Vivos voco: и.а. резанов, «история космогонической гипотезы о. ю. шмидта». Теории возникновения Солнечной системы

Теория немецкого астронома была хорошо встречена специалистами. Впрочем, в 1945 году во всем мире господствовала несколько восторженная атмосфера послевоенного оптимизма. Правда, претензий и к ней с первых же дней было высказано немало. Но главным достоинством новой работы, по мнению тех же Г. Гамова и Д. Хайнека, являлось то, что «Вейцзеккер внес свежую струю в стоячее болото теорий происхождения планет».

Гипотеза О. Ю. Шмидта. В 1944 году в «Докладах Академии наук СССР» были опубликованы две первые статьи Отто Юльевича Шмидта, посвященные космогонической гипотезе солнечной системы. И до конца жизни академик О. Шмидт занимался ее разработкой, создав большой творческий коллектив из молодых талантливых астрономов и математиков.

Интерес к его работе был огромен. Когда 31 января 1947 года он решил выступить с докладом на пленарном заседании II Всероссийского географического съезда, академия была поистине атакована людьми. Не только конференц-зал, но и все прилегавшие к нему помещения были заполнены до отказа. Затаив дыхание люди слушали глуховатый голос О. Шмидта, докладывавшего «Новую теорию происхождения Земли и планет». В чем же заключалась основная идея его гипотезы?

Некогда, возможно несколько миллиардов лет назад, одинокая звезда — Солнце — встретила на своем пути во вселенной большую газопылевую туманность. Таких скоплений довольно много в космосе, и встреча с ними не носит столь уникального характера, как, например, встреча с другой звездой. В результате такого свидания значительная часть туманности последовала за Солнцем. Избыток его скорости относительно туманности придал диффузной материи момент количества движения, не связанный с моментом вращения светила. По законам природы, облако начало вращаться, сплющиваться, сжиматься. Отдельные частицы стали сливаться друг с другом, образуя более крупные тела. И вот уже не газопылевое облако, а густой поток метеорных тел облетает Солнце. Метеоры сталкиваются, слипаются. В областях, близких к Солнцу, обращаются плотные комья будущих планет. Дальше от живительного тепла в состав этих комьев входят более легкие вещества, в том числе замороженные газы. Так образовалось солнечное семейство.

О. Шмидт не был астрономом-профессионалом. Да и сама идея встречи и последующего захвата газопылевого облака Солнцем во время его движения вокруг центра Галактики тоже была не нова. Об этом еще в конце прошлого и в начале нашего столетия говорили и писали многие. О. Шмидт внимательно изучил гипотезы предшественников, взяв от них рациональные зерна.

У И. Канта он взял идею о пылевом облаке, о пылевых частицах, как исходном материале для формирования планет, идею «холодного» происхождения Земли.

У П. Лапласа — мысли о роли конденсации газа в формировании планет, аналогию с туманностями, наблюдаемыми в нашей Галактике, мысль о сжатии, уплотнении вращающейся туманности.

У Ф. Мультона и Т. Чемберлина он взял идею о планетезималях как переходной форме к образованию планет.

У Д. Джинса — идею о том, что момент количества движения планет может быть привнесен извне в результате встречи Солнца с другим небесным телом.

«Но, несмотря на это, — пишет В. Бронштэн в книге «Беседы о космосе и гипотезах», — гипотеза Шмидта не была похожа ни на одну из ранее предложенных гипотез и не являлась их компиляцией. Эта гипотеза была совершенно самостоятельной».

Новая гипотеза получилась отменной. Она легко расправлялась с целым рядом трудностей, встречавшихся у других авторов, неплохо объясняла главные особенности солнечной системы. Но были у нее и слабые стороны. Одна из них — само предположение о захвате Солнцем части встретившегося газопылевого облака.

Представим себе: в пустом бесконечном пространстве имеются два тела: одним из них пусть будет неподвижное Солнце — тело А, другим — пролетающая мимо туманность — тело В. Под действием сил притяжения тела А траектория тела В искривляется и становится гиперболой. Но ветви гиперболы уходят в бесконечность. Чтобы осуществился захват туманности (тела В), ее надо сначала затормозить, чтобы перевести с гиперболической орбиты на эллиптическую. Однако одно Солнце сделать это не в состоянии. Даже, если бы у туманности не было первоначально никакой скорости и сближаться оба тела стали бы под действием лишь собственных сил притяжения, то и тогда захват произойти бы не смог. Туманность, пришедшая из бесконечности, обогнула бы Солнце по параболической траектории и снова ушла бы в бесконечность. Нет, для захвата нужны другие условия. Что, если рассмотреть задачу не двух, а трех тел?

Впрочем, такая задача уже была решена более десяти лет назад французским математиком Жаном Шази. Согласно его решению и в случае трех тел захват одного из них также невозможен. О. Шмидт не поверил Ж. Шази. Сформулировав начальные условия, он засел за расчеты. А когда первая прикидка показала, что, может быть, все-таки прав он, а не Ж. Шази, передал задачу П. Парийскому; тому самому знаменитому математику, который доконал своим численным расчетом гипотезу Д. Джинса. Не подвел П. Парийский и в этом случае. Уже в первом своем докладе О. Шмидт уверенно говорил о возможности захвата в системе трех тел.

Однако этот вариант хоть и имел вероятность большую, нежели джинсовская встреча звезды со звездой, был все же весьма искусствен. Потому-то гипотеза гравитационного захвата и подверглась столь суровой критике на первом совещании по вопросам космогонии.

Мысли О. Шмидта были полностью заняты этой проблемой. В 1951 году ему исполнилось 60 лет. Друзья преподнесли юбиляру шутливые вирши:

На бреге бездны мировойСидел он с длинной бородойИ вдаль глядел…

Так начинались эти стихи. Потом шло рифмованное описание механизма гипотезы. И заканчивалась поэма сетованием на нерешенную проблему захвата.

И перед новою теорьейГлавой склонился б и Лаплас,Когда бы о захвата ролиНе продолжался спор у нас.

А спор о механизме гравитационного захвата действительно все продолжался. И хотя ряд астрономов предлагали свои оригинальные решения этой проблемы, большинство специалистов склонялось в пользу совместного образования Солнца и протопланетного облака. В этой части проблемы постепенно все возвращалось «на круги своя», возвращалось в лоно классичеческой гипотезы.

Единая космогоническая проблема происхождения солнечной системы разбивалась на части. Отчаявшись, специалисты оставили в покое вопросы о том, как и откуда Солнце приобрело себе туманность, и принялись за обсуждение этапов эволюции уже готового облака возле готового Солнца.

Конечно, полной картины при этом не получить, но, может быть, удастся разработать теорию «механизма» образования планет из пыли и газа.

На решение задач, связанных с таким частичным подходом к проблеме происхождения солнечной системы, много труда положила группа сотрудников Института физики Земли АН СССР под руководством Б. Левина. Очень интересные и плодотворные исследования провели ленинградцы Л. Гуревич и А. Лебединский.

В процессе работы над гипотезой О. Шмидт показал образец современного стиля в науке. Так, начав в одиночку, он уже через некоторое время работал с коллективом представителей самых различных специальностей. Это дает нам право считать его теорию первым коллегиальным трудом в области космогонии.

В книгах можно прочесть о самом разном отношении к космогонической теории О. Шмидта. Причем, как правило, и «pro» и «contra» бывают одинаково убедительны. Нельзя не согласиться с замечанием о том, что рассматривать процесс возникновения планетной системы при готовом Солнце, пренебрегая эволюцией центрального светила, вряд ли правомерно. Скорее следовало бы считать, что проблема планетной космогонии самым тесным образом связана с вопросами происхождения не только Солнца, но и звезд и звездных систем.

Не получилось у гипотезы захвата и удовлетворительного объяснения совпадения направления вращения Солнца и планет, а также малых отклонений плоскостей орбит больших планет от экваториальной плоскости Солнца.

Не сумела «гипотеза Шмидта» удовлетворительно объяснить и распределение планет по расстояниям. Не дала она объяснения уникальности спутника Земли — Луны.

У многих вызывал сомнение даже главный тезис теории О. Шмидта — образование Земли из холодных частиц. Сторонники разогрева нашей планеты на ранней стадии ее образования утверждали, что в эволюции Земли большую роль должны были играть физико-химические, а не только гравитационные процессы. Но представить себе их в холодном коме первоначально слипшегося вещества трудно.

Вызывало недовольство специалистов и то, что «гипотеза Шмидта» «не могла предсказать ни одной ранее известной особенности солнечной системы, что косвенно говорит о неубедительности ее основных положений».

Так эти претензии были сформулированы астрономом С. Всехсвятским.

Все эти недостатки не были тайной для тех, кто многие годы занимался разработкой шмидтовской гипотезы. Почему же они не остановились, почему не бросили на полпути всю эту массу невероятно утомительных, и по-видимому, бесплодных расчетов? Может быть, не так уж они были бесплодны? Помните, мы уже говорили, что в науке ничто не пропадает даром, если, конечно, не иметь в виду откровенно антинаучных бредней.

Происхождение Земли (космогонические гипотезы)

Космогонические гипотезы. Научный подход к вопросу о происхождении Земли и Солнечной системы стал возможен после укрепления в науке мысли о материальном единстве во Вселенной. Возникает наука о происхождении и развитии небесных тел — космогония.

Первые попытки дать научное обоснование вопросу о происхождении и развитии Солнечной системы были сделаны 200 лет назад.

Все гипотезы о происхождении Земли можно разбить на две основные группы: небулярные (лат. «небула» — туман, газ) и катастрофические. В основе первой группы лежит принцип образования планет из газа, из пылевых туманностей. В основе второй группы — различные катастрофические явления (столкновение небесных тел, близкое прохождение друг от друга звезд и т.д.).

Гипотеза Канта и Лапласа. Первой научной гипотезой о происхождении Солнечной системы была гипотеза И. Канта (1755). Независимо от него другой ученый — французский математик и астроном П. Лаплас — пришел к тем же выводам, но разработал гипотезу более глубоко (1797). Обе гипотезы сходны между собой по существу и часто рассматриваются как одна, а авторов ее считают основоположниками научной космогонии.

Гипотеза Канта-Лапласа относится к группе небулярных гипотез. Согласно их концепции, на месте Солнечной системы располагалась ранее огромная газо-пылевая туманность (пылевая туманность из твердых частиц, по мнению И. Канта; газовая — по предположению П. Лапласа). Туманность была раскаленной и вращалась. Под действием законов тяготения материя ее постепенно уплотнялась, сплющивалась, образуя в центре ядро. Так образовалось первичное Солнце. Дальнейшее охлаждение и уплотнение туманности привело к увеличению угловой скорости вращения, вследствие чего на экваторе произошло отделение наружной части туманности от основной массы в виде колец, вращающихся в экваториальной плоскости: их образовалось несколько. В качестве примера Лаплас приводил кольца Сатурна. Неравномерно охлаждаясь, кольца разрывались, и вследствие притяжения между частицами происходило образование планет, обращающихся вокруг Солнца. Остывающие планеты покрывались твердой корой, на поверхности которой стали развиваться геологические процессы.

И. Кант и П. Лаплас верно подметили основные и характерные черты строения Солнечной системы:

подавляющая часть массы (99,86%) системы сосредоточена в Солнце;

планеты обращаются почти по круговым орбитам и почти в одной и той же плоскости;

все планеты и почти все их спутники вращаются в одну и ту же сторону, все планеты вращаются вокруг своей оси в ту же сторону.

Значительной заслугой И. Канта и П. Лапласа явилось создание гипотезы, в основу которой была положена идея развития материи. Оба ученых считали, что туманность обладала вращательным движением, вследствие чего произошло уплотнение частиц и образование планет и Солнца. Они полагали, что движение неотделимо от материи и так же вечно, как и сама материя.

Гипотеза Канта-Лапласа существовала в течение почти двух сотен лет. Впоследствии была доказана ее несостоятельность. Так, стало известно, что спутники некоторых планет, например Урана и Юпитера, вращаются в ином направлении, чем сами планеты. По данным современной физики, газ, отделившийся от центрального тела, должен рассеяться и не может сформироваться в газовые кольца, а позднее — в планеты. Другими существенными недостатками гипотезы Канта и Лапласа являются следующие.

Известно, что момент количества движения во вращающемся теле всегда остается постоянным и распределяется равномерно по всему телу пропорционально массе, расстоянию и угловой скорости соответствующей части тела. Этот закон распространяется и на туманность, из которой сформировались Солнце и планеты. В Солнечной системе количество движения не соответствует закону распределения количества движения в массе, возникшей из одного тела. В планетах Солнечной системы сосредоточено 98% момента количества движения системы, а Солнце имеет только 2%, в то время как на долю Солнца приходится 99,86% всей массы Солнечной системы.

Если сложить моменты вращения Солнца и других планет, то при расчетах окажется, что первичное Солнце вращалось с той же скоростью, с какой сейчас вращается Юпитер. В связи с этим Солнце должно было обладать тем же сжатием, что и Юпитер. А этого, как показывают расчеты, недостаточно, чтобы вызвать дробление вращающегося Солнца, которое, как считали Кант и Лаплас, распалось вследствие избытка вращения.

3. В настоящее время доказано, что звезда, обладающая избытком вращения, распадается на части, а не образует семейство планет. Примером могут служить спектрально-двойные и кратные системы.

Гипотеза Джинса. После гипотезы Канта-Лапласа в космогонии было создано еще несколько гипотез образования Солнечной системы.

Появляются так называемые катастрофические, в основе которых лежит элемент случайности, элемент счастливого стечения обстоятельств:

Бюффон — Земля и планеты образовались за счет столкновения Солнца с кометой; Чемберлен и Мультон — образование планет связано с приливным воздействием проходящей мимо Солнца другой звезды.

В качестве примера гипотезы катастрофического направления рассмотрим концепцию английского астронома Джинса (1919). В основу его гипотезы положена возможность прохождения вблизи Солнца другой звезды. Под действием ее притяжения из Солнца вырвалась струя газа, которая при дальнейшей эволюции превратилась в планеты Солнечной системы. Газовая струя по своей форме напоминала сигару. В центральной части этого вращающегося вокруг Солнца тела образовались крупные планеты — Юпитер и Сатурн, а в концах «сигары» — планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон.

Джине полагал, что прохождение звезды мимо Солнца, обусловившее образование планет Солнечной системы, позволяет объяснить несоответствие в распределении массы и момента количества движения в Солнечной системе. Звезда, вырвавшая газовую струю из Солнца, придала вращающейся «сигаре» избыток момента количества движения. Таким образом устранялся один из основных недостатков гипотезы Канта-Лапласа.

В 1943 г. русский астроном Н. И. Парийский вычислил, что при большой скорости звезды, проходившей мимо Солнца, газовый протуберанец должен был уйти вместе со звездой. При малой скорости звезды газовая струя должна была упасть на Солнце. Только в случае строго определенной скорости звезды газовый протуберанец мог бы стать спутником Солнца. В этом случае его орбита должна быть в 7 раз меньше орбиты самой близкой к Солнцу планеты — Меркурия.

Таким образом, гипотеза Джинса, так же как и гипотеза Канта-Лапласа, не смогла дать верного объяснения непропорциональному распределению момента количества движения в Солнечной системе. Самым большим недостатком этой гипотезы является факт случайности, исключительности образования семьи планет, что противоречит материалистическому мировоззрению и имеющимся фактам, говорящим о наличии планет в других звездных мирах. Кроме того, расчеты показали, что сближение звезд в мировом пространстве практически исключено, и даже если бы это произошло, проходящая звезда не могла бы придать планетам движение по круговым орбитам.

Современные гипотезы. Больших успехов в развитии космогонии достигли ученые нашей страны. Наиболее популярными являются гипотезы о происхождении Солнечной системы, созданные О. Ю. Шмидтом и В. Г. Фесенковым. Оба ученых при разработке своих гипотез исходили из представлений о единстве материи во Вселенной, о непрерывном движении и эволюции материи, являющихся ее основными свойствами, о разнообразии мира, обусловленного различными формами существования материи.

Гипотеза О. Ю. Шмидта. Согласно концепции О.Ю. Шмидта, Солнечная система образовалась из скопления межзвездной материи, захваченной Солнцем в процессе движения в мировом пространстве. Солнце движется вокруг центра Галактики, совершая полный оборот за 180 млн лет. Среди звезд Галактики имеются большие скопления газово-пылевых туманностей. Исходя из этого, О. Ю. Шмидт полагал, что Солнце при движении вступило в одно из таких облаков и захватило его с собой. Силой своего притяжения оно заставило облако вращаться вокруг себя. Шмидт полагал, что первоначальное облако межзвездной материи обладало некоторым вращением, в противном случае его частицы выпали бы на Солнце.

В процессе обращения облака вокруг Солнца мелкие частицы сосредоточивались в экваториальной части. Облако превращалось в плоский уплотненный вращающийся диск, в котором вследствие увеличения взаимного притяжения частиц происходило сгущение. Образовавшиеся сгущения-тела росли за счет присоединяющихся к ним мелких частиц, как снежный ком. Таким путем образовались планеты и обращающиеся вокруг них спутники. Планеты стали вращаться по круговым орбитам вследствие усреднения орбит малых частиц.

Земля, по мнению О. Ю. Шмидта, также образовалась из роя холодных твердых частиц. Постепенное разогревание недр Земли произошло за счет энергии радиоактивного распада, что привело к выделению воды и, газа, входивших в небольших количествах в состав твердых частиц. В результате возникли океаны и атмосфера, обусловившие появление жизни на Земле.

Гипотеза О. Ю. Шмидта правильно объясняет ряд закономерностей в строении Солнечной системы. Ученый считает, что имеющиеся несоответствия в распределении моментов количества движения Солнца и планет объясняются разными первоначальными моментами количества движения Солнца и газово-пылевой туманности. Шмидт рассчитал и математически обосновал расстояния планет от Солнца и между собой и выяснил причины образования крупных и мелких планет в разных частях Солнечной системы и разницу в их составе. Посредством расчетов обоснованы причины вращательного движения планет в одну сторону. Недостатком гипотезы является рассмотрение вопроса о происхождении планет изолированно от образования Солнца- определяющего члена системы. Концепция не лишена элемента случайности: захвата Солнцем межзвездной материи.

Гипотеза В. Г. Фесенкова. Работы астронома В. А. Амбар-цумяна, доказавшего непрерывность образования звезд в результате конденсации вещества из разреженных газово-пылевых туманностей, позволили академику В. Г. Фесенкову выдвинуть новую гипотезу. Фесенков полагает, что процесс образования планет широко распространен во Вселенной, где имеется много планетных систем. По его мнению, формирование планет связано с образованием новых звезд, возникающих в результате сгущения первоначально разреженного вещества. Одновременное образование Солнца и планет доказывается одинаковым возрастом Земли и Солнца.

В результате уплотнения газово-пылевого облака сформировалось звездообразное сгущение. Под влиянием быстрого вращения туманности значительная часть газово-пылевой материи все больше удалялась от центра туманности по плоскости экватора, образуя нечто вроде диска. Постепенно уплотнение газово-пылевой туманности обусловило формирование планетных сгущений, образовавших впоследствии современные планеты Солнечной системы. В отличие от Шмидта Фесенков полагает, что газово-пылевая туманность находилась в раскаленном состоянии. Большой его заслугой является обоснование закона планетных расстояний в зависимости от плотности среды. ВТ. Фесенков математически обосновал причины устойчивости момента количества движения в Солнечной системе потерей вещества Солнца при выборе материи, вследствие чего произошло замедление его вращения. В.Г. Фесенков приводит также доводы в пользу обратного движения некоторых спутников Юпитера и Сатурна, объясняя это захватом планетами астероидов.

На данном этапе изучения Вселенной гипотеза В. Г. Фесенкова правильно освещает вопрос происхождения, развития и особенности строения Солнечной системы. Из концепции гипотезы вытекает, что планетообразование является широко распространенным процессом во Вселенной. Формирование планет происходило из вещества, тесно связанного с первичным Солнцем, без вмешательства внешних сил.

Строение и состав Земли

Масса Земли оценивается в 5,98-10 27 г, а ее объем — в 1,083-10 27 см 3 . Следовательно, средняя плотность планеты составляет около 5,5 г/см 3 . Но плотность доступных нам горных пород равна 2,7-3,0 г/см 3 . Из этого следует, что плотность вещества Земли неоднородна.

Земля окружена мощной газовой оболочкой — атмосферой. Она является своеобразным регулятором обменных процессов между Землей и Космосом. В составе газовой оболочки выделяется несколько сфер, отличающихся составом и физическими свойствами. Основная масса газового вещества заключена в тропосфере, верхняя граница которой, расположенная на высоте около 17 км на экваторе, снижается к полюсам до 8-10 км. Выше, на протяжении стратосферы и мезосферы, нарастает разреженность газов, сложно меняются термические условия. На высоте от 80 до 800 км располагается ионосфера — область сильно разреженного газа, среди частиц которого преобладают электрически заряженные. Самую наружную часть газовой оболочки образует экзосфера, простирающаяся до высоты 1800 км. Из этой сферы происходит диссипация наиболее легких атомов — водорода и гелия.

Главнейшими методами изучения внутренних частей нашей планеты являются геофизические, в первую очередь наблюдения за скоростью распространения сейсмических волн, образующихся от взрывов или землетрясений. Подобно тому, как от камня, брошенного в воду, в разные стороны расходятся по поверхности воды

волны, так в твердом веществе от очага взрыва распространяются упругие волны. Среди них выделяют волны продольных и поперечных колебаний. Продольные колебания представляют собой чередования сжатия и растяжения вещества в направлении распространения волны. Поперечные колебания можно представить как чередующиеся сдвиги в направлении, перпендикулярном распространению волны.

Волны продольных колебаний, или, как принято говорить, продольные волны, распространяются в твердом веществе с большей скоростью, чем поперечные. Продольные волны распространяются как в твердом, так и в жидком веществе, поперечные — только в твердом. Следовательно, если при прохождении сейсмических волн через какое-либо тело будет обнаружено, что оно не пропускает поперечные волны, то можно считать, что это вещество находится в жидком состоянии. Если через тело проходят оба типа сейсмических волн, то это — свидетельство твердого состояния вещества.

Скорость волн увеличивается с возрастанием плотности вещества. При резком изменении плотности вещества скорость волн будет скачкообразно меняться. В результате изучения распространения сейсмических волн через Землю обнаружено, что имеется несколько определенных границ скачкообразного изменения скоростей волн. Поэтому предполагается, что Земля состоит из нескольких концентрических оболочек (геосфер).

На основании установленных трех главных границ раздела выделяют три главные геосферы: земную кору, мантию и ядро (рис. 2.1).

Первая граница раздела характеризуется скачкообразным увеличением скоростей продольных сейсмических волн от 6,7 до 8,1 км/с. Эта граница получила название раздела Мохоровичича (в честь сербского ученого А.Мохоровичича, который ее открыл), или просто граница М. Она отделяет земную коруот мантии. Плотность вещества земной коры, как указано выше, не превышает 2,7-3,0 г/см 3 . Граница М расположена под континентами на глубине от 30 до 80 км, а под дном океанов — от 4 до 10 км.

Учитывая, что радиус Земного шара равен 6371 км, земная кора представляет собой тонкую пленку на поверхности планеты, составляющую менее 1% ее общей массы и примерно 1,5% ее объема.

Мантия—самая мощная из геосфер Земли. Она распространяется до глубины 2900 км и занимает 82,26% объема планеты. В мантии сосредоточено 67,8% массы Земли. С глубиной плотность вещества мантии в целом возрастает с 3,32 до 5,69 г/см 3 , хотя это происходит неравномерно.

Рис. 2.1. Схема внутреннего строения Земли

На контакте с земной корой вещество мантии находится в твердом состоянии. Поэтому земную кору вместе с самой верхней частью мантии называют литосферой.

Агрегатное состояние вещества мантии ниже литосферы недостаточно изучено и по этому поводу имеются различные мнения. Предполагается, что температура мантии на глубине 100 км составляет 1100- 1500°С, в глубоких частях — значительно выше. Давление на глубине 100 км оценивается в 30 тыс.атм., на глубине 1000 км — 1350 тыс. атм. Несмотря на высокую температуру, судя по распространению сейсмических волн, вещество мантии преимущественно твердое. Колоссальное давление и высокая температура делают невозможным обычное кристаллическое состояние. По-видимому, вещество мантии находится в особом высокоплотном состоянии, которое на поверхности Земли невозможно. Уменьшение давления или некоторое повышение температуры должны вызвать быстрый переход вещества в состояние расплава.

Мантию подразделяют на верхнюю (слой В, простирающийся до глубины 400 км), промежуточную (слой С — от 400 до 1000 км) и нижнюю (слой Д — от 1000 до 2900 км). Слой С именуют также слоем Голицина (в честь русского ученого Б.Б.Голицина, установившего этот слой), а слой В — слоем Гутенберга (в честь выделившего его немецкого ученого Б.Гутенберга).

В верхней мантии (в слое В) имеется зона, в которой скорость поперечных сейсмических волн значительно уменьшается. По-видимому, это связано с тем, что вещество в пределах зоны частично находится в жидком (расплавленном) состоянии. Зона пониженной скорости распространения поперечных сейсмических волн предполагает, что жидкая фаза составляет до 10%, что отражается на более пластичном состоянии вещества по сравнению с выше и ниже расположенными слоями мантии. Относительно пластичный слой пониженных скоростей сейсмических волн получил название астеносферы (от греч. asthenes —слабый). Мощность ослабленной зоны достигает 200-300 км. Располагается она на глубине примерно 100-200 км, но глубина меняется: в центральных частях океанов астеносфера располагается выше, под устойчивыми участками материков опускается глубже.

Астеносфера имеет весьма важное значение для развития глобальных эндогенных геологических процессов. Малейшее нарушение термодинамического равновесия способствует образованию огромных масс расплавленного вещества (астенолитов), которые поднимаются вверх, способствуя перемещению отдельных блоков литосферы по поверхности Земли. В астеносфере возникают магматические очаги. Исходя из тесной связи литосферы с астеносферой эти два слоя объединяют под названием тектоносфера.

В последнее время внимание ученых в мантии привлекает зона, расположенная на глубине 670 км. Полученные данные позволяют предполагать, что эта зона намечает нижнюю границу конвективного тепломассообмена, который связывает верхнюю мантию (слой В) и верхнюю часть промежуточного слоя с литосферой.

В пределах мантии скорость сейсмических волн в целом возрастает в радиальном направлении от 8,1 км/с на границе земной коры с мантией до 13,6 км/с в нижней мантии. Но на глубине около 2900 км скорость продольных сейсмических волн резко уменьшается до 8,1 км/с, а поперечные волны глубже вообще не распространяются. Этим намечается граница между мантией и ядром Земли.

Ученым удалось установить, что на границе мантии и ядра в интервале глубин 2700-2900 км, в переходном слое Д 1 (в отличие от нижней мантии, имеющей индекс Д) происходит зарождение гигантских тепловых струй — плюмов,периодически пронизывающих всю мантию и проявляющихся на поверхности Земли в виде обширных вулканических полей.

Ядро Земли —центральная часть планеты. Оно занимает только около 16% ее объема, но содержит более трети всей массы Земли. Судя по распространению сейсмических волн, периферия ядра находится в жидком состоянии. В то же время наблюдения за происхождением приливных волн позволили установить, что упругость Земли в целом очень велика, больше упругости стали. По-видимому, вещество ядра находится в каком-то совершенно особом состоянии. Здесь господствуют условия чрезвычайно высокого давления в несколько миллионов атмосфер. В этих условиях происходит полное или частичное разрушение электронных оболочек атомов, вещество «металлизируется», т.е. приобретает свойства, характерные для металлов, в том числе высокую электропроводность. Возможно, что земной магнетизм является результатом электрических токов, возникающих в ядре в связи с вращением Земли вокруг своей оси.

Плотность ядра — 5520 кг/м 3 , т.е. это вещество в два раза тяжелее каменной оболочки Земли. Вещество ядра неоднородно. На глубине около 5100 км скорость распространения сейсмических волн вновь возрастает с 8100 м/с до 11000 м/с. Поэтому предполагают, что центральная часть ядра твердая.

Вещественный состав разных оболочек Земли представляет весьма сложную проблему. Для непосредственного изучения состава доступна лишь земная кора. Имеющиеся данные свидетельствуют, что земная кора состоит преимущественно из силикатов, а 99,5% ее массы составляют восемь химических элементов: кислород, кремний, алюминий, железо, магний, кальций, натрий и калий. Все остальные химические элементы в сумме образуют около 1,5%.

О составе более глубоких сфер Земного шара можно судить лишь ориентировочно, используя геофизические данные и результаты изучения состава метеоритов. Поэтому модели вещественного состава глубинных сфер Земли, разработанные разными учеными, различаются. Можно с большой уверенностью предполагать, что верхняя мантия также состоит из силикатов, но содержащих меньше кремния и больше железа и магния по сравнению с земной корой, а нижняя мантия — из оксидов кремния и магния, кристаллохи-мическая структура которых значительно более плотная, чем у этих соединений, находящихся В Земной коре.

. … геологии КУРС ЛЕКЦИЙ ГЕОЛОГИИЛекция 1. Геология и циклгеологическихнаук. Краткий обзор истории Геология и циклгеологическихнаук. Геология …

Вданной работе производится анализ темысолнечная система, как она устроена.Какие версии были раньше и существуютв настоящее время. В исследованииподробно рассматриваются разные фактыо солнечной системе и о всем что окружаетее.

Целии задачи работы

1.Представитьчитателю наиболее подробную информациюо солнечной системе.

2.Разьяснитьи детально рассмотреть гипотезы ученыхо солнечной системе.

3.Определитьважность и значимость каждой гипотезыи формирования солнечной системы.

Объемработы составляет 20 страниц форматаА4.

Информациядля работы взята из 8 различных источников.

Работувыполнил и подготовил студент первогокурса ЧСХТ группы 112

БатановВсеволод Олегович.

1.Введение……………………………………………………………………………………………………………….3стр

2.Первыетеории образования Солнечнойсистемы ипланет……………………………..4стр.1) ГипотезаИммануилаКанта……………………………………………………………………………..4стр.2) ГипотезаПьера Си­монаЛапласа………………………………………………………………….4стр.3) ГипотезаДжеймса Джинса………………………………………………………………………………4стр.

4) ГипотезаХаннесаАльвена……………………………………………………………………………….6стр.5) ГипотезаФредаХойла……………………………………………………………………………………..6стр.6) ГипотезаВ. А.Амбарцумяна…………………………………………………………………………7стр.7) ПланетнаякосмогонияШмидта……………………………………………………………………7стр.

8) Солнечнаясистема………………………………………………………………………………………10стр.

3.Современныепредставления об образовании Солнечнойсистемы………………..11стр.

4.Заключение……………………………………………………………………………………………………………17стр.

5.Списоклитературы………………………………………………………………………………………………..19стр.

Введение Сначала времен людей интересовалопроисхождение Земли, Солнца, звезд ипланет. Как они возникли, как развиваютсяи чем всё закончится? На протяжениичеловеческой истории существоваломножество самых различныхгипотез происхожденияСолнца и планет -от мифологической и божественной докосмологических. Ученые выдвигалимножество гипотез: хорошо обоснованныхи не очень, правдоподобных и невероятных,но большинство из них так и не смоглиприблизиться к тому, чтобы стать настоящейтеорией. По сей день единой, завершённойтеории образования звёзд, планет илигалактик несуществует. Об историивозникновения Солнечной системы,происхождении звезд, Солнца и Земли сдавних времен создавалось много учений,и во многих из них содержалась доляистины, объяснявшая какую-либо особенностькосмогенеза.Развитиеастрономии и других естественных наукпослужило основой для создания научныхкосмогонических гипотез. Слово«космогония» происходит от греческого«космос», что означает Мир, Вселенная.Космогония — это наука, которая изу­чаетпроисхождение и развитие небесных тел,в частности нашей Солнечной системы.Ввопросе происхожденияСолнечной системы ещемного не­ясного. Поэтому для объяснениянедостаточно изученных явле­нийобычно выдвигают то или иное научноепредположение, или гипотезу. Следовательно,космогоническая гипотеза — это науч­ноепредположение о происхождении и развитиинебесных тел. ОткрытиеНьютоном в XVII векезакона всемирного тяготения лежит воснове главных идейпервых эволюционных космогоническихгипотез Канта, Гершеля, Лапласа. Их смысл- в постепенном изменении гравитирующейматерии, непрерывной эволюции космическихобразований путем их уплотнения иведущей роли в этом процессе силгравитации. Начинаяуже с Vв.до новой эры проблемой образованияСолнечной системы интересовался ГераклидПонтийский. Из наиболее ранних теорийпроисхождения Солнечной системы известноучение Рене Декарта 1644 года. Но толькосо второй половины XVIII векапорождаются эволюционные космогоническиегипотезы такими учеными, как Бюффон,Кант, Лаплас, Рош, Мейер, Лоньер, Бикертон.И начиная с ХХ века, начинают образовыватьсясовременные модели образования Солнечнойсистемы и планет.

Первыетеории образования Солнечной системыи планет.Однаиз первых попыток научного объясненияпроисхожде­ния небесных тел принадлежитизвестному немецкому философу ИммануилуКанту (1724-1804).В1755 году была напечатана его книга«Всеобщая естественная история и теориянеба». В ней Кант образно сказал: «Дайтемне ма­терию, и я покажу вам, как изнее должен образоваться мир». По­добнодревним грекам, он считал, что первоначальнымсостоянием мира был хаос, когдапространство Вселенной было заполненохо­лодными пылевыми частицами. Новследствие притяжения, дей­ствовавшегомежду ними, хаос распался на отдельныесгущения. В течение долгого временисгущения росли и уплотнялись. Из болеекрупного (центрального) сгущенияобразовалось Солнце, а из других, малыхсгущений, — планеты и их спутники.Знаменитыйфранцузский астроном и математик ПьерСи­мон Лаплас (1749-1827) ничего не знало гипотезе своего со­временника Канта:космогонические идеи немецкого философаеще не успели проникнуть во Францию.Создавая собственную гипотезу, Лапласучел основные особенности строенияСолнеч­ной системы и, опираясь наизвестные ему факты, описал про­цессобразования Солнечной системы извращающейся раска­ленной газовойтуманности… Главнаяже несостоятельность гипотезы Лапласавскрылась лишь после того, как был сделанподсчет моментов количества движенияв Солнечной системе.Какизвестно, момент количества движенияпланеты равен произведению ее массы наскорость движения по орбите и нарас­стояние планеты от Солнца. Когдаученые подсчитали все орбитальные ивращательные моменты в Солнечнойсистеме, то оказалось, что на долю планети их спутников приходится более 98%момента количества движения, а на до­люмассивного Солнца — только около 2%. Этопрямой результат слишком медленноговращения нашего дневного светила, чтополностью исключает воз­можностьотделения колец от протосолнца. В самомделе, зная скорость вращения Солнцавокруг своей оси (линейная скорость насолнечном эква­торе около 2 км/с),можно, исходя из закона сохранениямомента количества движения, подсчитатьугловую скорость, которой должно былообладать первичное Солнце. Онадействительно оказалась совершеннонедостаточной. Длягипотезы Лапласа эта трудность оказаласьнепреодолимой. На смену ей сталивыдвигаться другие гипотезы. В частности,гипотеза Джинса, предложенная в 1916 годуДжеймсом Джинсом, согласно которойвблизи Солнца прошла звезда и еепритяжение вызвало выброс солнечноговещества, из которого в последующемобразовались планеты, должна былаобъяснить парадокс распределениямомента импульса. Этагипотеза во всех отношениях представляетсобой полную противоположность гипотезеКанта — Лапласа. Если последняя рисуетобразование планетных систем (в томчисле и нашей Солнечной) как единыйзакономерный процесс эволюции отпростого к сложному, то в гипотезе Джинсаобразование таких систем есть делослучая и представляет редчайшее,исключительное явление. Согласногипотезе Джинса, исходная материя, изкоторой в дальнейшем образовалисьпланеты, была выброшена из Солнца(которое к тому времени было уже достаточно»старым» и похожим на нынешнее) прислучайном прохождении вблизи негонекоторой звезды. Это прохождение былонастолько близким, что практически егоможно рассматривать как столкновение.При таком очень близком прохожденииблагодаря приливным силам, действовавшимсо стороны налетевшей на Солнце звезды,из поверхностных слоев Солнца былавыброшена струя газа. Эта струя останетсяв сфере притяжения Солнца и после того,как звезда уйдет от Солнца. В дальнейшемструя сконденсируется и даст началопланетам. Этагипотеза, владевшая умами астрономовв течение трех десятилетий, предполагает,что образование планетных систем,подобных нашей Солнечной, есть процессисключительно маловероятный. В самомделе, как подсчитано, столкновениязвезд, а также их близкие взаимныепрохождения в нашей Галактике могутпроисходить чрезвычайно редко. Отсюдаследует, что, если бы гипотеза Джинсабыла правильной, то планетных систем,образовавшихся в Галактике за 10 млрд.лет ее эволюции, можно было пересчитатьбуквально по пальцам. А так как это,по-видимому, не соответствуетдействительности и число планетныхсистем в Галактике достаточно велико,гипотеза Джинса оказываетсянесостоятельной. Несостоятельностьэтой гипотезы следует также и из другихсоображений. Прежде всего, она страдаеттем же фатальным недостатком, что игипотеза Канта — Лапласа: гипотеза Джинсане в состоянии объяснить, почемуподавляющая часть момента количествадвижения Солнечной системы сосредоточенав орбитальном движениипланет. Математическиерасчеты, выполненные в свое время Н. Н.Парийским, показали, что при всех случаяхв рамках гипотезы Джинса образуютсяпланеты с очень маленькими орбитами.Еще раньше на эту классическуюкосмогоническую трудность применительнок гипотезе Джинса указал американецРессел. Наконец,ниоткуда не следует, что выброшеннаяиз Солнца струя горячего газа можетсконденсироваться в планеты. Наоборот,расчеты ряда известных астрофизиков,в частности, Лаймана Спитцера, показали,что вещество струи рассеется в окружающемпространстве и конденсации не будет.Таким образом, космогоническая гипотезаДжинса оказалась полностью несостоятельной.Это стало очевидным уже в конце тридцатыхгодов ХХ столетия.Прогрессивноезначение этих гипотез огромно, ибовпервые в истории науки на основеизвестных в то время законов приро­дыбыла сделана попытка объяснитьпроисхождение Солнечной системы. Иначиная с ХХ века, начинают образовыватьсясовременные модели образования Солнечнойсистемы и планет. Изтаких гипотезпроисхождения солнечной системы наиболееизвестна электромагнитная гипотезашведского астрофизика X. Альвена,усовершенствованная Ф. Хойлом.. Альвенисходил из предположения, что некогдаСолнце обладало очень сильнымэлектромагнитным полем. Туманность,окружавшая светило, состояла изнейтральных атомов. Под действиемизлучений и столкновений атомыионизировались. Ионы попадали в ловушкииз магнитных силовых линий и увлекалисьвслед за вращающимся светилом. ПостепенноСолнце теряло свой вращательный момент,передавая его газовому облаку. Слабостьпредложенной гипотезы заключалась втом, что атомы наиболее легких элементовдолжны были ионизироваться ближе кСолнцу, атомы тяжелых элементов — дальше.Значит, ближайшие к Солнцу планетыдолжны были бы состоять из наилегчайшихэлементов — водорода и гелия, а болееотдаленные — из железа и никеля. Наблюденияговорят об обратном. Чтобы преодолетьэту трудность, английский астроном Ф.Хойл предложил новый вариант гипотезы.Солнце зародилось в недрах туманности.Оно быстро вращалось, и туманностьстановилась все более плоской, превращаясьв диск. Постепенно диск начиналтоже разгоняться, а Солнце тормозилось.Момент количества Движения переходилк диску. Затем в нем образовались планеты.Если предположить, что первоначальнаятуманность уже обладала) магнитнымполем, то вполне могло произойтиперераспределение углового момента. Трудностямии противоречиями гипотезы Хойла являютсяследующие: во-первых, нелегко представить,как могли «отсортироваться»избыточный водород и гелий в первоначальномгазовом диске, из которого образовалисьпланеты, поскольку химический составпланет явно отличен от химическогосостава Солнца; во-вторых, не совсемясно, каким образом легкие газы покинулиСолнечную систему (процесс испарения,предлагаемый Хойлом, сталкивается созначительными трудностями); в-третьих,главной трудностью гипотезы Хойлаявляется требование слишком сильногомагнитного поля у «протосолнца»,резко противоречащее современнымастрофизическим представлениям. Втораягипотеза, выдвинутая акад. В. А.Амбарцумяном, состоит в том, что звездыобразуются из некоторого сверхплотноговещества. Основой этого кажущегосянеожиданным предположения являетсявывод, что в наблюдаемой Вселеннойпроцессы распада преобладают надпроцессом соединения. Если это так, тонаиболее важный космогонический процесс- образование звезд — должен быть переходомвещества из более плотного состоянияв менее плотное, а не наоборот, какпредполагает гипотеза образованиязвезд из газа. Гипотеза,как отмечает Т.А. Агекян, требует, чтобыво Вселенной существовал материал -сверхплотное вещество, которого ещеникто ни при каких обстоятельствах ненаблюдал и многие свойства которогоостаются неизвестными. Однако, по мнениюученых, это обстоятельство нельзясчитать недостатком гипотезы по тойпростой причине, что, изучая проблемупроисхождения звезд и звездных систем,мы выходим за круг явлений, связанныхс обычной деятельностью человека.Сверхплотная материя, если она существует,должна быть недоступна современнымсредствам наблюдения, так как оназанимает очень малые объемы пространстваи почти не излучает. Основные ее свойства-необычайно высокая плотность и огромныйзапас энергии, которая бурно выделяетсяпри распаде такого вещества. Возможностьсуществований сверхплотных масс материирассматривалась Г. Р. Оппенгеймером, Г.М. Волковым. В свое время В. А. Амбарцумяни Г. С. Саакян показали, что могутсуществовать массы со сверхплотнымиядрами, состоящими из тяжелых элементарныхчастиц — гиперонов. Радиусы таких объектовсоставляют всего несколько километров,а массы мало уступают массе Солнца, такчто средняя плотность равна миллионамтонн на кубическийсантиметр. Планетнаякосмогония ШмидтаАнализируяосновные закономерности движенияпланет, ака­демик О. Ю. Шмидт (1891-1956)пришел к заключению, что вы­воды Кантаи Лапласа об образовании планет израссеянного ве­щества в своей основебыли верны. Только сам процесс формиро­ванияпланет был представлен неправильно.Воснове космогонической гипотезы Шмидталежит идея об­разования планет не врезультате сжатия раскаленных газовыхсгустков, а путем аккумуляции (объединения)холодных твердых частиц и тел. Эти тела- так называемые планетезимали, посвоим размерам близкие к метеороидами астероидам, — в относительно короткое(по астрономическим меркам) времясформировались из пыли и газа дискообразнойтуманности — протопланетного(допланетного) облака, окружавшегомолодое Солнце. Отсюда не­избежноследовало, что наша Земля никогда небыла огненно- жидкой. Будучи вначалехолодной, она разогрелась лишь потом,благодаря распаду радиоактивныхэлементов. Рассмотрим про­цессформирования планет Солнечной сис­темыболее подробно.О.Ю. Шмидт предположил, что допланетноеоблако было захвачено Солнцем, когдаоно, двигаясь вокруг центра Галакти­ки,проходило сквозь межзвезднуютуман­ность.Сейчасбольшинство космогонистов при­держиваетсявзгляда о совместном образова­нииСолнца и планет из одного и того жега­зопылевого облака. И судить о том,каким было это облако, можно лишькосвенно, ис­ходя из наших знаний оСолнечной системе.Неоценимуюуслугу в этом во­просе оказываютученым ме­теориты. Ведь метеоритноеве­щество мало изменилось с тех пор,как около 4,5 млрд. лет на­зад онособралось в небольшие планетезимали,а затем участво­вало в образованиител астеро­идных размеров. В последниегоды выяснилось, что метеорит­ноевещество хранит в зашиф­рованном виде«запись» даже тех событий, которыепредше­ствовали началу эволюциипротопланетного облака. Специалистысчитают, что так называе­мые углистыехондриты — это просто «спрессованная»меж­звездная пыль, входившая в со­ставбывшей протопланетной туманности. Ееначальная масса составляла, видимо,около 5% от массы самого Солнца.Итак,исходным материалом для формированияпланет яви­лось допланетное облако.В гипотезе Шмидта это облако не пы­левоеи не газовое, а газопылевое, что существенноменяет про­цесс его развития. Поначалучастицы газа и пыли, составлявшие облако,обладали хаотическими движениями ипоэтому часто сталкивались между собой.Известно, что столкновения атомов газапроисходят упруго, а молекул — почтиупруго. Другими сло­вами, атомы имолекулы газа после столкновенийотскакивали друг от друга почти спрежними скоростями; беспорядочностьих движения почти не уменьшалась.Совсеминаче ведут себя пылинки: они сталкиваютсянеупру­го. Поэтому скорости пылинок,претерпевших столкновения, уменьшались.Их кинетическая энергия превращаласьв тепло­вую; последняя излучалась вокружающее пространство…Каквидим, разрабатывая свою гипотезу, Шмидтучел процесс перехода механическойэнергии движения пылевых частиц в тепло,что сыграло главную роль в развитиигазопылевого облака. Это позволилоученому успешно объяснить превращениеоблака в планетную систему.Потерякинетической энергии пылинок приводилак тому, что они оседали к экваториальнойплоскости газопылевого облака. Этопроисходило примерно в течение 100 тыс.лет. Так пылевая со­ставляющая облакапостепенно превратилась во вращающийсяпылевой диск. Произошло как бы расслоениеоблака на пылевой диск и сфероидальнуюгазовую среду.Вкакой-то момент плотность частиц впылевом диске достиг­ла критическогозначения и наступила так называемаягравита­ционная неустойчивость. Врезультате диск разбился на отдель­ныепылевые сгущения. Но благодарягравитационному взаимо­действиютакие сгущения сталкивались, объединялисьи уплот­нялись, превращаясь впланетезимали. Примерно через 1 млн. летмасса планетезималей становитсясравнимой с массой крупнейших астероидов,известных в настоящее время. Они двигалисьвокруг молодого Солнца в одном направлении- в направлении вращения допланетногооблака.Следующийэтап развития состоял в объединенииплане­тезималей в планеты. Он занялгораздо больше времени, чем предыдущий- образование пылевого диска иформирова­ние роя планетезималей.Относительныескорости планетезималей были сравни­тельноневелики — порядка 10-100 м/с. И, сталкиваясьмежду собой, они в большинст­ве случаевобъединялись.Вкаждой «зоне питания» находились тела,которые рос­ли гораздо быстрееостальных. Они стали зародышами будущихпланет. Результаты моделирования длязоны планет зем­ной группы показали,что Земля приобрела 98% своей массы за100 млн. лет. Эта оценка продолжительностироста Земли при­надлежит московскомуастроному Виктору Сергеевичу Сафронову(1917-1999), который вместе с БорисомЮльевичем Леви­ным (1912-1989), ВасилиемГригорьевичем Фесенковым и не­которымидругими отечественными учеными занималсяразра­боткой гипотезы О. Ю. Шмидта.Процессобразования планет-гигантов Юпитераи Сатурна можно разделить на два этапа.На первом, длившемся десятки миллионовлет в области Юпитера и около 100 млн. летв области Сатурна, тоже происходилааккумуляция планетезималей (твер­дыхтел), подобная той, что совершалась взоне планет земной группы. Но с достижениемпротопланетами некоторой критиче­скоймассы, равной примерно 3-5 массам Земли,начался второй этап образования гигантов- аккреция газа на массивные твер­дыеядра. Она длилась, по-видимому, около 1млн. лет.Образованиетвердых ядер Урана и Нептуна занялонесколько сот миллионов лет. Кроме того,температура на окраинах планет­нойсистемы была очень низкой, поэтому всостав планет-гиган­тов и их спутниковвошло еще много замерзшей воды изаморо­женных газов — аммиака иметана.Приобъединении многочисленных сгущенийв планеты про­исходило естественноеосреднение их орбит. Образовавшиесяпланеты стали двигаться почти в однойплоскости и почти по кру­говыморбитам.Вэтом едином космогоническом процессевокруг планет воз­никали их спутники- луны. Образование спутников шлоана­логичным путем. Происхождениеспутников Юпитера, Сатурна и Нептуна,обладающих обратным движением, объясняетсяих захватом.Врамках планетной космогонии Шмидтапрекрасное объясне­ние получилочеткое разделение больших планет надве группы по своим физико-химическимособенностям. Вначале газопылевоеоблако было однородно и, подобно Солнцу,состояло в основном из водорода и гелия.К этим двум газам в небольшом количествебыли подмешаны другие химическиеэлементы. Твердое вещест­во в видепылинок составляло около 1 % первоначальноймассы допланетного облака. На первомэтапе эволюции облака, когда пылевыечастицы со­брались в плоский непрозрачныйдиск, солнечные лучи не могли прогретьвсю его толщу одинаково. В зоне современнойорбиты Плутона температура внутри дискабыла ненамного выше абсо­лютногонуля. В зоне орбиты Земли она была близкак О °С. А час­ти диска, расположенныеоколо Солнца, сильно нагревались еголучами, и из пылинок выделялисьгазы.Наиболеелегкие, особенно водород и гелий,рассеивались в пространстве, а такжепод действием давления света и мощныхкорпускулярных потоков (солнечноговетра) устремлялись в хо­лодную зону.Там газы обильно намерзали на пылевыхчастицах и быстро их укрупняли. С течениемвремени в прогреваемой зоне осталисьлишь частицы тугоплавких силикатов иметаллов. Из этих тяжелых веществ иобразовались сравнительно небольшиепланеты земной группы.Авдали от Солнца, где в изобилии скопилсяводород и другие летучие вещества,возникли планеты-гиганты смалой средней плотностью. Так произошлоразделение планет на две группы.Таковав общих чертах картина образованияпланет и их спут­ников по гипотезеакадемика О. Ю. Шмидта, дополненнойре­зультатами новейшихисследований.ГипотезаШмидта объясняет основные закономерностиСолнечной системы: формы, размеры ирасположение планетных орбит, распределениепланет в пространстве в связи с их массойи многое другое. О.Ю. Шмидту удалосьтеоретически объяснить закон планетныхрасстояний, т.е. связь радиуса орбиты сеё номером(в порядке удаления от Солнца).Хотя на частном примере Шмидт показалпринципиальную возможность захвата,сама идея о захвате ”протопланетного”облака теоретически была плохо обоснована,и эта часть гипотезы Шмидта оказаласьсамой слабой.Врамках его гипотезы плохо разработанвопрос о происхождении спутниковпланет,например Луны, которая обладаетотносительно большой массой и вместес Землей образуют двойную планету.Остались необъясненными обратноевращение Венеры, положение оси вращенияУрана и ряд других деталей, пустьвторостепенных, но требующих все-такиобъяснения.СолнечнаясистемаСолнечнаясистема состоит из 9 планет: Меркурия,Венеры, Земли, Марса, (Юпитера, Сатурна,Урана, Нептуна, Плутона. Все планетыдвижутся в одном направлении, в единойплоскости (за исключением Плутона) попочти круговым орбитам. От центра доокраины Солнечной системы (до Плутона)5,5 световых часов. Расстояние от Солнцадо Земли 149 млн. км, что составляет 107 егодиаметров.Малыепланеты, как и большинство спутниковпланет, не имеют атмосферы, так как силатяготения на их поверхности недостаточнадля удержания газов. В атмосфере Венерыпреобладает углекислый газ, в атмосфереЮпитера аммиак. На Луне и Марсе имеютсякратеры вулканического происхождения.РадиусЗемли 6,3 тыс. км. Масса 6 21 тонн.Плотность 5,5 г/см 3 .Скорость вращения вокруг Солнца 30км/сек.Землясостоит из литосферы (земной коры),протяженностью 10-80 км, мантии и ядра. Ватмосфере Земли, вес которой 5 300 000 млрд.тонн, преобладает азот и кислород.Разделяется она на тропосферу (до 9 -17км) — «фабрику погоды», стратосферу (до55 км) — «кладовую погоды», ионосферу,которая состоит из заряженных подвоздействием излучений Солнца частиц,и зону рассеивания, располагающуюся навысоте 800-1000 км. Пояса радиации из частицвысоких энергий выше атмосферыпредохраняют Землю от жестких космическихлучей, губительных для всего живого

Современныепредставления об образовании СолнечнойсистемыНарубеже XIX и XX веков большое распространениеполучила приливная гипотеза. Так,американцы Т. Чемберлен в 1901 г и Ф. Мультонв 1905 г выдвинули концепцию о встречеСолнца со звездой, вызвавшей приливныйвыброс вещества Солнца, известную подназванием «теории встречи» илипланетезимальной гипотезы. В соответствиис ней Солнце первоначально представлялособой одиночную постоянную звезду -первичное Солнце. Позднее под действиемсил притяжения какой-то близко проходившейкрупной звезды часть его вещества былаотторгнута и отделилась от него. Затемрассеянное вещество консолидировалосьв планетезимали. Последние, вращаясьвокруг Солнца, по-видимому, сконцентрировалисьв нескольких точках, образовавпланеты.ПослеЛапласа, первый ученый, который попыталсярассматривать планеты как результатфункционирования Солнца как звезды,был Бикерланд. В 1912 году Бикерланд наоснове дискретности орбит спутниковСолнца предположил, что ионы, выброшенныеСолнцем, образовали кольца в магнитномполе Солнца.Учитываяособенности распределения моментовколичества движения в Солнечной системе,Г. Аррениус в 1913 году выдвинул теорию опрямом столкновении Солнца со звездой,в результате которого остались Солнцеи длинное волокно, которое вращаясь,распалось на части и положило началопланетам. В основу своей концепцииученый положилопять-таки случайный фактор, не учитывающийпрослеживающейся в строениисолнечной системызакономерности.Похожейна теории Аррениуса была провозглашеннаяв 1916 году Джеффрисом идея о скользящемстолкновении Солнца со звездой, котороепривело к возникновению длинноговолокна, распавшегося на части.В1916 году была выдвинута популярная всвое время теория Джинса, английскогофизика, изучавшего состав газов. Онсчитал размеры и массу Солнца постоянными,неизменными величинами, так же как исилы его вращения. Его идея заключаласьв частичном участии Солнца в формированиисистемы планет под действием двухвращающихся звезд: Солнца и его «случайной»соседки, вырвавшей из Солнца газовыйрукав.Итак,следуя теории Чемберлена-Мультона,Джинс предполагал встречу первичногоСолнца и какой-то звезды. Однако востальном его объяснения существенноотличаются от положения Чемберлена иМультона. По Джинсу наиболее мощноеотделение вещества при прохождениизвезды около Солнца должно произойтив направлении линии наикратчайшегорасстояния между двумя телами. Далеевещество, отделившееся от солнечнойатмосферы, должно было образовать массусигарообразной формы со значительнымсосредоточением материала в центральнойчасти. Наиболее отдаленная от Солнцачасть массы, состоявшая главным образомиз внешнего вещества Солнца, должнабыла иметь малую плотность, в то времякак ближняя к Солнцу часть, преимущественносостоявшая из вещества, извлеченногоиз более глубоких зон Солнца, должнабыла иметь более высокую плотность.Предполагается, что позднее сигарообразнаямасса разделилась на более мелкие массы,сконденсировавшиеся и образовавшиесоответствующие планеты. Так гипотетическиобъясняется приуроченность к среднейчасти системы двух наиболее крупныхпланет — Юпитера и Сатурна, а также иболее высокая плотность веществавнутренних планет по сравнению свнешними. В этой своей догадке Джинсинтуитивно предвидел роль Солнечныхзон звездной трансформации, перемещающихсявглубь звезды, и при последовательномсбросе оболочек дающих более уплотненноевещество формирующимся планетам. Джинстакже был очень близок к решению проблемыо перетоке вещества в системе теснойдвойной звезды, не являющейся случайнымобразованием.ГипотезаДжинса была несколько видоизмененаДжеффрисом, который дал геофизическоеи геохимическое обоснование представленийо прохождении всех планет в прошломчерез жидкую стадию развития. Одним изкритиков гипотезы Джинса и Джеффрисабыл Рэссел (1935 г.), утверждавший, чтоконцепция Джинса не может объяснитьсуществующих размеров Солнечной системыи, особенно угловую скорость Солнца.Итак,можно сказать, что и Лаплас и Джинс обастояли на правильном пути к решениюзадачи, и именно из разрешения противоречияв их взглядах могла родиться истина очастичном участии Солнца в формированиисистемы.Неслучайно, видимо, ученый Берлаге в 1930году снова вернулся к идее Лапласа ивыдвинул более прогрессивную гипотезу,чем у Джинса, в которой за основу принялвыбросы частиц из Солнца и образованиегазовых дисков или вращающихся колец,которые дали начало планетам.Интересно,что уже в 1935 году ученым Рэсселом былавысказана мысль о том, что Солнце былодвойной звездой. Однако, не доведя своюмысль до логического завершения, ученыйпредположил, что эту двойную звездуразорвала встречная звезда, образовавволокно.Английскийтеоретик Литтлтон высказал многоинтересных мыслей, в частности, в 1936году идею о причастности Солнца к тройнойзвездной системе. При этом, пытаясьустранить указанные Рэсселом дефектытеории Джинса, Литтлтон сделал допущение,что какая-то звезда приблизилась ксуществовавшей двойной звезде Солнцаи обусловила разрыв пары. Приливныесилы, вызванные близко находившимисятретьей звездой и звездой-напарницей,привели к возникновению между нимиудлиненной ленты материи (волокна),которая позднее была захвачена Солнцеми конденсировалась вокруг него в видепланет. Математически было показано,что при движении двух звезд в разномнаправлении, возникающая меж ними лентаматерии может быть легко захваченаСолнцем.Крометого Литтлтоном выдвинута гипотеза отом, что Плутон является бывшим спутникомНептуна, который после столкновения сдругой планетой (Тритоном) был выброшенна свою сильно эксцентрическую инаклонную орбиту.Такимобразом, ученым приходила в голову мысльо том, что Солнце развивалось не водиночку, а в составе многокомпонентнойсистемы.В1942 году X. Альвен высказал космическуюгипотезу, согласно которой Солнценаткнулось на межзвездное облако газа,атомы которого, падая на Солнце,ионизировались и стали двигаться поорбитам, предписываемым магнитнымполем. Ионизированные атомы двигалисьвдоль линий магнитного поля Солнца ипоступали в определенные места равновесияэкваториальной плоскости. В том случае,когда атомы испытывали ускорение всторону Солнца с определенными скоростямии ионизировались на определенныхрасстояниях от Солнца, математическийрасчет показал, что конеч- ное распределениеплотности ионов грубо должно соответствоватьрасположению внешних планет.ТеорияАльвена интересна, но считается, чтоона не может объяснить возникновениявнутренних планет. Кроме того, возможностьвстречи Солнца с газовым облакомрассматривается как маловероятная.Какпродолжение гипотезы Альвена в 1943 годусоветский математик и физик О. Шмидтвыдвинул «метеоритную теорию». Согласноэтой широко известной теории, Солнцевстретило и захватило космическуютуманность межзвездных частиц, изкоторых в результате соударенийобразовались планеты. Он исходил изпредпосылок двух неразрешенныхвопросов:«где же нашлась у Солнца сила,чтобы так далеко отбросить будущуюЗемлю, и где эта одинокая, проходившаямимо звезда?». И этот вопрос Шмидт задавалне случайно. Он никак не предполагал,что этой звездой был двойник Солнца,ныне угасший и поэтому не проявляющийсвойств звезды. Следуя Канту, Шмидт взялза основу развивающейся материибесконечные скопления холоднойкосмической пыли, которые образовывали,по его мнению, бесформенные сгусткигазово-пылевых веществ. Каждый сгустокпостепенно рос, вбирая в себя гигантскиеобломки и маленькие частицы из межзвезднойтуманности, падающие на поверхность иотдающие силу движения растущей планете.Шмидт считал, что лишь позднее началоськолебание и вращение Земли, а такжечастичный разогрев и расплавлениегорных пород благодаря распадурадиоактивных элементов. Интересно,что радиоактивному распаду элементовШмидт приписал определенную роль впроисхождении планеты, не уделив приэтом никакого внимания ядерному синтезуее вещества, т.е. рассматривал качественныйсостав космических тел, как вполнеобразовавшийся, а не в постепенномразвитии, от чего за три столетия доШмидта предостерегал еще Декарт.Итак,по Шмидту, планеты родились не из самогоСолнца, в чем он оказался прав толькочастично. При наличии высокого уровняматематического обоснования космогоническаятеория Шмидта полностью обошла вопроскачественного развития материи. Какпоказал Я. Мияки в 1969 году, прямыенаблюдательные данные астрономов давносо всей несомненностью показали, чтохимический состав разных звезд различен,и что различие состава звезд, несомненно,обусловлено их эволюцией и связано соспектральным классом звезды.Огромнойзаслугой астрономов всех веков являетсяскрупулезное изучения параметровдвижения небесных тел Солнечной системыи Галактики идругих количественных характеристик:их размеров, массы, плотности, альбедо,звездной величины, спектральногохимического состава, температуры и т.д.Все это создало предпосылки дляустановления взаимосвязи целого рядапроцессов и явлений, происходящих вкосмосе и управляющих формированием иразвитием космических тел, завершившихсясозданием концепции взаимообусловленностиатомообразования и планетообразованияв космосе (КВАП) А. Е. Ходькова (1943-45гг).Согласнорассматриваемой концепции КВАПкосмические тела возникают и развиваютсякак внешние следствия внутреннихпроцессов звездной эволюции — развитияатомов химических элементов. Звездыявляются естественными производителямиядер химических элементов, развитие ихпротекает как последовательныйпериодический стадийный процессформирования ядер периодов химическихэлементов и вторичных тел — спутниковзвезд. Происходит это через взрывныесобытия, определяющиеся высвобождениемизбыточной космической энергии.ПервоначальноА.Е. Ходькову представлялось, чтонаблюдаемая Солнечно-планетная системаявляется продуктом развития одиночнойзвезды с непосредственно порождаемымиею спутниками. История солнечной системыпредставлялась как история развитияпо законам КВАП одиночной звездыСолнца.Впроцессе последующего анализа и расчетов,А.Е.Ходьковым выяснено, что в составеСолнечной системы непосредственнопланетами Солнца являются лишь Меркурийи Венера. Остальные планеты — ранеепретерпевшие свой цикл развития звезды- от зарождения до затухания, с той илииной выраженной полнотой эволюции позакону КВАП. Типичным представителемтакой угасшей звезды являетсяЮпитер.Расчетыпоказали, что наблюдаемая Солнечнаясистема — гетерогенна и разновозрастна,и среди известных всем нам планет,действительно, производными по механизмуКВАП являются только Меркурий и Венера.Земля и Марс рождены Юпитером и перехваченыот него Солнцем. Сатурн, Уран, Нептун,Юпитер — бывшие двойники солнца и другдруга. Все они в свое время развивалисьпо закону КВАП, порождая периодыхимических элементов и соответствующиеспутники.Послеблистательных успехов ядерной физикинедопустимо было обходить молчаниемвопрос о происхождении химическихэлементов и качественном развитииматерии в Космических масштабах. Еслимеханистическая теория Лапласа дляXVIII века была крупнейшим научнымдостижением и успехом, то для XX векатакой уровень решения космогоническойпроблемы уже не достаточен. Надо былоставить вопрос о развитии химическихэлементов, как о кардинальной проблемекосмогонии.Вероятно,возраст Луны и Земли близок возрастуСолнца, полагал в 50-60 гг академикВ.Фесенков. И вещество, из которого онисостоят, возникало из околосолнечнойгазово-пылевой туманности, а не измежзвездных скоплений. По Фесенкову,Луна и Земля — «дети молодого Солнца»,которое вращаясь и постепенно сгущаясь,рождало вокруг себя вихревые сгущения- будущие планеты и их спутники. Вотношении Луны ученый оказался прав,ее происхождение, действительно, связанос взрывом молодого Солнца.Вейцзекерв 1944 году исследовал проблему эволюцииВселенной сгидродинамической точки зрения ипоказал, что в сжимающейся оболочкепротосолнца могли образовыватьсятурбулентные завихрения, из которыхвозникли планеты и спутники. По егомнению, первичная Вселенная состоялаиз газов, содержавших различные элементы,при этом скорость движения газовоговещества в разных местах была разной.Вследствие этого возникали турбулентныетоки и многочисленные вихри. Плотностьгаза возрастала в направлении к центрукаждого вихря, и в этих местах постепенноначиналась конденсация атомов. Такимобразом, Вселенная распалась на множествовихрей, образовавших материнскиетуманности, в чем усматриваетсянепосредственная связь с учениемДекарта. Внутри каждой туманностисуществовали свои турбулентные токи,образовавшие материнские тела звездныхскоплений, и наконец, в каждом звездномскоплении возникали постоянные звездыи планеты.Солнцеявляется одной из возникших такимобразом постоянных звезд. Предполагается,что на ранней стадии развития оно былоокружено быстро вращавшейся газовоймантией с массой около 1/10 массы Солнца.Благодаря вращению, газовая мантияприобрела дисковидную форму; температуравнутри газовой мантии убывала обратнопропорционально квадрату расстоянияот Солнца. Внутри этой линзы те жетурбулентные токи привели к возникновениювихрей, вызвавших конденсацию исоответственно — образование планет.Указанная вихревая теория объясняетбольшую плотность внутренних планет иих меньшие размеры следующим образом.Поскольку температура в дисковиднойлинзе ниже во внешней ее части, то здесьнаиболее возможно перенасыщение газовоговещества и легче всего осуществима егоконденсация. При конденсации, вовнутренней части концентрировалосьтолько неорганическое вещество, в товремя, как внешняя часть, вследствиеболее низкой температуры состояла изводорода, метана и аммиака. Количествоконденсировавшегося вещества былобольше во внешней части, в соответствиис чем, центры конденсации там рослибыстрее, чем внутренние центры,улавливавшие вещество гравитационно.Во внутренней части, материал газовоймантии каждого центра, по-видимому,диссипировал до приобретения гравитационноймассы, достаточно большой для захватазначительного количества окружающегоматериала. Поэтому, по Вейцзекеру, Марси другие внутренние планеты имеютменьшие размеры и более высокую плотность,а Юпитер и все внешние планеты — меньшуюплотность и более крупные массы. Однако,и в данном случае, остается неяснымвопрос, почему так мала угловая скоростьСолнца, на который его теория ответа недает. Вейцзекер предполагал, что исходныйсостав газа первичной Вселенной былтаким же, как и сейчас, а турбулентноедвижение происходило в нем на первойстадии развития процесса, чтонеубедительно.Мысльученых снова вернулась к идее двойнойзвезды Солнца, когда Хойл в 1944 годупредположил, что второй компонентдвойной звезды стал сверхновой звездой,которая сбросила газовые оболочки иперестала существовать. Хойл создалтеорию происхождения Солнечной системы,исходя из представления Литтлтона одвойной звезде. По Хойлу, Солнцепринадлежала к группе двойных звезд,причем вторая звезда, вероятно, былабольше Солнца. Масса второй звезды быланастолько велика, что высокое потреблениеводорода, являющегося источником энергиизвезд, привело к истощению его запасовв очень короткий промежуток времени. Врезультате, для сохранения внутреннегоравновесия тела и излучаемой энергиибольшая звезда начала сжиматься.Сокращение звезды вызвало повышениеее внутренней температуры и скоростивращения, пока наконец ни было достигнутосостояние такой неустойчивости, прикотором произошел взрыв типа сверхновойзвезды. При таком взрыве звезда должнабыла быстро разрушиться, извергая своевещество, наподобие колеса фейерверка.При возникших высоких температурах,гелий в центральной части зоны взрыва,по Хойлу, должен был синтезироваться вболее тяжелые элементы.Влюбом случае, в результате взрывасверхновой звезды возник колоссальныйгазовый объем или пылевое облако, котороедолжно было остаться около Солнца,образовав мантию. Это облако должнобыло постепенно остывать, вследствиечего происходила конденсация, и частицыпыли концентрировались на местесовременных планет. Предполагая, чтовзрываться может любая звезда, кромеСолнца, Хойл был весьма близок к пониманиюфункции второй звезды, справедливой идля случая, когда она осталась в системеи перестала быть звездой. Ошибка Хойла,так же как и других исследователей,- втом, что считалось: «постоянная» звездавечно должна быть звездой. Но уже совсемнедалеко до понимания, что все сущеедолжно иметь начало и конец, так же каки звезды.ГипотезаУиппла (1947 г.) основана на космогоническойконцепции пылевого облака, котороесходно с находимыми в Млечном Путимассами и состоит из газового веществаи мелких твердых частиц, которыепостепенно концентрировались в узлахи ядрах. Само пылевое облако не имелоуглового момента, но внутри негосуществовали течения, позволявшиечастицам конденсироваться и образовыватьпланеты. Так Уиппл объяснил небольшоезначение углового момента Солнца, аорбитальный момент планет — как результатсуществования течений внутри пылевогооблака.Втом же 1947 году Куйпер выдвинул«аккумулятивную или, аккреционнуютеорию», по которой первично существовалоокружавшее первичное Солнце солнечноеоблако, которое быстро приобрело формууплощенного диска, ориентированного вэллиптической плоскости современнойсолнечной системы. Оно имело массу около1/10 массы Солнца; его химический составпред- положительно соответствовалсовременной распространенности элементовво Вселенной. Облако представляло собойсмесь газового вещества и тонкой пыли;действие турбулентных потоков внутриоблака привело к неравномерномураспределению плотностей. Как следствие- облако претерпело разделение на вихриили протопланеты. Центры тяжестипротопланет были близки к положениюсовременных планет. Первоначальнопротопланеты также имели дисковиднуюформу и быстро аккумулировали веществов соответствующих местах вокруг Солнца.Вначале протопланеты занимали всепространство между Меркурием и Плутоном,соприкасались друг с другом, но по мереразвития аккреции, разъедин- лись.Облакои протопланеты из-за утечки с периферииэкваторов газового вещества постепеннотеряли угловую скорость. Энергия,терявшаяся при этом, по Куйперу,возмещалась гравитационной энергиейпланетной конденсации, равно как иэнергией падающего на Солнце вещества.Хотя происхождение солнечного облакаХойла и Куйпера и не ясно, оно, по-видимому,возникло одновременно с Солнцем и имелогравитационную неустойчивость воболочке, окружавшей протосолнце.Такимобразом, противоречивые данные (вимпульсах вращения) об участии Солнцав формировании Солнечной системытрактовались исследователями весьмаоднозначно, по взаимоисключающемупризнаку.Из20 наиболее выдающихся исследователейКосмоса, полностью отрицали роль Солнцав образовании Солнечной системы: Декарт,Кант, Шмидт, частично отрицали рольСолнца — Альвен и Уиппл.Предполагалиформирование Солнечной системы толькоза счет эволюции Солнца: Лаплас, Бикерланд,Берлаге, Фесенков, Вейцзекер, Куйпер.Многиебыли не так далеко от истины, предполагаятесное взаимодействие Солнца с другойзвездой: это Аррениус, Чемберлен, Мультон,Бикертон, Джеффрис, Рэссел, Хойл.Вкаждом из упомянутых учений содержаласьдоля истины, объясняющая одну из отдельныхособенностей формирования Солнечнойсистемы.

Космогоническая теория Шмидта известна как теория «холодного» образования Земли и других планет Солнечной системы из газопылевого облака, окружавшего Солнце.

Его теория отличается от предшествующих, рассматривавших образование планет из раскаленных газовых сгустков. Согласно гипотезе Шмидта, Земля образовалась из холодных твердых тел и сначала была относительно холодной.Этот процесс условно можно разделить на два этапа: сначала из пылевого компонента облака образовались «промежуточные» тела размером в сотни километров. Как это происходило? Шмидт считал, что во вращающемся газово-пылевом облаке пыль под действием гравитации опускалась к центральной плоскости – образовался пылевой субдиск. Затем в пылевом слое плотность достигла критических размеров и в результате гравитационной неустойчивости этот субдиск распался на множество пылевых сгущений. Сгущения сталкивались между собой и одновременно в результате этого объединялись и сжимались – в результате образовались компактные тела астероидных размеров. Это был первый этап.

Второй этап: из роя «промежуточных» тел и из обломков сформировались планеты. Сначала они двигались по круговым орбитам в плоскости породившего их пылевого слоя. Они росли, сливаясь друг с другом. Планеты изначально были холодными. Разогревание этих планет произошло позже в результате сжатия, а также поступления солнечной энергии. Разогрев Земли сопровождали массовые излияния лав на поверхность в результате вулканической деятельности. Благодаря этому излиянию сформировались первые покровы Земли. Из лав выделялись газы. Они образовали первичную атмосферу, в которой еще не было кислорода. Больше половины объема первичной атмосферы составляли пары воды, а температура ее превышала 100°С. При дальнейшем постепенном остывании атмосферы произошла конденсация водяных паров, что привело к выпадению дождей и образованию первичного океана. Это произошло около 4,5-5 млрд. лет назад. Позднее началось формирование суши, которая представляет собой утолщенные, относительно легкие части литосферных плит, поднимающихся выше уровня океана.

Гравитационное взаимодействие «промежуточных» тел усиливалось по мере их роста, постепенно изменяло их орбиты. При объединении многих тел в планеты произошло усреднение индивидуальных свойств движения отдельных тел, и поэтому орбиты планет получились почти круговыми. Самые крупные планеты — Юпитер и Сатурн — на основной стадии аккумуляции вбирали в себя не только твердые тела, но и газы.Одним из главных доводов в пользу этой гипотезы является дефицит на Земле, Венере и Марсе тяжелых инертных газов неона, аргона, криптона и ксенона по сравнению с их солнечным и космическим обилием.

В чем была ценность гипотезы Шмидта? Она позволила объяснить распределение момента количества движения между Солнцем и планетами, объясняла наблюдаемую закономерность в распределении планет Солнечной системы, согласовывалась с оценкой возраста Земли по возрасту горных пород.Но еще раз напомним: цель космогонических гипотез — объяснить однообразие движения и состава небесных тел. Они исходят из понятия о первоначальном состоянии материи, заполняющей всё пространство, которой присущи известные свойства, вызывающие все дальнейшие эволюции. Известны космогонические гипотезы Канта, Лапласа-Роша, Фая, Джинса, Фесенкова и др., а также космологические парадоксы. Следует знать, что эти гипотезы — лишь образец того, как могли бы развиться системы, подобные Солнечной. Единой и окончательной теории образования звезд, планет и галактик пока не существует.

О.Ю.Шмидт

Отто Юльевич Шмидт родился 30 сентября 1891 г. в Могилёве (Белоруссия). Шмидт – выдающийся советский исследователь Арктики, учёный в области математики и астрономии, академик АН СССР.В 1909 г. окончил 2-ю классическую гимназию города Киева с золотой медалью, в 1916 году – физико-математический факультет Киевского университета. Первые три научные работы по теории групп написал в 1912-1913 годах, за одну из которых ему присуждена золотая медаль. С 1916 года приват-доцент в Киевском университете.После Октябрьской революции 1917 года О.Ю.Шмидт – член коллегий ряда наркоматов (Наркомпрода в 1918-1920 годах, Наркомфина в 1921-1922 годах и других) и один из организаторов высшего образования, науки (работал в Наркомпросе, Государственном учёном совете при СНК СССР, Коммунистической академии). В 1921-1924 годах он руководит Государственным издательством, организует первое издание Большой Советской Энциклопедии, принимает деятельное участие в реформе высшей школы и разработке сети научно-исследовательских учреждений. В 1923-1956 годах профессор Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова (МГУ).

В 1928 г. О.Ю. Шмидт принимал участие в первой советско-германской памирской экспедиции, организованной АН СССР. Целью экспедиции было изучение структуры горных цепей, ледников, перевалов и восхождение на наиболее высокие вершины Западного Памира.В 1929 году была организована арктическая экспедиция на ледокольном пароходе «Седов». Начальником этой экспедиции и «правительственным комиссаром архипелага Франца-Иосифа» был назначен Шмидт. Экспедиция успешно достигает Земли Франца-Иосифа; О.Ю. Шмидт создал в бухте Тихой полярную геофизическую обсерваторию, обследовал проливы архипелага и некоторые острова. В 1930 году была организована вторая арктическая экспедиция под руководством Шмидта на ледокольном пароходе «Седов». Были открыты острова Визе, Исаченко, Воронина, Длинный, Домашний, западные берега Северной Земли. Во время экспедиции был открыт остров, который был назван в честь начальника экспедиции – островом Шмидта.В 1932 году экспедиция под руководством Шмидта на ледокольном пароходе «Сибиряков» в одну навигацию прошла весь Северный морской путь, положила прочное начало регулярным плаваниям вдоль берегов Сибири. В 1933-1934 годах была проведена экспедиция на пароходе «Челюскин» под руководством Шмидта с целью проверить возможность плавания по Северной морской трассе на корабле неледокольного класса.В 1930-1932 годах он директор Арктического института. В 1937 году по инициативе Шмидта был организован Институт теоретической геофизики АН СССР (Шмидт был директором до 1949 года).В 1937 году Шмидт организовал экспедицию на первую в мире дрейфующую научную станцию «Северный полюс-1» в самом центре Северного Ледовитого океана, за это ему было присвоено звание Героя Советского Союза. А в 1938 году возглавил операцию по снятию персонала станции со льдины.C 1951 года Шмидт — главный редактор журнала «Природа». В 1951-1956 годах работал в Геофизическом отделении МГУ.Основные работы в области математики относятся к алгебре. Шмидт – основатель московской алгебраической школы, руководителем которой он был в течение многих лет. В середине 1940-х годов Шмидт выдвинул новую космогоническую гипотезу об образовании Земли и планет Солнечной системы (гипотеза Шмидта), разработку которой продолжал совместно с группой советских учёных до конца жизни.Скончался О.Ю. Шмидт 7 сентября 1956 года. Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.

И. А. Резанов

ИСТОРИЯ КОСМОГОНИЧЕСКОЙГИПОТЕЗЫ О. Ю. ШМИДТА

И. А. РезановРезанов Игорь Александрович— доктор геолого-минералогическихнаук,Институт истории естествознания и техники им. С. И. ВавиловаРАН.

В 2001 г. исполнилось 110 лет со дня рождения О. Ю. Шмидта (1891-1956).Научная и организационная деятельность его была исключительно многоплановой.Математик по образованию, он стал основателем московской алгебраическойшколы. Был одним из создателей многотомной советской энциклопедии. Шмидтвозглавлял ряд полярных экспедиций, прокладывавших Северный морской путь.Он — инициатор организации научной дрейфующей станции «Северный полюс».Велика роль Шмидта в консолидации геофизической науки в нашей стране: поего инициативе создан комплексный геофизический институт, ядро которого- нынешний Объединенный институт физики Земли — носит его имя.

Последние 12 лет своей жизни О. Ю. Шмидт посвятил разработке космогоническойконцепции. Журнал «Земля и Вселенная» в № 2 за 2002 г. опубликовал сериюстатей, посвященных О. Ю. Шмидту. Директор Объединенного института физикиЗемли РАН В. Н. Страхов писал: «Комплексные исследования физики Землизакономерно привели О. Ю. Шмидта к разработке космогонической гипотезы,которой занялась созданная им лаборатория эволюции Земли. Эти работы составилицелую эпоху в науке» [ , с.25]. Шмидтовской космогониипосвящены статьи Е. Л. Рускол и Ф. А. Цицина .Однако Е. Л. Рускол история этой эпохи не раскрыта, а Ф. А. Цицин, специалиств области истории астрономии, в первой половине статьи строит предположенияпо поводу того, почему Шмидт решил заняться планетной космогонией, а вовторой пытается показать, что развитие науки в таких областях, как эволюцияЗемли, происхождение комет и спутников планет, звездные расположения, проблемаэкзопланет, идет сейчас в соответствии со шмидтовской космогонией. Историишмидтовской космогонии до начала 1980-х гг. посвящена статья В. С. Сафронова. Она освещает в основном лишь историю взглядов наэволюцию газопылевого облака, не рассматривая других направлений, напримеризучения метеоритов.

За последние 20 лет в космогонии Солнечной системы возникло много новыхострых проблем, в частности в связи с развитием изотопной геохимии. Всестороннийисторический анализ 60-летнего развития шмидтовской космогонии крайне важендля современного естествознания. На его примере можно увидеть как сильные,так и слабые стороны научного процесса при решении крупной естественно-научнойпроблемы.

Что послужило толчком к созданию обсуждаемой гипотезы

После открытия И. Кеплером законов движения планет вокруг Солнца и разработкиИ. Ньютоном закона всемирного тяготения, определившего особенности их движения,закономерно встал вопрос о происхождении Солнечной системы. Первой попыткойрешить его была гипотеза Ж. Л. Бюффона, выдвинутая в 1745 г. Приняв вовнимание, что сумма масс всех планет в 745 раз меньше массы Солнца, онрешил, что такое соотношение получилось в результате отрыва от Солнца частиего массы, вызванного ударом космического тела. Благодаря этому планетывращаются вокруг Солнца в том же направлении, в каком вращается и самоСолнце. В 1755 г. И. Кант предложил гипотезу совместного образования Солнцаи планет из холодного вещества различной плотности, представлявшего собойхаос. Центральное сгущение дало начало Солнцу, а меньшие массы превратилисьв планеты. П. С. Лаплас, не зная о гипотезе Канта, высказал в 1796 г. идеюобразования Солнечной системы из сжимающегося раскаленного газа, который,уплотняясь, превратился в «сплюснутую чечевицу». Благодаря центробежнойсиле из вращающейся туманности отделилось кольцо, разделившееся впоследствиина отдельные планеты. В XIX в. высказано несколько гипотез совместногообразования Солнца и планет из небулярной туманности или из метеоритов.В начале ХХ в. Дж. Джинс предположил, что планеты отделились от центральноготела — Солнца — вследствие катастрофического явления. Он думал, что однаждывблизи Солнца пролетела массивная звезда, оказавшая на него столь сильноеприливное действие, что оно выбросило часть материи в окружающее пространство.И из этой материи впоследствии возникли планеты. Гипотеза Джинса безраздельногосподствовала в течение ряда лет, причем утверждалось, что, в отличиеот гипотезы Лапласа, она объясняет наличие большого вращательного моментав орбитальном движении больших планет. Однако Н. Н. Парийский в 1943-1944гг. показал, что гипотеза Джинса накладывает такие ограничения на значениявращательного момента в движении планет, которые противоречат наблюдениям.

Что же было отправной точкой, побудившей О. Ю. Шмидта заняться разработкойновой гипотезы происхождения Земли и Солнечной системы? Ответ мы находимв его «Четырех лекциях» . Шмидт подразделил высказанныеранее космогонические гипотезы «на три класса по тому, откуда беретсяматериал для планет» [ , с. 7]. В первом Солнце ипланеты возникают из общей массы. Во втором — материя планет выделиласьиз уже существующего Солнца. В третьем — «материя планет получаетсяиз межзвездной материи уже после образования Солнца» [ ,с. 8]. О. Ю. Шмидт делает вывод: «Оказывается, что, кроме индивидуальныхнедостатков, все гипотезы первых двух указанных мною групп не могут бытьсогласованы с законом сохранения момента количества движения. Какизвестно, Солнце содержит более 99% общей массы системы и только 2% моментаколичества движения, тогда как на планеты падает около 1/700 массы, но98% момента количества движения» [ , с. 9]. И добавляет:«Крушение теории Джинса на этом же вопросе о распределении момента последовалопосле работ Рассела и Н. Н. Парийского. И ротационная гипотеза В. Г. Фесенкова, относящаяся к этой же группе, как признает сам автор, необъясняет распределение момента количества движения» [ ,с. 11]. Из этих высказываний видно, что исходным толчком, побудившим О.Ю. Шмидта обратиться к построению космогонической гипотезы, было стремлениеобъяснить существующее в Солнечной системе распределение момента количествадвижения, что его предшественникам не удавалось сделать.

Ф. А. Цицин, восстанавливая историю анализируемой гипотезы, полагал,что идея родилась у Шмидта в апреле-мае 1942 г., когда он, будучи в эвакуациив Казани, мог ознакомиться с двумя публикациями: «Теория конденсации метеорнойматерии и ее космогоническое значение» (В. Lindblad, 1935) и «Определениегалактической орбиты Солнца» (П. П. Паренаго, 1939). Линдблад рассмотрелрост межзвездных частиц в темных облаках от мелких «пылевых» до метеоритныхи более. Паренаго, найдя эллиптическую наклонную к плоскости Галактикиорбиту Солнца, пришел к выводу о периодическом пересечении Солнцем этойплоскости. Эти два астронома, а также Н. Н. Парийский, считал Ф. А. Цицин,подтолкнули О. Ю. Шмидта заняться разработкой космогонической гипотезы(см. ).

От первых публикаций 1944 г. до космогонического совещания1951 г.

В 1944 г. выходят две статьи О. Ю. Шмидта, положившие начало его гипотезе.В первой статье изложена теория образования визуально-двойных звезд путемзахвата в условиях вращающейся Галактики . Вторая статьяназывается «Метеоритная теория происхождения Земли и планет» .«В основе теории, — писал Шмидт, — лежит следующая концепция:Солнце, в своем галактическом пути, некогда пересекало облако темной материи(пыли, метеоритов) и захватило часть этой материи, заставляя захваченныечастицы вращаться около себя; в дальнейшем эти частицы объединились в болеекрупные образования — планеты» [ , с. 245].

Что же было еще нового в «теории» О. Ю. Шмидта, кроме введенных постулатово захвате? Новым является его объяснение генезиса метеоритов и комет. Онписал: «Мы говорим о метеоритах и пыли. Между ними нет принципиальнойразницы»[ , с. 247]. А в следующей статье: «…кометы,как и новые наблюдаемые метеориты, — остатки метеоритного роя, образовавшегосявокруг Солнца при захвате темной материи во время прохождения Солнца черезоблако в центральной области Галактики. Основная масса этого слоя пошлана образование планет, часть сохранилась, продолжая обращение вокруг Солнца»[ , с. 413]. В этом определении отметим: а) общность происхожденияметеоритов и комет; б) отсутствие генетической связи с Солнцем у тех идругих — они образовались в далекой Галактике. Оба эти представления впоследствииоказались роковыми для обсуждаемой гипотезы. Следующим шагом стало математическоеобоснование идеи «захвата». О. Ю. Шмидт признавал, что при двух телах захватневозможен, но в задаче трех тел он считал захват возможным ,а Г. Ф. Хильми показал положительную вероятность захвата .

В 1948 г. О. Ю. Шмидт прочитал цикл лекций о своей теории в Геофизическоминституте АН СССР, в 1949 г. они вышли отдельной книгой, а в следующембыли переизданы с некоторыми добавлениями . Это былопервое обобщение результатов исследований Шмидта и его сотрудников по разработкевыдвинутой им концепции.

В первой лекции говорится о крушении теорий Дж. Джинса и Г. Джеффрисаи гипотезы В. Г. Фесенкова, не объясняющих распределение момента количествадвижения, и ставится задача объяснить следующие основные черты Солнечнойсистемы: 1) закономерности орбит; 2) закономерности планетных расстояний;3) разделение планет на две группы; 4) распределение момента количествадвижения.

Вторая лекция посвящена теории захвата и эволюции протопланетного роя.

Третья касается закономерностей планетной системы, и прежде всего законапланетных расстояний Тициуса-Боде. Шмидт предложил свое объяснение увеличениюрасстояний между планетами по мере их удаления от Солнца, связав это сраспределением момента количества движения. Мы остановимся на этом нижев связи с критической публикацией Г. М. Идлиса .

Наконец, четвертая лекция посвящена образованию и эволюции Земли. Оцениваяпродолжительность развития нашей планеты (7,6 млрд лет), ее тепловую историюи вещественный состав, Шмидт писал: «Теперь уже можно считать вполнеустановленным фактом тождественность состава Земли с составом метеоритов»[ , с. 77]. И далее:

«Метеориты, выпадающие в наши дни на поверхность Земли,не являются, конечно, неизменными представителями первоначального населенияроя, из которого образовались планеты. Структура этих метеоритов — начинаяот хондр и кончая крупными обломками, из которых состоят многие из них,- говорит о том, что они прошли сложный и длительный путь развития, путь,на котором процессы объединения и процессы дробления многократно сменялидруг друга. Выдающийся исследователь метеоритов академик А. Н. Заварицкийсчитает несомненным, что они образовались путем аккумуляции мелких частиц,и в то же время полагает, что они произошли из недр распавшейся планеты.Эти два положения трудно совместить. Мне лично кажется мало вероятным,чтобы планеты когда-либо взрывались или распадались, но столкновение идробление метеоритов и малых астероидов, несомненно, происходило не раз,как и новое образование их из более мелких частей» [ ,с. 81].Этим высказыванием положено начало продолжавшейся 50 лет нестыковке двухпротивоборствующих концепций о природе метеоритов: 1) концепции петрографов,считающих метеориты обломками распавшейся планеты и 2) представлений О.Ю. Шмидта и его исследователей, рассматривающих метеориты как первичныйматериал, пошедший на образование Земли и других планет.

В 1949 г. О. Ю. Шмидт попытался связать свои представления о начальныхусловиях на Земле с тем, что свидетельствует об этом геология. С этой цельюсотрудник Геофизического института геолог А. Б. Ронов проводил наблюденияна Балтийском щите. Но они не дали результатов. Эта плодотворная идея смоглареализоваться лишь 30 лет спустя, когда Л. И. Салопом и другими докембристамибыла разработана стратиграфия древнейших пород Земли.

Космогоническое совещание 1951 г.

В апреле 1951 г. в Геофизическом институте АН СССР состоялось совещание,посвященное обсуждению космогонической гипотезы О. Ю. Шмидта. В присутствииболее 330 участников выступило около 40 ведущих ученых в области астрономии,геофизики, геохимии и геологии. Хотя это совещание проходило в последниегоды «сталинской эры», в выступлениях не было заметно идеологического давления.Более того, в решении совещания отмечено, что «несмотря на большое идеологическоезначение вопросов космогонии, Институт философии АН СССР не принял в егоработе активное участие» [ , с. 368].

В настоящей статье нет возможности дать обзор всех выступлений. Остановимсяна двух — академика В. Г. Фесенкова и академика А. Н. Заварицкого, посколькув них в концентрированной форме рассмотрены как астрономические, так игеологические проблемы планетной космогонии. В. Г. Фесенкова не было насовещании. Доклад его был зачитан. На первой же странице своего выступленияВ. Г. Фесенков пишет: «Главным недостатком в работе О. Ю. Шмидта в областикосмогонии является узость его космогонической концепции» [ ,с. 15]. «О. Ю. Шмидт ставит проблему очень узко, не интересуясь эволюциейСолнца и звезд, физической природой планет Солнечной системы, мелких тели даже природой и происхождением самих метеоритов, которые, однако, служатему для его космогонических построений»[ , с. 41].

В. Г. Фесенков критикует концепцию Шмидта по нескольким направлениям.Во-первых, представление о «захвате» и его математических доказательствах,показывая, что «О. Ю. Шмидт не определяет область начальных условий,приводящих к распаду или, что аналогично, к захвату, даже в своем единственномпримере, так что судить… об этой вероятности не представляется возможным.Еще более неудовлетворительное положение для теории захвата представляютдвойные звезды… Образование спектрально-двойной звезды путем захвата также невозможно, как невозможен разрыв существующей звезды на одинаковыечасти под действием посторонней звезды» [ , с. 44,45].

Столь же резко возражал В. Г. Фесенков и в отношении «захвата» протопланетногооблака: «Итак, о захвате Солнцем части темного пылевого облака вообщене может быть никакой речи… Вообще можно удивляться тому, что О. Ю. Шмидт,в гипотезе которого идея захвата является единственной оригинальной идеей,уделил так мало труда для ее обоснования… При одновременном прохождениидвух звезд через одно и то же пылевое облако гравитационный захват невозможен,так как само облако не может, как совершенно очевидно, играть роль третьеготела»[ , с. 48].

Единственной возможностью возникновения Солнечной системы В. Г. Фесенковсчитал совместное образование и эволюцию как Солнца, так и планет. Он писал:«О. Ю. Шмидт, пренебрегая вопросами происхождения и эволюции звезд,в том числе и Солнца, считал необходимым объяснить вращение Солнца падениемна его поверхность метеоритов из захваченного метеоритного облака. Этостранное объяснение представляется совершенно ненужным, если учесть ходэволюции Солнца, т.е. тот факт, что наше Солнце должно было представлятьв прошлом весьма быстро вращающуюся звезду…» [ ,с. 51].

В. Г. Фесенков возражал и против метеоритного состава первоначальногооблака, но о природе метеоритов лучше привести высказывания авторитетав этой области А. Н. Заварицкого. Не вступая в прямую полемику со Шмидтом,Заварицкий, на протяжении многих лет занимавшийся изучением метеоритов,дал развернутое объяснение их генезиса, не устаревшее до сих пор (см. «Заключение»).«Исключительное значение метеоритов, — писал он, — определяетсятем, что это — единственный документ, попадающий извне к нам на Землю»[ , с. 191]. Он подразделил метеориты на три группы:эвкриты, хондриты и железные.

«Эвкриты — то же самое, что наши горные породы и, следовательно,они образовались также в коре какой-то планеты» [ ,с. 198].

«Состав хондритов близок к составу горных пород. Но они имеют структуру,которая горным породам не свойственна… эти метеориты существенно состоятиз хондр — быстро застывавших капель» [ , с. 195].Он считал, что при образовании хондритов «происходили не взрывы, “гдевсе перемешивается”, но что это был какой-то процесс, при котором материалраспада не разлетался,.. потому что метеоритов смешанного состава мы незнаем»[ , c. 195].

В отношении железных метеоритов он писал: «Во всяком случае, труднодумать, что железо таких метеоритов собиралось из частичек, значительнорассеянных в пространстве. Вероятно, и эти метеориты образовались из каких-тобольших масс… Таким образом, мы приходим к заключению, что вещество метеоритовобособилось на какой-то планете или планетах» [ ,с. 198].

Свое выступление А. Н. Заварицкий заключает следующими словами: «Мнебы хотелось только, чтобы из моего доклада было ясно, что к предположениюо родоначальной планете, из которой образовались метеориты, мы обращаемсяне как к постулату, а к нему нас приводит ряд фактических наблюдений…»[ , с. 203].

Критические замечания других выступающих были направлены против: а)неучета огромной роли водорода в протопланетном облаке и участия его впроцессе образования планет (А. Г. Масевич, Н. А. Козырев); б) идеи раздельногообразования Солнца и планет (Б. В.Кукарин); в) идеи «захвата» двух, трехтел и протопланетного облака (В. А. Крат, С. К. Всехсвятский, И. С. Шкловский,Г. Н. Дубинин, М. Ф. Субботин и др.).

В заключение приведем цитату из выступления В. А. Амбарцумяна: «Разрешитеоткровенно сказать свое мнение и по следующему вопросу: свободная критикаодного из двух основных положений концепции О. Ю. Шмидта — положения озахвате — показала, что до сих пор не удалось доказать реальную (не математическитолько, а реальную) возможность захвата звездой пылевого облака, возникшегов Галактике независимо от нее» [ , с. 327].

В поддержку концепции О. Ю. Шмидта выступили его сотрудники (Г. Ф. Хильми,Б. Ю. Левин, Е. Н. Люстих, Н. Н. Парийский), а также Л. Э. Гуревич и А.И. Лебединский.

Огромное значение космогонического совещания 1951 г. заключалось нетолько в критическом анализе обсуждавшейся концепции, но прежде всего втом, что оно четко определило основные дискуссионные проблемы космогонииСолнечной системы, проблемы, обсуждавшиеся на протяжении последующих пятидесятилет:

— возможен ли теоретически захват при взаимодействии двух илитрех тел и, в частности, захват межзвездной туманности?

Можно ли обсуждать механизм образования планет, не рассматривая эволюциюСолнца, и не происходило ли совместное образование Солнца и планет?

Происходило ли образование планет с участием водорода и других летучихвеществ или только за счет твердых тел?

Что такое метеориты — обломки ранее существовавшей планеты или строительныйматериал для планет?

Была ли Земля холодной в начале ее истории и за счет чего она нагревалась(радиоактивный распад, гравитационная энергия, тепло, выделившееся приударах крупных тел, химическая энергия)?

Эти проблемы и сопутствующие им вопросы стали предметом многолетних последующихисследований, но главными, суммирующими проблемами оставались две: 1) раздельноеили совместное образование Солнца и планет; 2) природа метеоритов, астероидов,комет.

От космогонического совещания до последней публикацииО. Ю. Шмидта

Следующий этап в развития концепции О. Ю. Шмидта составляет шесть лет.Он охватывает последние годы его жизни и завершается посмертной публикациейтретьего издания его «Четырех лекций», вышедшего в 1957 г. .В этот период исследовательская группа Шмидта расширилась. Кроме сотрудничавшихс ним ранее С. В. Козловской, Б. Ю. Левина и Г. Ф. Хильми, в ней еще докосмогонического совещания стали работать Е. А. Любимова, В. С. Сафронов,С. В. Маева, Е. Л. Рускол и др. Исследования сотрудники Шмидта вели понескольким направлениям. Но сначала остановимся на его личных исследованиях.

Среди работ самого О. Ю. Шмидта наибольший интерес представляют последнийдоклад, сделанный им на Международном астрофизическом симпозиуме в Бельгиив 1954 г. , и подготовленное С. В. Козловской посмертное,третье, издание его «Четырех лекций» . В докладеШмидт настойчиво проводит мысль, что Земля и другие планеты образовалисьтолько из твердых частиц при полном отсутствии газовой составляющей, втом числе и водорода: «Но если в отношении планет-гигантов есть основаниедопускать их рост за счет пыли и газа, то в отношении планет земной группыесть основание настойчиво отвергать эту возможность»[ ,с. 126]. И далее:

«Двум группам планет, резко различающимся по химическомусоставу, соответствуют две группы малых тел — кометы, образовавшиеся вхолодной внешней зоне облака, и астероиды, образовавшиеся на границе внутреннейи внешней зон. Ледяные ядра комет помогают нам понять состав зародышейпланет-гигантов и их спутников. В то же время обломки астероидов — метеоритыс их хондровой, а зачастую и брекчиевой структурой помогают нам понятьпроцессы многократного дробления и объединения твердых тел и частиц, которыепроисходили на ранних стадиях эволюции облака» [ ,с. 129].Из этих цитат видно, что Шмидт: а) исключал участие газовой составляющей(водорода) в процессе образования планет земной группы; б) допускал одинаковыеусловия происхождения комет и астероидов. Но из этих же цитат видно, чтоавтор «метеоритной» гипотезы к концу своей жизни выступил за «кометное»происхождение внешних планет, т.е. сделал шаг в пользу кометной гипотезыпроисхождения планетной системы, сформулированной тридцать лет спустя А.А. Маракушевым .

Обратимся к посмертному изданию «Четырех лекций». На последней его страницечитаем: «Рассматривая связь Солнца с Галактикой, мы изложили гипотезу возникновениягазопылевого допланетного облака путем захвата его Солнцем из галактическогоматериала. Мы теоретически обосновали возможность захвата и его положительнуювероятность [ , с. 123]. И еще резче:«…я все же не колеблясьутверждаю, что только захват галактической материи мог обеспечить Солнцедопланетным облаком такого протяжения и с таким громадным моментом количествадвижения» [ , c. 99]. Справедливости ради отметим, чтов книге 1957 г. О. Ю. Шмидт не исключал, «чтопри образовании звезд существовали и условия, которые давали и другие,кроме захвата, способы возникновения облака… Сегодня еще нет достаточныхданных для того, чтобы окончательно сказать, произошла ли именно наша планетнаясистема из облака, возникшего путем захвата или иным, еще неизвестным путем»[ , с. 94, 95]. В этих словах чувствуется потребностьШмидта пересмотреть свою первоначальную позицию о природе протопланетногооблака, на что сам он так и не решился, но это вскоре сделали его последователи.

В последние годы своей жизни О. Ю. Шмидт осознал необходимость разработкифизических основ своей концепции и стал приглашать к сотрудничеству физиков.Выпускнице физфака МГУ Е. А. Любимовой была поставлена задача: произвестирасчет внутренней температуры и тепловой энергии Земли под действием собственноговнутреннего источника тепла, рассеянного в Земле. Но главным было привлечениек решению космогонических проблем крупного физика-теоретика Бориса ИосифовичаДавыдова. Хотя Давыдов недолго проработал в Отделе эволюции Земли и планетдо своей кончины, влияние его на дальнейшее развитие шмидтовской космогониибыло огромным. Е. А. Любимова писала:

«Он (Давыдов. — И. Р.) привлек вниманиегеофизиков к рассмотрению уравнения состояния вещества в условиях высокогодавления в недрах Земли. Фактически это давало ключ к выводам о составеЗемли. Была опубликована работа Б. И. Давыдова «Об условиях состояния твердыхтел с ионной связью». Впоследствии на эту тему была написана книга В. Н.Жаркова и В. А. Калинина «Уравнения состояния твердых тел при высоких давлениях»(1968). Большой знаток в области статистической физики и, в частности,уравнения Больцмана, Б. И. Давыдов посоветовал аспиранту отдела ШмидтаС. В. Пшенай-Северину рассмотреть количественно взаимодействие и рост частицв протопланетном облаке с применением кинетической теории коагуляции коллоидов,основы которой были заложены М. Смолуховским. Впоследствии эта идея получиларазвитие в работах В. С. Сафронова, Е. В. Звягиной, Г. В. Печерниковой»[ , с. 199].По инициативе О. Ю. Шмидта Е. А. Любимова рассчитала термическую историюЗемли, исходя из предположения, что первоначально Земля была холодной,а затем разогревалась теплом радиоактивного распада U, Th и K. Кривая распределенияначальной температуры вдоль распада имела максимум порядка 1500-2000 Кна глубине 2500-3000 км, спадая до температуры 300-400 К к центру и поверхности. В. С. Сафронов [ ; ]принял время роста Земли в 100 млн лет (108 лет). В начале аккреции температурабыла 0 °С (270 К). Нагревание поверхности растущей Земли ударами падающихтел было небольшим: «минимальную температуру порядка 350-400 К имелислои, находящиеся сейчас на глубине около 2000 км» [ ,с. 142]. За время аккреции за счет радиогенного тепла температура в центрепланеты достигала 1000 К (700 °С).

При жизни О. Ю. Шмидта его концепция была известна лишь в нашей стране.Спустя 5-6 лет после космологического совещания появились как положительные,так и критические отклики на нее. П. Н. Кропоткин писал: «В результатеисследований О. Ю. Шмидта и других космогонистов выяснилось, что Земляи другие планеты сформировались лишь как холодные твердые тела при оченьнизкой температуре из космической пыли и газа, а лишь в дальнейшем температураЗемли постепенно повышалась благодаря распаду радиоактивных элементов.Однако, как показывают расчеты, верхние слои земной оболочки не были расплавленыцеликом» [ , с. 32].

Иначе оценивал концепцию О. Ю. Шмидта В. Г. Фесенков .Он не соглашался с расчетами термической истории Земли В. С. Сафроноваи Е. А. Любимовой, принявших в соответствии с позицией их учителя допущение,что первоначально Земля была холодной и постепенно разогревалась радиоактивностью.Фесенков указывал на недоучет других источников энергии, и прежде всегоэнергии, выделившейся при агломерации планетного тела. Он возражал противпринятой В. С. Сафроновым и Е. А. Любимовой модели первоначально холоднойЗемли:

«…ряд известных фактов, относящихся к внутреннему строениюЗемли, заставляет все более отходить от прежней концепции первоначальнохолодной Земли и вводить ряд новых факторов, которые могли бы обусловитьдостаточно значительный ее разогрев. Например, для объяснения того, чторадиоактивные вещества фактически сосредоточены в таком поверхностном слое,нужно предполагать, что разогрев сначала произошел во всей Земле в целом,привел ее в пластическое состояние настолько, что сделалась возможной конвекцияс выносом наружу радиоактивных элементов. Однако эта конвекция должна быланаступить лишь после того, как центральное ядро уже полностью расплавилось,так как вследствие крайней медленности радиоактивного разогрева слишкомбыстрый перенос этих элементов в наружные слои позволил бы внутренним слоямполучить необходимую высокую температуру. К таким искусственным построениямприходится прибегать только потому, что автор связан с концепцией О.Ю.Шмидта о происхождении Земли путем медленного слипания пылевидных частиц,что не позволяет с самого начала снабдить Землю необходимой ей тепловойэнергией.

В действительности мы должны рассматривать происхождение Земли ипланет не из пылевого квазиметеоритного облака, якобы захваченного Солнцемиз гипотетической пылевой туманности, но из газово-пылевой среды, окружавшейпервоначальное Солнце и имеющей одинаковый с ним химический состав»[ , с. 411].

С кончиной О. Ю. Шмидта в 1956 г. разработка его концепции продолжалась.В ее дальнейшем развитии прослеживается несколько этапов. Первый охватываетвторую половину 1950-х гг. и 1960-е гг., т.е. до получения информации остроении и истории Луны. Второй включает 1970-е гг. (начало космическойэры), когда начал поступать обильный материал о лунных породах, а такжеи о строении и составе других небесных тел. Последний этап приходится на90-е гг. ушедшего века. Его можно рассматривать как своего рода подведениеитогов полувековой эволюции рассматриваемой концепции.

После Шмидта — до начала космической эры

После кончины О. Ю. заведовать Отделом эволюции Земли и планет в Институтефизики Земли (бывшем Геофизическом институте) стал Б. Ю. Левин. О его взглядахна развитие рассматриваемой концепции в 1960-е гг. можно судить по научно-популярнойкниге, четвертое издание которой вышло в 1964 г. ,и обзору о происхождении метеоритов, опубликованному годом позже .Поражает неопределенность и противоречивость высказываний Левина по всемвопросам космогонии, поднятых О. Ю. Шмидтом. Складывается впечатление,что Левин видит шаткость концепции своего учителя, но решается указатьна его неправоту лишь частично. Неопределенность у Б. Ю. Левина и по основномувопросу шмидтовской космогонии — о природе протопланетного облака. Он рассматриваетаргументы за и против как совместного образования Солнца и облака, таки захвата Солнцем посторонней материи и … не высказывает своего мненияо том, какая из этих двух позиций правильна.

В завуалированной форме Левин пересматривает взгляды О. Ю. Шмидта наприроду метеоритов: «Гипотезы, предполагающие, что планеты образовалисьиз вещества, находящегося в твердом состоянии, называли обычно метеоритнымигипотезами, независимо от того, имелись ли в виду действительно метеориты,или мельчайшие пылевые частицы, или же те и другие вместе. Поэтому теориюО. Ю. Шмидта иногда называют метеоритной. Но это не значит, что первоначальныечастицы околосолнечного облака имели такую же температуру и размеры, какте метеориты, которые в наше время выпадают на Землю» [ ,с. 40].

После этих слов в сноске Б. Ю. Левин еще раз подчеркивает свое несогласиесо взглядами Шмидта на природу метеоритов: «Смешение первоначальныхчастиц и метеоритов, выпадающих на поверхность Земли, которое допускалось10-20 лет тому назад в некоторых изложениях теории, ошибочно»[ ,c. 40]. Метеориты Б. Ю. Левин рассматривал как обломки астероидов: «Эволюцияметеоритного вещества протекала в крупнейших “первоначальных” астероидах,поперечником в сотни км (а по мнению некоторых исследователей, в еще болеекрупных телах), недра которых разогревались до высоких температур радиоактивнымтеплом»[ , с. 65]. «Метеориты разных типов являютсяпредставителями разных слоев «родительских» астероидных тел. Железные ижелезо-каменные метеориты возникли в центральных частях этих тел — там,где температура одно время была около 1000°… Каменные метеориты — хондриты- являются, по-видимому, обломками промежуточных слоев родительского тела,в которых максимальная температура составляла 600-800 °С. Наконец, оченьредкий тип метеоритов — углистые хондриты — являются обломками самых наружныхслоев, никогда не прогревающихся» [ , с. 68].

Таким образом, Левин допускал огромные размеры астероидов, в которыхблагодаря разогреву произошла дифференциация вещества на железное ядрои хондритовую оболочку. Чем же эта его позиция отличается от концепцииГ. Добре, Р. Дэли, А. Н. Заварицкого, В. Г. Фесенкова, писавших об образованиивсех метеоритов в одной планете? Фактически ничем, кроме представленияо размере родоначального тела. Но чем крупнее это тело, тем больше основанийожидать, что оно разогрелось до состояния плавления и дифференциации наядро и оболочку.

Допуская существование железного ядра в родительских телах метеоритов,Б. Ю. Левин, однако, категорически возражал против представлений о железномядре Земли, развивая взгляды О. Ю. Шмидта, полагавшего, что ядро сложено«металлизированными силикатами». Приняв такой состав ядра для Земли, Венерыи Марса, Б. Ю. Левин был вынужден признать, что Меркурий, «как показываетего высокая плотность при малой массе»,должен состоять из более тяжелоговещества, значительного количества железных частиц, которые затем вошлив состав Меркурия и определяют его высокую плотность [ ,с. 61].

Если О. Ю. Шмидт рассматривал образование планет из первоначальной «темнойматерии», состоящей из твердых частиц (метеоритов и пыли), то Б. Ю. Левинпринимает позицию В. Г. Фесенкова и большинства других астрономов по вопросуоб идентичности состава первичного облака, из которого образовались какСолнце, так и планеты. Чтобы сохранить хотя бы видимость того, что он разделяетпозицию Шмидта об образовании планет земной группы из «твердых частиц»,Б. Ю. Левину пришлось придумать механизм, с помощью которого из зоны планетземной группы еще до их образования было удалено 99% вещества — газ, состоящийиз водорода и гелия. Он писал:

«Деление планет на группу планет земного типа и группу планет-гигантовобъясняется следующим образом. Протопланетное облако, вследствие присутствияв нем пыли, было очень непрозрачным. Солнечные лучи не проникали в дальниеот Солнца части облака, и температура частиц была там очень низкой, — вероятно,- ниже 250 °С, т.е. ниже 25 К. Но близкие к Солнцу части облака нагревалисьего лучами. Поэтому вблизи Солнца могли существовать только частички изтугоплавких каменистых и металлических веществ. В то же время вдали отСолнца частички укрупнялись за счет обильного намораживания на них газов,присутствовавших в околосолнечном облаке» [ , с.54].Образование Юпитера и Сатурна, сложенных в основном водородом, Левин объяснялтем, что температура упала до 5 К, водород намерзал вокруг частиц и в твердомсостоянии вошел в состав этих планет!

Итогом рассматриваемого этапа в развитии гипотезы была публикация книгиВ. С. Сафронова «Эволюция допланетного облака и образование Земли и планет». Заявляя, что «в картине образования Солнца идопланетного облака из единой туманности еще много неясностей и неопределенности»[ , с. 17], В. С. Сафронов все же склонился к тому,что «идея о совместном образовании Солнца и облака представляется сейчасболее перспективной и обещающей, чем идея о захвате облака Солнцем»[ , c. 17]. В докладе на заседании, посвященном 80-летиюО. Ю. Шмидта, он говорит более определенно: «Вероятнее всего, протопланетноеоблако отделилось от сжимающегося протосолнца, когда последнее стало ротационнонеустойчивым» [ , c. 7]. Таким образом, последовательШмидта отказался от основной идеи рассматриваемой концепции.

Если следовать предложенной О. Ю. Шмидтом классификации космогоническихгипотез, Сафронов перевел гипотезу своего учителя из третьей группы вовторую, где «материя планет тем или иным процессом выделилась из ужесуществующего Солнца» [ , c. 3]. Концепция Шмидтаперешла в один ряд с гипотезами Бюффона, Мультона-Чемберлена, Джинса, Фесенковаи др. Что же осталось от идей Шмидта у его последователя? Только одно -образование планет «путем объединения (аккумуляции) твердых тел и частиц»[ , с. 35]. Эту ошибочную позицию Шмидта В. С. Сафроновоставил в силе, но попал в расставленную им же самим ловушку.

Шмидт мог говорить об образовании Земли путем объединения твердых тели частиц по той причине, что они принадлежали «темной материи», захваченнойСолнцем. Ежели Солнце и протопланетное облако образовались совместно, топоследнее состояло на 99% из водорода, в котором остальные химические элементысоставляли лишь ничтожную примесь. Возникла проблема: удалить из зоны планетземной группы весь водород! Как видно из дальнейшего, оптимальное ее решениене было найдено. Приняв концепцию совместного образования Солнца и планет,В. С. Сафронов, как и его учитель, не считает нужным рассматривать эволюциюСолнца. Не рассматривает он и происхождение метеоритов, т.е. тех «твердыхтел», из которых аккумулировались планеты. Книга посвящена эволюции ужесуществующего допланетного облака и аккумуляции из него (вследствие процессов,аналогичных коагуляции) планет.

В отношении природы астероидов Сафронов повторяет версию Шмидта, чтоэто зародыши планеты, образованию которых помешало гравитационное возмущениесо стороны Юпитера. На основании своих расчетов В. С. Сафронов заключает,что формирование Земли из твердых частиц продолжалось примерно 100 млнлет и возникла она в результате соударения преимущественно крупных тел,которые по массе были сопоставимы с Луной. Отсюда последовал вывод, чтонагревание Земли в процессе ее аккреции было вызвано теплом, выделившимсяв процессе ударов крупных тел. Одним из следствий таких ударов В. С. Сафроновсчитал неоднородности в теле Земли. «На большие горизонтальные неоднородностиуказывает также существование океанов и континентов» [ ,с. 233].

В рассматриваемый период вопросам термической истории Земли и Луны посвященряд работ Е. А. Любимовой, Б. Ю. Левина, С. В. Маевой и Е. Л. Рускол. Обсуждалисьвсе более сложные задачи с различными вариантами содержания радиоактивныхэлементов, учитывалась роль лучистой теплопроводности и величины тепловогопотока с континентов и океанов. Б. Ю. Левин и С. В. Маева рассматривалиобразование земной коры как длительный процесс, начавшийся 3 ·10 9лет назад . В 1968 г. опубликована монография Е.А. Любимовой, подводящая итог ее 20-летних исследований по геотермии планет. Основным источником их разогрева она считала радиогенныеэлементы, отмечая большую неопределенность относительно их распределенияиз-за неясности химического состава мантии и ядра. Если ядро Земли в основномжелезное, то при его формировании должна была выделиться энергия, равноценнаярадиоактивному источнику. По ее расчетам разогрев под действием радиоактивногораспада может происходить до сих пор в глубочайших недрах, а верхние слоимантии могут охлаждаться. Она считала, что «все другие источники тепла(приливное трение,«короткоживущие» изотопы, поглощение нейтрино и др.)имеют второстепенный характер и не определяют направление термической историиЗемли и Луны» [ , с. 255].

Подводя итог первому десятилетию развития концепции Шмидта после егокончины, приходится констатировать, что его последователи отказались отбольшинства постулатов, положенных им в основу его «теории». Б. Ю. Левиноставил открытым вопрос о раздельном или совместном с Солнцем образованиипротопланетного облака, а В. С. Сафронов однозначно встал на позиции совместногообразования Солнца и планет из единой протосолнечной небулы. О. Ю. Шмидтне различал частицы и метеориты, рассматривая те и другие как первичныйматериал при образовании планет. Б. Ю. Левин такое смешение частиц и метеоритовпризнал ошибочным [ , c. 40]. О. Ю. Шмидт считал, чтодаже такая крупная планета, как Земля, образовалась в результате собиранияхолодных частиц и метеоритов, и сама первоначально была холодной. Б. Ю.Левин же пришел к заключению, что даже небольшие астероиды прошли состояниеплавления.

Единственное, что сохранили последователи Шмидта от его концепции, былоутверждение, что планеты земной группы образовались из твердых частиц.Но если для Шмидта такой тезис был закономерен (поскольку он предполагалобразование планет из захваченной «темной материи»), то для его последователей,вставших на позиции совместного образования Солнца и планет из единой небулы,отстаивание такого тезиса было сопряжено с большими трудностями: куда девалсяводород?

Семидесятые годы: как встретили последователи Шмидтаинформацию об истории Луны?

В начале 1970-х впервые появились прямые данные о химическом составевнеземных пород и обширная информация о Луне, полученная по программам«Аполлон» и «Луна». Эти материалы стали проверкой сложившихся ранее космогоническихконцепций, и в том числе шмидтовской космогонии. Что касается Луны, тостало известно: 1) 4,6-4,5 млрд лет назад Луна была расплавлена и на нейобразовалась мощная анортозитовая кора; 2) поверхность ее подверглась метеоритнойбомбардировке, в результате чего возник слой раздробленных пород — реголита;3) примерно 4,0 млрд лет назад образовались гигантские ударные кольцевыебассейны, что свидетельствует о пике бомбардировки, названном лунным катаклизмом.В июне 1974 г. в Москве проходила советско-американская конференция покосмохимии Луны и планет, на которой были суммированы результаты исследованийпо программам «Аполлон» и «Луна» и проведено широкое их обсуждение. В докладеДж. Ф. Хейса и Д. Уолкера показано, что частичноеплавление полевошпатового материала лунной коры началось 4,6 млрд лет назад;плавление мантии на глубине примерно 100 км 3,8-3,6 млрд лет назад привелок излиянию богатых титаном базальтов; плавление на глубинах более 200 км3,4-3,1 млрд лет назад породило излияние малотитановых базальтов.

Б. Ю. Левин и С. В. Маева были вынуждены признать, что на Луне «дифференциацияпроизошла настолько рано, что она не может быть связанной с нагревом долгоживущимирадиоактивными элементами, а указывает на высокую начальную температуруЛуны. Причины высокой начальной температуры остаются непонятыми» [ ,с. 283]. Информация, полученная при изучении Луны, нанесла сокрушительныйудар по концепции, предложенной О. Ю. Шмидтом. Основным источником энергии,определяющим эволюцию Земли и планет, Шмидт и его последователи (Е. А.Любимова, С. В. Маева, В. С. Сафронов, Б. Ю. Левин) считали радиоактивныйраспад U, Th, K. Из их расчетов получалось, что при начальной температуреоколо 0 °С необходимы 1,5-2 млрд лет, чтобы в недрах планеты накопилосьтепло, достаточное для плавления силикатов . В болеепоздней работе Маева, пренебрегая выделением тепла при адиабатическом сжатиивещества (принята длительность аккумуляции 200 млн лет), оценила температурув центре Луны в 500 К (около 200 °С), а на поверхности еще ниже .Е. А. Любимова также исходила в своих расчетах термической истории Луныиз предположения, что начальная температура ее поверхности 0 °С .

Чтобы объяснить столь ранний разогрев Луны, Е. Л. Рускол пришлось пересмотретьпрежние представления и выдвинуть гипотезу «лобового» столкновения двухмассивных спутников Земли: «Слияние двух спутников в одно тело представляетвесьма быстрый процесс, длящийся около одного часа. Выделившейся энергиидостаточно, чтобы нагреть всю массу в среднем на несколько сотен градусовсверх ее равновесной температуры…» [ , с. 643].Столь экстравагантная гипотеза позволяла не пересматривать прежнее заключениеВ. С. Сафронова о крайне длительной (около 100 млн лет) аккумуляции Землии Луны. Ведь если аккумуляция планеты происходит относительно быстро (примерно104 лет), то энергии аккреции оказывалось достаточно, чтобы разогреть еедо состояния плавления. В. С. Сафронов продолжалотстаивать прежнюю позицию, согласно которой время накопления составляет6·10 7 -6·10 8лет. Критикуя концепции А. Рингвуда, Т. Хэнкса и Д. Андерсона, К. Турекьянаи С. Кларка, М. Халлама и А. Маркуса, А. Камерона, В. С. Сафронов упрекалсвоих противников в том, что они исходили только из геохимических соображенийили же иначе, чем он, оценивали плотность протопланетного облака, или принялислишком уплощенный его слой. Но ведь те параметры протопланетного облака,которые выбрал он сам и которые привели его к столь продолжительной аккреции,тоже остаются лишь вариантом преполагаемого процесса, доподлинно неизвестного.А вот то, что Луна при формировании оказалась разогрета, — это факт. Он«весит» куда больше, чем теоретические расчеты процесса аккреции.

Куда более осторожную позицию заняли Б. Ю. Левин и С. В. Маева .Они рассмотрели все возможные варианты раннего разогрева Луны и пришлик неутешительному выводу, что происхождение спутника Земли остается неизвестным:«Как видно из сказанного выше, выяснение высокой начальной температурыЛуны ничем не помогло при выяснении ее происхождения. Наоборот, поискиобъяснения новых данных о Луне приводят к новым серьезным затруднениями загадкам. Многие их этих загадок усугубляются тем, что поиск решениялунных проблем должен быть увязан с выяснением других планетных тел Солнечнойсистемы» [ , с. 295-296].

Как выше отмечалось, астронавтами, вернувшимися с Луны, установленаогромная роль ударных процессов в формировании ее рельефа. ПоследователиШмидта, и прежде всего Е. Л. Рускол и В. С. Сафронов, стали рассматривать это как подтверждение развиваемогоими представления об образовании планет и спутников в результате соударениякрупных тел. Однако существует иная точка зрения: ударные кратеры и «бассейны»диаметром до 1000 км не имеют отношения к эпохе образования Луны, а связаныс более поздним «лунным катаклизмом» . Если опиратьсяна определения возраста пород Луны, то на ней обнаружены три разновременныхсобытия. Наиболее раннее (4,6-4,5 млрд лет) — кристаллизация анортозитов,образовавшихся из существовавшего на Луне расплава. Далее — перерыв около500 млн лет. Второе событие — шквал метеоритов и астероидов, обрушившихсяна Луну и образовавших ударные бассейны диаметром до 1200 км. «Эти бассейнысильно различаются между собой по степени их сохранности, но абсолютныйвозраст прогрева пород при образовании этих бассейнов оказался в пределахошибок метода почти одинаковом (около 4 млрд лет), что дало возможностьговорить об одновременности крупнейших кратерных бассейнов Луны» [ ,с. 63]. Третье событие — продолжавшееся с 3,8 до 3,1 млрд лет назад излияниебазальтов.

Последователи Шмидта утверждали, что Луна подвергалась интенсивной метеоритнойбомбардировке все время от стадии ее образования и до эпохи 4,0-3,9 млрдлет назад. Пробел же в шкале возрастов примерно в 500 млн лет Е. Л. Русколобъясняет следующим образом: «Это — свидетельство о крупных катастрофахв истории лунной поверхности — образовании морских впадин при ударах крупныхтел, пришедших с геоцентрических орбит» [ , с. 22].

Нет, все наоборот — это свидетельство об отсутствии катастрофическихпадений на Луну в интервале от 4,5 до 4,0 млрд лет назад, ибо лунный катаклизмдатирован примерно 4,0 млрд лет назад. Аналогичные гигантские кратеры известнына Меркурии, Марсе и предполагаются на Венере. Общность их морфологии указываетна то, что на всех планетах гигантские ударные кратеры возникли вследствиеодной причины, и это событие не связано ни с эпохой образования планет,ни с формированием самой Луны. В американской научной литературе сложилосьпредставление о «лунном катаклизме», имевшем место 4 млрд лет назад и сказавшемся на всех планетах Солнечной системы. Автор этих строксвязывает его со взрывным распадом планеты, находившейся на орбите поясаастероидов . Обломками этой планеты являются астероиды и метеориты.

На конференции по космохимии Луны и планет (Москва, 1974) возникла полемикамежду последователями О. Ю. Шмидта.

«В рамках гипотезы О. Ю. Шмидта о совместном образовании Земли иЛуны, — писали Б. Ю. Левин и С. В. Маева, — естественно ожидатьодинаковый состав Земли и Луны. Попытка Е. Л. Рускол показать, что этагипотеза ведет к различному их составу, представляется сомнительной, какв отношении объяснения предполагаемого дефицита летучих в Луне, так и вобъяснении отсутствия у Луны железного ядра. Е. Л. Рускол исходитиз физически неправильного предположения о линейном росте содержания железа,а вместе с тем и плотности… Поэтому ее объяснение различий в содержаниижелеза на Земле и Луне является чисто формальным»[,с. 295].

В. С. Сафронов писал: «Недавно Б. Ю. Левин предложил новую модельмассивной солнечной туманности… Эта модель… встречается с той же серьезнойтрудностью, что и модель Камерона: неизвестен эффективный механизм переносамомента изнутри наружу, который привел бы к образованию Солнца. Кроме того,обладая большой протяженностью и меньшей концентрацией к центру, эта модельтуманности еще менее устойчива по отношению к распаду на двойную систему,чем модель Камерона. Мы не можем также согласиться с мнением Б. Ю. Левина,что подобная модель массивной туманности необходима для решения проблемыроста Урана и Нептуна. Процесс аккумуляции планет-гигантов был очень сложными требует более тщательного и всестороннего рассмотрения» [ ,с. 626-627].

Итогом обсуждения поступившей информации по ранней истории Луны сталообъяснение ее начального расплавления за счет энергии аккреции: «..Изуравнений (1) и (2) следует, что температура Луны никогда не достигаласолидуса базальтов при времени аккреции, превышающем 1000 лет, при условии,что излучательная способность лунной поверхности была меньше теперешней»,— подчеркивали М. Н. Токсоц и Д. Х. Джонсон [ , с. 212,213]. Этот вывод независимо получен в работе Мицутани и др.на основе более детального рассмотрения процесса аккреции [ ,с. 213].

Такое заключение американских космогонистов оказалось в вопиющем противоречиис позицией В. С. Сафронова , продолжавшего утверждать,что формирование Земли и Луны продолжалось около 100 млн лет: «Но, принимая,что Луна формировалась в околоземном рое из частиц, захваченных Землейв течение всего времени ее роста, мы должны сделать вывод, что время пополненияроя и время аккумуляции Луны 10 7 -10 8лет» [ , с. 626]. А как же с разогревом Луны в самомначале ее истории? Сафронов писал: «Попытки объяснить этот разогревобразованием Луны на более близком расстоянии от Солнца или ее крайне быстройаккумуляцией явно необоснованны» [ , с. 628]. Онобъяснял разогрев Луны энергией ударов за счет тел, «прилетавших изобласти астероидов и даже планет-гигантов» [ , c.628]. Выходит, околоземная Луна образовалась из материала Юпитера?

Концепция О. Ю. Шмидта и геология

Когда О. Ю. Шмидт в начале 40-х гг. XХ в. приступил к разработке космогоническойконцепции, геологических данных о ранней истории нашей планеты еще не существовало.Сам автор гипотезы, да и многие ученые, занимавшиеся изучением Земли, полагали,что разработка космогонической концепции прояснит начальные стадии ее эволюции,о которых геология ничего не может сказать. Последующие 3-4 десятилетиякоренным образом изменили ситуацию — геологическое картирование древнейшихтолщ, петрографическое изучение условий их образования, гигантские достиженияв области изотопных методов определения абсолютного возраста пород позволилирасшифровать раннюю историю нашей планеты. Ситуация стала диаметральнопротивоположной — теперь геология выступает в качестве арбитра, проверяющегоправильность космогонических построений. Напомним, что О. Ю. Шмидт полагал,что в начале своей истории Земля была холодной. Его позицию поддержал О.Г. Сорохтин . Рассчитав скорость выделения земногоядра, он пришел к выводу, что наружная часть планеты должна была разогретьсялишь через 500 млн лет.

В. С. Сафронов первоначально также считал раннюю Землю холодной, посколькупредполагал ее аккрецию за счет малых тел [ ; ].Позже он стал отводить основную роль в образовании Земли крупным телам,и это привело его к заключению, что еще при аккреции в мантии Земли формировалиськак плотностные, так и термические неоднородности. «Области ударов немногихсамых больших тел, имеющих размеры до 1000 км, получили дополнительноенагревание в сотни градусов, особенно большое в их центральной части. Именнов этих областях в относительно раннюю эпоху впервые начались все процессы,связанные с частичным расплавлением вещества и с его последующей гравитационнойдифференциацией»[ , с. 38]. Выплавившиеся тяжелыевещества спускались в нижнюю мантию, а легкие поднялись в верхнюю. «Врезультате возник длительный глобальный процесс, охватывавший все большийобъем вещества вокруг первичной расплавленной области. Естественно считать,что именно над такими избыточно нагретыми областями началось образованиеконтинентов» [ , c. 38]. А. В. Витязев, Г. В. Печерниковаи В. С. Сафронов утверждали, что газообразный водород с Земли и с другихближайших планет был удален еще до завершения аккреции .

Названные представления о характере процессов на ранней Земле, вытекающиеиз анализируемой космогонической концепции, не подтвердились при расшифровкекаменной летописи нашей планеты. Современные представления о ранней геологическойистории Земли заложены Л. И. Салопом . Он показал,что древнейшими породами планеты являются метаморфизованные в гранулитовойфации (давление 6-10 кбар, температура 700-1000 °С) базальты, отложившиесяв интервале 4,4-4,0 млрд лет назад и подвергшиеся гранитизации. Недавноэто подтверждено австралийскими геохимиками, обнаружившими в граните цирконвозраста 4,4 млрд лет. Интерпретация данных о ранней истории Землиприводит к следующим выводам. Интенсивная вулканическая деятельность напланете началась с окончанием аккреции. За 4,5-4,0 млрд лет на Земле повсеместносформировалась однородная по составу кора из базальтов мощностью около10 км, которые метаморфизованы в гранулитовой фации (Р = 6-10 кбар, t =700-1000°). Метаморфизм вызван давлением сохранившейся после аккреции водороднойатмосферы, масса которой составляет примерно 0,5% от массы Земли. В древнейшихпородах нет следов ударов астероидов, аналогичных тем, что установленына Луне: падавшие обломки разрушались сверхплотной атмосферой. Геологияне подтвердила вывод В. С. Сафронова о существовании на ранней Земле термальныхнеоднородностей, якобы возникших вследствие падения крупных планетообразующихтел — геологический разрез древнейших пород везде одинаков, свидетельствуяоб однородности физической обстановки в пределах всей планеты. То, чтоЗемля сохранила после аккреции часть водородной оболочки, подтверждаетсяпродолжающимся до сих пор мощным истечением водорода из недр планеты .Резко восстановительная обстановка минералообразования в метеоритах (присутствиесамородных кремния и алюминия) свидетельствует, что и их материнская планетаформировалась в окружении водорода . Таким образом,есть основания считать, что в пределах всего пространства от Земли до Юпитераводород к концу аккреции планет в том или ином количестве сохранялся.

Удар по шмидтовской космогонии нанесло и прямое фотографирование астероидовс космических аппаратов: все сфотографированные астероиды имеют не обломочноестроение, а представляют округлые каплевидные тела, что указывает на ихобразование из жидкого расплавленного вещества разрушившейся планеты .Так, астероид Матильда имеет скругленную форму и огромную вмятину на поверхности,что, однако, не привело к его разрушению. Такое могло произойти лишь пристолкновении двух вязких (расплавленных) объектов. Разрушение Фаэтона,разумеется, сопровождалось образованием мелких обломков, которые сфотографированына поверхности некоторых астероидов. Они были и причиной возникновениянебольших ударных кратеров на астероидах.

Последний этап эволюции шмидтовской космогонии

Обобщающая работа продолжателей О. Ю. Шмидта опубликована в 1990 г.. В ней впервые заходит речь об эволюции Солнца всвязи с образованием окружающих его планет. Причем используется теориягравитационной неустойчивости, разработанная Дж. Джинсом — тем самым английскимастрономом, с критики космогонической гипотезы которого и началась метеоритная«теория» О. Ю. Шмидта. Далее приводятся теоретические расчеты динамическойэволюции допланетного облака. В предложенные формулы вводятся различныепараметры физического состояния протопланетного вещества и время тех илииных процессов. Большая часть численных характеристик эволюции протовеществане более чем предположения авторов, опирающиеся на исходные постулаты.Изменение даже некоторых из них коренным образом повлияет на конечный результат.Примеров таких изменений за 50-летнюю историю рассматриваемой концепциибыло много (изменения в оценке роли различных источников энергии, изменениеначальной температуры Земли, изменение времени аккреции, изменение представленийо строении ядра Земли и т.д.).

Поскольку авторы книги излагают «теорию» образования планет путем аккумуляциитвердого вещества [ , с. 2], им необходимо объяснить,«как и когда из зоны планет земной группы было потеряно более 99% вещества»[ , с. 77]. Привлекается солнечный ветер на стадии Т-Тельца.«Однако наблюдения показывают, что длительность активной стадии звездтипа Т-Тельца 10 6 -10 7лет, и если бы на этой стадии был удален весь газ, возникают трудностис объяснением формирования Юпитера и Сатурна» [ ,с. 80]. Авторы заключают: «К моменту окончания стадии Т-Тельца из околосолнечногодиска была потеряна лишь часть газа» [ , c. 80].Поэтому А. В. Витязев и его коллеги прибегают к термической диссипациигаза, считая, «что диссипация газа из вращающегося допланетного дискаявляется много более эффективным процессом, чем удаление массивных атмосферс медленно вращающихся планет…» [ , с. 86]. Единственнымаргументом в пользу гипотезы, что водород протосолнечной небулы был унесенза пределы планет земной группы до начала их аккреции, служат треки назернах оливина в хондритах, которые они считают образованными космическимилучами в отсутствие газа. Но здесь все зависит от принятой ими гипотезыгенезиса метеоритов. Приступая к интерпретации метеоритных данных, А. В.Витязев и др. так обосновывают свой подход: «Космогоническаямодель, претендующая на правильность своих динамических основ, должна пытатьсяобъяснить и цепочку ключевых проблем космохимии: происхождение метеоритов- происхождение хондритов — происхождение хондр» [ ,с. 106].

Итак, не из наблюдений строится теория, а наоборот, теоретическая модельистолковывает материал наблюдений! Их представления о генезисе метеоритовпротиворечивы. Они пишут:«Согласно излагаемой ниже концепции хондрыобразовались в результате дробления вещества, разбрызгивания расплава ипоследующей агрегации реконденсатов, образовавшихся при высокоскоростныхсоударениях тел» [ , с. 118]. И далее:«Представляется,что все известные классы метеоритного вещества возникли в результате столкновительнойэволюции роя тел, первоначально состоящих из примитивного первичного вещества,сходного по нормативному составу с веществом углистых хондритов С 1»[ ,с. 127]. Но этому противоречат их же слова: «В работах Витязева (1982),Витязева, Маевой (1981) приведены дополнительные доводы в пользу того,что образование железных метеоритов происходило в результате плавленияи дифференциации в родительских телах, а не путем “аккумуляции металлическихзерен” в допланетном диске» [ , с. 125]. На следующейстранице они пишут, что вещество обыкновенных и энстатитовых хондритов«подвергалось частичной магматической дифференциации».И тут жеотмечают, что при таком подходе «не удается найти механизм для решенияважнейшей проблемы: по любой модели хондрообразования Fe, Ni, S должныбыть удалены каким-то образом, поскольку первый элемент обеднен в хондрахотносительно общего состава хондрита, а второй и третий элементы практическиотсутствуют в большинстве хондр» [ , с. 126]. Такимобразом, с одной стороны структура и состав метеоритов определяются ударнымипроцессами, с другой — магматической дифференциацией в материнском теле.А каковы их размеры? Ведь материнским телом может быть и распавшаяся планета?

Заключение

Независимые источники информации — данные по Луне, астероидам, метеоритам,ранней истории Земли — не стыкуются с положениями и теоретическими расчетамиконцепции О. Ю. Шмидта и его последователей. Метеориты нельзя рассматриватькак исходный материал при образовании планет Солнечной системы. Они самиобломки одной из ее планет. Недавно это подтвердилось находками в углистыххондритах остатков цианобактерий . Для возникновенияжизни необходимы гидросфера и атмосфера, которые могут существовать лишьна большой планете [ ; ].

Оценивая 60-летний путь гипотезы О. Ю. Шмидта, приходится констатировать,что практически все входящие в нее положения оказались ошибочными. В отношенииастрономической ее части это недавно подчеркнул Г. М. Идлис:

«Что касается космогонической концепции О. Ю. Шмидта, тосо временем пришлось фактически отказаться не только от его первоначальной“захватной” гипотезы, но и от предложенного им объяснения закона планетныхрасстояний, которое оказалось (в отличие от сопутствующего закона, полученногоВ. Г. Фесенковым, исходя из критерия приливной устойчивости) несовместимымс распределением планет и их спутников по массам» [ ,с. 250].Ф. А. Цицин писал:«Гипотеза Шмидта стала затем законом его теории, а черезнее всей мировой планетной космогонии, уже давно развивающейся практическив шмидтовском русле и при ведущей роли космогонистов его школы, начинаяс В. С. Сафронова. Тем интереснее (и парадоксальнее) то, что практическивсе наиболее яркие элементы этой гипотезы, как выяснилось еще в 40-х гг.,были ошибочными!»[ , с. 427].Неверно исходное положение О. Ю. Шмидта о первоначально «холодном» образованиипланет: внешняя зона Земли была разогрета до состояния частичного плавления(1200-1400 °С) в первые 100 млн лет после ее образования, а внешняя зонаЛуны — до полного плавления 4,6-4,5 млрд лет назад. Высокая температураЗемли и Луны после аккреции объяснима, если аккреция происходила быстро(10 3 -10 5лет), т.е. в тысячи раз быстрее, чем по расчетам В. С. Сафронова.

Неверно относить падение тел, оставивших гигантские кратеры на Луне,к эпохе ее аккреции — кратерные бассейны появились спустя 500 млн лет послевозникновения Луны, и образованы они обломками распавшейся планеты. Следовательно,нет оснований связывать начальный разогрев Луны и планет с энергией ударовкрупных тел.

Неверен тезис О. Ю. Шмидта и его последователей об образовании планетпутем аккумуляции твердого вещества. Не только флюидные планеты, но и планетыземной группы формировались в условиях гигантского давления водорода идругих летучих веществ, и эти летучие вещества в значительном количествевошли в состав всех планет. Для Земли это доказывается существованием до4,0 млрд лет назад высокоплотной водородной атмосферы и продолжающимсяобильным выделением водорода, а для разрушавшейся планеты — резко восстановительнымхарактером происходивших в ее недрах химических процессов. Заметим, что,согласно «модели Киото», предложенной японскими космохимиками ,на ранней Земле сохранялась водородная атмосфера с массой 10 26 г.

Последователи Шмидта, желая сохранить его постулат об образовании планетиз «твердого вещества», столкнулись с двумя непреодолимыми трудностями.Попытка решить их красной нитью проходит через все работы, опубликованныеза 50 лет: 1) как удалить водород из зоны планет земной группы; 2) какобъяснить природу метеоритов. Б. Ю. Левин объяснял отсутствие водородав зоне земных планет тем, что непрозрачное пылевое облако нагревалось Солнцем,и потому сохранились только тугоплавкие частицы, а в области больших планетпри крайне низкой температуре (5 К) водород намерзал на твердые частицы.А. В. Витязев и др. объясняют удаление водородачастично солнечным вектором на стадии звезды типа Т-Тельца, частично термическойдиссипацией. Однако сами они задаются вопросом: «…почему ко времениаккреции газа в зоне Юпитера и Сатурна его уже не было в ближней и дальнейобластях Солнечной системы» [ , с. 80]. Неудачныпопытки последователей Шмидта уложить в рамки его «теории» лавинообразнонарастающую информацию по петрологии и геохимии метеоритного вещества,прошедшего магматическую дифференциацию.

Продолжатели О. Ю. Шмидта, с одной стороны, отказались от ряда сформулированныхим постулатов, с другой — пытались сохранить видимость преемственностиот своего учителя, защищая его тезис об образовании планет из твердоговещества. Тем самым они связали себе руки и вынуждены были отстаивать заведомоошибочное представление о раннем удалении водорода из зоны планет земнойгруппы, об ударном генезисе всех процессов в метеоритах, о различных механизмахформирования ближних и дальних планет. Если бы они нашли мужество отказатьсяи от тезиса Шмидта об образовании планет из пыли и метеоритов, то их успехив развитии космогонических идей были бы существеннее. Сказанная А. В. Витязевыми его соавторами фраза, что кометы — побочный продукт процесса формированияпланет-гигантов [ , с. 282], открывает принципиальноиной путь в планетной космогонии. Кометы, рассматриваемые сейчас как продуктконденсации межзвездных молекулярных облаков, могли стать материалом нетолько для образования Плутона, Харона и больших планет, но и планет земнойгруппы, первоначально окруженных водородным одеялом. Т.е. при образованиипланет Солнечной системы можно было обойтись без материала метеоритов.Именно так и поступил А. А. Маракушев, предложив кометную гипотезу образованияСолнечной системы . В этом случае расчеты В. С. Сафроноваи коллег об эволюции протопланетного облака, опиравшиеся на теорию коагуляции,нашли бы свое место, а метеориты рассматривались бы как продукт взорвавшейсяпланеты, ранее возникшей из кометного материала.

Гипотеза О. Ю. Шмидта оказалась ошибочной. Но поставленная им научнаяпроблема — всесторонний комплексный подход к изучению происхождения Земли- должна быть оценена высоко. Шмидт не только высказал гипотезу, но и создалколлектив единомышленников и тем стимулировал широкий круг исследованийпо изучению внутреннего строения планет, их термической истории, приливныхвзаимодействий Земля-Луна и т.д. При постановке такой крупной задачи выдвижениепостулатов было допустимо, но последователи Шмидта должны были вовремяотказаться от них, если поступавшая информация им противоречила.

О причине неудачи гипотезы О. Ю. Шмидта точнее всего сказал В. Г. Фесенковеще в 1951 г:

«О. Ю. Шмидт считает, что согласие выводов, сделанных частичнодедуктивно из принятого произвольно исходного положения, с современнымиосновными свойствами Солнечной системы может служить достаточным доказательствомправильности исходного положения. Это может быть правильно в математике,но это совершенно не достаточно в естествознании и особенно в космогонии,где выводы из теории образования Солнечной системы приходится по необходимостисравнивать с современным состоянием Солнечной системы в предположении,что последняя за несколько миллиардов лет своего существования не изменилась.Вообще же доказательство апостериори в естествознании не есть достаточноедоказательство справедливости исходных положений» [ ,с. 41].И еще два высказывания В. Г. Фесенкова:«О. Ю. Шмидт, не будучи астрономом, интересовался не обширнымнаблюдательным материалом, а исходил из ограниченного числа общих положений,которые представлялись ему правдоподобными» [ ,с. 42];

«О. Ю. Шмидт не считает необходимым обосновать свои исходные положенияданными наблюдений, а принимает их более или менее произвольно. Между темпроблему космогонии необходимо рассматривать как одну из проблем естествознанияи применять для ее разрешения как индуктивный, так и дедуктивный методы»[ , с. 38].

Концепция О. Ю. Шмидта была построена преимущественно дедуктивным путем:попыткой объяснить удивительное распределение момента количества движенияв Солнечной системе и априори высказанным убеждением, что планеты возниклииз твердых частиц (пыли, метеоритов, астероидов). Он писал:«В свете развиваемой нами теории происхождения планет отпадаетнеобходимость в каких бы то ни было специальных гипотезах о происхожденииастероидов, так как их своеобразие вытекает из установленных теорией общихзакономерностей» [ , с. 69].В эмпирических науках, в том числе в науках о Земле, построение обобщающейтеории еще преждевременно — накопленные знания, увы, невелики. Речь можетидти лишь о формулировании гипотезы, которая должна разрабатываться путемобобщения эмпирического материала. Попытка пойти обратным путем — сформулироватьтеоретическую схему эволюции объекта и на ее основе интерпретировать эмпирическиеданные — приводит лишь к нагромождению ошибок.

Литература

1. Страхов В. Н. Слово об ученом, именем которогоназван Институт физики Земли РАН // Земля и Вселенная. 2002. № 2.

2. Рускол Е. Л. Происхождение планет и спутников// Земля и Вселенная. 2002. № 2.

3. Цицин Ф. А.Истоки и перспективы шмидтовскойпланетной космогонии // Земля и Вселенная. 2002. № 2.

4. Сафронов В. С.Развитие отечественной планетнойкосмогонии // О. Ю. Шмидт и советская геофизика 80-х годов. М., 1984.

14. Фесенков В. Г.32. Рускол Е. Л.Происхождение Луны // КосмохимияЛуны и планет. М., 1975.

33. Сафронов В. С.Длительность процесса формированияЗемли и планет и ее роль в геохимической эволюции // Космохимия Луны ипланет. М., 1975.

34. Везерилл Г. В.Доморское кратерообразованиеи ранняя история Солнечной системы // Космохимия Луны и планет. М., 1975.

35. Флоренский К. П., Базилевский А. Т., Бурба Г.А. и др.Очерки сравнительной планетологии. М., 1981.

36. Рускол Е. Л.Происхождение Луны. М., 1975.

37. Tera F., Wasserburg G. J. U-Th-Pb and inferencesabaut lunar evolution systematics on lunar rocks and the age of the moon// Proc. 5th Lunar Sci. Conf. 1974. V. 2.

38. Резанов И. А.История с планетой Ольберса// Историко-астрономические исследования. 2001. Bып. 26.

39. Резанов И. А. Метеориты свидетельствуют- в Солнечной системе была еще одна крупная планета // Историко-астрономическиеисследования. 2002. Bып. 28.

49. Идлис Г. М.Дополнение к докладу Ф. А. Цицинао штрихах к портрету П. П. Паренаго как ученого и человека // Историко-астрономическиеисследования. 2000. Bып. 25.

50. Hayashi Ch., Nakazawa K., Mizono H. Earth’smelting due to the blanketing effect of the primordial dense atmosphere// Earth and Planetary Science Letters. 1979. V. 43.