Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 |

Только после освоения Земли и объединения усилий всего человечества можно будет с достаточной долей уверенности в успехе решать задачи освоения нашей планетной системы и дальних космических перелетов. Современная эйфория по поводу некоторых успехов человека в освоении ближнего космоса естественна и оправдана, но она в дальнейшем уступит место трезвым расчетам реальных способностей и возможностей человека в покорении космоса. Конечно, техническую революцию остановить невозможно, это объективный закон развития цивилизации, и в дальнейшем при любом общественном укладе, земная космонавтика будет развиваться. Но, вероятно, будут переосмыслены важнейшие задачи человечества и основные его усилия будут в первую очередь направлены на решение насущных земных проблем. Лишь после их решения человечество приступит к глобальному освоению нашей планетной системы и дальнего космоса.

8. О формировании Солнечной планетной системы

Теория гравитационного захвата вовсе не отрицает возможность образования в космическом пространстве из пылегазового облака (или туманности) под действием гравитации более плотных материальных объектов, она рассматривает следующие этапы эволюции этих объектов в гравитационном поле, создаваемом другими, более массивными телами.

Когда мы рассматриваем формирование планетных систем, то речь идет о взаимодействии тел относительно малой массы М2 по сравнению с массой центрального тела (звезды) М1. Но в космосе взаимодействуют и такие тела, массы которых соизмеримы или, по крайней мере, их относительная масса Nа>а0,041. Как отмечалось ранее, такие тела, гравитационно взаимодействуя, могут начать движение навстречу друг другу и в конечном счете столкнутся. Столкновение тел относительной массы N > 0,041 возможно для звезд и галактик, освободившихся от действия притяжения своего центра и совершающих свободное движение в космосе. При этом столкновение звезд приведет либо к их слиянию в новую звезду, либо к их разбросу на осколки, которые в последующем могут быть захвачены другими звездами и образовать около них планетные системы. Столкновение галактик вероятнее всего приведет к образованию новой галактики из двух столкнувшихся, при этом, вследствие повышения плотности населения в новой галактике, в ней могут начаться процессы сближения звезд.

Ограничимся здесь наиболее общими представлениями о взаимодействии тел в центральном поле и на этой основе попытаемся представить картину эволюции движения периферийных тел в Солнечной системе.

Прежде всего отметим, что центральное тело, как обладающее наибольшей массой из всех тел планетной системы, обладает и наибольшим гравитационным дальнодействием в пространстве, его окружающем, то есть сфера гравитационного захвата центрального тела намного больше сфер гравитационного захвата будущих или уже захваченных периферийных тел центральной системы. (Под сферой гравитационного захвата здесь, как и ранее, будем понимать область пространства, ограниченную радиусом ro, причем центр сферы совпадает с центром масс центрального тела).

Таким образом, массивное центральное тело (звезда) далеко обшаривает окружающее космическое пространство в поисках тел меньшей массы, которые оно могло бы захватить. При определенных условиях, нами выясненных, на расстоянии ro начнется гравитационный захват и постепенное сближение найденного тела меньшей массы с центральным телом. На некотором расстоянии ρρmin между телами может произойти переход от сближения к орбитальному движению: тело относительной массы N < 0,041, имеющее одинаковый знак электрического (магнитного) заряда с центральным телом, перейдет на эллиптическую орбиту вокруг него. Так образуется планетная система, состоящая из одного массивного тела и одного захваченного периферийного тела (например, система Земля - Луна).

Рассматривая нашу планетную систему, следует выделить три области, имеющие каждая свои особенности захвата космических тел. Первая область - это область захвата космических тел, находящаяся на большем удалении от Солнца, чем последняя орбита планет - гигантов, то есть орбита планеты Нептун. В этой области движется по орбите вокруг Солнца планета Плутон. Вторая область - относительно близких к Солнцу орбит планет. В этой области движутся по орбитам вокруг Солнца планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс. В третьей области, промежуточной между первой и второй, движутся по орбитам вокруг Солнца планеты - гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун), наиболее массивные планеты Солнечной системы.

Итак, если на пути сближения между центральным и захваченным телом имеются захваченные ранее этим же центральным телом и уже перешедшие на орбиту вокруг него другие достаточно массивные тела, то при определенных условиях эти тела могут перехватить захватываемое тело у центрального тела, то есть захватываемое тело может на какое-то время стать спутником этих достаточно массивных тел. Именно такая ситуация характерна для процесса формирования Солнечной планетной системы. Действительно, между окружающим Солнце дальним космосом, в котором оно выискивает очередную жертву захвата, и самим Солнцем расположены захваченные ранее и совершающие орбитальное движение вокруг Солнца четыре массивные планеты: Нептун, Уран, Сатурн, Юпитер. Время жизни на орбите этих планет намного больше времени жизни на орбите планет земной группы, а также малых планет [1].

Необходимое условие гравитационного захвата одного тела другим состоит в том, что относительная масса тел должна быть N < 0,041. Этому условию относительно планет - гигантов удовлетворяют все малые планеты и кометы. Следовательно, малые планеты и кометы могли не сразу стать планетами и кометами Солнечной системы, а какое-то время своей эволюции быть спутниками планет - гигантов (либо одной из них, либо нескольких, подвергаясь гравитационному захвату поочередно Нептуном, Ураном, Сатурном и Юпитером).

То же самое относится и к планетам земной группы. В таблице представлены отношения массы Меркурия, Венеры, Земли, Марса к массам Нептуна, Урана, Сатурна и Юпитера.

	Меркурий	Венера	Земля	Марс
Нептун	3,08⋅⋅10-3	4,73⋅⋅10-2	5,8⋅⋅10-2	6,17⋅⋅10-3
Уран	3,64⋅⋅10-3	5,8⋅⋅10-2	6,83⋅⋅10-2	7,35⋅⋅10-3
Сатурн	5,57⋅⋅10-4	8,6⋅⋅10-3	1,05⋅⋅10-2	1,12⋅⋅10-3
Юпитер	1,17⋅⋅10-4	2,56⋅⋅10-3	3,14⋅⋅10-3	3,36⋅⋅10-4

Из приведенной таблицы видно, что для всех планет земной группы условие N < 0,041 выполняется относительно Юпитера, то есть эти планеты на каком-то этапе их эволюции могли быть спутниками Юпитера и лишь пройдя все 4 этапа эволюции как спутник Юпитера, впоследствии были захвачены Солнцем и стали планетами Солнечной системы. Кроме этого Меркурий и Марс могли быть спутниками Нептуна, Урана, Сатурна; Венера могла быть спутником Сатурна; Земля могла быть спутником Сатурна.

Не следует, однако, исключать и такую возможность, что спутники планет могли быть захвачены планетами Солнечной системы в до орбитальный период, при свободном движении будущих планет Солнечной системы в космосе вне сферы захвата их Солнцем, а впоследствии вся система планет со спутниками была захвачена Солнцем. Однако такая возможность маловероятна, так как современные эксцентриситеты орбит большинства спутников планет не превышают е < 0,1, что указывает на сравнительно недавнее время их захвата планетами. Если бы спутники были захвачены в доорбитальный период движения планет, то эксцентриситеты орбит спутников были бы существенно большими.

Таким образом, вероятен такой процесс постепенного формирования Солнечной системы и других аналогичных центрально-симметрических систем, при котором центральное тело как бы доставляет за счет гравитационного притяжения из дальнего космоса будущие орбитальные тела. Эти тела, попадая в сферы захвата других, уже захваченных ранее центральным телом орбитальных тел, могут стать их спутниками, либо, минуя эту стадию эволюции движения, сразу становятся планетами центрально-симметрической системы с центральным телом - звездой.

Чтобы судить о том, что какое-либо захватываемое тело могло на каком-то этапе своей эволюции быть спутником планеты, нужно, кроме выполнения необходимого условия N < 0,041, также быть уверенным в том, что космогонический возраст этого тела больше суммарного времени его эволюции как спутника планеты. Не имея в настоящее время сведений о космогоническом возрасте планет и их спутников, мы, однако, знаем космогонический возраст Земли (4,5 ±± 0,3⋅⋅109 лет). Это время намного больше времени существования на орбите планет - гигантов. Так, согласно полученным оценкам, Уран существует на орбите 0,613⋅⋅109 лет, Нептун - 1,113⋅⋅109 лет, Сатурн - 0,197⋅⋅109 лет, Юпитер - 0,0747⋅⋅109 лет. Следовательно, за свое сравнительно большое время существования, Земля могла быть спутником планет - гигантов Сатурна или Юпитера. Для решения этой задачи требуется ответить на вопрос: в течение какого времени Земля могла совершить полную эволюции вокруг этих планет, начиная с этапа сближения и заканчивая ее уходом с орбиты спутника планеты

Казалось бы, на этот вопрос не существует удовлетворительного ответа. Однако, можно получить достаточно правдоподобные оценки времени полной эволюции Земли при ее захвате планетой (например, Юпитером), применив метод аналогий.

Сущность этого метода состоит в предпосылке о том, что оценка времени эволюции периферийного тела при его гравитационном захвате центральным телом зависит, в основном, от относительной массы взаимодействующих тел. Время сближения тел при гравитационном захвате ничтожно мало по сравнению с полным временем орбитального движения. Поэтому, зная результаты расчетов полного времени орбитального движения современных спутников планет, можно подобрать аналог паре тел Земля - Юпитер (Nа=а3,14⋅⋅10-3). Таким наиболее близким аналогом будет пара тел Тритон - Нептун (Nа=а0,145⋅⋅10-3). Для этой паре тел полное время жизни на орбите периферийного тела (Тритона) составляет Те ≈≈ 0,06⋅⋅109 лет. Подтверждением правильности порядка этой оценки служат результаты расчета полного времени жизни на орбите спутника Сатурна Титана (Те ≈≈ 1,08⋅⋅109 лет, Nа=а0,241⋅⋅10-3), а также наиболее массивного спутника Юпитера Ганимеда (Те ≈≈ 1,89⋅⋅109 лет, Nа=а0,08⋅⋅10-3).

В связи с обсуждаемой проблемой заметим, что результаты расчетов полного времени жизни на орбите планет и их спутников показали: полное время жизни на орбите спутников планет на 2-3 порядка меньше полного времени жизни на орбите самих планет. Приняв эти оценки полного времени орбитального движения в качестве оценки этого же времени для пар Земля - Юпитер и Земля - Сатурн, придем к выводу, что Земля в разное время своей эволюции вполне могла быть спутником Сатурна и Юпитера. Применяя метод аналогий к анализу движения других планет земной группы, придем к следующим выводам. Если принять, что космогонический возраст Венеры, Меркурия и Марса не меньше космогонического возраста Земли, то следует признать, что планета Венера, также как и планета Земля, могла быть спутником Сатурна и Юпитера. Планета Марс могла быть захвачена Ураном, Нептуном, Сатурном и Юпитером. Аналогично, Меркурий мог быть спутником Урана, Нептуна, Сатурна, Юпитера.

Как видно, при анализе возможности захвата планет земной группы планетами - гигантами, одним из основных факторов является знание космогонического возраста планет. Остается надеяться, что в будущем эта задача будет решена силами земной цивилизации, что позволит более конкретно и уверенно судить о правильности гипотезы промежуточного захвата.

Картина эволюции движения периферийных тел в центрально-симмет­рическом поле будет неполной, если не упомянуть об еще одной важной ее особенности. В настоящее время доказано, что прохождение комет вблизи больших планет приводит к резким изменениям орбит комет. Например, комета, открытая финским астрономом Л.Отермой в 1942 г. и двигавшаяся до 1963 г. между орбитами Марса и Юпитера, перешла после сближения с Юпитером на новую орбиту, лежащую между орбитами Юпитера и Сатурна. Периферийное тело, захваченное массивной планетой и ставшее ее спутником, постоянно испытывает гравитационное воздействие соседних массивных планет и Солнца и в определенный момент своей эволюции может перейти к другой массивной планете. При переходе такого рода сокращается время жизни периферийного тела (спутника) на орбите вокруг первой массивной планеты.

Таким образом следует признать, что существует вероятность формирования Солнечной планетной системы в нынешнем ее виде не только путем прямого захвата планет Солнцем сразу из дальнего космоса, но и иным путем, при котором Солнцем вначале были захвачены планеты - гиганты (Нептун, Уран, Сатурн, Юпитер), а планеты Земля, Венера, Марс и Меркурий, находящихся в настоящее время ближе к Солнцу, чем планеты - гиганты, были на определенных этапах их эволюции спутниками планет - гигантов и лишь в последующем были захвачены Солнцем и стали планетами солнечной системы.

В пользу гипотезы промежуточного захвата космических тел (нынешних планет) планетами - гигантами говорит существование многочисленных спутников этих планет, особенно у Сатурна (10 спутников) и у Юпитера (13 спутников), причем спутник Сатурна Титан и четыре галилеевых спутника Юпитера (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) по размерам и относительной массе близки планетам земной группы, особенно Меркурию.

Pages:     | 1 | 2 |    Книги по разным темам