Техника - молодёжи 1992-10, страница 61

Трибуна смелых гипотез

Жаль отвергать с порога интересную идею, даже если она вызывает определенные сомнения. А что, если предложить читателям испытать себя — поискать уязвимое звено в ходе рассуждений автора ?Ши даже заменить его другим, более надежным и обоснованным. Глядишь, общими усилиями «космический тепловой двигатель» и закрутится...

Борнс РОЗАНОВ,

инженер

ПОЧЕМУ ОНИ ВРАЩАЮТСЯ?

Согласно большинству космогонических гипотез осевое вращение звезд и планет возникло на ранних этапах их эволюции. Здесь мы попытаемся обосновать иную, постоянно действующую причину «раскрутки» космических тел: механическую энергию осевого вращения они в конечном счете черпают... из собственного внутреннего тепла. При этом орбитальный момент импульса звезды или планеты непрерывно высвобождается и переходит на ее «осевой уровень».

Каков же конкретный механизм такого процесса? Представим себе некое исходное состояние нашей планеты — обращающейся вокруг Солнца, но еще не раскрутившейся вокруг своей оси. Понятно, что подвижные частицы вещества мантии Земли участвуют в ее орбитальном движении, а значит, имеют и определенные моменты импульса. Но за «чет внутреннего тепла они должны перемещаться из глубины к поверхности, пока не остынут и не остановятся. Частица, поднявшаяся к дневной, освещенной стороне планеты, естественно, приблизится к Солнцу, и ее момент импульса K₁=m(R-r) V, уменьшится. А у той, что поднимется к противоположной стороне, то есть удалится от Солнца, величина К₂ — m (R + г) V₂ возрастет. (Здесь m — масса частицы, R — расстояние от центрального светила, Г — радиус планеты, V — соответствующая орбитальная скорость.) В результате и формируется пара сил, вызывающих вращение.

Вначале, пока не проявились тормозящие приливные эффекты, постоянный приток орбитального момента на осевой уровень раскручивает планету. Понятно, что величина ускорения вращения определяется размерами небесного тела, то есть максимально возможным удалением частиц от оси вращения. Применив третий закон Кеплера к орбитальным скоростям самых удаленных частиц, можно оценить соотношение ускорений для различных планет в первом приближении. После учета приливных взаимодействий (типа Меркурий-Солнце, Земля-Луна и т.п.) найденные зависимости согласуются с известными скоростями вращения планет. В частности, большие планеты (группы Юпитера) вращаются вокруг своих осей быстрее, чем планеты земной группы. Кстати, напомним и еЩе один характерный факт: у горячих звезд угловая скорость вращения также выше, чем у более холодных.

Высвобождаемый момент импульса, как величина векторная, сохраняет свое направление — перпендикулярное плоскости

орбиты. При отсутствии других факторов каждая планета Солнечной системы и вращалась бы в соответствующей плоскости. На самом деле все они в той или иной степени отклоняются от такого направления. Дело в том, что реальные ориентации планетных осей определяются еще и вторым законом Кеплера, или условием равных площадей; однако здесь этот фактор не рассматривается.

Изменение момента инерции из-за движения частиц мантийного вещества объясняет и явление нутации земной оси — медленный дрейф полюсов. Одними только законами Ньютона траекторию их дрейфа не объяснить.

ЭКВАТОРИАЛЬНОЕ УСКОРЕНИЕ. Поскольку момент импульса зависит от радиуса вращения, то при раскручивании планеты моменты, а значит и скорости частиц, близких к экватору, окажутся больше, чем в приполярных областях. Понятно, что'гакое явление должно наблюдаться прежде всего у крупных небесных тел с текучими внешними оболочками. И действительно: видимые скорости вращения Солнца, Юпитера и Сатурна на разных широтах заметно различаются. Вполне можно ожидать, что экваториальное ускорение удастся обнаружить на Уране и Нептуне. А учитывая вязкость магмы, предположим наличие аналогичного, хотя, конечно, гораздо более слабого эффекта и у Земли.

Вообще говоря, его существование фактически уже доказано спутниковыми измерениями. Состояние земной коры традиционно считалось близким к изостатиче-скому равновесию (типа равновесия жидкости, одинаково передающей давление по всем направлениям). Но из спутниковых данных следует, что в литосфере наряду с изостатическими действуют и касательные напряжения, достигающие десятков кг на кв.см.

Ведущие специалисты, например, В.В.Белоусов в своей книге «Основы геотектоники» (М, «Недра», 1975), подчеркивают, что так называемая складчатость общего смятия образуется в результате «к а-к и х — т о» процессов внутри геосинклиналей — длинных и сравнительно узких прогибов земной коры. Видимо, движение отдельных частиц (глыб) мантийного пояса с различными скоростями и порождает наблюдаемые горизонтальные сжатия коры — преимущественно на границе скоростей в мантии.

СУДЬБА ПЛАНЕТ. Итак, новый взгляд на природу вращения небесных тел позвоч ляет объяснить и ряд глобальных процес

сов в земной коре, и многие особенности строения Солнечной системы, да и других галактических объектов. Общая причина всех описанных выше явлений — преобразование внутреннего тепла небесных тел в механическую энергию.

Отсюда, в частности, следует, что Солнечная система является не замкнутой, а открытой, потребляющей внутреннюю тепловую энергию планет. Причем система эта нестационарна: планеты движутся не по кеплеро-ньютоновским эллипсам, а по разомкнутым «резонирующим» орбитам, монотонно увеличивая свой момент импульса. Иными словами, перед нами — своего рода планетарный тепловой двигатель, работающий в полном соответствии с первым началом термодинамики. Как и в любом подобном устройстве, здесь имеется и рабочее тело, и нагреватель, и холодильник. В данном случае рабочим телом служит вещество мантийного пояса, разогреваемое в ходе ядерных реакций, а холодильником — космическое пространство.

В связи с этим спутники планет можно рассматривать как некий предохранитель, который своим приливным торможением не дает двигателю «пойти вразнос». Ведь иначе, постоянно раскручиваясь, все планеты были бы давно разорваны центробежными силами и превратились в астероидные пояса — как оно и случилось когда-то на границе между земной группой и группой Юпитера. Вот почему небесные тела, так сказать, избегают одиночества. Только близкие к Солнцу Меркурий и Венера могут позволить себе не иметь спутников, поскольку гасят угловое ускорение за счет вращения самого центрального светила.

Кроме того, по мере накопления орбитального импульса планеты медленно, но неотвратимо уходят от Солнца. Лидирует здесь группа больших планет, раньше вступившая на путь эволюции. А чем дальше от Солнца, тем лучше возможности аккреции (поглощения) не только метеоритной пыли, но и межзвездного газообразного вещества. Поэтому с увеличением радиуса орбиты растет и масса планеты. Самые благоприятные условия сложились для Юпитера. Он «толстеет» особенно быстро и должен первым достичь критической массы, после чего в нем начнутся ядерные процессы. Так вспыхнет в Галактике новая звезда, и Солнце из разряда одиночных перейдет в семейство более многочисленных кратных светил. Ведь большая часть известных звезд являются как минимум двойными.

Нестационарная модель Солнечной системы очерчена здесь лишь в самом первом приближении. В дальнейшем ее можно совершенствовать на основе количественной оценки генерации момента импульса, а описанную схему эволюции планет перенести на галактические объекты. В результате есть надежда по-новому объяснить быстрое вращение горячих звезд, поведение звездных ассоциаций в Галактике, ее общую нестационарность, а может быть — и эффект Хаббла.

59