Текст книги "Рождение миров"
Автор книги: Михаил Ивановский
сообщить о нарушении
Текущая страница: 23 (всего у книги 25 страниц)
Вторая страница биографии
Облако, вынесенное Солнцем из первобытной туманности, унаследовало от нее определенный момент количества движения и поэтому медленно вращалось вокруг своей оси.
Тяготение Солнца собрало пылевое вещество облака в огромный, свыше 12 миллиардов километров в поперечнике, шар и настолько уплотнило его, что оно стало непрозрачным. Ни одна искра, ни один луч света не вырывался наружу; облако было совершенно темным, хотя внутри его сияло ослепительно яркое Солнце.
Жаром своих лучей Солнце испаряло все частички, приближавшиеся к его огненной поверхности, а лучевое давление отгоняло прочь мельчайшие пылинки и молекулы газов. В центре облака вокруг Солнца образовалось разреженное и сравнительно свободное от пыли пространство. Солнце тогда напоминало ядро ореха, заключенное в просторную, но очень толстую скорлупу.
Вещество из облака непрерывно поступало в околосолнечную область. Потоки света тормозили движение пылинок, роившихся вблизи Солнца, заставляли их лететь по сворачивающейся спирали, постепенно приближаясь к Солнцу. В таком же положении оказывались частички, двигавшиеся по сильно удлиненным орбитам, и частички, свернувшие со своего пути после столкновений.
Все эти пылинки, приближаясь к Солнцу, попадали под губительное действие его лучей и начинали таять, быстро уменьшаясь в размерах. На очень маленькие пылинки световое давление действует сильнее, чем тяготение. Поэтому, как только пылинка сокращалась ниже определенного предела, солнечные лучи подхватывали ее и мгновенно отбрасывали обратно в облако.
Испарившееся вещество либо оседало на Солнце, увеличивая его массу, либо тоже отлетало прочь.
Частички, отогнанные лучевым давлением, далеко не улетали. Этому препятствовали многие причины. В густой мгле пылевого облака солнечный свет быстро слабел, и давление его лучей падало; в резкой стуже космического пространства на летящую пылинку намерзали молекулы различных газов, в изобилии клубившиеся в облаке, от этого масса пылинки росла, и начинало сильнее сказываться тяготение Солнца; бесчисленные столкновения с частицами, которые попадались навстречу пылинке, постепенно гасили ее скорость. Изгнанницами такие пылинки не становились, и за пределы облака они не проникали.
Общая масса облака поэтому не уменьшалась, и его вещество почти не рассеивалось в пространстве; происходил только перенос массы изнутри облака в более далекие от Солнца области. Плотность облака от этого возрастала.
Пылинки, кружившиеся возле Солнца, постоянно налетали друг на друга. Столкнувшиеся частички отскакивали в разные стороны и при каждом соударении теряли часть своей скорости. В результате их скорости выравнивались, а кинетическая энергия переходила в теплоту. Теплота же излучалась в пространство.
Таким образом, беспрестанные столкновения неумолимо и очень быстро уменьшали запас кинетической энергии облака, тогда как его момент количества движения оставался неизменным. Ведь никакие внутренние силы или явления – ни трение, ни столкновения и ничто иное – не могут уменьшить или увеличить момент количества движения.
Как мы уже знаем, момент количества движения тела, обращающегося по какой-либо орбите, равен произведению массы тела на скорость его движения по орбите и на радиус этой орбиты. И до тех пор, пока на это тело не подействуют внешние силы или не изменится масса тела, произведение этих трех сомножителей останется неизменным. Таков закон сохранения момента количества движения. Если скорость движения будет падать, то радиус должен увеличиваться. Если радиус уменьшается – скорость возрастает.
Масса вращающегося облака не уменьшалась, так как частички пыли не могли его покидать, скорость же движения частиц падала, потому что ее гасили бесчисленные столкновения, а это приводило к тому, что экваториальный радиус облака увеличивался.
Облако теряло форму шара, сплющивалось у полюсов, утолщалось у экватора и постепенно принимало форму чечевицы или двух тарелок, сложенных краями.
Частицы, изгоняемые лучевым давлением из околосолнечной области, переносили свой момент количества движения к краям облака и тем содействовали его уплощению.
Изменение формы облака увеличивало его плотность. В более плотной среде столкновение пылинок учащалось, потери кинетической энергии возрастали, и облако сжималось все больше и больше. В конце концов оно превратилось в диск или в кольцо, подобное кольцам Сатурна, но имеющее в диаметре свыше двенадцати миллиардов километров.
Пылевые массы, переместившись от полюсов облака к его экватору, обнажили Солнце, оно выглянуло из своей темницы и осветило окружающее пространство. Произошло как бы второе рождение Солнца.
Частицы, из которых состояло околосолнечное кольцо, продолжали сталкиваться между собой.
Однако к этому времени все быстрые частицы успели растерять былой запас кинетической энергии, они стали двигаться так же, как и все. Скорость движения частиц выравнялась, а их орбиты округлились. Взаимные толчки при столкновениях сошли на нет, это уже были не соударения, а спокойные сближения: частицы только касались друг друга.
В таких условиях начали сказываться силы тяготения между пылинками и песчинками. Пылинки получили возможность слипаться, и тогда кольцо стало распадаться на отдельные и рыхлые хлопья.
В плотных частях облака хлопья получались крупные, в разреженных – мелкие.
Происхождение солнечной системы по гипотезе Шмидта.
Раньше других и самые большие хлопья образовались в наиболее толстой и плотной части кольца – примерно на расстоянии одного миллиарда километров от Солнца, там, где сейчас находятся планеты-гиганты – Юпитер и Сатурн.
Пылевые хлопья тоже сталкивались друг с другом. При этом одни из них разваливались, а разлетавшиеся пылинки приставали к другим хлопьям; другие же сливались в одно целое, образуя более плотные и более массивные комки. В кольце возникали зародыши или ядра будущих планет.
Свою теорию образования планет Л. Э. Гуревич и А. И. Лебединский, так же как и О. Ю. Шмидт, обосновали математическими расчетами.
Хотя Л. Э. Гуревич и А. И. Лебединский шли к цели несколько иным путем, чем О. Ю. Шмидт, но выводы у них получились примерно те же самые. Так же, как и О. Ю. Шмидт, они объяснили основные закономерности солнечной системы и обосновали закон планетных расстояний. Числа, найденные ими, довольно точно выражают средние расстояния планет от Солнца.
Самое же главное в исследовании Л. Э. Гуревича и А. И. Лебединского то, что они очень наглядно и убедительно показали, каким путем рой или облако твердых пылевых частиц может превратиться в планетную систему. И это было генеральным сражением, которое принесло решающую победу коллективу советских ученых, создававших новую космогоническую гипотезу.
Формирование земного шара
Вообразим себя на новорожденной Земле в первые тысячелетия ее существования. Пусть в эту далекую эпоху нас перенесет всемогущая фантазия, она же снабдит нас непробиваемым, но совершенно прозрачным броневым колпаком, из которого удобно наблюдать все происходящее вокруг. Допустим также, что мы снабжены достаточным запасом кислорода, воды и вообще всем необходимым.
Глубокая ночь, но на небе не видно ни одной звездочки, да и самого неба по сути дела нет – Землю окружают облака космической пыли, клубящейся в межпланетном пространстве. Слабенькие лучи звезд не могут пробиться сквозь их толщу.
Над Землей дымится оранжево-желтая пылевая завеса. Синие и зеленые солнечные лучи не проникают через рой мелких частиц, окружающий Солнце. До орбиты Земли доходят только оранжевые и красные лучи. Они-то и окрашивают «небо» в столь необычный цвет. Когда между нашей планетой и Солнцем проходит особо густое облако космических частиц, небо темнеет и принимает ржаво-красный оттенок.
Близок рассвет. На востоке дымка, окутывающая Землю, начинает желтеть. На фоне оранжевой пылевой завесы виден черный конус земной тени. Он медленно клонится к западу.
Ночь тянется очень долго. Маленькая Земля вращается пока еще медленно, она не успела набрать скорость.
На восточной стороне сквозь пыль просвечивают какие-то не вполне правильной формы клубки самых различных размеров. Некоторые проходят недалеко от Земли – видно, как они сталкиваются друг с другом, сливаются или разваливаются. Загадочные клубки, похожие на бесхвостые кометы – не что иное как неудачные зародыши планет и лун. Им суждено погибнуть, так как они возникли на неустойчивых и пересекающихся орбитах, а устойчивые орбиты уже заняты ядрами настоящих планет.
Напрасно стараться разглядеть среди этих клубков нашу будущую Луну. Она еще слишком мала и далека от Земли.
Почти возле самой поверхности Земли, подобно трассирующим пулям, сверкают метеоры. Их великое множество справа, слева, сверху – всюду светящиеся следы метеоров. Некоторые из них взрываются и рассыпают фонтаны огненных брызг. Их ослепительные вспышки по временам освещают местность.
По броневому куполу то и дело барабанят песчинки, падающие на Землю. Время от времени опускаются довольно густые тучи пыли. Они засыпают наш купол, и его приходится часто очищать. Изредка проносятся более крупные камни. Они ударяются о Землю и бесшумно взрываются, разбрасывая по сторонам тучи пыли и тысячи осколков.
Несмотря на ожесточенную космическую бомбардировку, все вокруг совершается почти в полном безмолвии. Газовая оболочка Земли еще слишком тонка и разрежена. Звуки в ней не возникают и не распространяются. От ударов тяжелых глыб Земля только вздрагивает и слегка гудит.
Наступает утро. Из-за горизонта подымается Солнце. Сквозь окутывающий его рой частиц оно выглядит багрово-красным диском.
Лучи Солнца плохо освещают Землю, день немногим светлее ночи. Гораздо больше света дают кратковременные вспышки метеоров.
Даже на глаз видна шарообразность Земли. Горизонт самое большее находится в одном километре. Поверхность Земли гладкая, нет ни гор, ни долин. Только зияют круглые воронки, как от авиабомб. Эти воронки оставлены взорвавшимися метеоритами. Пыль, клубящаяся над Землей, быстро затягивает все неровности.
Беспрестанно падающие частицы раздробили, размололи поверхность Земли. Когда падает крупный метеорит, то от места падения кругами разбегаются волны – пыль, устилающая Землю, настолько мелка, что ведет себя, подобно жидкости.
Солнце неторопливо, гораздо медленнее, чем в наши дни, подымается над горизонтом.
Наблюдая за Солнцем в течение нескольких недель, можно было бы заметить, что видимые размеры его диска меняются. Солнце вначале увеличивается, становится ярче, желтее, а потом, в следующую половину года оно уменьшается, его диск тогда выглядит совсем маленьким кружочком красновато-коричневого цвета. Земная орбита еще не округлилась, и Земля, обращаясь вокруг Солнца, то приближается к нему, то удаляется почти до нынешней орбиты Марса.
Правильное чередование времен года еще не установилось. Земной шар не приобрел устойчивого наклона оси. Он раскачивается, иногда даже ложится «на бок», так как земная ось под влиянием толчков падающих на Землю тел постоянно меняет свое положение.
Поэтому, когда Земля приближается к Солнцу, то наступает лето, а когда удаляется – зима. И эти времена года наступают одновременно и в северном и в южном полушариях.
Потом, разумеется, все образуется: земная ось займет свое положение, зима и лето станут различными для обоих полушарий.
Во время приближения к Солнцу на Земле становится немного теплее. Но слабенькие лучи тусклого Солнца несут с собой очень мало тепла, и температура на новорожденной Земле держится значительно ниже нуля. Это холодная стадия формирования Земли.
Земля начинает разогреваться
Проходят тысячи, миллионы лет.
Каждый раз, когда дождь космического материала угрожает засыпать нас, приходится наблюдательный колпак выкапывать и подымать.
Земной шар изрядно вырос. Он стал почти таким же, как нынешняя Луна. Горизонт удалился. Окружающее пространство слегка просветлело. Там по-прежнему носятся гигантские пылевые шары. Видимость стала лучше, но события внешнего мира привлекают внимание меньше, чем то, что происходит в недрах Земли.
На нашей планете появились первые признаки деятельности подземных сил. Почва под ногами слегка вздрагивает и колышется. В Земле явно начинается геологическая деятельность. Становится чуть теплее. В истории нашей планеты начинается новая эпоха.
Можно представить, что происходит в недрах Земли. Там в основном протекают два процесса, которые и привели Землю к ее нынешнему состоянию.
Космическая пыль непрерывно падала на Землю.
Наша планета приняла огромное количество материала. Она быстро росла.
Верхние пласты Земли своей тяжестью давили на вещество, заключенное в недрах планеты. С каждым днем это давление возрастало. Оно достигало десятков и сотен тысяч атмосфер.
Давление не может бесконечно увеличиваться, не вызывая никаких последствий. Все возрастающая тяжесть верхних наслоений Земли сказывалась и на строении минералов, слагающих Землю, и на их химическом составе, и на температуре в недрах планеты, которая быстро повышалась.
Под влиянием теплоты и огромного давления кристаллы твердых тел разрушались. Вещество переходило в пластичное, стекловидное состояние. Оно становилось тем, что принято называть твердой жидкостью. Среди известных нам веществ твердыми жидкостями являются смолы, стекло – все они не имеют кристаллического строения и точки плавления. В тепле они постепенно размягчаются, становятся пластичными.
Дальнейшее увеличение давления заставляет разрушаться не только кристаллы, но и молекулы, из которых состоят все сложные вещества. Как показывают опыты советских ученых, поставленные в Институте высоких давлений, вещества, сжатые с силой в несколько сот тысяч атмосфер, изменяют свои свойства и химический состав. Стекло, например, становится растворимым в воде. Желтый фосфор превращается в черный фосфор. Особенно интересны изменения куска мрамора.
В стальную бомбу, предназначенную для опыта, положили бесформенный угловатый кусок мрамора, который был примерно вдвое меньше внутреннего объема бомбы. Пустое пространство между куском мрамора и стенками бомбы залили парафином, а затем бомбу подвергли высокому давлению.
Спустя некоторое время давление сняли, бомбу вскрыли и кусок мрамора достали. К великому удивлению всех присутствующих кусок мрамора принял шарообразную форму бомбы со всеми ее особенностями – швами, рубцами. Получился точный слепок внутренней поверхности бомбы. При этом в мраморе не было заметно ни трещин, ни каких-либо нарушений прочности куска. Он, видимо, под высоким давлением перешел в пластичное состояние, изменил форму, в когда давление упало, снова окаменел.
При еще большем давлении начинают распадаться молекулы. Атомы перестраиваются по-новому и при том так, чтобы молекула, получившаяся после перестройки, обладала бы наименьшим объемом. При этом из состава веществ вытесняются наиболее легкие атомы кислорода, азота, водорода.
При давлении в 510 тысяч атмосфер окись железа распадается, и железо выделяется в чистом виде.
Значительная часть минералов, из которых слагалась первобытная Земля, были окислы, го есть соединения различных химических элементов с кислородом. Под воздействием высокого давления окислы железа, кремния, алюминия, магния раскислялись. Кислород уходил из молекул. Освобождение кислорода сопровождается поглощением теплоты.
Почти все тепло, выделяемое в результате уплотнения земного шара, поглощалось при раскислении минералов. Недра сохраняли умеренно высокую температуру. Вещество оставалось в состоянии твердой жидкости, то есть было вязким и пластичным, как мрамор в бомбе высокого давления.
Атомы кислорода, освободившиеся из молекул окислов, по мельчайшим порам и скважинам просачивались наверх. Вместе с ними уходили и другие газы – азот, водород, углекислый газ.
Медленно, в течение тысячелетий совершался этот процесс: в густой пластичной массе частицы не могли двигаться быстро, но высокое давление делало свое – выжимало легкие частицы, и они «всплывали» в верхние слои земного шара – туда, где мы их находим в настоящее время.
Кислород очень активный химический элемент, он энергично соединяется со всеми веществами, способными гореть. Просачиваясь в наружные слои, он встречал по пути атомы углерода, железа, алюминия, кремния, магния, молекулы метана, аммиака. Тут не было сверхвысокого давления, ничто не препятствовало химическим реакциям. Кислород соединялся с веществами, встречавшимися ему, и с водородом – своим попутчиком, также пробиравшимся наверх. При окислении, то есть реакции соединения какого-либо вещества с кислородом, выделяется много теплоты. Например, железо, растертое в порошок, соединяясь с кислородом, развивает температуру до 3000°.
Наружные слои Земли разогревались. Космическая пыль, из которой образовался земной шар, спекалась и плавилась. Вещество на поверхности раскалялось и переходило в огненно-жидкое состояние.
В образовавшемся расплаве все легкие минералы еще быстрее всплывали наверх.
Сверху из межпланетного пространства сыпался нескончаемый поток космического материала. Тяжелой черной массой он опускался на Землю.
Давление в недрах планеты неуклонно возрастало. Зона раскисления расширялась. Только что образовавшиеся окислы под тяжестью навалившихся на поверхность масс распадались. Сравнительно холодное металлическое ядро земного шара увеличивалось, занимая все больший объем.
Освобожденный кислород устремлялся к поверхности, чтобы снова вступить в реакцию с веществами, навалившимися на Землю, и расплавить их.
Вещества малого удельного веса неизменно держались возле самой поверхности Земли, всплывая так же, как всплывают сливки на молоке. Они подымались по мере того, как росла Земля и одновременно, насколько это было возможно в густой и вязкой магме, расслаивались, рассортировывались по удельному весу. Земные недра приобретали современное строение с разграниченными слоями.
Верхние внешние слои слагались из соединений алюминия, кремния, кальция, натрия. Более глубокие пласты обогащались кремнием и магнием. Еще глубже располагались окислы тяжелых металлов, составляя рудную оболочку Земли.
Под ними отслаивались минералы, почти целиком лишенные кислорода, – сернистые соединения. На самой большой глубине, где из-за высокого давления уже были невозможны никакие соединения, все молекулы распались на атомы, а вещество перешло в металлическое и стекловидное состояние. Это – ядро земного шара; в нем перемешаны все вещества, из которых состоит Земля.
Эпоха бурных переворотов
Грозную картину представляла поверхность Земли в ту далекую эпоху.
Огненные озера, в которых бурлила расплавленная магма, занимали огромные пространства. Над Землей вздымались высоченные вулканы, извергавшие тучи пепла, камней и заливавшие окрестности потоками лавы.
Из раскаленной земли, из лавовых озер и склонов вулканов с ревом и свистом вырывались струи газов и водяных паров.
Земля содрогалась от мощных подземных толчков.
Внутренние слои слеживались и уплотнялись, в образовавшиеся пустоты оседали огромные площади, возникали гигантские провалы, возле которых подымались горные хребты, значительно превосходившие по высоте современные горы. Но это были только временные образования. Горы рушились и погружались в глубь земли, а рядом вырастали новые, еще более величественные горные кряжи. Гул землетрясений не утихал ни на минуту.
Землю окутывала густая и плотная атмосфера, состоявшая в основном из углекислого газа и водяных паров. Она была пропитана сернистыми соединениями, хлором, фтором и простиралась на высоту нескольких тысяч километров от Земли, то есть была гораздо больше, чем сейчас.
В огне бурных извержений росла и формировалась наша Земля.
Освещенные заревом от лавовых озер над Землей плыли низкие багровые тучи. Среди туч сверкали гигантские молнии, и тяжелые раскаты грома сотрясали Землю.
Из межпланетного пространства оседал обильный поток космического материала. Он задерживался в атмосфере, смешивался с вулканическим пеплом. Облака, перегруженные твердыми частицами, почти не пропускали солнечного света, на Земле царила долгая, непроглядная ночь.
На Земле тогда не было заметно смены времен года, и день почти ничем не отличался от ночи.
Тучи проливались черными ливнями, но дождевые капли в горячей атмосфере испарялись, не долетая до Земли. На поверхность падала густая грязь, и она шипела на раскаленной лаве.
Изредка с грохотом орудийного залпа проносились болиды. Они взрывались среди туч, озаряя Землю своими вспышками. Глыбы, долетавшие до поверхности, пробивали в размягченных горных породах глубокие воронки.
Так, окутанная дымом, в зареве вулканических извержений формировалась наша Земля.
На этом картина далекого прошлого нашей планеты временно прерывается: надо преодолеть препятствие, возникшее на пути исследования.
