О ПЛАНЕТАХ СОЛHEЧHОЙ СИСTEMЫ

Э. ЗЕЛИКОВИЧ

ОТ РЕДАКЦИИ: Настоящая статья является ответом читателю Г. M. Салмину, который спрашивает: «Почему Земля вращается вокруг своей оси, а Луна не вращается, и чем объяснить порядковое расположение планет?»

Ввиду того что затронутые здесь вопросы интересуют многих читателей, ответ т. Салмину помещается на страницах журнала.

Hеверно думать, будто бы Луна не вращается вокруг своей оси. Правда, обращаясь вокруг Земли, она постоянно обращена к ней только одной стороной, но это именно и доказывает, что Луна вращается. Вообразите, что вы ходите вокруг дерева так, что все время оказываетесь обращенным к нему лицом, как Луна вокруг Земли. Но наблюдающий вас издали человек видел бы попеременно ваше лицо, бока и спину. Это значит, что, обходя дерево, вы вращаетесь также вокруг своей оси. Вы могли бы двигаться вокруг дерева и иначе, — оставаясь постоянно обращенным к далекому наблюдателю только лицом, — в этом случае вы не вращались бы вокруг своей оси, но тогда, кружась около дерева, вы поворачивались бы к нему то лицом, то боком, то спиной.

Из сказанного должно быть ясно, что в те \(27\frac13\) дня, в течение которых Луна обходит один раз Землю, она совершает один оборот и вокруг своей оси. Почему же это происходит, почему Луна постоянно обращена к Земле только одной стороной?

Этот вопрос тесно связан с историей происхождения планет. По этому поводу существовало и существует несколько гипотез, т. e. научных предположений. Надо заранее сказать, что полной ясности в вопросе происхождения планет и причин их вращения вокруг своих осей до сих пор в науке нет.

Гипотезы возникновения планет, конечно, отличаются друг от друга, но в одном отношении все они сходятся: планеты произошли, несомненно, от Солнца. Одна из гипотез, имеющая огромное научно-историческое значение, изложена в журнале «Техника—молодежи» № 1 за текущий год, в статье «Лаплас». Советуем внимательно прочесть ее. Обратите внимание на то, что гипотеза Лапласа объясняет причину вращения планет вокруг своих осей.

Почти целое столетие считалось, что эта гипотеза исчерпывающе объясняет рождение Солнцем планет. Однако, в настоящее время она отвергнута. Наблюдениями и вычислениями установлено, что, во-первых, Солнце вращалось далеко не с такой большой скоростью, чтобы от него могли отделиться лапласовские кольца. Не произошли бы планеты и тогда, если бы оно даже и вращалось с достаточной скоростью: в этом случае Солнце должно было бы разорваться на, примерно, одинаковые части. Получилась бы сложная звезда, нисколько не похожая на солнечную систему. Современная механика показывает, что так, как думал Лаплас, могли образоваться только звезды из туманностей, а не планеты от Солнца.

Интересно отметить и то, что объяснение Лапласом вращения планет вокруг своих осей оказалось тоже неверным. Лаплас рассматривал вращение колец, как вращение твердых тел, например колес. Точки колеса по мере их удаленности от центра движутся все быстрее, потому что они описывают все большие окружности; поэтому, если маховое колесо разорвется при слишком быстром вращении на куски, то каждый кусок, пока он не упадет на почву, будет вращаться вокруг своей оси в том направлении, в каком вращалось колесо. Так именно вращаются вокруг своих осей планеты — в том направлении, в каком они обращаются вокруг Солнца. Но кольца Лапласа состояли из газа. т. e. из очень мелких частиц материи, обращавшихся вокруг Солнца в отдельности. Однако, если бы планеты образовались из газовых колец, как думал Лаплас, то они должны были бы, по законам механики, вращаться вокруг своих осей не в ту сторону, как это происходит на самом деле, а в обратную.

Принятой можно считать в настоящее время гипотезу о происхождении планет знаменитого английского астрофизика Джемса Джинса. Эта гипотеза, как признает и сам Джинс, не является, конечно, окончательной. Из нее, между прочим, не вытекает необходимость вращения планет вокруг своих осей, но зато она прекрасно объясняет их порядковое расположение в солнечной системе. Гипотеза Джинса заключается в следующем.

Случайно Солнце встретилось на своем пути с другой, более массивной (т. .e. состоящей из большего количества вещества), чем оно, звездой. На основе закона тяготения эта звезда стала вытягивать из Солнца материю так, как магнит притягивает железные опилки. По мере сближения Солнца и звезды количество вытягиваемой из Солнца материи все увеличивалось, поскольку сила притяжения звезды с уменьшением расстояния возрастала. Таким образом, около Солнца образовалась огромная струя огненного газа (Солнце состоит из раскаленного газа), заостренная в конце и утолщающаяся в направлении Солнца. Затем, не столкнувшись с Солнцем, звезда стала удаляться от него. По мере уменьшения силы притяжения она вытягивала из Солнца все меньше материи. Наконец, этот процесс и вовсе прекратился. Поэтому вторая половина огненной струи становилась к концу все тоньше. Получилось тело, напоминающее своей формой сигару или подводную лодку: заостренное у концов и утолщающееся к середине. Геологические данные заставляют предполагать, что описанное событие произошло более двух миллиардов лет назад.

Благодаря притяжению звезды огненная струя, во-первых, оторвалась от Солнца и, во-вторых, стала обращаться вокруг него в том направлении, в каком двигалась звезда. Упасть на звезду струя не могла, поскольку звезда была слишком далека от нее, а вскоре и вовсе удалилась. Обратно же на Солнце струя не упала потому, что с достаточной скоростью обращалась вокруг него. По той же причине и планеты не падают на Солнце.

Остывая, струя сгущалась в гигантские «мировые капли». Это и есть планеты. Из острых концов струи образовались наименьшие планеты: самая близкая к Солнцу — Меркурий, и самая далекая из известных — Плутон. Наиболее массивная часть струи — ее середина — сгустилась в величайшую планету нашей солнечной системы — Юпитер. Исключением является Марс: он образовался из части струи, находившейся ближе к ее середине, чем Земля. Следовательно, по гипотезе Джинса, Марс должен быть больше Земли, на самом же деле он значительно меньше ее. Это можно объяснить тем, что обращающиеся в большом числе вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера «малые планеты» — астероиды —  образовались за счет массы Марса.

Гипотеза Джинса, как сказано, не объясняет причины вращения планет вокруг своих осей. Однако, ясно, что описанные события протекали очень бурно. Джинс называет их «мировой катастрофой». При этом планеты могли и даже должны были приобрести вращательные движения.

Вернемся теперь к Луне. Она произошла, несомненно, от Земли. Обе планеты представляли когда-то одно общее тело. Затем Луна, отделившись от Земли, стала существовать как самостоятельное тело. Это произошло, вероятно, десятки, сотни или даже тысячи миллионов лет назад: различные вычисления показывают разные сроки.

Первое время Земля и Луна соприкасались и, таким образом, были постоянно обращены друг к другу одной и той же стороной. Они двигались в пространстве наподобие пары, танцующей вальс. Сутки длились тогда и на Земле и на Луне 4—5 часов. Ясно, что столько же времени продолжался тогда и месяц, т. e. период обращения Луны вокруг Земли. Но это положение было неустойчивым: Луна стала удаляться от Земли, а вместе с этим удлинялись земные сутки и месяц. Механика показывает, что длительность месяца росла быстрее суток. И через некоторое время месяц стал уже равным 20 суткам, а сутки — всего 16 часам. Значит, Земля вращалась значительно быстрее, нежели Луна обращалась вокруг Земли. To же мы наблюдаем и теперь: сутки длятся на Земле 24 часа, а месяц — около \(27\frac13\) дня. Месяц удлинялся потому, что Луна удалялась от Земли: чем дальше планета от тела, вокруг которого она обращается, тем медленнее она движется и тем большие окружности ей приходится описывать. Но почему сутки на Земле становились все длиннее?

Вы знаете, что притяжение Луны вызывает на морях и океанах Земли приливы. Но приливы связаны с трением (между частицами воды и водой и почвой), а известно, что движение всякого механизма, в котором существует трение, должно замедляться и в конце концов и вовсе прекратиться. Поэтому Луна постепенно замедляет своим приливным действием скорость вращения Земли, т. e. удлиняется продолжительность наших суток. Но и Земля действует на Луну таким же образом, хотя на Луне и нет воды. Приливной силой, вообще говоря, называется в механике разность притяжений между самой близкой и самой далекой точками тела. Обращенную к нам сторону Луны Земля притягивает сильнее, чем противоположную, так как с увеличением расстояния сила притяжения уменьшается. Это не мешало бы, однако, Луне вращаться с любой скоростью, если бы она была правильным шаром. Но она не точный шар, а несколько вытянута в одном направлении, вроде яйца. Хотя эта вытянутость и очень незначительна (разница в направлениях составляет всего около 3 км), но все же в этом направлении притяжение Земли действует сильнее, чем в других. И получилось то, что мы наблюдаем: Земля заставила Луну быть постоянно обращенной к ней одной и той же стороной.

Приливное действие Луны продолжается; поэтому наши сутки продолжают удлиняться. Происходит это настолько медленно, что даже в течение столетий никакой разницы в длительности суток обнаружить не удалось. Но время, которым располагает Вселенная, бесконечно. Один ученый вычислил, что, когда пройдет раз в десять больше времени, чем протекло от начала описанного процесса до наших дней, вращение Земли значительно замедлится: сутки будут равны тогда 45—50 нашим нынешним суткам. Это может наступить только через много миллиардов лет.

Если Луна благодаря своему приливному влиянию замедляет вращение Земли, то вместе с тем происходит и обратное действие: Земля уменьшает скорость обращения Луны по своей орбите. И в то время, когда наши сутки увеличатся до 45—50 дней, этому периоду станет равен и месяц. Месяц и сутки опять сравняются, и снова Земля и Луна будут постоянно обращены друг к другу одной и той же стороной. На этот раз равновесие будет устойчивым: система Земля— Луна сможет сохраниться в этом виде в течение такого длительного срока, который мы можем назвать вечностью.