Рождение миров
Так как Земля вращалась с ускорением, она не могла вернуть себе форму шара и разорвалась. Часть отторгнутого вещества рассеялась в пространстве, а часть образовала Луну.
Земля обзавелась спутником и… тормозом.
По Земле и по новорожденной Луне покатились огромные валы приливов. Лунные приливы были тогда очень велики, потому что Луна находилась близко от Земли и проносилась, как огненный смерч, вдоль самой поверхности Земли.
Мощные приливы в вязкой массе раскаленной Земли сравнительно быстро замедлили ее вращение, и Луна отошла от Земли на значительное расстояние.
Земные приливы на Луне еще быстрее затормозили ее вращение, так как масса Луны невелика.
Образование Луны по гипотезе Дж. Дарвина.
Совершенно очевидно, — думал Дарвин, — что в расплавленном веществе Земли все наиболее тяжелые минералы и металлы опустились к центру планеты, образовав плотное и тяжелое ядро, а легкие вещества всплыли на поверхность.
Когда Луна отделялась от Земли, то на ее образование могли пойти только внешние, самые легкие слои Земли.
И действительно, средняя плотность вещества Земли равна 5,52. Плотность же вещества Луны — 3,33. Она почти в точности равна плотности базальтовых горных пород, которые залегают в земной коре под слоями осадочных отложений. В этом совпадении Дарвин увидел важное доказательство, подтверждающее его догадку.
Он решил проверить гипотезу вычислением и стал решать две математических задачи:
Первая: в течение какого срока Луна должна обращаться вокруг Земли в случае, если их поверхности почти соприкасаются?
Дарвин принял во внимание, что и Земля и Луна были тогда раскалены. Следовательно, они имели большие объемы и диаметры нежели теперешние.
В результате вычислений получилось, что Луна тотчас после своего рождения обращалась возле Земли за трое или четверо, а самое большее — за пять суток.
Вторая: сколько времени понадобилось Луне, оторвавшейся от Земли, для того, чтобы удалиться от нее на 384 400 километров? Или, что тоже самое, сколько лет существует Луна?
На вторую задачу Джордж Дарвин не получил правильного ответа. Его работу продолжали другие ученые. Они установили, что Луна могла удалиться от Земли на нынешнее расстояние самое меньшее за 3,5–4 миллиарда лет.
Это число лет — ориентировочный возраст Луны.
Земля же, очевидно, не на много старше Луны.
3,5–4 миллиарда лет — это также и возраст Земли.
Гипотеза образования Луны и Земли в результате раздвоения первобытной планеты удачно объяснила несоразмерную, по сравнению с лунами других планет, величину нашего спутника.
Гипотеза Джорджа Дарвина понравилась ученым своей смелостью. Тогда еще не были заметны ошибки, допущенные Дарвиным. Казалось, что его гипотеза, верна: ведь Луна действительно отделяется от Земли, и наши сутки удлиняются.
Однако дальнейшее развитие науки заставило отказаться от этой гипотезы.
Первое возражение против нее нашли ученые, исследовавшие строение колец Сатурна.
Полчища крошечных лун
В 1610 году Галилео Галилей первым заметил необычайную форму Сатурна. Однако самодельный телескоп ученого был очень слаб, он увеличивал только в 30 раз. Галилей не мог как следует разглядеть необычную планету, и ему тогда показалось, что по бокам Сатурна плывут две луны. Они словно стояли с двух сторон планеты.
Другие астрономы, наблюдавшие Сатурн, изображали его чем-то вроде сахарницы с двумя ручками. Но к удивлению ученых планета не сохраняла свою странную форму. Иногда она становилась похожей на. круглую шляпу с полями или на шар, лежащий в глубокой тарелке.
Изредка — раз в 15 лет — загадочные придатки исчезали, Сатурн становился самой обыкновенной планетой, такой же, как Юпитер или Марс. Затем придатки появлялись вновь.
Так в старину изображали Сатурн.
Когда телескопы усовершенствовали, Сатурн разглядели получше. Его придатки оказались широким и плоским кольцом, опоясывающим планету по экватору.
Это открытие не уменьшило загадочности Сатурна: оставалось совершенно неясным — что представляет собой его кольцо. Мнения ученых разделились. Одни говорили, что кольцо сплошное и твердое. Оно стоит на экваторе Сатурна, как стена, разгораживающая северное полушарие планеты от южного. Другие считали кольцо жидким и висящим над планетой, постоянно угрожая ей потопом. Третьи думали, что кольца газообразны и составляют часть атмосферы планеты.
Несколько астрономов — таких было меньше всего — пытались доказать, что кольца Сатурна состоят из мелких камешков.
Было замечено, что кольцо Сатурна не сплошное — оно состоит из трех частей — трех колец, вложенных друг в друга.
Очень важные сведения о кольцах Сатурна получили в Пулковской обсерватории.
О. В. Струве — сын великого русского астронома В. Я. Струве — измерил ширину колец. Они оказались весьма большими.
Самое близкое к планете кольцо прозрачно и светится слабо. Его поэтому иногда называют «креповым». Ширина «крепового» кольца 18 000 километров. Среднее, самое яркое кольцо, на 8000 километров шире «крепового». Третье, внешнее кольцо, имеет в ширину 16 000 километров.
Общая ширина колец такова, что земной шар мог бы катиться по ним, как футбольный мяч по садовой дорожке, — диаметр нашей планеты впятеро меньше ширины колец.
О. В. Струве измерил также среднюю скорость обращения колец.
Лаплас считал кольца Сатурна наглядным примером и памятником того, как образовались планеты и луны. По его мысли, кольца отделились от остывающего Сатурна, но в силу какой-то причины не смогли сгуститься в спутника. Кольца — это неудавшаяся луна, спутник, испортившийся при изготовлении, — думал Лаплас.
По его гипотезе, кольца должны вращаться медленнее планеты, но ни в коем случае не быстрее ее. На деле оказалось обратное. Противоречие, обнаруженное астрономами в 1877 году, привлекло к кольцам Сатурна еще большее внимание.
В XVIII и XIX веках не было ни одного астронома, который не заинтересовался бы этой достопримечательностью нашей солнечной системы. О кольцах Сатурна размышляли философы и физики. Над решением задач, возникавших при исследовании колец Сатурна, трудились лучшие математики.
Даже такой далекий от астрономии ученый, как Максвелл, и то увлекся изучением этой небесной диковинки. Максвелл доказал, что кольца не могут быть ни сплошными — твердыми, ни жидкими, ни газообразными. К точно такому же выводу пришла и Софья Васильевна Ковалевская — знаменитая русская женщина-математик. Кольца Сатурна состоят из отдельных мелких камешков.
Была также определена масса колец. Если собрать воедино все камешки, из которых состоят кольца, то образуется спутник, равный, примерно, 1/4 нашей Луны.
Выводы, сделанные математиками о природе колец, подтвердили русский астроном Аристарх Аполлонович Белопольский и американец Килер. Они измерили скорость вращения колец. Ближайший к Сатурну край кольца движется со скоростью в 21,1 километра в секунду, а дальний от планеты край движется со скоростью в 15,5 километра — медленнее внутреннего.
Твердое тело так вращаться не может. У твердого тела, например у патефонной пластинки, внешний край движется быстрей внутреннего, тут же происходит наоборот. Следовательно, кольца не сплошные — это полчища крошечных лун, и каждая такая луна-камешек обращается вокруг Сатурна как маленький, но совершенно самостоятельный спутник, и его движения определяются законом Кеплера.
Работы А. А. Белопольского продолжили советские ученые. Академик Г. А. Шайн исследовал состав света, отраженного внутренним «креповым» кольцом, и установил, что оно несколько «голубее» самой планеты. А это означает, что кольцо состоит из очень мелких пылинок — только очень мелкая пыль хорошо отражает голубые лучи.
