Михаил ИвановскийРОЖДЕНИЕ МИРОВ
Предисловие редактора
Космогония — наука о происхождении и развитии небесных тел — является важнейшей отраслью астрономии, так как она, соединяя в себе астрофизику (физику небесных тел) и звездную астрономию (науку о строении звездных систем), позволяет единственно правильно диалектически разрешить проблему внутреннего строения планет и звезд и найти источники звездной энергии, одновременно разрешив вопрос о происхождении Земли и о ее начальном состоянии.
В последние десятилетия космогония переживала глубокий кризис, вызванный отказом многих идеалистически настроенных космогонистов от материалистического подхода к проблемам космогонии. Не материальный мир, не данные современной астрофизики и звездной астрономии были положены в основу космогонических исследований, а произвольные гипотезы, не имевшие под собой никаких серьезных оснований. Космогония искусственно обеднялась в отношении ее фактического содержания. Так, например, в гипотезах Чемберлина, Мультона и Джинса рассматривались лишь факты, известные еще во времена Лапласа. Незнание фактического материала и нежелание с ним считаться стало обычным для многих зарубежных космогонистов. Все это не могло не приводить к компрометации не только «космогонических гипотез», но и самой идеи построения научной космогонии, к мысли о бессилии человеческого познания.
Советские астрономы первыми преодолели затянувшийся космогонический кризис и приступили к сведению теории происхождения звезд и планет. Теперь над разработкой этой теории трудятся не одиночки-космогонисты, а целые коллективы. Большие успехи советской космогонии отражены в решениях совещания по вопросам происхождения солнечной системы, созванном в апреле 1951 года отделением физико-математических наук АН СССР. Несмотря на наличие серьезных разногласий среди советских астрономов по ряду вопросов, уже сейчас вырисовываются контуры подлинно научной теории происхождения звезд и планет, обоснованной многочисленными фактами и теоретическими расчетами.
Книга М. П. Ивановского посвящена почти двухвековой борьбе передовых ученых-космогонистов за торжество идеи развития окружающей нас части Вселенной. В ней наряду с твердо установленными фактами и вполне разработанными теориями излагается и ряд гипотез, многие из которых в настоящее время являются лишь смелыми догадками. Без этих гипотез немыслимо дальнейшее развитие космогонии. Некоторые из них со временем превратятся в теории, другие же будут опровергнуты дальнейшим развитием науки. Но все они сыграют свою роль в решении великой задачи изучения развития звездного мира.
Среди научно-популярных книг по астрономии книга М. П. Ивановского является не только первой в советской литературе, полностью посвященной проблемам космогонии, но и единственной книгой, где излагается современное состояние этой науки.
В. А. Крат
Глава первая ПРЕДВИДЕНИЕ ВАЖНЫХ ОТКРЫТИЙ
Порядок и закономерность
Природа в высшей степени упорна в своих законах, даже в мелочах, которыми мы пренебрегаем. И малейшего не должно приписывать чуду.
Основные сведения об орбитах планет и их спутников ученые приобрели в конце XVII и в XVIII веках. По мере того, как накапливались эти сведения, у астрономов росло убеждение, что в солнечном семействе господствуют не случай и неопределенность, а порядок и закономерность. И астрономы почувствовали себя в положении разведчиков, напавших на след, который обязательно должен привести к важным открытиям.
Дальнейшие исследования подтверждали эту мысль. Чем основательнее, полнее становились знания о Солнце, планетах и лунах, тем больше закономерностей открывалось перед наукой.
Прежде всего выяснилось, что планеты обращаются вокруг Солнца по орбитам, которые по своей форме очень близки к окружностям, только Меркурий движется по орбите, совсем не похожей на окружность. Он обращается по эллипсу, у которого большая ось гораздо длиннее малой. О существовании Плутона, обладающего столь же удлиненной орбитой, в XVIII веке не знали. Таким образом, наибольшими отклонениями орбит от круговой формы отличаются крайние планеты — самая близкая и самая далекая от Солнца.
Все планеты солнечной системы движутся в одном направлении и примерно в одной плоскости.
Направление движения у всех планет одинаковое: они движутся в ту же сторону, в какую вращается вокруг своей оси Солнце. Если посмотреть на солнечный мир со стороны звезд, составляющих созвездие Дракона, то орбитальное движение планет и вращение Солнца будет направлено против часовой стрелки.
Спутники планет, которые были известны ученым в середине XVIII века, соблюдают точно такой же порядок: их орбиты имеют форму окружностей и обращаются они возле своих планет в ту же сторону, в какую вращаются планеты.
Планеты не роятся вокруг Солнца «неорганизованной» стаей, — наоборот, их движения очень упорядочены. Орбиты планет расположены примерно в одной плоскости, то есть так, как будто они плавают на поверхности незримой жидкости. И что особенно замечательно, — плоскость планетных орбит почти совпадает с плоскостью, проведенной через экватор Солнца. Иначе говоря, планеты кружатся возле Солнца, словно прикованные невидимой цепью именно к экваториальному поясу центрального светила.
Наклоны орбит планет невелики.
Наиболее резким образом это единообразие нарушает только далекий Плутон. Его орбита наклонена к плоскости солнечного экватора на 12,1°.
Луны также следуют примеру больших членов солнечной семьи: почти все они обращаются в плоскости экватора своих планет.
Планеты, у которых удалось заметить вращение вокруг осей, вращаются в одну сторону с Солнцем.
Словом, все движения в солнечной системе — вращение Солнца и планет, обращение планет и лун по их орбитам — очень упорядочены и единообразны.
Закон Кеплера
Австрийский астроном Иоганн Кеплер был глубоко убежден, что обращение планет вокруг Солнца подчинено определенным и точным законам. Он мечтал эти законы выявить и изложить их в задуманном им большом астрономическом сочинении под названием «Гармония Мира». Кеплер упорно искал эту гармонию в планетной системе. Он несколько лет отдал вычислениям, желая вскрыть зависимость между временами обращения планет вокруг Солнца и их средними расстояниями от Солнца.
Кеплер перемножал эти величины, возводил их в степень, извлекал квадратные и кубические корни… Работал, не покладая рук. Каждое свое вычисление он не ленился повторять по нескольку раз, чтобы из бежать ошибок. Настойчивость, с какой Кеплер стремился к намеченной цели, его невероятное трудолюбие и усидчивость поражали астрономов, знакомившихся с его рукописями.
Упорство победило. В 1618 году Кеплеру удалось найти ту гармонию, которую он подозревал в движении планет.
Он помножил само на себя время обращения Марса, то есть, иначе говоря, возвел его в квадрат, затем взвел в куб среднее расстояние Марса от Солнца — и в обоих случаях получил одинаковые числа.
Разумеется, все свои расчеты Кеплер вел в соответствующих друг другу единицах: время обращения планет он брал в земных годах, а их средние расстояния от Солнца — в радиусах земной орбиты.
Например, время обращения Марса в земных годах составляет 1,88 года, а среднее расстояние Марса в астрономических единицах[1] равно 1,524. Произведем действия: первое число возведем в квадрат: 1,882 = 3,5344; второе — в куб: 1,5243 = 3,5344.
Но может быть это только совпадение чисел?
Кеплер проделал точно такие же вычисления по отношению к другим планетам и каждый раз получал одно и тоже — квадраты времен обращения планет равнялись кубам их средних расстояний от Солнца.
Это был закон, важный закон природы, который связывает обращение планеты с ее средним расстоянием от Солнца. И выражается этот закон необычайно простой формулой Т2 = а3.
Восхищенный своим открытием, Кеплер на полях рукописи нарисовал Викторию — богиню Победы. Богиня изображена сидящей в колеснице. Она везет Кеплеру лавровый венок героя.
Рисунок Кеплера, сделанный им на полях рукописи.
Найденная Кеплером зависимость является одним из основных законов движения небесных тел. Все планеты, кометы и астероиды, все спутники звезд, все луны, обращающиеся возле планет, подчиняются этому закону.
Все закономерности, найденные учеными, указывают, что планеты и луны не случайные попутчики, приставшие к Солнцу во время его странствований по бесконечным дорогам Вселенной. Они члены единого целого и составляют организованную систему закономерно связанных между собой небесных тел.
Поэтому за солнечным семейством планет укрепилось название — солнечная система, а в среде ученых сложилось твердое убеждение, что Земля и все остальные планеты являются дочерьми Солнца, а луны — как бы внучатами, и что рождение планет и лун обусловлено действием какого-то неизвестного науке закона природы.
Странное математическое правило
Дальнейшее изучение планетной системы привело к открытию еще одной закономерности. Она выражается так называемым правилом Боде-Тициуса, которому долго не находилось удовлетворительного объяснения.
Напишем ряд дробных чисел: первое — 0,0 и второе 0,3, а все последующие будут вдвое больше предыдущего, то есть — 0,0 0,3 0,6 1,2 2,4 4,8 9,6 19,2. Если прибавить к каждому из этих чисел по 0,4, то получится новый ряд, который довольно хорошо выражает средние расстояния планет от Солнца, измеренные в астрономических единицах.
У астрономов XVIII века, которые изобрели это странное математическое правило, получилась вот такая таблица.
Сходство, как можно заметить, большое. И невольно бросалось в глаза отсутствие планеты на пятом месте от Солнца. По правилу Боде-Тициуса ее среднее расстояние должно равняться 2,8 астрономическим единицам. Однако никакой планеты в промежутке между Марсом и Юпитером астрономы