Карл Саган - Мозг Брока. О науке, космосе и человеке

Удельная энергия вращения Земли составляет:

где I – это главный момент инерции Земли. Это меньше скрытой теплоты плавления силикатов L ≃ 4 × 10 9эгр/г 1. Таким образом, Кларенс Дэрроу был неправ, когда говорил, что Земля расплавится. Тем не менее он был на правильном пути: тепловые расчеты на самом деле губительны для истории Иисуса Навина. С типичной удельной теплоемкостью c p ≃ 8 × 10 6эрг/(г градус) остановка и возобновление движения Земли за один день вызвали бы повышение средней температуры на ∆ Т ≃ 2 Е / c p ≃ 100 К – достаточно, чтобы поднять температуру выше нормальной точки кипения воды. Она была бы даже хуже у поверхности и на низких широтах: при v ≃ ≃ RΩ , ∆ Т ≃ v ² / c p ≃ 240 К. Сомнительно, что жители не заметили бы такого сильного изменения климата. Замедление может быть сносным, если происходит достаточно постепенно, но не жара.

Нагревание Венеры при предполагаемом прохождении рядом с Солнцем и последующее остывание этой планеты посредством излучения в космос лежат в основе гипотезы Великовского. Но он нигде не вычисляет ни величину нагревания, ни скорость остывания. Однако можно выполнить хотя бы грубые вычисления. Объект, который задевает солнечную фотосферу, должен двигаться на очень высоких скоростях, если он образовался во внешней Солнечной системе: 500 км/с – типичное значение при прохождении перигелия. Но радиус Солнца – 7 × 10 10 см. Следовательно, типичная временная шкала для нагревания кометы Великовского составляет: (1,4 × 10¹¹ см) / (5 × 10 7 см/с) ≃ 3000 с, то есть меньше часа. Самая высокая температура, до которой могла бы нагреться комета вследствие прохождения рядом с Солнцем, составляет 6000 К – температура солнечной фотосферы. Великовский ничего не говорит о дальнейших событиях после прохождения его кометы рядом с Солнцем; впоследствии она просто становится планетой Венерой и остывает, отдавая тепло в космос, – эти процессы продолжались, скажем, в течение 3500 лет до настоящего момента. Но и нагревание, и остывание происходят посредством излучения, и физика обоих процессов одинаково контролируется законом термодинамики Стефана – Больцмана, согласно которому и количество приобретенной теплоты, и скорость остывания пропорциональны температуре в четвертой степени. Следовательно, отношение возрастания температуры кометы за 3000 с нагревания от Солнца к понижению температуры за 3500 лет остывания посредством излучения равно (3 × 10 3с / 10¹¹ с) ¼ = 0,013. Нынешняя температура Венеры из этого источника тогда в лучшем случае будет равна только 6000 × 0,013 = 79 К, или приблизительно температуре замерзания воздуха. С механизмом Великовского Венера не смогла бы остаться горячей, даже очень приблизительно «горячей».

Этот вывод существенно не изменился бы, даже если было бы несколько прохождений через солнечную фотосферу, а не одно. Источником высокой температуры Венеры не может быть один или несколько процессов нагревания, какими бы сильными они ни были. Горячая поверхность требует постоянного источника тепла, который может быть или эндогенным (радиоактивное нагревание планеты изнутри), или экзогенным (солнечный свет). Сейчас очевидно – в соответствии с предположением, высказанным много лет назад (см. Wildt, 1940; Sagan, 1960), – что правильным является последний вариант: именно солнечное излучение, постоянно падающее на Венеру, ответственно за высокую температуру ее поверхности.

Хотя Великовский этого не сделал, мы можем приблизительно подсчитать порядок величины напряженности магнитного поля, необходимого, чтобы серьезно изменить движение кометы. Возмущающее поле может быть от планеты, такой как Земля или Марс, к которой направляется комета, или от межпланетного магнитного поля. Чтобы это поле играло существенную роль, плотность ее энергии должна быть сравнима с плотностью кинетической энергии кометы. (Мы даже не беспокоимся о том, имеет ли комета распределение зарядов и полей, которое позволит ей реагировать на наложенное поле.) Таким образом, условия следующие:

где B – это сила магнитного поля в гауссах, R – радиус кометы, m – ее масса, v – скорость и ρ – плотность. Мы видим, что условия не зависят от массы кометы. Взяв типичную скорость кометы во внутренней Солнечной системе приблизительно 25 км/с и ρ, как плотность Венеры, приблизительно 5 г/см³, мы находим, что требуется индукция магнитного поля больше 10 млн Гс. (Близкое значение в электростатических единицах понадобилось бы, если бы формирование круговой орбиты было электрическим, а не магнитным.) Поле экваториальной плоскости Земли составляет около 0,5 Гс. Поля Марса и Венеры – менее 0,01 Гс. Солнечное поле – несколько гауссов, а в области солнечных пятен – несколько сотен гауссов. Поле Юпитера, измеренное «Пионером-10», меньше 10 Гс. Типичные межпланетные поля – 10 –3Гс. В Солнечной системе невозможно генерировать крупномасштабное поле, напряженность которого приближалась к 10 МГс. И нет признаков того, что такое поле когда-либо существовало поблизости от Земли. Мы помним, что магнитные домены расплавленных горных пород в ходе повторного замерзания ориентируются соответственно преобладающему полю. Если бы Земля оказалась, даже ненадолго, в магнитном поле напряженностью 10 МГс 3500 лет назад, намагниченность горных пород четко бы это показала. А это не так.

За обсуждение отдельных тем хочу поблагодарить моих друзей, корреспондентов и коллег: Диану Аккерман, Д. Артура, Джеймса Бакалара, Ричарда Берендзена, Нормана Блума, С. Чандрасекара, Кларка Чапмана, Сидни Коулмана, Ива Коппенса, Джуди-Линн Дель Рей, Фрэнка Дрейка, Стюарта Эдельштейна, Пола Фокса, Дэниела Гайдушека, Оуэна Джинджерича, Томаса Голда, Дж. Ричарда Готта III, Стивена Гулда, Лестера Гринспуна, Станислава Грофа, Дж. Гунтера, Роберта Хорвица, Джеймса Калата, Берта Ли, Джека Льюиса, Марвина Мински, Дэвида Моррисона, Филипа Моррисона, Брюса Мюррея, Филео Нэша, Тобиаса Оуэна, Джеймса Поллака, Джеймса Рэнди, Э. Солпитера, Стюарта Шапиро, Гюнтера Стента, О. Туна, Джозефа Веверку, Э. Уитакера и А. Янга.

Эта книга увидела свет во многом благодаря внимательной и компетентной работе Сьюзен Лэнг и Кэрол Лейн и в особенности моего личного помощника Ширли Арден.