Geum.ru

Перевод с английского под редакцией Я. А. Рубакина ocr козлов М. В

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   44

Итак, мы убедились в несостоятельности идеи, слишком опрометчиво принятой некоторыми астрономами, - идеи, будто туманные пятна суть весьма отдаленные млечные пути. Посмотрим теперь, нельзя ли согласовать различные виды, представляемые этими пятнами, с гипотезой туманных масс. Если мы возьмем редкую и далеко распространенную массу туманного вещества, имеющую диаметр, в сто раз больший диаметра Солнечной системы {Что касается возражения, которое можно сделать против чрезвычайной разреженности, предполагаемой подобного рода гипотезою, то на него ответило вычисление Ньютона, который доказал, что если бы сферический дюйм воздуха переместить на расстояние 4000 миль от Земли, то он расширился бы в шар, которого размеры превзошли бы орбиту Сатурна}, то какой ряд изменений должен произойти в этой массе? Взаимное тяготение должно сближать составляющие ее атомы или молекулы, но их сближению будет противодействовать атомное отталкивание. Преодоление этого препятствия влечет за собой развитие теплоты. Теплота отчасти выделится путем лучистого распространения, и между атомами будет происходить новое сближение, сопровождающееся дальнейшим развитием теплоты, и это будет продолжаться непрерывно. Процессы эти будут происходить не отдельно, как они здесь описаны, а одновременно, непрерывно и с постоянно возрастающей силой. Как скоро туманная масса достигла известной степени плотности, как скоро атомы, находящиеся внутри ее, сблизились на известное расстояние, произвели известную степень теплоты и подверглись известному взаимному давлению, - некоторые из этих атомов внезапно вступят в химическое соединение. Для нашего вопроса не важно, принадлежат ли молекулы, происшедшие от этого процесса, к разряду известных нам атомных сочетаний, что может быть, или же, что вероятнее, они принадлежат к разряду более простых сочетаний, чем те, которые нам доселе известны. Для нас достаточно, что частичное соединение одинаковых или неодинаковых атомов должно в конце концов состояться. Как скоро оно состоялось, оно необходимо должно сопровождаться внезапным и сильным выделением теплоты; а пока этот избыток теплоты не ушел в пространство, вновь образовавшиеся молекулы будут оставаться равномерно рассеянными или, так сказать, растворенными в первобытной туманной среде. Но заметим, что должно случиться мало-помалу. Как скоро лучистое распространение теплоты достаточно понизило температуру, так эти молекулы осядут, а осевши, они не останутся равномерно рассеянными в первобытной массе, а соберутся в хлопья, подобно тому как вода, оседая в воздухе, образует облако. Итак, мы заключаем, что туманная масса должна с течением времени превратиться в хлопья более плотного, осевшего вещества, плавающие в более редкой среде, из которой они осели. Посмотрим теперь, какого рода механические результаты это повлечет за собой? Если тела скучены в пространстве пустом, то каждое тело будет двигаться по линии, определяемой силами притяжения всех остальных тел и изменяющейся ежеминутно от приобретаемого движения; соединение подобных скученных тел, если оно случится, может произойти лишь или от столкновения, или от рассеивания их вещества, или от образования сопротивляющейся среды. Но если скученные тела уже погружены в сопротивляющуюся среду, и особенно если такие тела имеют малую плотность, как, например, те, которые мы рассматриваем, то процесс сгущения начнется тотчас же, так как этому будут содействовать два фактора. Описанные хлопья, неправильные по форме и представляющие, как это бывает почти во всех случаях, несимметрические поверхности относительно направления движения, будут отклоняться от того пути, по которому заставило бы их двигаться взаимное притяжение, если бы ничто не мешало ему; это обстоятельство будет противодействовать тому уравновешиванию движений, которое должно бы вытекать из постоянства состава группы. Если скажут - а это в действительности и можно сказать, - что причина эта слишком ничтожна, чтобы оказать большое влияние, то можно возразить, что есть и более значительная причина, с которой она действует заодно. Среда, из которой осели хлопья и через которую они двигаются, должна, вследствие силы притяжения, сделаться в своих центральных частях плотнее, чем в периферических. Отсюда происходит то, что хлопья, которые никогда не двигаются по прямым линиям к общему центру притяжения, а двигаются по пути, отклоненному от него в ту или другую сторону (отчасти по только что указанной причине, но больше вследствие силы притяжения других хлопьев), направляясь к их общему центру тяжести, встретят больше сопротивления на своих внутренних { Т. е. обращенных к общему центру.}, чем на наружных, сторонах и таким образом на своем пути больше отклонятся к внешней стороне, чем это было бы при других условиях. Отсюда развивается стремление, которое помимо других стремлений заставит их направиться одних по одну, других по другую сторону общего центра тяжести, и, приблизившись к нему, они получат движение более или менее по касательной. Обращаем внимание при этом, что их относительные движения будут происходить не по одну сторону общего центра тяжести, а будут отклонены в различные стороны. Каким же образом может произойти движение, общее им всем? Очень просто: каждый из этих хлопьев, идя по своему пути, должен сообщать движение и среде, в которой он двигается. Огромное большинство вероятии стоит против того предположения, что различные движения, сообщаемые этой среде, будут в точности взаимно уравновешиваться. Если же они не уравновесятся взаимно, то неизбежным результатом должно быть вращение всей массы среды в одном направлении. Но как скоро преобладающий момент в известном направлении вызвал вращение среды в этом направлении, вращающаяся среда должна мало-помалу, в свою очередь, останавливать те хлопья, которые двигаются в противоположном направлении, и сообщать им свое собственное движение. Таким способом образуется мало-помалу вращающаяся среда с висящими в ней хлопьями, участвующими в ее движении и в то же время двигающимися по сходящимся спиралям по направлению к их общему центру тяжести {Здесь будет кстати упомянуть о возражении, высказанном Бабине против гипотезы туманных масс. Бабине высчитал, что если взять существующее Солнце, с наблюдаемою в нем угловою скоростью, и распределить составляющее его вещество так, чтобы наполнить орбиту Нептуна, то угловая скорость его далеко не достигла бы тогда угловой скорости, какую можно предполагать, судя по времени обращения Нептуна вокруг своей орбиты Делаемое им предположение недопустимо. Он предполагает, что все части туманного сфероида, когда тот наполнял орбиту Нептуна, имели одинаковую угловую скорость. Но процесс сгущения туманных масс, как он выше изложен, заставляет предполагать, что более отдаленные хлопья туманного вещества, позже достигающие до центральной массы и образующие ее периферические части, получают в своем более долгом пути к ней большую скорость. Рассмотрение одного из спиральных туманных пятен, напр., 51 и 99 (Мессье), сразу показывает, что вне лежащие части, достигнув ядра, образуют экваториальный пояс, двигающийся вокруг общего центра быстрее, чем остальные. Итак, у центральных частей будет малая угловая скорость, тогда как угловая скорость будет возрастать в частях, наиболее отдаленных от центра. Пока сгущение сфероида остается незначительным, трение почти не изменяет это различие Подобное же возражение, мне кажется, можно сделать и профессору Ньюкомбу. Он говорит "Если бы сжатие (туманного сфероида) достигло того, что центробежная сила и сила притяжения почти взаимно уравновесились во внешней экваториальной границе массы, то в результате получилось бы то, что сжатие по направлению к экватору совершенно прекратилось бы и ограничилось бы лишь полярными пространствами, причем каждая частица стремилась бы не к Солнцу, а к плоскости солнечного экватора. Таким образом у нас получилось бы постоянное сплющивание сфероидальной атмосферы, пока она не дошла бы до тонкого плоского диска. Тогда диск мог бы распасться на кольца, которые образовали бы планеты таким, или почти таким, способом, как предполагает Лаплас. Но по всей вероятности, заметной разницы в возрасте планет не было бы" ("Popular Astronomy", стр 512). Такое заключение предполагает, как и заключение Бабине, что все части туманного сфероида имеют одинаковую угловую скорость. Если из процесса, посредством которого образовался туманный сфероид, можно вывести (как выше оспаривалось), что его наружные части вращаются с большей угловою скоростью, чем внутренние, то в таком случае вывод, сделанный проф. Ньюкомбом, не является необходимым.}. Прежде чем мы сравним эти выводы с фактами, пойдем в нашем умозаключении несколько далее и всмотримся в ряд второстепенных действий. Различные хлопья должны быть притягиваемы не только к общему их центру тяжести, но и к соседним хлопьям. Вследствие этого вся масса хлопьев распадется на группы: каждая группа сосредоточится около своего местного центра тяжести и при этом приобретет вращательное движение, подобное тому, которое впоследствии приобретает вся туманная масса. Далее, смотря по обстоятельствам и преимущественно смотря по величине первобытной туманной массы, этот процесс местного скопления вызовет различные результаты. Если вся туманная масса невелика, местные группы хлопьев могут быть притянуты в общий центр тяжести, прежде чем составляющие их массы слились одна с другою. В более крупной туманной массе эти местные скопления могут сосредоточиться во вращающиеся сфероиды пара, еще недалеко подвинувшись к общему фокусу системы. В еще больших туманных массах, там, где местные скопления и крупнее, и в то же время отдаленнее от общего центра тяжести, они могут сгуститься в массе расплавленного вещества, прежде чем успеют произойти какие-нибудь значительные изменения в общем их распределении. Словом, смотря по обстоятельствам, определяющим каждый частный случай, образующиеся отдельные массы могут быть бесконечно разнообразны в количестве, в объеме, в плотности, в движении и в распределении.

Теперь возвратимся к видимым признакам, отличающим туманные пятна, какими они являются нам в современные телескопы. Начнем с описания тех туманных пятен, которые, по нашей гипотезе, должны находиться в самом раннем периоде развития.

Сэр Джон Гершель говорит:

"К неправильным туманностям можно причислить все те, которые при отсутствии полной и даже, во многих случаях, частной разложимости с помощью двадцатифутового рефлектора представляют такое отклонение от сферической и даже от эллиптической формы, такое отсутствие симметрии (в этой форме), что решительно не могут быть причислены к 1 -му разряду, к разряду правильных туманных масс. Этот второй разряд обнимает многие из самых замечательных и любопытных небесных тел, а также и самые обширные по занимаемому ими пространству".

Говоря о том же предмете, Араго замечает: "Форма самых крупных туманных пятен без скоплений, по-видимому, не допускает точного определения. У них нет никакого правильного очертания".

Это совпадение значительности объема, неразложимости, неправильности и неопределенности очертаний в высшей степени многозначительно. Тот факт, что самые крупные туманные пятна или вовсе не разложимы, или разложимы весьма трудно, мог быть выведен a priori, так как неразложимость, предполагающая, что скопление осевшего вещества успело произойти лишь в незначительных размерах, встречается в туманных пятнах, занимающих большое протяжение. Опять-таки и неправильность этих больших неразложимых туманных пятен можно было ожидать, так как очертания их, которые Араго сравнивает с "причудливыми формами облаков, носимых сильными и нередко противоположными ветрами", служат равным образом отличительным признаком массы, еще не успевшей сгуститься через взаимное притяжение составляющих ее частиц. Наконец, то же самое значение имеет и тот факт, что эти большие, неправильные, неразложимые туманные пятна имеют неопределенное очертание, которое незаметным образом сливается с окружающей темнотой.

Говоря вообще (и само собою разумеется, что различия в расстояниях допускают только одни средние выводы), спиральные туманности меньше неправильных и легче разложимы; в то же время они не так малы и не так легко разлагаются, как правильные туманные пятна. Оно так, как и должно быть согласно гипотезе. Степень сгущения, обусловливающая спиральное движение, есть в то же время та степень сгущения, которая предполагает массы хлопьев, более крупные и потому более видимые, чем существовавшие в более раннем периоде развития. К тому же самая форма этих спиральных туманностей совершенно соответствует данному выше объяснению. Кривые линии, представляемые в них светящимся веществом, не таковы, какие должны были бы описывать более или менее разобщенные массы, выходящие из состояния покоя и стремящиеся сквозь сопротивляющуюся среду к общему центру тяжести линии эти именно таковы, каковы и должны быть линии, описываемые массами, движение которых видоизменяется вследствие вращения самой среды.

В центре спиральной туманности мы видим массу, более светлую и легче разложимую, чем остальное. Предположим, что с течением времени все спиральные полосы светящегося вещества, сходящиеся к этому центру, втягиваются в него, как оно и должно быть; предположим далее, что хлопья или другие отдельные тела, составляющие эти светлые полосы, скопляются в более крупные массы во время приближения к этой центральной группе и что массы, образующие эту центральную группу, тоже скопляются в более крупные массы (а оба эти предположения мы по необходимости должны принять); и мы окончательно получим более или менее шарообразную группу подобных крупных масс, которые будут сравнительно легко разложимы. По мере того как этот процесс соединения и сосредоточения будет продолжаться, массы, составляющие туманное пятно, будут мало-помалу становиться все малочисленнее, крупнее, ярче и будут все плотнее собираться около общего центра тяжести. Посмотрите, как этот вывод совпадает с наблюдением. "Круглая форма, - говорит Араго, - всего чаще характеризует разложимые туманные пятна." Сэр Джон Гершель говорит: "Разложимые туманные пятна почти всегда бывают круглые или овальные". Кроме того, в центре каждой группы мы замечаем, что составляющие ее массы скучиваются теснее, чем в остальных ее частях; а было доказано, что по закону тяготения, который, как нам известно, простирается и на звезды, это распределение не соответствует равновесию, но предполагает возрастающий процесс сосредоточения. Несколько выше мы дошли путем умозаключения до того положения, что, смотря по обстоятельствам, степень, которой достигает процесс скопления, должна быть различна. Положение это подтверждается и фактически: мы видим, что существуют правильные туманные пятна всевозможных степеней разложимости, от таких, которые состоят из бесчисленных мелких отдельных масс, и до таких, которые представляют собрание немногих крупных тел, заслуживающих название звезд.

Итак, с Одной стороны, мы видим, что мнение, принятое в последние годы без надлежащей критической проверки, - мнение, будто туманные пятна суть чрезвычайно отдаленные млечные пути, состоящие из звезд, подобных тем, из которых состоит наш собственный Млечный Путь, совершенно не согласуется с фактами и вовлекает нас в ряд нелепостей. С другой стороны, мы видим, что гипотеза, предполагающая сгущение туманного вещества, согласна с новейшими открытиями звездной астрономии; мало того, она дает нам объяснение различных форм туманностей, форм, которые без нее были бы не поняты.

Перейдем теперь к Солнечной системе и прежде всего рассмотрим отдел явлений, имеющих отчасти переходный характер, именно тех явлений, которые представляют нам кометы В кометах, или по крайней, мере в тех наиболее многочисленных из них, которые находятся далеко вне области Солнечной системы и не могут считаться ее членами, мы видим уцелевшие по настоящее время образцы туманного вещества, подобного тому, из которого, по гипотезе туманных масс, образовалась Солнечная система. Для объяснения их мы должны возвратиться назад к тому времени, когда вещество, образовавшее Солнце и планету, было еще несосредоточенно.

Когда в рассеянном веществе, оседающем из более редкой среды, происходит процесс скопления частиц, то там и сям непременно образуются небольшие хлопья, которые долго остаются обособленными, подобно тому как небольшие облачка на летнем небе. В туманном пятне, в котором происходит процесс сосредоточения, эти оторванные хлопья будут в огромном большинстве случаев при некоторых обстоятельствах сливаться с ближайшими более крупными хлопьями. Но довольно очевидно, что некоторые из наиболее отдаленных между этими небольшими хлопьями, именно те, которые образуются на самых окраинах туманного пятна, не сольются с более крупными массами, лежащими внутри, но будут медленно следовать за ними, не нагоняя их. Явление это необходимо обусловливается относительно большим сопротивлением среды. Подобно тому как одинокое перо, падающее на землю, скоро останется позади целой кучи перьев, так и эти крайние клочья пара в своем движении к общему центру тяжести должны значительно отставать от больших масс пара, находящихся внутри. Мнение это опирается не на умозаключения только. Наблюдение показывает нам, что менее сосредоточившиеся внешние части туманного пятна действительно отстают от более сосредоточившихся внутренних частей.

Рассматриваемые в сильные телескопы все туманные пятна, даже те, которые уже приняли правильную форму, представляются нам окруженными светлыми полосами, направление которых показывает, что они втягиваются в общую массу. С помощью еще более сильных телескопов мы можем разглядеть еще меньшие, более слабые и далее разбросанные полосы света. Не подлежит никакому сомнению, что самые мелкие части, которые нельзя разглядеть ни в какой телескоп, еще многочисленнее и еще шире разбросаны. Итак, результаты умозаключения и наблюдения сходятся тут.

Допустим, что большинство этих внешних частиц туманного вещества будет вовлечено в центральную массу задолго до того времени, когда она получит определенную форму, но при этом мы должны предположить, что с иными из самых мелких, наиболее отдаленных частиц этого не случится, что прежде, чем они успеют приблизиться к центральной массе, она уменьшится до сравнительно умеренных размеров. Спрашивается теперь, какие же будут отличительные признаки этих запоздавших частиц.

Во-первых, они будут иметь или чрезвычайно эксцентрические орбиты, или неэллиптические пути. Отстав в такое время, когда они двигались по направлению к центру тяжести при незначительном отклонении, а потому, имея весьма незначительные угловые скорости, они будут приближаться к центральной массе по весьма удлиненным эллипсам и, стремительно обогнув ее, снова будут уходить в пространство. Другими словами, они будут двигаться именно так, как большинство комет, орбиты которых обыкновенно бывают или так эксцентричны, что их нельзя отличить от парабол, или же это вовсе не орбиты, а пути, которые явно или параболические, или гиперболические.

Во-вторых, они будут приходить со всех точек неба. Наша гипотеза предполагает, что они отстали в такое время, когда туманная масса имела неправильную форму и не приобрела еще никакого определенного вращательного движения; а так как отделение их не произошло от одной какой-нибудь поверхности туманной массы предпочтительно пред другой, то мы по необходимости должны прийти к тому заключению, что они будут стремиться к центральному телу с различных точек пространства. Оно, действительно, так и бывает. Не похожие на планеты, орбиты которых приблизительно находятся в одной плоскости, кометы имеют орбиты, которые не представляют никакого соотношения одна к другой, пересекают плоскость эклиптики под всевозможными углами и имеют оси, наклоненные к этой плоскости также под всевозможными углами.

В-третьих, эти наиболее отдаленные хлопья туманного вещества в самом начале будут уклоняться от прямой линии на своем пути к общему центру тяжести не все в одну какую-нибудь сторону, но каждый из них будет уклоняться в ту сторону, какую определит его форма или его собственное первоначальное движение. Оставшись позади еще прежде, чем вращение туманной массы успело установиться, эти хлопья удержат каждый в отдельности свойственные им различные, особые движения. Вот почему, следуя за сосредотачивающейся массой, они будут, смотря по обстоятельствам, вращаться вокруг нее в различных направлениях и равно часто как справа налево, так и слева направо. И тут опять-таки вывод вполне совпадает с фактами. Между тем как все планеты вращаются вокруг Солнца с запада на восток, кометы столь же часто вращаются вокруг Солнца и с востока на запад, и с запада на восток. Из 262 комет, открытых с 1680 г., 130 вращаются в одном направлении с планетами и 132 в обратном. Эта равномерность получилась бы и по закону теории вероятностей.

Далее, в-четвертых, самое физическое устройство комет совершенно согласно с нашей гипотезой {Правда, что с тех пор, как был написан этот "Опыт", были высказаны соображения, в силу которых можно заключить, что кометы состоят из бесчисленного множества метеоритов, окруженных газообразным веществом Очень возможно, что это состав периодических комет, которые, приближая свои орбиты к плоскости Солнечной системы, составляют постоянные части этой системы и которые, как дальше будет указано, имеют совершенно иное происхождение.}. Способность туманного вещества сосредоточиваться в конкретную форму зависит от его массы. Для того чтобы довести ее мельчайшие атомы до той степени сближения, которая требуется для химического соединения, - другими словами, до той степени сближения, которая необходима для произведение более плотного вещества, необходимо преодолеть их отталкивание. Единственная сила, способная преодолеть их отталкивание, заключается во взаимном их притяжении. Для того чтобы взаимное их притяжение могло породить давление и температуру достаточной высоты, необходимо громадное скопление этих атомов; и даже при этом условии сближение может медленно подвигаться вперед только по мере того, как рассеивается развивающаяся теплота. Но там, где количество атомов незначительно, а вследствие этого и сила их взаимного притяжения мала, не будет ничего такого, что побуждало бы эти атомы соединяться. Из этого мы заключаем, что эти оторванные частицы туманного вещества должны будут оставаться в своем первобытном состоянии. Оказывается, что на деле оно так и бывает с непериодическими кометами.