Техника - молодёжи 2003-04, страница 14

ИДЕИ

Как формировалась Солнечная система? Какую роль в процессе планетообразования играло вращение? Сколько в Солнечной системе больших планет? Где нужно искать новые большие планеты? Можно ли считать Меркурий и Плутон планетами?

После знакомства с правилом Тици-уса — Бодэ, устанавливающим зависимость между расстояниями планет от Солнца*, мне захотелось понять, какова природа существующего порядка в их расположении. В целом придерживаясь общепринятых представлений, я стал объединять наиболее правдоподобные гипотезы или логически продолжать их, выстраивая единую модель эволюции Солнечной системы.

ГИПОТЕЗЫ, поясняющие происхождение, строение и развитие Солнечной системы, можно условно разбить на две группы: эволюционные и катастрофические. У всех катастрофических есть общий недостаток: они не объясняют многие явления, наблюдаемые в различных местах (наподобие симметричного расположения планет и лун)

Эволюционное рождение спутников в протолунных дисках выглядит более естественно, хотя и менее эффектно. В каждом поясе формировалась одна планета на стабильной орбите, поэтому в диске не было блуждающих крупных тел. Вещество обращалось в одном направлении с примерно одинаковыми скоростями характерными для каждого пояса Поэтому столкновения материальных объектов были догоняющими или касательными с малой энергией взаимодействия. Масса Луны и ее орбита не слишком значительно отличаются от аналогичных параметров лунных систем других планет, так что естественный спутник Земли возник не оригинальным путем при уникальной катастрофе, а в обычном протолунном диске таком же, какие были вокруг других планет

МОДЕЛЬ ЭВОЛЮЦИИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ И УДВОЕНИЕ ПЕРИОДОВ ОБРАЩЕНИЯ. Предлагаемая гипотеза эволюционна и объясняет количество планет и их расстояние от Солнца в зависимости от удвоения их периодов обращения. Согласно ей, не исключается существование нескольких, еще не открытых больших планет за Нептуном, с перио-

" Согласно этому правилу, выраженные в астрономических единицах (а.е.) расстояния Мерку рия Венеры Земли. Марса, средней части кольца малых планет. Юпитера, Сатурна, Урана и Плутона от Солнца (Нептун выпадает из этой зависимости) получаются следующим образом. К каждому числу последовательности 0,3,6 12. 24, 48. 96, 192, 384, образующей, начиная с 3, геометрическую прогрессию, прибавляется число 4 а затем все получившиеся числа делятся на 10 Высчитанная таким образом последо вательность чисел: 0.4, 0.7, 1,0; 1.6 2 8 5 2; 10.0 19 6 38 8 с точностью около 3% представ ляет расстояния от Солнца в а е перечислен ных небесных тел (Напоминаем, что астрономическая единица — расстояние, равное среднему радиусу орбиты Земли.)

НАШИХ ЧИТА

ЭВОЛЮЦИЯ

сошной

СИСТЕМЫ

Сергей ПТИЦЫН

дами обращения закономерно соотносящимися друг с другом

Существует зависимость: период каждой последующей планеты увеличивается приблизительно вдвое. Такая зависимость вытекает из расположения и деления поясов в протопланетном диске, их периодов, скоростей и плотности. Период обращения и площадь каждого следующего пояса с увеличением расстояния от центра системы примерно удваиваются, а скорость уменьшается Так расположились позже и орбиты планет

Солнце и планеты сформировались одновременно из газопылевого межзвездного облака. Остывая, оно сжималось и закручивалось. В центральной части облака вещество сколлапсировало в Прото-солнце, его масса и плотность возросли Облако под действием сжатия раскручивалось, трансформируясь в диск со спиральным вихрем в центральной части. По мере набора массы Солнце сжималось увеличивая скорость вращения вокруг своей оси, и все сильнее раскручивало формирующийся диск. В нем возникла мощная вихревая турбулентность.

Постепенно вращение Солнца так ускорилось, что под действием центробежной силы началось истечение вещества в диск. Он начал расти, отнимая момент вращения у Солнца.

Вещество тормозилось и оседало к плоскости эклиптики Кометы и пылинки во вращающемся облаке-диске тормозились в газопылевой среде и втягивались Солнцем внутрь диска, к его центру. При низких температурах газ во внешних областях сжимался в направлении к центру диска.

Возрастающий момент вращения и протяженность диска привели к его дифференцированному вращению, что, в свою очередь, вызвало гравитационную неустойчивость диска. Поскольку диск не мог вращаться с одинаковой скоростью на разных расстояниях от центра, он разделился на концентрические пояса, их плотность и скорость убывали к краю, а периоды обращения удваивались. Разница в плотности поясов приводила к разбросу периодов, и они увеличивались не точно вдвое, а приблизительно Дифференцированное вращение и перепад скоростей породили в диске гидродинамическую неустойчивость, которая генерировала спиральные волны плотности в виде центрального и поясных вихрей. Из-за нее возникли ударные волны в поясах. Спи-

Т Е Л Е Й

ральные волны плотности с удалением от центра расположились концентрическими кругами с удваивающимися периодами.

Солнце с вихрем, подобно мощному водовороту или циклону обладая гигантской энергией, очень быстрым вращением приливным воздействием сильным магнитным и гравитационным полями, раскрутило протопланетный диск, обладавший большой плотностью.

Перепад скоростей в поясах, их внутренняя турбулентность, возникающая при трении с соседними поясами, привели к возникновению на всем протяжении диска, в каждом поясе вихревых спиральных структур. Из того, что в каждом поясе сформировалась только одна планета, следует, что протопланетный вихрь, из которого она возникла был в этом поясе только один. Во всех поясах основной протопланетный вихрь доминировал, захватывая и поглощая на своем пути мелкие вихри, засасывая в себя вещество своего пояса и части соседних поясов по мере роста. Эта картина напоминает движение циклонов в поясах и в зонах облачных слоев планет-гигантов например, на полюсе Юпитера.

Две планеты не могут существовать на орбите одного радиуса по разные стороны от Солнца, так как даже незначительное различие их масс приведет к разнице в их скоростях обращения, и одна планета догонит другую. При сближении они либо создадут двойную систему, либо изменят свои орбиты на более вытянутые.

Эллиптичные орбиты поясов дрейфовали согласно их периодам обращения, что привело к возникновению серповидных волн плотности там, где область апогелия внутреннего, более быстрого, пояса догоняла и сжимала область перигелия внешнего (медленного). Эксцентриситеты поясов, центробежное истечение вещества из центральной области и ударные волны, порожденные спиральными волнами плотности, привели к образованию в середине каждого пояса эксцентричного плотного кольца, самая плотная его часть переходила в перигелии орбиты в серповидную волну плотности Вблизи перигелия пояса, где скорость максимальна, возникла ударная волна. Она собирала вещество пояса вдоль движения по своей орбите, преобразуясь в вихрь-диск, в котором позже возникла протопланета. окруженная протолунным диском.

В более скоростных поясах планеты формировались быстрее. С ростом масс протопланет возрастало и их гравитационное сечение, и резонансно-приливные эффекты стали концентрировать вещество в кольца вдоль их орбиты и на орбитах в поясах, находившихся в резонансном соотношении друг с другом. При очень большой плотности возможно объединение нескольких поясов и их вихрей-дисков в один массивный; тогда вместо планет образуется звезда-спутник. В поясах кроме вихрей-дисков вихревых и кольцевых структур, существовали поля, пласты или сгущения комет — кометная рябь, образованная также гравитационной неустойчивостью поясов. Но и эти структуры поглощались поясными вихрями-дисками.

ТЕХНИКА-МОЛОДЕ Ж И 4 '2 0 0 3

12