной есть много планетных систем, подобных нашей. Без этих научных доказательств не было бы и этой книги.
* Если какое-либо тело совершает вокруг своей оси п оборотов в секунду, величина w=2Kn называется угловой скоростью, а момент количества движения выражается как L, L=mfr'dm или, если ввести момент инерции тела 1 по отношению к оси вращения, L = 1 (о. Угловой момент любой системы обладает важным свойством оставаться постоянным в отсутствие внешних воздействий. Момент количества движения планет зависит отчасти от их вращения вокруг своей оси, но главным образом от движения вокруг Солнца.
Скорость вращения звезд измеряется с помощью спектрального анализа. Спектральные линии, наблюдаемые на звездах, смещаются в сторону красной или фиолетовой части спектра, в зависимости от движения звезды по отношению к нам. Если она удаляется, линии смещаются к красному, если приближается - к фиолетовому. Это эффект ДоплераФизо, который легко наблюдать, когда рядом с нами гудит проезжающий мимо автомобиль. Сначала гудок кажется выше, чем на самом деле (фиолетовое смещение), потом - ниже (красное смещение).
Когда звезда вращается вокруг своей оси, один край ее видимого диска приближается к нам, другой
