Рождение миров

При этом О. Ю. Шмидт указывает, что зародыши будущих планет могли возникнуть в любом месте пылевого сгущения, но сохранились они только на строго определенных расстояниях от Солнца и друг от друга.

Ядра планет формировались в областях устойчивых орбит, то есть там, где мешающее действие соседних ядер было наименьшим.

Вообразим для примера, что два планетных ядра сложились слишком близко друг от друга. Разумеется, они быстро подберут весь космический материал, находящийся между их орбитами. В дальнейшем им волей-неволей придется довольствоваться частицами со стороны.

Ядро планеты, расположенное ближе к Солнцу, сможет захватывать песчинки, летающие между ним и Солнцем. Более далекое от Солнца ядро будет вынуждено собирать космический материал со своей теневой стороны.

Иначе говоря, ближайшая к Солнцу планета начнет расти за счет частичек, летающих слева от нее, а более далекая планета — за счет частичек, летающих справа от нее.

Непрерывные толчки песчинок и камешков, падающих на поверхность юных планет, приведут к тому, что более близкое к Солнцу планетное ядро отойдет влево, в сторону своего «пастбища» — приблизится к Солнцу, а более далекое отойдет вправо, поближе к своему «пастбищу» — удалится от Солнца. Ядра планет разойдутся и в конце концов займут строго определенные устойчивые орбиты.

Может быть и другой случай. Между двумя планетными ядрами, расположенными на достаточном удалении друг от друга, возникнет третье промежуточное ядро. Это третье — лишнее — ядро быстро исчерпает запас космического материала в окружающем пространстве, останется малорослым «недомерком» и поэтому не сможет округлить свою орбиту Обращаясь вокруг Солнца, оно будет поочередно приближаться то к более близкой от Солнца планете, то к более далекой и, в конце концов, под действием их тяготения развалится, а ее вещество станет добычей соседей.

Таким образом, сам процесс роста молодых планет за счет падающего на них материала заставляет их не только округлять свои орбиты, но и занимать «законные» места в солнечной системе, где можно было бы расти без особых помех.

Академик О. Ю. Шмидт решил вычислить на основе своей гипотезы, каковы должны быть эти «законные» устойчивые орбиты планет, образовавшихся из скопления твердых частиц, летавших возле Солнца. Эта задача поддается математическому решению.

Расчеты О. Ю. Шмидта привели к весьма важному выводу: расстояния между планетами могут быть представлены некоторой математической формулой, в которой как частный случай заключается правило Боде-Тициуса.

Следовательно, таинственное правило Боде-Тициуса, смущавшее всех ученых и казавшееся необъяснимым совпадением чисел, получило простое и естественное объяснение. Планеты могли образоваться на тех орбитах, на каких они сейчас находятся. Планеты-неудачницы, почему-либо возникавшие в неустойчивых зонах, были вынуждены либо развалиться, либо упасть на другие планеты, либо отодвинуться на законное место.

Из этой таблички видно, что числа, полученные О. Ю. Шмидтом, даже больше соответствуют действительности, чем числа, даваемые правилом Боде-Тициуса.

Образование планет-великанов

Марс — последний из четверки планет земной группы. Дальше от Солнца, за роем астероидов, о которых речь будет впереди, находятся четыре планеты-гиганта— Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Почему эти члены солнечной семьи так резко отличаются от планет земной группы, почему их размеры огромны, а плотности малы — не могла объяснить ни одна из прежних гипотез. Это были планеты-загадки. И верно, — наша Земля и ее соседи выглядят самыми нормальными планетами, они сложены из обычных материалов. Плотность Земли — 5,52.

Но как образовался Юпитер и из чего он сложен, если его масса в 318 раз больше массы Земли, объем в 1345 раз больше Земли, а плотность вещества лишь немногим отличается от плотности таких веществ, как глицерин или желатин?

Что это за вещество и как могла возникнуть эта рыхлая планета-громадина — совершенно неясно.

Гипотеза О. Ю. Шмидта дает объяснение.

Планеты формировались в борьбе двух сил: тяготения Солнца и давления солнечных лучей.

Давление солнечных лучей могло действовать только в той части пылевого облака, которая была прозрачна. Солнечные лучи тормозили пылинки в ближайших окрестностях Солнца и вызывали их падение на Солнце или же отбрасывали их далеко в сторону. Но влияние света по мере удаления от Солнца быстро ослабевало. На некотором расстоянии от Солнца толща пылевого облака оказывалась совершенно непроницаемой для света. Действие лучевого давления и торможения на этом расстоянии полностью прекращалось. Начиналась зона непрозрачности — зона мрака.

Там, где сквозь пылевое облако пробивались световые лучи и самые легкие частицы почти дочиста были выметены, — образовывались небольшие планеты земной группы.

Иное дело, — в зоне непрозрачности. Там во мраке клубились газовые облака, там находилось бесчисленное множество льдинок — замерзшей воды, замерзших газов: углекислоты, аммиака, метана; там на твердых частицах оседали в виде инея все легкие вещества, которые испарялись в околосолнечной области и были изгнаны оттуда солнечными лучами. И, разумеется, в зоне непрозрачности планеты слагались из тех материалов, какие там имелись — из замерзших газов, мелкой пыли и других легких веществ.

Планеты-гиганты — это дети мрака.

Густота облака в зоне непрозрачности, а также то, что Юпитер находился в центре захваченного Солнцем кольца космической пыли, создавали для Юпитера наиболее благоприятные условия. Он рос быстрее всех и вырос больше всех.

Крупная масса Юпитера, в свою очередь, помогала ему собирать вещество — к большой массе и мелочи притягивалось больше. Могучее тяготение Юпитера подчищало пространство на огромном расстоянии от него, а это обездоливало его ближайшего соседа. Марс мог бы стать более массивной планетой, но он не стал ею — помешало тяготение Юпитера.

Сатурн меньше Юпитера. Видимо рой частиц в районе его образования был реже, чем возле Юпитера. Кроме того, большая часть вещества, изгоняемого солнечными лучами из области формирования планет земной группы, рассеивалась в пространстве. Она достигала орбиты Сатурна в сильно разреженном состоянии — ведь Сатурн расположен почти вдвое дальше Юпитера. Все это привело к тому, что Сатурн собрал материала в три с лишним раза меньше, чем Юпитер.

Уран и Нептун — сравнительно небольшие планеты. Уран в 15 раз массивнее Земли, а Нептун массивнее ее в 17 раз.

В районе образования этих планет рой частиц безусловно был гораздо разреженнее, чем возле Сатурна и Юпитера.

Тут столкновения песчинок и камешков зачастую приводили к тому, что песчинка, ударившись о другую песчинку, отскакивала от нее, приобретала повышенную скорость и вырывалась из-под влияния солнечного тяготения. Такие частицы вылетали за пределы роя и навсегда покидали солнечную систему. Рой редел, и окраинным планетам оставалось мало материала.

Кроме того О. Ю. Шмидт предполагает, что вследствие огромных расстояний, которые разделяют окраинные планеты, Уран и Нептун еще не закончили сбор материала. Эти планеты продолжают расти и в наши дни.