Терри Пратчетт - Наука Плоского Мира

Теория Лапласа, в отличие от теории Канта, объяснила тот факт, что все планеты находятся примерно в одной плоскости и вращаются вокруг Солнца в том же направлении, в котором Солнце вращается вокруг собственной оси. В дополнение это также объясняло движение спутников, поскольку аналогичный процесс мог иметь место при сжатии колец в планеты. Несложно объединить преимущества, которые дают оба объяснения, в одну теорию. Такая теория устраивала ученых на протяжении последующего столетия. Однако постепенно стало понятно, что наша Солнечная система не настолько дисциплинирована, как считали Кант и Лаплас. Орбиты астероидов беспорядочны, а некоторые спутники вращаются в противоположную сторону. Солнце обладает 99 % массы всей Солнечной системы, однако 99 % ее вращательного момента заключено в планетах: либо Солнце вращается слишком медленно, либо планеты вращаются слишком быстро.

К началу двадцатого века астрономы уже не могли мириться с этими недостатками теории Лапласа. Некоторые ученые выдвинули идею о происхождении Солнечной системы в результате близкого контакта двух звезд. Когда две звезды пролетели близко друг от друга, гравитационное притяжение одной из них вытянуло из другой сигарообразный сгусток материи, который впоследствии образовал планеты. Преимущество сигарообразной формы состояло в том, что она узкая на концах и широкая в середине — точно так же, как и планеты, близкие к Солнцу или, наоборот, удаленные от него, как Плутон, маленькие, а планеты в середине, например, Юпитер и Сатурн, — большие. Правда, никто не мог сказать, почему же сгусток должен иметь форму сигары.

Важное следствие этой теории состояло в том, что солнечные системы — это редкое явление, поскольку звезды по большей части удалены друг от друга и нечасто контактирую достаточно близко, чтобы «выкурить одну сигару на двоих». Если вы из числа тех людей, которых согревает мысль о нашей уникальности во Вселенной, то подобная теория будет как нельзя кстати: если планеты редки, то населенные планеты встречаются еще реже. Если же вы считаете, что Земля, как и ее жизненные формы, не является чем-то из ряда вон, то теория о космической сигаре будет только мешать вашей фантазии.

К середине двадцатого века сигарообразная теория стала еще менее правдоподобной, чем теория Канта-Лапласа. Если вырвать из атмосферы звезды массу горячего газа, она не превратится в планеты, а рассеется по бескрайнему межзвездному пространству, как капля чернил в яростном океане. Однако к тому моменту астрономы намного лучше представляли себе процесс образования звезды , поэтому стало ясно, что этот же процесс должен отвечать и за формирование планет. Солнечная система — это не Солнце, которое впоследствии обзавелось крошечными компаньонами, она образуется как единое целое с самого начала. Все начинается с диска, формы, которая в нашей Вселенной (насколько нам известно) больше всего похожа на Плоский Мир. Изначально диск представляет собой облако, но в конечном счете превращается во множество шаров (третье правило Тупса).

До того, как сформировался диск, Солнечная система и само Солнце были частью облака межзвездного газа и пыли. Случайные колебания привели к сжатию пылевого облака — все частицы устремились примерно (не точно) в одну центральную точку. Все, что необходимо для такого сжатия — это концентрация материи в одной области, которая за счет гравитации притягивает к себе еще больше материи: случайные колебания способны образовать такую область, если дать им достаточно времени. Но как только процесс начался, он протекает на удивление быстро и занимает около десяти миллионов лет. Поначалу сжимающееся облако имеет сферическую форму. Однако оно движется по кругу вместе с галактикой, поэтому его внешний край (по отношению к центру галактики) движется медленнее внутреннего. Закон сохранения вращательного момент говорит нам, что по мере сжатия облако начинает вращаться, и чем сильнее оно сжимается, тем выше скорость вращения. По мере ускорения облако сплющивается и становится диском.

Более точные вычисления показывают, что вблизи центра диск принимает форму плотного сгустка, в котором оказывается большая часть материи. Сгусток продолжает уплотняться, энергия гравитационного поля переходит в тепло, и температура быстро поднимается. Когда она становится достаточно высокой, начинаются ядерные реакции — это значит, что сгусток стал звездой. Тем временем частицы диска, как и представлял себе Кант, испытывают случайные соударения и слипаются вместе — тоже не слишком упорядоченно. Некоторые скопления отбрасываются на крутые эксцентрические орбиты или выпадают из плоскости диска. Большинство же ведет себя более прилично и превращается в нормальные планеты. Тот же процесс, происходящий в миниатюре, может приводить к образованию спутников у большинства планет.

Химию планет это тоже объясняет. Планеты, возникшие рядом с Солнцем, нагреваются очень сильно — настолько сильно, что вода на них не может существовать в твердом виде. Дальше от Солнца — примерно на орбите Юпитера (для облака, подходящего по размеру для создания Солнца и Солнечной системы) — вода замерзает, образуя лед. Это различие играет важную роль в химическом составе планет, общую картину которого мы можем понять, обратив внимание всего на три элемента: водород, кислород и кремний. Водород и кислород — это самые распространенные во Вселенной элементы (не считая гелия, но он в химические реакции не вступает). Кремний встречается реже, но его все равно довольно много. При соединении кремния с кислородом образуются силикаты — это и есть камни. Однако даже если весь кремний будет связан с кислородом, 96 % кислорода все еще существует в свободном виде, поэтому он соединяется с водородом, образуя воду. Количество водорода в тысячи раз превышает количество кислорода, поэтому практически весь кислород, который не был потрачен на камни, будет связан в виде воды. Преобладающим веществом в диске становится вода.

Рядом со звездой вода находится в жидком или газообразном состоянии, однако на расстояниях, сравнимых с орбитой Юпитера, она существует в виде льда. Планета, которая образуется в области, где есть лед, может набрать значительную массу в виде твердых частиц. Поэтому планеты в этой области большие и покрыты льдом (по крайней мере, поначалу). А планеты рядом со звездой меньше и состоят в основном из камня. Однако теперь «большие парни» могут использовать свою массу, чтобы стать еще больше. Любой объект, который по массе превосходит Землю хотя бы в десять раз, способен притянуть и удержать два наиболее распространенных элемента диска: водород и гелий. В итоге большие шары набирают дополнительную массу, втягивая в себя эти газы. Кроме того, они способны удержать метан и аммиак, которые рядом со звездой становятся летучими газами.