Рождение миров

Небольшое несоответствие между массами Нептуна и Урана отнюдь не противоречит гипотезе Шмидта. Нельзя представлять себе, что облако, встреченное Солнцем, и рой частиц, захваченный им, были совершенно однородными, несомненно в нем имелись и более плотные сгустки и разреженные места.

Точно также нельзя думать, что ядра всех планет сложились одновременно, как по команде. Несомненно, одни образовались чуть раньше, другие — позже. Те, что возникли раньше, совершенно естественно, использовали первенство и собрали больше материала.

Неоднородностью роя и разновременностью образования ядер планет объясняются их небольшие отклонения от нормы.

На самой границе роя, где вещества было совсем мало, образовался Плутон. Этому обитателю околицы солнечной системы пришлось довольствоваться только остатками строительных материалов. Он вырос такой же маленькой планетой, как и Марс. Его орбита тоже не смогла округлиться, а масса осталась примерно равной массе Марса.

Из гипотезы Шмидта следует, что Плутон — последняя планета солнечной системы. Возможно, что за орбитой Плутона летают небесные тела, подобные астероидам, но для образования настоящей планеты там материала недостаточно. Поэтому десятой крупной планеты в солнечной системе нет и быть не может.

Вращение планет

Все без исключения космогонические гипотезы не могли объяснить, почему планеты вращаются вокруг своих осей в ту же сторону, в какую они движутся по орбитам. Эта задача была тем препятствием, на котором опрокидывались все рассуждения, и авторы гипотез обычно умалчивали о вращении планет.

Лаплас, как известно, никакого объяснения не дал, полагая, что вращение планет должно быть понятно и без объяснения. Его последователи с горечью убедились, что Лаплас ошибся. Вращение планет по его гипотезе обязательно должно быть обратным — если планета, обращаясь вокруг Солнца, движется против часовой стрелки, то вращаться вокруг оси она должна по часовой стрелке.

В самом деле, по законам Кеплера каждое тело солнечной системы — все равно планета, метеор, пылинка или молекула, — обращаясь вокруг Солнца, имеет строго определенную скорость движения по орбите. Эта орбитальная скорость зависит от размеров орбиты. Чем дальше от Солнца расположена планета, тем меньше ее скорость.

Это наблюдается и в действительности. Меркурий движется по орбите со скоростью в 49 километров в секунду. Более далекая от Солнца Венера имеет орбитальную скорость в 35 километров в секунду. Скорость Земли еще меньше — 30 километров, Марса — 24, Юпитера — 13 и так далее.

Следовательно, — рассуждали ученые, — в эпоху образования планет каждая песчинка, летевшая немного дальше от Солнца, чем Земля, двигалась со скоростью около 29 километров в секунду, то есть медленнее Земли.

Частицы, летевшие с подсолнечной стороны Земли, то есть слева от нее и ближе к Солнцу, двигались со скоростью около 31 километра в секунду — быстрее Земли.

И те и другие частицы падали на растущую Землю.

Пылинки и камешки, летевшие с подсолнечной дневной стороны Земли и, следовательно, догонявшие ее, подталкивали Землю.

Пылинки и камешки, двигавшиеся с ночной стороны, то есть правее и дальше Земли, и отстававшие от нее, падая, притормаживали Землю.

Если какую-либо вертушку или колесо слева подталкивать в одну сторону, а справа в другую, то вертушка неминуемо завертится. И, очевидно, что земной шар тоже должен был завертеться волчком и именно слева направо — по часовой стрелке и ни в коем случае не наоборот.

Этот вывод казался ученым настолько очевидным, закономерным и безусловно правильным, что оспаривать его никто не осмеливался. Бессмысленно опровергать основные законы движения небесных тел.

Земля же и все остальные планеты наперекор здравому смыслу вращаются вокруг оси именно наоборот, справа налево — против часовой стрелки.

И это было удивительной, необъяснимой загадкой.

Некоторые ученые время от времени пытались придумать какое-либо мало-мальски сносное объяснение, почему планеты вращаются не так, как следовало бы. Но доводы выглядели искусственными и неубедительными. Вопрос оставался открытым.

О. Ю. Шмидт нашел ошибку в рассуждениях ученых, искавших причину прямого вращения планет. Он доказал, что земной шар ни в коем случае нельзя уподоблять вертушке, которую падающие песчинки заставили вертеться своими толчками. О. Ю. Шмидт исключительно просто и убедительно объяснил вращение планет в прямом направлении.

Физическое явление, которое легло в основу объяснения Шмидта, случалось наблюдать каждому человеку.

Темной безоблачной ночью высоко над Землей проносятся яркие искорки метеоров. Метеоры вторгаются в земную атмосферу с огромными скоростями, иногда превышающими 40 километров в секунду. При такой скорости метеорная частица уже на высоте 120–150 километров от поверхности Земли сталкивается с молекулами воздуха. Несмотря на крайнюю разреженность воздуха, на большой высоте перед метеором образуется воздушная «подушка», которая разогревается до нескольких тысяч градусов и начинает испускать ослепительный свет. Вследствие сопротивления воздуха метеорит теряет скорость, его поверхность раскаляется, вещество начинает испаряться, и за метеоритом тянется тонкий светящийся след, образованный раскаленными частицами воздуха и метеорного тела. Почти вся кинетическая энергия метеорита в это время преобразуется в теплоту и свет.

Это и есть то явление, которое упускали из виду.

В первые тысячелетия своего существования юная Земля уже обладала атмосферой. Конечно, газовая оболочка новорожденной планеты имела ничтожную толщину и плотность. Но чтобы затормозить падение метеорита, достаточно очень небольшой плотности воздуха — такой, какую мы имеем в настоящее время на высоте 120 километров от поверхности Земли.

Частички, падавшие на Землю, встречая резкое сопротивление газовой оболочки, раскалялись, их кинетическая энергия переходила в теплоту и свет, а свет и теплота тут же рассеивались в пространстве. Падающие частички теряли свою кинетическую энергию раньше, чем успевали «толкнуть» Землю. Они испарялись, превращались в пыль, и эта пыль уже спокойно оседала на Землю.

Даже песчинки и камешки, достигавшие поверхности Земли, большую часть кинетической энергии расходовали на нагревание и механическое дробление.

Кроме того, юную планету в то время окружал довольно плотный рой частиц, делавших свои последние круги перед тем, как приземлиться. Эти частицы постоянно сталкивались между собой, раскалывались, разогревались от ударов друг о друга и тоже теряли свою кинетическую энергию.

Следовательно, «толчки», которые испытывала Земля от падения песчинок и камешков, были ничтожно малы. Существенного значения они не имели. И вращение Земли нельзя объяснить разностью скоростей частиц, летавших справа и слева от Земли. Их кинетическая энергия почти полностью излучалась в пространство в виде света и теплоты.

При образовании планет, указывает О. Ю. Шмидт, происходило не сложение кинетических энергий падающих частиц, а сложение моментов количества движения, которыми обладали эти частицы.

Момент количества движения в мире небесных тел отчасти можно уподобить нашим деньгам. Деньги тоже переходят из рук в руки, в бухгалтериях их переписывают со счета на счет, но сами по себе деньги не исчезают, не расходуются, они только передаются.

Момент количества движения не может превращаться в свет и теплоту, не может расходоваться на трение. Он только передается от одного тела к другому.