Происхождение и развитие солнечной системы

вследствие их торможения в газовой среде, к своим планетам и также со

временем падают на их поверхность.

Такая судьба ожидает большинство малых тел Солнечной системы. Немногим

из них суждено стать крупными небесными телами, а планетами - единицам.

Кометы имеют большие эксцентриситеты, порядка 0,3 - 0,4 и более.

Несколько меньшие эксцентриситеты, порядка 0,1 - 0,3, имеют ледяные

планеты. Еще меньшие, как правило менее 0,1, эксцентриситеты имеют планеты-

гиганты и планеты земной группы. Самые большие эксцентриситеты имеют, как

правило, самые мелкие и одновременно самые отдаленные от Солнца кометы и

именно поэтому они чаще всего гибнут, поскольку вероятность столкновения

небесного тела с другими небесными телами тем выше, чем, во-первых, больше

его эксцентриситет и, во-вторых, чем меньше наклонение его орбиты. Чем

ближе орбита малого небесного тела расположена к плоскости солнечной

системы, вблизи которой обращается большинство ее небесных тел, и чем

больше места, вследствие этого, занимает тело в ее плоскости, тем меньше

шансов выжить имеет оно.

То обстоятельство, что большие кометы и ледяные планеты имеют большие

эксцентриситеты, накладывает отпечаток на межпланетные расстояния планет-

гигантов. Ледяные планеты и большие кометы, по-видимому, не могут чрезмерно

длительное время располагаться друг около друга ближе какого-то

определенного расстояния между их орбитами, порядка 10 а.е., поскольку при

меньшем расстоянии их орбиты будут пересекаться, как это имеет место у

Плутона с Нептуном и, рано или поздно, планеты или большие кометы,

обращающиеся по пересекающимся орбитам, столкнутся. Плутон, имея

эксцентриситет 0,25, нe столкнулся до сих пор с Нептуном только потому, что

имеет большое наклонение орбиты - около 170. Но в ближайшую галактичес кую

зиму расстояние от Нептуна и наклонение орбиты Плутона уменьшится и тогда

его столкновение с Нептуном вполне может произойти.

4. Происхождение астероидов

Астероиды, как и ледяные планеты, происходят из комет, но их

происхождение из комет весьма значительно отличается от происхождения из

комет ледяных планет. Если ледяные планеты происходят из комет на периферии

Солнечной системы за последней планетой-гигантом Нептуном, то астероиды

происходят из комет вблизи Солнца, ближе первой из планет-гигантов Юпитера.

Между орбитами каждых двух соседних планет-гигантов расположены пояса

комет, подобных астероидному поясу, расположенному между орбитами Марса и

Юпитера. При этом количество и совокупная масса второго кометного пояса,

расположенного между орбитами Сатурна и Урана, возможно, превосходит

количество и совокупную массу комет первого кометного пояса, расположенного

между орбитами Юпитера и Сатурна, в несколько раз. Точно также третий

кометный пояс, расположенный между орбитами Урана и Нептуна, возможно,

превосходит в несколько раз второй кометный пояс.

Возникновение кометных поясов между орбитами планет-гигантов связано с

тем, что эксцентриситеты планет все более уменьшаются в процессе их

эволюции, и вследствие этого между ними возникают бреши, свободные

промежутки, так, что ближняя к Солнцу из двух планет в афелии, при

наибольшем удалении от Солнца, уже не достигает той точки, которой

достигали ранее она и соседняя планета в перигелии, при наибольшем

приближении к Солнцу.

Если кометы при их больших эксцентриситетах движутся по своим орбитам

так, что они пересекаются между собой и если ледяные планеты с их меньшим

эксцентриситетом движутся по орбитам так, что афелий одной ледяной планеты

и перигелий другой, более отдаленной от Солнца и соседней с первой,

соприкасаются или почти соприкасаются друг с другом, то планеты-гиганты с

их малым эксцентриситетом обращаются вокруг Солнца таким образом, что между

их орбитами возникают большие свободные промежутки. Но природа не терпит

пустоты, и свободную брешь сразу же занимают тысячи комет.

Вообще, кометы размещаются в Солнечной системе везде, не только в

свободных промежутках между орбитами планет-гигантов, но и недалеко от них.

Но все они скоро исчезают, захватываясь планетами, в сферу действия которых

они попадают. Поэтому длительное существование большинства комет вблизи

орбит планет является невозможным. Рано или поздно их пути пересекутся, что

закончится для комет прекращением их существования. Но в зоне планет-

гигантов положение для части комет изменяется, ибо посредине между орбитами

планет-гигантов с их малыми эксцентриситетами возникают бреши, в которых

кометы могут находиться более продолжительное время, в течение всего

галактического лета. Многие из них при этом увеличиваются, захватывая

другие, более мелкие кометы и увеличивая за их счет свои размеры и массы.

Казалось бы, каждая комета, приблизившись к орбите планеты, должна либо

упасть на ее поверхность, либо перейти с околосолнечной орбиты на

околопланетную, либо, наконец, резко изменить свою орбиту и уйти из

Солнечной системы по гиперболической орбите. Однако, на самом деле, все

происходит несколько иначе. Существование астероидного пояса между орбитами

Марса и Юпитера и тот факт, что мелкие астероиды в нем расположены не

только дальше больших астероидов от Солнца, но и ближе, говорит о том, что

мелкие тела Солнечной системы могут при благоприятных обстоятельствах

обгонять более крупные небесные тела.

Конечно, не все мелкие тела могут обогнать более крупные. Многие из них

будут при обгоне захвачены крупными телами, но и многие из мелких тел могут

благополучно миновать эту опасную для них зону.

Из всех характеристик небесных тел некоторые являются либо более

благоприятными, либо менее благоприятными для выживания небесных тел во

время обгона ими крупных тел. К этим характеристикам относятся

относительное торможение, эксцентриситет и наклонение орбиты небесного тела

к плоскости солнечной системы.

Чем большим является относительное торможение небесного тела, тем

быстрее оно приближается к Солнцу и тем быстрее пройдет через опасную зону,

т.е. через орбиту планеты. При равных плотности и расстоянии от

центрального тела у двух тел относительное торможение тем больше, чем

меньше его масса, поэтому более мелкие тела, при прочих равных условиях,

имеют больше шансов благополучно обогнать планету. Поэтому кометы могут

обгонять планеты-гиганты, а ледяные планеты, по-видимому, нет. А из комет

больше шансов имеют более мелкие кометы. Еще легче пройти через опасную

зону метеорным телам.

Из двух одинаковых комет, имеющих разные эксцентриситеты, легче, по-

видимому, пройти через орбиту планеты-гиганта или ледяной планеты той,

которая имеет меньший эксцентриситет, поскольку она занимает меньше места в

плоскости и объеме Солнечной системы. А из двух комет, имеющих разные

наклонения орбит, легче пройти через опасную зону, при прочих равных

условиях, той, которая имеет большее наклонение орбиты к плоскости орбиты

обгоняемой ею планеты.

Во время обгона кометами планет происходи т отбор (можно сказать:

«дарвиновский естественный отбор», распространенный на небесные тела) тех

небесных тел, которые обладают большим числом благоприятных характеристик.

Именно этим можно объяснить тот факт, что между орбитами планет-гигантов

нет крупных тел, соизмеримых с Землей, Тритоном или Плутоном. Они, по-

видимому, не могут благополучно миновать опасную зону, которую легко

проходят кометы, особенно те из них, которые имеют малые размеры и массу и,

следовательно, большое относительное торможение, малый эксцентриситет и

большое наклонение орбиты.

Можно предположить, что из одного кометного пояса в другой может перейти

примерно половина комет. Другая половина комет за это же время попадает на

поверхность планеты-гиганта и ее спутников и на орбиты вокруг планеты-

гиганта, становясь ее спутниками. Благополучно минуя орбиту планеты-

гиганта, половина комет располагается на орбитах, расположенных равномерно

между орбитами планет-гигантов. Вследствие этого, около четверти их

захватывается за время галактического лета одной планетой, вблизи орбиты

которой будут расположены орбиты этих комет, а другая четверть комет будет

захвачена постепенно другой планетой. И только примерно половина из всех

комет, благополучно перешедших через опасную зону, выживет до следующей

галактической зимы, чтобы снова начать новое перемещение. Таким образом,

число комет при перемещении из одного кометного пояса в другой может

уменьшиться примерно в четыре раза. А это значит, что число комет в каждом

более отдаленном кометном поясе может быть примерно в четыре раза больше,

чем в более ближнем к Солнцу.

Каким же образом кометам удается пройти мимо планет-гигантов, минуя их

мощное гравитационное притяжение? Дело в том, что планеты занимают на своей

орбите ничтожно малую часть ее длины, которая исчисляется миллиардами и

десятками миллиардов километров. И пока планета находится по одну сторону

Солнца, кометы при пересечен ии ее орбиты могут находится от планеты по

другую сторону Солнца или на большем расстоянии от нее. При этом они не

могут столкнуться с ней, поскольку их периоды обращения в это время

одинаковы и обращаются они в одном направлении. Когда же кометы подойдут

ближе к Солнцу и их период обращения будет меньше, чем у планеты, они,

безусловно, рано или поздно окажутся с планетой по одну сторону от Солнца,

но в это время они уже будут находиться далеко от орбиты планеты, на

безопасном от нее расстоянии, особенно те из них, которые имеют большое

наклонение орбиты к плоскости орбиты этой планеты, большое относительное

торможение и малый эксцентриситет.

В свете вышесказанного нетрудно понять происхождение астероидов,

расположенных в астероидном поясе между орбитами Марса и Юпитера. В каждую

галактическую зиму кометы из второго кометного пояса переселяю тся в первый

кометный пояс, а кометы из первого пояса одновременно переселяются через

орбиту Юпитера. При этом, примерно половина из них гибнет, оказываясь на

поверхности Юпитера, на поверхности его спутников и на орбите Юпитера в

качестве его маленьких спутников и спутничков. Возможно, и некоторые

большие спутники Юпитера и других планет-гигантов также обзавелись при этом

своими маленькими спутничками.

Переселившиеся кометы из первого кометного пояса располагаются более или

менее равномерно на всем расстоянии от Солнца до Юпитера. Но затем, на

протяжении очередного галактического лета, примерно половина из них

постепенно поглощается посредством захвата Юпитером и планетами земной

группы, в сфере притяжения которых они располагаются при окончании

очередной галактической зимы. Другая половина комет сохраняется,

расположившись в безопасной зоне между орбитами Юпитера и Марса.

Количество комет, переселившихся через орбиту Юпитера из первой кометной

зоны, сокращается, таким образом, примерно в 4 раза. Но их совокупная масса

при этом уменьшается еще более, поскольку кометы, поселившись в астероидном

поясе, теряют под воздействие м солнечного излучения всю или почти всю

ледяную компоненту, которая составляла большую часть их массы (быть может,

90-99%) и тем самым превращаются из ледяных или, вернее, снежных комет в

силикатные астероиды.

5. Происхождение спутников

Небольшие небесные тела - кометы и астероиды быстрее приближаются к

Солнцу, чем более крупные. При этом они догоняют планеты, приближаются к

планетным орбитам и пересекают их, продолжая дальнейшее приближение к

Солнцу.

Но не всем малым телам удается благополучно пересечь планетные орбиты.

Многие из них при пересечении орбиты планеты проходят вблизи планеты,

которая своим гравитационным притяжением захватывает малые тела. При этом

большая часть их попадает на поверхность планеты, но некоторая часть малых

тел захватывается планетой на свою орбиту в качестве спутников. В

дальнейшем спутники при их торможении в газовой среде во время

галактических зим приближаются к своим планетам, вокруг которых они

вращаются и, в конце концов, многие из них входят в планетную атмосферу и

падают на поверхность планет, увеличивая их массу и размеры. Но при своем

приближении к планете спутники с различной массой перемещаются с разной

скоростью, вследствие их различных относительных торможений. Мелкие

спутники перемещаются быстрее. Они догоняют более крупные спутники и

начинают также пересекать их орбиты. Одним из них это удается, и они

оказываются впереди больших спутников, другие падают на поверхность более

крупных спутников, еще более увеличивая их массу и размеры, а некоторые,

возможно, переходят на орбиты вокруг больших спутников. Мелкие спутники,

обогнавшие более крупный спутник, движутся дальше по направлению к своей

планете. При этом они догоняют другие, средние спутники и частично

захватываются ими. Все это создает большое разнообразие в распределении

спутников планет по их массам, размерам, расстояниям от планет и между ними

и т.д.

Однако и в спутниковой системе, как и в планетной, прослеживается

определенная закономерность, хотя и менее четкая. Например, массы ближних

спутников Юпитера во много раз превышают массы дальних спутников. Меньшие

же массы Ио и Европы по сравнению с Ганимедом и Каллисто можно объяснить

тем, что раньше массы Ио и Европы были большими, чем массы Ганимеда и

Каллисто, но они потеряли вследствие разогрева их недр под воздействие

приливного трения всю ледяную компоненту, их плотность при этом возросла

вдвое и они стали меньше Ганимеда и Каллисто. Что же касается Амальтеи, то

она либо перешла на свою современную орбиту недавно с орбиты Ио под

воздействием мощного гравитационного притяжения Юпитера, к которому слишком

близко подошла Ио со своим спутником, либо перешла на орбиту вокруг Юпитера

с околосолнечной орбиты, или образовалась из астероидов, возникших из

комет, которым удалось пройти через орбиты галилеевых спутников с периферии

планетно-спутниковой системы Юпитера.

Если предположить, что и близкие спутники Урана Ариэль и Умбриэль раньше

имели большие размеры и массы, чем Титания и Оберон, а затем также под

действием приливного трения, которое в то же время замедлило их осевое

вращение, потеряли большую часть ледяной компоненты; и если предположить,

что то же самое произошло и с ближайшими спутниками Сатурна, то нарушение

закономерности в убывании массы небесных тел по мере их удаления от

центрального тела несколько уменьшится, хотя все же отчасти сохранится,

особенно у спутников Сатурна. Если бы спутники не теряли часть своего

вещества по мере приближения к планете, начиная с какого-то определен ного

критического расстояния, под воздействием разогрева, который происходит

вследствие приливного трения в теле спутников, вызываемого гравитационным

притяжением планет и соседних спутников из-за вращения спутников, теряющих

вещество или из-за их эксцентриситета, не равного нулю, или из-за близости

соседнего, особенно более массивного спутника, то спутники, как правило,

имели бы тем большие массы, чем они ближе находятся от своих планет, за

исключением маленьких спутников, имеющих чрезмерно большое относительное

торможение. Но поскольку спутники под влиянием разогрева от приливного

трения теряют ледяную компоненту, то возникает совсем иная закономерность в

их массах: наибольшую массу имеют спутники, расположенные примерно в

средней части шеренги спутников, а массы других спутников постепенно

уменьшаются по обе стороны от самого большого спутника. Ганимед, Титан и

Титания - самые большие спутники с прямым обращением находятся примерно в

середине своих спутниковых систем.

Можно предположить, что Гиперион потерял огромную часть своей массы под

влиянием приливного трения, вызываемого Титаном, которому и досталась

ледяная компонента Гипериона. Возможно, раньше Гиперион имел размеры, вдвое

большие размеров Япета, а Титан был значительно меньше. В будущем Гиперион

подойдет еще ближе к Титану и может перейти на его орбиту, как это

случилось с Тритоном. Как и Тритон, Гиперион должен иметь избыточную

плотность, поскольку он потерял значитель ную часть своей ледяной

компоненты. Тритон же не только потерял почти все свое вещество, но и

перешел на орбиту Нептуна, Гипорион тоже потерял много своего вещества, но

еще не успел войти в сферу действия Титана. Он находится на предшествующей,

в сравнении с Тритоном, фазе своего развития.

Большую массу Тефии в сравнении с массой Дионы можно, по-видимому,

объяснить тем, что она образовалась из двух крупных тел, как и Нептун и

Титан, с той лишь разницей, что Нептун и Титан, хотя и захватили большую

часть вещества Тритона и Гипериона, но еще не успели прекратить их

самостоятельное существование, что им предстоит осуществить в будущем. А

Тефия захватила соседний с ним большой спутник полностью, они опередили в

своей эволюции Нептуна и Тритона на одну фазу, а Титана с Гиперионом на две

фазы. Возможно также, что Диона потеряла аномально много своего вещества.

Если бы все спутники освободить от ледяной компоненты или, наоборот,

вернуть им всю утерянную ими ледяную компоненту, то самые большие спутники

оказались бы ближе к планетам, а меньшие - дальше от своих планет. У

Юпитера самым большим спутником стала бы Ио, а у Урана - Ариэль.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5