Формирование солнечной системы

позднее благодаря  процессам аккреции возникают планеты  и группы

спутников.

        5. Формирование Солнца -  первого центрального  тела,

образовывающегося  путем  аккреции  из  первичного  облака,  из

которого впоследствии возникла вся Солнечная система.

       Следующий  шаг,  который   делает  в  анализе  Альвен,  -

попытка  определить, какие именно процессы активно протекали  на

различных  стадиях  эволюции,  или  по  крайней  мере  привести

примеры процессов, заслуживающих более пристального изучения. В

данной  области  науки, как, впрочем, и в других областях, очень

трудно  полностью  обойтись  без  спекулятивных  догадок,   но,

высказывая  эти  догадки,  необходимо  всегда  сохранять тесный

контакт с физической реальностью.  Иначе  старый  миф  попросту

заменится на новый.

      Прежде  всего  важно  осознать,  что в момент образования

Солнечной  системы   условия   в   нашей   части   космического

пространства  во многих отношениях отличались от сегодняшних, но

при  этом  были  справедливы  те  же самые общие законы физики.

Твердые тела, включая  мелкие частицы и пылинки, двигались  тогда

по кеплеровским орбитам, подобным теперешним. В космическом  же

пространстве  находилась  плазма,  параметры  которой наверняка

отличались от современных, но это отличие вовсе не  было  таким

уж кардинальным.

     В   согласии   с   изложенными   выше   принципами  Альвен

предпринимает  попытку   реконструировать   позднейшую   стадию

эволюции планет и спутников. Он считает: есть достаточно веские

причины  полагать,  что в течение последних 4 миллиардов лет ни

химический  состав,  ни  элементы  орбит  планет  и   спутников

существенно  не  изменились.  На  поверхности  Земли и некоторых

других  небесных  тел   происходила   медленная   геологическая

эволюция,  а  что  касается  элементов  их орбит, то главные их

параметры  испытывали  так  называемые   "вековые   изменения",

представляющие  собой  периодические  вариации в  довольно узких

пределах значений.  Здесь  имеются  два  исключения:  приливные

эффекты  изменили  орбиты  Луны  и  Тритона - спутника планеты

Нептун. Почти  во всех других  отношениях  Солнечная  система  4

миллиарда лет  назад выглядела абсолютно так  же, как и сегодня.

      Датирование  с  помощью   радиоактивных изотопов показало,

что этому долгому  и устойчивому  периоду  предшествовал  другой

(продлившийся,  по  всей  вероятности,  несколько   десятков или

сотню  миллионов  лет),  во   время   которого   сформировалась

Солнечная система. Вещество, из которого сейчас состоят  планеты

и   спутники,   собралось   воедино   из   некоторого   раннего

зародышевого  или "планетезимального" состояния, когда оно  было

рассеяно   в   виде  большого  числа  малых  частиц.  Последние

двигались вокруг Солнца по кеплеровским орбитам,  но  при  этом

сталкивались  друг с другом, и в результате в процессе аккреции

возникли  теперешние  небесные  тела.   Кратеры,   которые   мы

наблюдаем  на  поверхности  Луны  и  других  тел,  представляют

наглядные    свидетельства    "ливня"    планетезималей,    под

воздействием  которого  эти  тела  выросли  до своих современных

размеров.

      И действительно,  сравнивая   различные  фотографии  Луны,

Меркурия, Марса  и Фобоса, спутников планет-гигантов, полученные

во  время  космических  полетов, мы обнаруживаем, что кратерная

структура  их  поверхностей  настолько  одинакова,  что   можно

заключить  следующее:  все эти твердые тела развивались сходным

образом  и  в  некоторых  отношениях  соответствуют   различным

стадиям  одного  и  того же процесса эволюции. Этот факт делает

возможной реконструкцию  истории Земли. По Альвену, Земля  должна

была  пройти  через  стадию  чрезвычайно  небольшого  тела,  по

размерам  подобного,  к  примеру,  Фобосу  -  самому малому из

известных к  настоящему времени  небесных  тел.  На  поверхности

Фобоса   имеется  ряд  кратеров,  образовавшихся  в  результате

падения планетезималей. Когда Фобос достиг  своего  теперешнего

размера,   все   планетезимали  в  окружающем  его  космическом

пространстве  оказались исчерпанными. Для Земли  же, однако,  это

состояние  было лишь промежуточным этапом: дождь  планетезималей

продолжался, и  Земля  росла  все  больше  и  больше.  Когда  мы

смотрим  на  Луну,  то  видим  перед собой  как бы "моментальный

снимок Земли" в том  возрасте,  когда  она  нарастила  за  счет

аккреции  только  1%  своей  теперешней  массы. Меркурий и Марс

соответствуют более поздним этапам "детства" Земли, когда масса

ее составляла 4%, и, затем, 10% современного значения. Из  этих

"фотографий"  можно  заключить,  что  ранняя  история Земли была

довольно монотонной - это непрерывный дождь планетезималей.

Следующий вывод: когда планетное тело достигает  размеров Марса,

оно  начинает  удерживать  -  или наращивать путем аккреции -

некоторую атмосферу;  кратеры  на  его  поверхности  постепенно

выветриваются    и    изменяются    под   воздействием   других

геологических  явлений.  Эти  процессы  становятся  все   более

отчетливо выраженными  по мере роста тела, и когда оно  достигает

размеров  Земли  или  Венеры,  геологическая  эволюция  к  тому

времени стирает  с его поверхности  все  свидетельства  аккреции

планетезималей.

     Картина   планетезимального состояния, полученная Альвеном,

коренным образом  отличается  от  лапласовского.  Планетезимали

фактически   движутся   по  сильно  эксцентричным  и  наклонным

орбитам, а вовсе  не по круговым орбитам лапласовского  диска, по

поводу которого некоторые космологи  утверждают  даже,  что  он

есть  не что  иное, как чрезвычайно тонкий слой частиц, подобный

кольцам  Сатурна.  Эти  различия  существенны   для   понимания

процесса  аккреции  планет  и  их  спутников,  но  они не менее

существенны  для  следующего  шага  назад во  времени -  для

реконструкции   процесса  аккреции  планетезималей  из  частиц,

сформировавшихся  в плазме или захваченных ею.

     Одна   из   центральных   проблем   во    всех    попытках

реконструировать   происхождение   планетезимального  состояния

состоит в ответе на вопрос: каким  образом  частицы  попали  на

орбиту?  Этот  процесс  должен быть связан с переносом  углового

момента от вращающегося центрального тела - Солнца или планеты

- к окружающим   его   планетезималям.   На   основе   научно

достоверных  аргументов,  заимствованных  из различных областей

знания,  Альвен  доказывает,   что   в   современных   условиях

существует  плазменный  механизм,  реализующий  перенос углового

момента  от  центрального  тела  к  окружающей  его  плазме.  В

свободно  вращающейся  плазме  устанавливается равновесие между

основными действующими на нее силами, т. е. между  гравитацией,

центробежной    силой    и    электромагнитными   силами.   Они

уравновешивают  друг друга таким  образом,  что  в  плазме  силе

тяготения    совместно   противостоят   центробежная   сила   и

магнитогидродинамические  силы.

     Что  будет происходить в такой  свободно вращающейся  плазме

с   частицами,   появляющимися  в  результате  конденсации  или

захвата? Оказывается,  когда  эти  частицы  достаточно  велики,

чтобы  двигаться  независимо  от  магнитного  поля,  они  будут

образовывать  тела, обращающиеся по  кеплеровским  эллиптическим

орбитам  с  эксцентриситетом  е  =  1/3.  Если в одной и той же

области пространства возникнет целый  ряд  таких  тел,  то  они

будут  взаимодействовать  друг с другом посредством, к примеру,

соударений.  Окончательный  итог  этого  процесса   состоит   в

следующем:  сконденсированные  тела будут двигаться по круговым

орбитам,  причем  их  расстояние  до  центрального  тела  будет

составлять   2/3   расстояния,   на  котором  сконденсировалась

свободно вращающаяся  плазма.

      В итоге Альвен  формулирует   важные  законы  перехода  от

состояния свободно вращающейся плазмы в состояние  кеплеровского

движения:

      1.  На  первой стадии возникают  твердые тела, вращающиеся

по эллиптическим  орбитам с е = 1/3.

      2.  На   заключительной   стадии   эксцентриситет   орбит

уменьшается.

      3. Имеется некоторый общий коэффициент  сокращения, равный

2/3.

     К сожалению, в концепции Альвена (как, впрочем, и в любых

других   космогонических   гипотезах)   невозможно    проверить

полученные   результаты   с   помощью   наблюдательных  данных,

относящихся  к  современной  эпохе,  поскольку  при  теперешних

условиях  в  Солнечной  системе  вряд  ли можно ожидать наличия

подобной конденсации.

     Российский  геолог академик Н.А. Шило внес  важное уточнение

в "горячую" гипотезу происхождения  Солнечной  системы.  Ученый

считает,   что  она  образовалась  из  горячего  спиралевидного

облака, которое  превышало  в  диаметре  современную  Солнечную

систему  и  вращалось  против  часовой  стрелки.  Оно,  в  свою

очередь, могло  возникнуть в рукаве Галактики в  условиях сжатия,

неустойчивости  и развития  сильных  газовых  вихрей.  В  центре

протосолнечного   облака   -  спирали   первого   порядка -

образовалось  ядро, которое вобрало в себя основную массу (более