Чтобы об'яснить происхождение тех или иных форм материи и происходящих в них процессов, надо прежде всего знать эти формы и эти процессы. К системе Коперника уже нельзя было применить об'яснении, дававшихся в поэтических легендах индусов или египтян. Нельзя было уже потому, что об'яснять надо было что-то иное. Слишком непохож был мир, известный Копернику, на мир, известный индусам или египтянам.
Основными характерными особенностями солнечной системы, с которыми пришлось считаться гипотезе Лапласа, были следующие.
1. Подавляющая часть массы солнечной системы заключена в Солнце, и на долю всех планет, вместе взятых, приходится только 1/700.
2. Плоскости орбит всех планет и всех спутников почти совпадают друг с другом и с плоскостью солнечного экватора.
3. Все планеты обращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении, в том же, в каком сам солнечный шар вращается вокруг своей оси. Это направление вращения в астрономии называется
4. Спутники обращаются вокруг своих планет в том же самом прямом направлении.
5. Сами планеты вращаются вокруг своей оси тоже в прямом направлении. (О вращении спутников вокруг своей оси в то время еще ничего не было известно, да и сейчас мы знаем об этом очень мало).
6. Эллиптические орбиты планет и спутников очень близки к кругам.
7. Вокруг одной из планет – Сатурна – наблюдается очень тонкое, но широкое кольцо, состоящее, собственно говоря, из ряда концентрических колец.
8. Туманного вида светила, быстро проносящиеся по солнечной системе и носящие название комет, двигаются либо по очень вытянутым эллипсам, либо даже по разомкнутым кривым – параболам.
Если одна, а тем более две из перечисленных характерных особенностей солнечной системы не будут об'яснены гипотезой, то вероятность ее может быть подвергнута большому сомнению. Как мы видим, требования, пред'являемые к космогоническим гипотезам, весьма строги. Именно поэтому многих скороспелых «изобретателей гипотез о происхождении вселенной» постигает нередко грустное разочарование, когда они пытаются конкурировать с Кантом, Лапласом или с позднейшими космогонистами.
Рождение планет
Вернемся, однако, к гигантской туманности со сгущением в центре, из которой, по мысли Лапласа, развилась солнечная система. Эта обширная, раскаленная газовая туманность, вращающаяся вокруг своей оси, испускала, конечно, в пространство большое количество тепла и вследствие этого охлаждалась. Охлаждение туманности должно было сопровождаться ее сжатием, т. е. уменьшением размеров и возрастанием плотности газа. Но с уменьшением размеров вращающегося тела, скорость его вращения, как безошибочно утверждают законы механики, должна возрастать. На языке механики это важнейшее правило говорит, что «сумма моментов количества вращения должна быть постоянна», т. е. должна быть постоянна сумма произведений массы каждой частицы на ее скорость и на ее расстояние от оси вращения.
Чем быстрее вращается тело, тем больше в нем центробежная сила, которая сильнее всего действует на частицы, лежащие на границах экватора туманности. Поэтому туманность сплющивалась у своих полюсов все больше и больше, вытягиваясь в плоскости экватора и напоминая своим видом линзу, чечевицу или две глубокие тарелки, сложенные своими краями.
На некотором расстоянии от оси вращения в плоскости экватора частички приобрели скорость, достаточную для того, чтобы действующая на них центробежная сила уравнялась с силой тяготения. Заметим, что если первоначально эта туманность простиралась далеко за орбиту наиболее далекой планеты, – она не простиралась все-таки в бесконечность. В самом деле, частички, очень далекие от центрального сгущения, могли им притягиваться слабее, чем каким-либо другим массивным небесным телом, т. е. какой-нибудь другой звездой. Даже и без этого влияния со стороны солнечных соседей такие далекие частички при достаточной скорости или при случайном толчке легко могли выйти из области притяжения центрального сгущения и рассеяться в мировом пространстве.
Частички, лежащие на экваторе и испытывающие при вращении центробежную силу, равную силе их притяжения к центру, теряли связь с остальной массой туманности и отслаивались от нее. Они продолжали вращаться уже самостоятельно, на определенном расстоянии от центра и с постоянной скоростью. Так как процесс охлаждения и сжатия туманности происходил непрерывно, то от туманности, вращавшейся все быстрее и быстрее, в экваториальной плоскости отрывались слои за слоем, всякий раз как центробежная сила для данных частиц начинала уравновешивать тяготение.
Таким образом, сплющенная туманность превратилась в шар, оставшийся от центрального ядра, окруженный неоднородным, тонким и почти плоским газовым кольцом, лежащим в экваториальной плоскости. Образовавшееся плоское кольцо вращалось уже не как твердое тело, потому что после каждого отслоения газового пояска скорость вращения остатка туманности возрастала, как этого требуют законы механики. Различие в угловой скорости частичек кольца, сжатие поясков вследствие охлаждения и взаимное притяжение частичек таких поясков начало производить расслоение кольца на отдельные пояса или внутренние кольца, отделенные друг от друга промежутками. Наглядное представление о получившейся картине дает в миниатюре планета Сатурн со своими плоскими, концентрическими кольцами, отделенными друг от друга несколькими пустыми промежутками. При наблюдении в телескоп эти промежутки в кольцах Сатурна кажутся темными.
Образование колец является наиболее характерной чертой гипотезы Лапласа.
Лаплас полагал, что отделившиеся таким образом кольца образовались как раз в местах, занятых теперь орбитами планет. Он думал, что внутреннее трение между частичками каждого отдельного кольца должно было выравнять их угловые скорости, так что в конце концов кольцо вращается вокруг своего центра с угловой скоростью, одинаковой во всей своей массе. Охлаждение и взаимное тяготение частиц вело к дальнейшему сжатию кольца, которое, конечно, лишь в исключительных случаях могло бы быть однородным. В нем неизбежно должны были бы встречаться уплотнения и разрежения газа. Более массивные комки постепенно должны были притянуть к себе, собрать остальные частички, и, таким образом, каждое неоднородное кольцо сбивалось в один газовый шар, несущийся вокруг Солнца на том расстоянии, на каком отделилось соответствующее кольцо, и имеющий ту скорость, какую имела туманность на экваторе в момент отделения этого кольца. Поэтому-то кольца, отделившиеся позднее, находившиеся ближе к Солнцу и имевшие большую угловую скорость, превратились в планеты с наименьшим периодом обращения. Действительно, самая близкая к Солнцу планета – Меркурий обегает вокруг него в 88 суток; следующая планета – Венера – в 225 суток; Земля – в год, и так вплоть до Урана, обращение которого составляет 84 года. Солнце, которое Лаплас мыслит сжавшимся центральным ядром, обладает периодом вращения вокруг оси в 25 дней, т. е. еще более коротким, чем период Меркурия, что и соответствует теории Лапласа.
