Вот простой пример. Сейчас, пожалуй, даже школьники младших классов знают, что такое вторая космическая скорость — наименьшая скорость, которую надо придать телу, находящемуся у поверхности космического тела, чтобы оно без воздействия каких-либо дополнительных сил покинуло это космическое тело навсегда. Для Земли вторая космическая скорость — одиннадцать и две десятых километра в секунду, для Луны — всего два и четыре десятых километра в секунду, для Юпитеpa — шестьдесят один, для белых карликов — четыре тысячи километров в секунду. И это еще не предел. На поверхности нейтронных звезд она равна уже половине скорости света! Вот как трудно вырваться из их объятий. Что уж говорить о черных дырах, где и скорости света для этого мало.
Однако на планетах некоторые молекулы и атомы газов, составляющих атмосферу, в своем беспорядочном тепловом движении достигают второй космической скорости — в применении к ним ее называют еще скоростью ускользания.
В нижних, относительно плотных слоях атмосфер такие молекулы-рекордсменки сталкиваются с другими молекулами, и эти столкновения то и дело меняют и скорость и направление их движения. «Завистливые соседки» не дают своим разогнавшимся товаркам вырваться из пут притяжения. Но в верхних разреженных слоях атмосферы дело обстоит иначе. Скоростные молекулы некому остановить, и они навсегда ускользают в космическое пространство, пополняя мировые запасы межзвездного газа.
При этом поскольку, во-первых, в верхних частях атмосфер относительно велика доля легких газов и поскольку, во-вторых, легкие молекулы чаще достигают второй космической скорости, то в первую очередь из атмосфер исчезают легкие газы — водород и гелий.
В земной атмосфере есть и водород, и гелий, но только потому, что их запасы постоянно пополняются (водородом из молекул воды, распавшихся под воздействием ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца). Ведь время полного исчезновения из нашей атмосферы всего входящего в данный момент в ее состав водорода составляет всего несколько лет.
Другое дело — гигант Юпитер, его водороду куда труднее разогнаться до юпитерианской скорости ускользания, она ведь в пять с лишним раз больше земной. На Юпитере много и водорода и гелия.
А вот Луна, где сила тяжести в шесть раз, а скорость ускользания почти в пять раз меньше земной, давно потеряла свою атмосферу целиком. Меркурий и Марс имеют силу притяжения примерно втрое меньшую, чем Земля, и их атмосфера чрезвычайно разрежена.
На основе этих фактов можно представить себе, насколько иначе должна выглядеть история планет, если в прошлом гравитационная постоянная была много больше.
В формулу, по которой определяется скорость ускользания, входит корень квадратный из удвоенного произведения гравитационной постоянной на массу планеты, деленный на радиус планеты. Значит, скорость ускользания тем больше, чем больше эта постоянная и чем меньше радиус. Однако радиус-то планеты, в свою очередь, тем меньше, чем больше постоянная G. Значит, в прошлом атмосферным молекулам (по Дираку!) было гораздо труднее покидать относительно малые планеты. Выходит, Дирак своей гипотезой льет воду на мельницу предложений о существовании, по крайней мере в далеком прошлом, цивилизаций на Марсе и даже Луне.
Однако факты, которыми располагают астрофизики (именно факты, оставим сейчас в стороне выводимые из этих фактов теории), не требуют такой коренной ломки. Астрофизики в своем большинстве не чувствуют потребности в столь крутой ломке созданной ими картины мира. То же относится к большинству геологов.
Но есть ученые, верные идее Дирака. И тут нам остается только вспомнить грустные слова английского астрофизика Ф. Хойла: «Тому, кто не работает активно в какой-либо области науки, трудно себе представить, как много можно сказать в пользу любой из множества противоречащих друг другу теорий».
Так или иначе, сейчас земная экспериментальная техника вышла к рубежу, на котором гипотеза Дирака может быть проверена и, значит, должна быть проверена.
Это — одна из задач, которые будут разрешаться с помощью аппаратуры на спутниках, свободных от сноса, и «солнечном зонде».
На старой Земле и рядом
Эта глава объединяет четыре небольшие темы, посвященные роли гравитации для нашей планеты, для живых существ на ней вообще и человека в частности. Она отнюдь не претендует на исчерпание этих тем. Речь идет только о том, чтобы на примерах показать важность тяготения, его вездесущность не только в качестве, так сказать, свидетеля и фона для всего, что происходит на нашей планете, но и одного из важнейших героев весьма многих событий. Автор устоял перед соблазном дать длинный ряд рассуждений типа «гравитация и история», «гравитация и география», «гравитация и…» — в качестве второго слова в таком сочетании можно использовать названия большинства наук и научных дисциплин. Возьмем, скажем, баллистику, столь важную для военного дела. Траектория снаряда определяется не только скоростью его вылета из ствола орудия, но и земным тяготением. А архитектура? А кораблестроение и авиастроение?