Согласно существующим теориям, угловая скорость обращения сателлита должна быть меньше скорости вращения его планеты. Но внутренний сателлит Марса вращается быстрее, чем Марс.
Некоторые противоречия, свойственные небулярной и волновой теориям, характерны и для другой теории, которая была выдвинута в последние годы.[16] Согласно ей, Солнце должно находиться в составе двойной звездной системы. Проходящая звезда разбила солнечного соседа, и из его обломков сформировались планеты. В ходе дальнейшего развития этой теории было заявлено, что более крупные планеты образовались из обломков, а более мелкие, так называемые «земные», — из больших, в результате процесса расщепления.
Рождение более мелких твердых планет из больших газообразных — это предположение, имеющее целью объяснить различия между массами больших и малых планет. Но эта теория бессильна объяснить весовые особенности малых планет и их сателлитов. В результате процесса расщепления Луна возникла из Земли; но поскольку удельный вес Луны больше, чем у крупных планет, и меньше, чем у Земли, в соответствии с данной теорией скорее Земля возникла из Луны, несмотря на малый размер последней. Это ослабляет аргументацию.
Проблема происхождения планет и их спутников остается нерешенной, Все теории не только противоречат одна другой, но каждая из них несет в себе свои собственные противоречия. «Если бы Солнце не имело при себе планет, его происхождение и эволюцию можно было бы представить без особого труда».[17]
Происхождение комет
Небулярная и волновая теории пытаются объяснить происхождение солнечной системы, но не включают в свои схемы кометы. Ныне известно вполне определенно, что в солнечной системе имеется больше шестидесяти комет. Это кометы короткого цикла (менее восьмидесяти лет); они вращаются по вытянутому эллипсу и все, кроме одной, не выходят за линию, обозначенную орбитой Нептуна. Подсчитано, что кроме комет короткого цйкла несколько сот тысяч комет навещают солнечную систему; однако в точности неизвестно, возвращаются ли они с достаточной периодичностью. Ныне их видят примерно пятьсот за столетие, и есть мнение, что в среднем период их жизни составляет десятки тысяч лет.
Было предложено несколько теорий происхождения комет, но, кроме одной попытки увидеть в них планетезимали, которые не получили достаточно сильного бокового толчка, чтобы выйти на круговую орбиту,[18] не было создано ни одной схемы, которая объясняла бы происхождение солнечной системы в ее целостности, с ее планетами и кометами. Ведь ни одна космическая теория не может существовать, если ограничит себя или проблемами планет, или проблемами комет исключительно.
Одна из теорий видит в кометах блуждающие космические тела, появившиеся из межзвездного пространства. Приближаясь к Солнцу, они разворачиваются по открытой (параболической) дуге. Но если им случается проходить вблизи одной из крупных планет, они могут быть вынуждены изменить свою открытую дугу на эллипс и стать кометами короткого цикла.[19] Это теория захвата: кометы с долгим циклом или без фиксированного цикла смещаются со своих путей, чтобы превратиться в кометы короткого цикла. Каково происхождение комет долгого цикла — остается вопросом.
Кометы короткого цикла, вероятно, имеют какое-то отношение к большим планетам. Около пятидесяти комет движутся между Солнцем и орбитой Юпитера; их циклы менее девяти лет. Четыре кометы достигают орбиты Сатурна, две вращаются внутри круга, очерченного Ураном. Девять комет со средним периодом в семьдесят один год движутся внутри орбиты Нептуна. Такой, по современным представлениям, является система комет короткого цикла.
К последней группе принадлежит комета Галлея, у которой на фоне комет короткого цикла самый длинный период обращения — семьдесят шесть лет, А за этим зияет бесконечная брешь, за которой пребывают кометы, которым необходимы тысячи лет, прежде чем они вернутся к Солнцу, если они вообще когда-либо вернутся.
Распределение комет короткого цикла покоится на той идее, что они были «захвачены» большими планетами. Эта теория опирается на непосредственное наблюдение над смещением направления движения комет под влиянием планет.
Еще одна теория комет связывает их происхождение с Солнцем, но не в том смысле, как это понимается в волновой теории происхождения планет. Мощные вихри на поверхности Солнца собирают возбужденные газы в большие протуберанцы; их можно наблюдать в течение дня. Материя отделяется от Солнца и возвращается к нему. Подсчитано, что если бы скорость извержения превысила 384 мили в секунду (скорость движения в параболе), то масса вещества не вернулась бы на Солнце, а превратилась бы в комету дальнего следования. После этого путь извергнутой массы мог быть смещен в результате его прохождения вблизи одной из больших планет, и она превратилась бы в комету короткого цикла.
Подобное рождение кометы никогда не наблюдалось, а возможность того, что материя при взрыве достигнет скорости 384 мили в секунду, весьма сомнительна. Вследствие этого было высказано предположение, что миллионы лет назад, когда активность газовых масс больших планет была более динамичной, они извергли кометы из своих собственных тел. Скорость, необходимая извергнутой массе для преодоления гравитационного поля извергающего тела, для планет меньше, чем для Солнца, так как сила их гравитационного притяжения слабее. Подсчитано, что масса, выброшенная Юпитером со скоростью 38 миль в секунду, а для Нептуна — со скоростью, составляющей лишь немногим более одной трети указанной, отделится от планеты.
Данная теория опускает вопрос о происхождении комет длительного цикла. Однако было предложено объяснение, согласно которому большие планеты сталкивают близко подходящие к ним кометы с коротких орбит на более протяженные или даже полностью выбрасывают их из солнечной системы.
Проходя вблизи Солнца, кометы образуют хвосты. Установлено, что вещество, из которого состоит этот хвост, не возвращается к голове кометы, а рассеивается в воздухе. Следовательно, кометы, как светящиеся тела, должны быть недолговечными. Если комета Галлея следует по своей нынешней орбите с поздней докембрийской эры, она должна «отрастить и потерять восемь миллионов хвостов, что представляется невероятным».[20] Если кометы истощаются, то их количество в пределах солнечной системы должно постоянно уменьшаться, и ни одна комета короткого цикла не смогла бы сохранить свой хвост, имея геологический возраст. Но поскольку имеется множество светящихся комет короткого цикла, они должны были появиться в то время, когда все тела солнечной системы находились уже на своих местах. Согласно одной из теорий, солнечная система некогда двигалась через туманность и приобрела все свои кометы там.
Извергло ли Солнце планеты в результате сжатия, волнового выброса, а кометы — в результате взрывав Пришли ли кометы из межзвездного пространства и были ли они захвачены большими планетами в солнечную системы? Произвели ли большие планеты малые посредством расщепления или они извергли кометы короткого цикла из собственной массы? Признаем, что мы не можем знать достоверно происхождение планетной и кометной систем на биллионы лет назад. «Проблема происхождения и развития солнечной системы всегда страдает от того, что на нее навешивают ярлык «умозрительности». Постоянно повторялось, что, поскольку нас не было, когда она формировалась, у нас нет законного права выдвигать какие-либо идеи насчет того, как именно она сформировалась».[21] Считается, что самое большее, на что мы способны, — это изучить одну планету, ту самую, что у нас под ногами, чтобы познать ее прошлое; а потом методом дедукции приложить результаты к другим телам солнечной системы.
18
Попытка объяснить кометы в рамках планетезимальной теории как рассыпавшиеся после грандиозной катастрофы обломки, была предпринята Т.К.Чемберленом (далее см.:
19
To, что планеты способны изменять курс комет, известно не только по наблюдениям, но даже было вычислено заранее. В 1758-м Клеро предсказал ретардацию кометы Галлея на основании ее первого возвращения, предсказанного Галлеем на период в 618 дней, потому что она должна была пройти вблизи Юпитера и Сатурна. Она задержалась почти на этот вычисленный промежуток времени. Соответственно орбиты других комет на время сместились. Комета Лекселла была смещена Юпитером в 1767 году, а в 1770-м — Землей. Комета Дареста была смещена в 1860-м, комета Вулфа — в 1875-м и 1922-м. В результате встречи с Юпитером в 1886 году комета Брука изменила свой период с
21
Harold Jeffreys, «The Origin of the Solar System» in Internal Constitution of the Earth, B.Gutenberg, ed. (1939).