Происхождение планет. Гипотезы Канта, Лапласа и Джинса


 

В XVIII в. в результате успехов ньютоновской механики установилось представление
о Вселенной как о неизменной системе космических тел, управляемой точными
законами природы. В этой системе не было места для божественного произвола, за
исключением начального момента "акта творения". Считалось, что сложный механизм
Вселенной был запущен один раз ("начальный толчок"), а дальше уж он "шел" сам
собой без каких-либо изменений. Первые попытки рассмотреть эволюцию космических
тел были сделаны Бюффоном (1749 г) и Кантом (1755 г.). Кант высказал
предположение, что Солнечная система образовалась из облака газа и пыли. В
центре облака возникло Солнце, в периферийных частях - планеты. Эта картина,
по-видимому, в общих чертах правильна, но в то время она не поддавалась
детальной разработке, так как не существовало еще атомной теории, термодинамики,
кинетической теории газов, сведений о космическом обилии элементов и многих
других необходимых данных.
В 1796 г. Лаплас в популярной форме высказал идею о том, что в процессе
образования планет может играть большую роль вращение туманности. В самом деле,
пусть элемент массы т сжимающейся сферической туманности вращается с угловой
скоростью по орбите, радиус которой r. Если момент количества движения этого
элемента
I = mwr2
остается постоянным, то w возрастает при сжатии туманности. Пусть полная масса
туманности M. Тогда на элемент m действуют сила тяжести
и центробежная сила
Центробежная сила при сжатии растет быстрее, чем сила тяжести, и при их
равенстве возникает так называемая ротационная неустойчивость, при которой
туманность сплющивается, принимая форму чечевицы, и с ее экватора отделяется
вещество. Из выброшенного вещества вокруг туманности образуются плоские кольца,
похожие на кольца Сатурна. Лаплас полагал, что газ, выброшенный из туманности,
впоследствии конденсируется в планеты. В современных космогонических
представлениях сохранились определенные элементы гипотез Канта и Лапласа (идея
совместного образования Солнца и планет из единой первичной туманности, роль
ротационной неустойчивости), так что они упоминаются здесь не только ради
исторического интереса.
Как уже говорилось, в солнечной системе 98% момента количества движения
принадлежит планетам и только 2% Солнцу. А если момент количества движения
отнести к единице массы (эта величина называется удельным угловым моментом), то
различие получается уже не в 50, а в 50 000 раз. Гипотезы Канта и Лапласа этого
объяснить не могли. В самом деле, в первичной туманности перед началом сжатия
все элементы равноправны и имеют одинаковые угловые скорости. Английский ученый
Джинс в начале нынешнего столетия предложил другую космогоническую гипотезу,
которая как будто бы позволяла обойти эту трудность. В гипотезе Джинса
предполагается, что Солнце, как и другие звезды, сформировалось без планетной
системы, а планетная система появилась только в результате катастрофы: другая
звезда прошла рядом с Солнцем настолько близко, что вырвала из его недр часть
вещества.