Александр Гурштейн - Извечные тайны неба

Астрономия пережила века. Несколько раз на протяжении истории человечества на ее долю выпадала чрезвычайно ответственная миссия – определить мировоззрение общества, дать правильное направление научной и философской мысли. И во второй половине XX в. астрономия снова находится в таком же положении. Небо XX в. преподнесло ученым такие сюрпризы как расширяющаяся Вселенная, взаимодействующие галактики, квазары – объекты, излучающие гигантские количества энергии, не идущие ни в какое сравнение с их скромными размерами.

Астрономы всерьез задумываются над путями решения самой волнующей проблемы науки – поисков внеземных цивилизаций.

Итак, к неожиданностям готовы…

Сегодня большинство исследователей считает, что Солнце, подобно другим звездам, возникло в результате конденсации материи в центральной части огромного роя холодной пыли и газа. Под действием сил тяготения Солнца первоначально бесформенный рой межзвездного вещества должен был мало-помалу сгущаться и приобретать определенную форму. Солнце оказалось окруженным вращающимся облаком мелких твердых частиц и газа. От греческого слова «прото» – первый – окружавшее Солнце облако твердых частиц и газа получило название протопланетного. Из этого холодного первичного облака образовались в дальнейшем планеты Солнечной системы.

Форма протопланетного облака отдаленно напоминала бублик, если только его положить на стол и сильно сплющить. В близкой от Солнца внутренней части облака плотность его была низка и преобладали тугоплавкие нелетучие частицы. Солнечное тепло приводило к испарению летучих веществ, а давление солнечных лучей «выметало» газы в среднюю, самую плотную и толстую, часть облака. С приближением к далекой внешней границе толщина облака снова уменьшалась.

Частицы вещества, обращаясь вокруг Солнца, непрерывно сталкивались и сцеплялись воедино, подобно тому как липкие снежинки во время сильного снегопада соединяются в большие снежные хлопья. «Хлопья» частиц росли, продолжая слипаться друг с другом и постепенно вычерпывая окружающее их рассеянное вещество. Так возникали «зародыши» планет.

Вблизи от Солнца формировались планеты небольшие и плотные. А в средней части протопланетного диска росли планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун с огромным содержанием летучих веществ, воды, углекислого газа, метана и аммиака. Все это происходило около 5 млрд лет назад.

В развитие такого взгляда на происхождение Солнечной системы внес вклад выдающийся советский ученый и государственный деятель, математик и географ, неутомимый путешественник, отважный исследователь Арктики, Герой Советского Союза академик Отто Юльевич Шмидт.

В самые трудные для молодой Советской республики годы начинающий приват-доцент кафедры математики Киевского университета Отто Шмидт стал одним из организаторов продовольственного снабжения страны. В начале 1920 г. Совет Народных Комиссаров переводит его на работу по организации рабфаков, чуть позже О. Ю. Шмидт работает в качестве члена коллегии Народного Комиссариата финансов. Имея богатый опыт организаторской деятельности в общегосударственном масштабе, с 1921 г. тридцатилетний О. Ю. Шмидт возглавляет Государственное издательство – орган, который ведал делами всех издательств РСФСР; он становится одним из основателей и главным редактором Большой Советской Энциклопедии.

В тридцатые годы О. Ю. Шмидт является начальником Главного управления Северного морского пути и руководит арктическими экспедициями на ледоколах «Георгий Седов», «Сибиряков» и на пароходе «Челюскин». Геофизические работы Шмидта в Арктике привели его в дальнейшем к астрономическим проблемам происхождения и ранних стадий эволюции Земли.

Попытки объяснить происхождение Солнечной системы имеют длинную историю.

В середине XVIII в. французский натуралист Жорж Бюффон высказал мысль, по которой рождению планет предшествовала гигантская космическая катастрофа: по его мнению, в жидкое Солнце, словно пушечное ядро, врезалась комета. Солнечное вещество «брызнуло» в сторону, и огненно-жидкие капли его, остывая, превратились в планеты.

На уровне современных знаний гипотеза Бюффона – попросту заблуждение и не выдерживает никакой критики. Солнце вообще не жидкое, а кометы не имеют ничего общего с пушечными ядрами. Удара при сближении кометы с Солнцем произойти не может.

Теперь на основе физических свойств веществ математически доказано, что планеты могли возникнуть только при длительном слипании холодных твердых частиц, а вулканическая активность на планетах связана отнюдь не с их первоначально жидким состоянием, а с последующим разогревом верхних слоев за счет распада радиоактивных элементов.

Но в свое время гипотеза Бюффона была прогрессивной, поскольку она объясняла происхождение планет не как результат божественного творения, а как результат действия сил природы. В монархической Франции участь Бюффона отчасти напоминала участь Галилея. Через два года его принудили отречься от крамольных идей и признать божественное происхождение Солнца, Земли и планет.

Спустя полвека, уже в годы Великой революции, другой французский ученый – астроном, физик и математик Пьер Симон Лаплас, опираясь на предшествующие работы Д. Бернулли, выдвинул гипотезу о совместном возникновении планет и Солнца из медленно вращающейся туманности, состоящей из раскаленных паров и газов. Туманность понемногу охлаждалась, уплотнялась и сжималась.

Помните, как фигуристы на льду вдруг резко увеличивают скорость вращения вокруг оси? Для этого они сильно прижимают руки к груди. По тому же закону должна увеличивать скорость своего вращения и сжимающаяся туманность. По мере нарастания скорости вращения туманность сплющивается у полюсов, принимая форму диска. В конце концов постоянно увеличивающаяся скорость вращения приводит к неустойчивости диска. При громадной скорости в далеком экваториальном поясе от вращающейся туманности отслаивается «обруч». Вещество «обруча» охлаждается гораздо быстрей всей массы туманности, и ему предстоит сгуститься в планету.