text33

3. НАША ПЛАНЕТНАЯ СИСТЕМА

3.3 За взрывом взрыв

3.3 За взрывом взрыв

Ещё в начале века планетолог П.Ловелл выдвинул идею, согласно которой история «нашей солнечной системы начинается великой катастрофой. Столкнулись два солнца... Из наружных осколков образовались большие и малые массы, а обломки разбитого ядра дали начало нашему центральному телу». Идею образования нашей планетной системы в результате космической катастрофы развивал в наши дни известный исследователь комет К.С.Всехсвятский. Он писал: «Имеется много оснований считать первичные планеты телами звёздной природы. Солнце могло быть компонентом двойной системы, сохранившимся после того как второй компонент разделился на более мелкие части в результате взрыва».

Да, несколько десятков миллиардов лет тому назад солнечная система представляла собой двойную звезду, состоящую из Солнца и маломассивной звезды — спутника. Прошли миллиарды лет, спутник остыл и превратился в «коричневого карлика». Вращаясь вокруг Солнца, он испытывал «магнитное» торможение в потоках солнечного ветра и несколько десятков млрд. лет назад упал на Солнце. Произошла, как говорят астрономы, вспышка сверхновой.

В спиральных рукавах звезды рождаются быстровращающимися. При этом оси их вращения перпендикулярны плоскости спирали. Поэтому в двойных звёздных системах оси вращения обеих звёзд перпендикулярны плоскости их обращения, а направления вращения совпадают. Значит «коричневый карлик» непременно упал на солнечный экватор и как бы покатился по непроницаемому его ядру. От соприкосновения с «холодным» веществом спутника произошёл взрыв колоссальной силы. На экваторе наибольшие центробежные силы и поэтому подавляющее количество выброшенной взрывом материи придётся с экваториальной части Солнца и в плоскости его экватора. Получится вращающийся вокруг Солнца сплющенный диск. При взрыве Солнце передало большую часть момента количества движения выброшенному веществу, отчего скорость вращения его значительно уменьшилась.

С тех пор прошли миллиарды лет. Солнце покрылось новой атмосферой. Его лучи вымели в космическое пространство летучие элементы, выделившиеся из миллиардов больших и малых комет. Сами кометы остыли и стали астероидами. И подавляющая их часть либо обратно упала на Солнце, либо была притянута более массивными. Единичные очень массивные тела ещё долгое время оставались небольшими звёздочками, но постепенно остыли, завелись своей атмосферой. Теперь это планеты, из которых и состоит наша планетная система. В настоящее время она включает девять больших планет, которые условно можно разделить на две группы. Делит их надвое пояс астероидов.

Группа планет земного типа включает четыре ближайшие к Солнцу планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Наибольшая из них наша Земля, в грубом приближении шар с диаметром около 13 тыс. км и средней плотностью 5,52 г/см куб. Массы Меркурия, Венеры, Марса составляют соответственно 0,055, 0,815 и 0,107 массы Земли.

К группе планет — гигантов относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Они тяжелее Земли соответственно в 318, 95, 14,6, 17,2 раза. За ними находится орбита самой маленькой девятой планеты — Плутона. Поперечник Плутона всего 3000 км и при средней плотности 1,7 г/см куб. его масса чуть больше 0,003 массы Земли. Плоскость орбиты Плутона сильно наклонена к плоскости эклиптики и поэтому учёные склонны считать его оторвавшимся спутником Нептуна. А поэтому в дальнейшем ссылаться на него мы не будем.

Между орбитами Марса и Юпитера находится пояс астероидов, холодных космических тел различной массы. Самые большие из них имеют поперечники в сотни километров. Это такие «малые планеты» как Церера (1000 км.), Паллада (610 км.), Веста (540 км.) Всего в поясе зарегистрировано около 2,5 тыс. астероидов. А по скромным расчётам астрономов только астероидов с поперечником более километра там должно находиться около миллиона.

Пояс астероидов делит нашу планетную систему на две непохожие части. С одной стороны небольшие планеты земной группы со средней плотностью вещества около 5 г/см куб., а с другой — гигантские планеты со сравнительно малой средней плотностью. Плотность вещества Сатурна более чем в семь раз легче земного, Юпитера и Урана в четыре раза, Нептуна в три раза. Очень велика и скорость вращения этих планет. Полный оборот вокруг своей оси Юпитер и Сатурн совершают за время близкое к 10 часам, тогда как самые быстровращающиеся планеты земной группы Земля и Марс совершают один оборот за 24 часа.

Поверхности гигантов очень холодны. Объясняется это большой удалённостью от Солнца. Это утверждение справедливо для небулярных гипотез, согласно которым планетная система сформировалась из холодного газопылевого скопления. Но если бы только Солнце было источником нагрева планет - гигантов, их температура должна была бы быть на 30 – 60 градусов ниже существующих. Их подогревает тепло, идущее из недр. Несомненно, что внутри планет идут какие-то процессы, служащие источником этого нагрева.

Посмотрим на планеты, находящиеся на стыке групп: Марс и Юпитер. Марс – планета тёплая. Летом на экваторе в дневное время температура достигает 25 градусов. Совсем недавно по геологическому времени там из вулканов изливалась расплавленная лава. А Юпитер давно холоден. Но и Марс, и Юпитер рождены в результате взрыва на Солнце и представляют собой массы остывающего звёздного вещества. А количество тепла, выделяемого в процессе образования планетного вещества пропорционально звёздной (в остывшем виде - планетной) массе. И нагревание солнечными лучами Марса, более чем в три тысячи раз менее массивного по отношению к Юпитеру, не смогло бы компенсировать даже сотой части тепла, выделяемого на массивном Юпитере. Если бы они родились в одно время, Юпитер был бы очень горяч. Он был бы «коричневым карликом» с температурой в сотни градусов. А это значит, что гиганты остывают уже очень давно, что они старее планет земной группы. Они появились раньше Земли на десятки миллиардов лет. А раз это так, то Солнце взрывалось не единожды.

Получается, что Солнце окружают две планетные системы. Новая (ближняя) - это планеты земной группы и пояс астероидов и старая (дальняя) - это планеты-гиганты. Миллиарды лет назад за орбитой Нептуна, вероятно, существовал пояс астероидов подобный поясу между Марсом и Юпитером. Но под действием гравитационного поля двигавшихся вблизи Солнца звёзд он давно рассосался в межзвёздное пространство. Хотя отдельные астероиды там могли и сохраниться.

Старые планеты родились в результате падения на Солнце его спутника. А в результате чего произошел взрыв, приведший к рождению ближних планет? Ведь что-то на него упало? А упасть могла только планета-гигант, рождённая ещё при первом взрыве и за десятки миллиардов лет своего существования успевшая уже довольно сильно остыть.

Старая планетная система образовалась из пяти гигантов. Пятым, ближайшим к Солнцу, был Фаэтон. Так его назовём. Это название упоминается в гипотезе о существовавшей ранее между орбитами Марса и Юпитера планете и развалившейся на астероиды, которые и составляют теперь целый пояс. При движении вокруг Солнца Фаэтон пересекал поток солнечного ветра, и, как когда-то звезда-спутник Солнца испытывал «магнитное» торможение. В результате скорость движения его за десятки миллиардов лет (это период между первым и вторым взрывами) уменьшилась, и он оказался притянутым массой Солнца. И опять гигантский взрыв, опять миллионы комет, опять рождение планет. Да вот только упавшее тело было на два порядка меньшей массы, и меньшей мощности получился взрыв. А поэтому образовались планеты малыми. Поскольку при первом взрыве Солнце потеряло значительную часть момента количества движения и потому вращалось медленно, новые планеты родились на более близких орбитах. И вращался Фаэтон медленнее звезды-спутника, а потому и планеты земной группы вращаются медленнее, а Венера даже в обратную сторону.

А когда все это произошло? Геохимик Д.Марэ (Эймссовский исследовательский центр NASA) проанализировал образцы базальтовых пород, взятых из подводных хребтов Тихого и Атлантического океанов и Караибского моря. На основании этих анализов он сделал вывод, что содержание СО2 в атмосфере Земли 4 млрд. лет назад составляло 39%, а температура в приграничном слое — около 100 градусов. Заключение базировалось на количестве обнаруженного в образцах углерода редкого изотопа гелия с атомной массой равной 3 а.е.м ( 1 а.е.м. -атомная единица массы, равная 1/12 массы изотопа углерода-12). Температура с тех пор понизилась незначительно. Если Земля была изначально небольшой звёздой и в первые миллиарды лет охлаждалась более интенсивно, то можно предположить, что с момента катастрофы прошло 16—20 млрд. лет.

Обычно к этому времени приписывают гравитационный коллапс Вселенной («Большой взрыв»), в результате которого якобы родилось то вещество, из которого состоят ныне существующие галактики. Утверждение о том, что было начало Вселенной, базируется на теории пространства, времени и тяготения, которую часто называют общей теорией относительности, разработанной Альбертом Эйнштейном. Он утверждал, что каждое материальное тело искривляет пространство и время и эта кривизна рождает гравитационные силы. Три пространственные координаты и время входят в формулы теории так симметрично, что можно говорить о едином четырёхмерном пространстве-времени.

А что такое время? У времени нет частиц. У времени нет поля. У времени нет ничего. Физики, вооружившись сверхмощными ускорителями, пытаются определить влияние времени на материальные тела. И безуспешно. Или, пока безуспешно. Скорее всего, в природе такой величины (параметра) нет. Это человеческая технология. Её придумал человек для количественной оценки происходящих в природе изменений. А нет величины, не за что ухватиться, нечего искривлять.

Кроме того, в самой теории много внутренних противоречий, серьёзных трудностей и вопросов, на которые сама она не может ответить. Так, например, теория допускает, что гравитационное поле не имеет энергии в отдельных пространственных точках. Это показал Эрвин Шрёдингер, австрийский физик. Из его расчётов вытекало, что шар создаёт вокруг себя поле тяготения, которое не имеет энергии - она равна нулю во всех пространственных точках. Другой учёный, немецкий физик Бауэр, показал, что если в совершенно пустом пространстве прямоугольные декартовые координаты заменить полярными, там сразу же появляется гравитационное поле с бесконечно большой энергией. Удивительный результат. Стоит мысленно поменять систему координат и у вас бесконечная энергия. Потому то полярная система в теории относительности и запрещена. А чем она хуже декартовой?

Исходя из этих соображений, многие учёные считают теорию относительности недостаточно универсальной, а область её применения ограниченной. А поэтому основанную на ней гипотезу гравитационного коллапса Вселенной нужно признать несостоятельной. Такого мнения придерживается и лауреат Нобелевской премии, основоположник магнитной гидродинамики, шведский физик Ханнес Альфен.

Как и старые планеты, молодые родились из звездного вещества Солнца. Почему же тогда так сильно отличаются средние плотности старых и молодых планет? Причин для этого несколько. Как утверждал ещё П.Ловелл, масса планеты является основным фактором во всём процессе её эволюции. Она влияет на тип выделяемых ядер вещества и в конечном итоге на элементный состав планеты. С увеличением массы планеты вероятность выделения ядер с большим содержанием нейтронов уменьшается. К тому же более массивные планеты успешнее удерживают газообразные элементы, составляющие атмосферу, в особенности водород.

И всё же разница в плотностях вещества старой и новой систем неоправданно большая. И эта разница заложена в изначальном веществе планет. Солнце медленно изменяется. Ежесекундно солнечный ветер уносит около двух килограмм вещества светила. Состоит солнечный ветер в основном из протонов (ядер водорода). А протон в свою очередь состоит из одного d-кварка и двух u-кварков. Если на Солнце соотношение d-кварков и u-кварков больше 1/2, то при излучении солнечного ветра вещество Солнца должно обогащаться d-кварками. При второй катастрофе на Солнце в околосолнечное пространство разлетелось вещество несколько отличное от вещества, рождённого первой катастрофой. Оно более обогащенное d-кварками. Различие небольшое, но вместе с массой планеты это даёт значительный эффект. Не нужно сбрасывать со счетов и того, что на Солнце упали разные по качеству тела.

Но и в старой планетной системе в одновременно родившихся планетах не соблюдается зависимости между массой планеты и её плотностью. Особенно это заметно на Сатурне. Он более чем в три раза легче Юпитера, но его плотность в два раза меньше плотности последнего, что видно из таблицы.

Планета Масса Плотность

(в ед. Земли) (г/см куб)

Юпитер 318 1,34

Сатурн 95 0,70

Нептун 17,2 1,64

Уран 14,6 1,23

При втором гигантском взрыве на Солнце за пределы орбиты Марса было выброшено громадное количество различных масс. Только незначительная часть из них составляет в настоящее время пояс астероидов. Большая часть их была захвачена Юпитером. Об этом свидетельствуют следы мощной метеорной бомбардировки на поверхности его галилеевых (четырёх ближайших, открытых Галилеем) спутников. Сотни огромных кратеров и причудливая сеть трещин покрывают Ио и Европу, Ганимед и Каллисто. На Каллисто исполинские раны («стадионы») достигают в диаметре трёх тысяч километров. Многоярусные уступы «стадионов» создают картину, похожую на ту, как если бы кто-то бросил камень в пруд, который тотчас же застыл. Эти «стадионы» образовались от частых ударов астероидов тогда, когда поверхностный слой Каллисто был ещё пластичным и вязким. А возможно он стал таким от частых соударений с телами.

Единичные массы и до сих пор движутся по одной с Юпитером орбите, опережая его или отставая от него на 60 градусов. Они находятся в областях точек либрации, создаваемых взаимодействием гравитационных полей Солнца, Юпитера и самих астероидов. Существование таких гравитационных ловушек обосновал итало-французский математик Лагранж. Список этих астероидов, именуемых троянскими, насчитывает более двух десятков. Но с Земли наблюдаются только астероиды диаметром более 100 км. А сколько там более мелких. Плотность отдельных астероидов достигает 8 г/см куб. Захватив астероиды, Юпитер увеличил и свою массу, и среднюю плотность своего вещества.

При падении Фаэтона на Солнце в результате взрыва на сотни миллионов километров вместе с раздавленными осколками планеты разлетелись и различные массы звёздного вещества. Планеты-гиганты к тому времени уже остыли, и попавшее на них сверхплотное кварковое вещество температурой в миллионы градусов легко проникало на большую глубину. Глубинный взрыв огромной силы раскалывает вышележащие материалы на мелкие части и выбрасывает их на очень большую высоту. Так появились на старых планетах кольца. А на новых планетах их не должно быть, поскольку сами планеты были ещё сверхплотными.

Мы рассмотрели только гигантские взрывы на Солнце. Но было и множество взрывов меньшей мощности. Остывшие астероиды, а они могут достигать в поперечнике сотен километров, эпизодически падали и на Солнце и на маленькие звездочки, будущие планеты. Взрывы на последних, уменьшенные копии солнечных, и родили спутники планет. Когда на небольшую звезду, будущую планету, падает огромный астероид, происходит поверхностный взрыв. Это потому, что плотность вещества астероида в миллионы раз меньше плотности кваркового ядра звезды, и потонуть астероид в ядре не может. При поверхностном взрыве в окружающее пространство вместе с раздавленными осколками астероида разлетаются и массы кваркового вещества ядра звезды, из небольшой части которых родятся спутники планеты. А другая большая часть упадёт (вернётся) на звезду. Подтверждением этому процессу может служить тот факт, что обращаются почти все спутники в плоскостях близких к плоскости экватора планет. Особенно убедительно это видно на примере спутников Урана. При этом направление обращения не всегда может совпадать с направлением вращения планеты. Просто вероятность такого исхода небольшая. Примером может служить орбита Тритона, наибольшего спутника Нептуна.

Массы большинства спутников небольшие и зависят от силы взрыва на звезде, который пропорционален массе упавшего на звезду холодного тела. Поэтому массы наибольших спутников Юпитера (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто), Сатурна (Титан), Нептуна (Тритон) не на много отличаются от спутника Земли (Луны), не смотря на то, что масса последней в десятки и в сотни раз меньше планет гигантов. Но для Земли масса Луны кажется аномально большой. Небольшие массы большинства спутников планет не в состоянии удерживать атмосферу. Исключение составляет спутник Юпитера Титан. Его диаметр равен 5120 км, а масса в 1,8 раза больше лунной. Вокруг Титана еще в 1947 году была обнаружена атмосфера, почти полностью состоящая из азота. Максимальные расстояния спутников от планет определяются скоростью вращения последних в момент взрыва. Поэтому Каллисто удалён от быстровращающегося Юпитера на 1 880 000 км, Титан от Сатурна на 1 223 000 км, а Луна от Земли всего на 384 000 км.

Плотности большинства спутников заметно больше плотности самих планет. И причин для этого несколько. Как утверждал П.Ловелл, масса является основным фактором во всём процессе эволюции звезды. При меньшей массе выше вероятность рождения ядер с большим количеством нуклонов. Важной причиной увеличения плотности близких спутников планет гигантов является и метеоритная бомбардировка. Любое захваченное небесное тело, комета или астероид, разгоняется планетой-гигантом до огромных скоростей. Для спутника Юпитера Ио минимальная скорость тела при столкновении составляет 25 км/с.. При столкновении с такими большими скоростями выделяющейся энергии часто бывает достаточно для того, чтобы лёгкие молекулы вещества, как принадлежащие телу, так и поверхности спутника, приобрели скорости превышающие скорость убегания (для Ио это 2,5 км/с) и покинули его. При этом происходит преимущественное испарение в космос лёгких летучих веществ. Энергия столкновения небесных тел со спутниками планет-гигантов уменьшается с увеличением радиуса орбит этих спутников, поэтому их плотности и убывают с ростом расстояния до планеты. Орбиты спутников Юпитера Ио, Европа, Ганимед, Каллисто удалены соответственно на 422, 671, 1070 и 1880 тысяч километров, а их плотности составляют соответственно 3,53; 3,04; 1,93 и 1,79 г/см куб.

Падение комет и астероидов на поверхность Солнца и планет продолжается и сегодня. С 16 по 22 июля 1994 г. на Юпитер упал 21 фрагмент развалившейся кометы Шумейкеров-Леви. Фрагменты упали на невидимую с Земли сторону и поэтому земляне не смогли наблюдать уникальную серию взрывов. Мощность отдельных достигала сотен мегатонн тротила. Но Юпитер уже давно холодный и вся мощность определялась только кинетической энергией фрагментов.

Совсем по-другому виделось бы это явление на звёздных телах. Бороздящие межпланетное пространство хвостатые кометы убеждают нас в том, что звёздные массы покинули Солнце сравнительно недавно. А возможна ли сегодня катастрофа на Солнца? Нет, только в далёком будущем. «Магнитное» торможение в потоках солнечного ветра испытывают и дальние и ближние планеты. А наибольшее - Меркурий. Его орбита незаметно, но неукротимо приближается к Солнцу. Но пройдут ещё миллиарды лет, прежде чем планета коснётся звёздного вещества. А пока только различных размеров астероиды могут потревожить поверхность светила. Вряд ли это сильно повлияет на нашу жизнь, если только родившаяся новая комета не попадёт прямо в Землю как «Тунгусский метеорит».

Главная страница

Web-страница geostar33