Наука Плоского Мира

Да… все это должна объяснить теория происхождения Солнечной системы. Было куда проще, когда мы считали, что есть только шесть планет, Луна и Солнце — вот и вся Солнечная система. Что же касается создания Солнечной системы неким сверхъестественным существом, то с какой стати уважающий себя создатель станет настолько усложнять свое творение?

Она сама стала такой сложной — вот в чем дело. Теперь мы считаем, что Солнечная система возникла как единое целое из довольно сложных компонентов. Но потребовалось время, чтобы дойти до этого.

Первая теория, объясняющая возникновение планет, которая по современным меркам звучит хоть сколько-нибудь правдоподобно, была сформулирована известным немецким философом Иммануилом Кантом около 250 лет назад. Кант считал, что все началось с огромного облака космической материи — большие камни, маленькие камни, пыль, газ — части облака сблизились под действием сил притяжения и стали единым целым.

Примерно 40 лет спустя французский математик Пьер-Симон де Лаплас разработал альтернативную и невероятно изящную теорию; правда у нее был один недостаток — она не работала на практике. Лаплас пришел к выводу, что Солнце образовалось раньше планет, возможно, в результате процесса притяжения, который описал Кант. Однако то древнее Солнце было намного больше нашего, так как не сформировалось не полностью — в результате граница его атмосферы находилась за пределами орбиты Плутона. Подобно волшебникам Незримого Университета, Лаплас считал Солнце огромной топкой, которая постепенно сжигала свое топливо. Когда Солнце повзрослело, оно остыло. Остывающий газ сжимается, в результате Солнце стало меньше.

Теперь в дело вступает одна характерная черта движущихся тел, следующая из другого закона Ньютона, закона движения. Вращающееся тело обладает так называемым «моментом вращения», который зависит от массы тела, скорости вращения и удаленности это массы от центра. Согласно Ньютону, вращательный момент сохраняется, то есть он может перераспределяться, но не может исчезнуть или появиться из ниоткуда. Если вращающееся тело прижмется к оси вращения, а скорость вращения останется прежней, угловой момент будет потерян, следовательно, скорость вращения должна возрасти, чтобы эту потерю компенсировать. Именно так фигуристы исполняют быстрое вращение: они начинают вращаться медленно, вытянув руки в стороны, а затем прижимаю руки к телу. Помимо этого, вращающееся тело испытывает действие центробежной силы, которая стремится отбросить его от центра.

Лаплас задался вопросом, может ли центробежная сила, действующая на вращающееся облако газа оторвать от него газовый пояс в районе экватора. Он рассчитал, что это случится, если сила притяжения, удерживающая пояс у центра будет равна центробежной силе, стремящейся его отделить. Этот процесс будет повторяться несколько раз по мере сжатия газа — в результате Солнце, уменьшаясь в размерах, окружало себя кольцами материи. Все эти кольца оказались в одной и той же плоскости, проходящей через экватор Солнца. Если предположить, что каждое кольцо сжалось в единый объект, то мы получим… планеты!

Теория Лапласа, в отличие от теории Канта, объяснила тот факт, что все планеты находятся примерно в одной плоскости и вращаются вокруг Солнца в том же направлении, в котором Солнце вращается вокруг собственной оси. В дополнение это также объясняло движение спутников, поскольку аналогичный процесс мог иметь место при сжатии колец в планеты. Несложно объединить преимущества, которые дают оба объяснения, в одну теорию. Такая теория устраивала ученых на протяжении последующего столетия. Однако постепенно стало понятно, что наша Солнечная система не настолько дисциплинирована, как считали Кант и Лаплас. Орбиты астероидов беспорядочны, а некоторые спутники вращаются в противоположную сторону. Солнце обладает 99 % массы всей Солнечной системы, однако 99 % ее вращательного момента заключено в планетах: либо Солнце вращается слишком медленно, либо планеты вращаются слишком быстро.

К началу двадцатого века астрономы уже не могли мириться с этими недостатками теории Лапласа. Некоторые ученые выдвинули идею о происхождении Солнечной системы в результате близкого контакта двух звезд. Когда две звезды пролетели близко друг от друга, гравитационное притяжение одной из них вытянуло из другой сигарообразный сгусток материи, который впоследствии образовал планеты. Преимущество сигарообразной формы состояло в том, что она узкая на концах и широкая в середине — точно так же, как и планеты, близкие к Солнцу или, наоборот, удаленные от него, как Плутон, маленькие, а планеты в середине, например, Юпитер и Сатурн, — большие. Правда, никто не мог сказать, почему же сгусток должен иметь форму сигары.