Дополнения Гарольда Джеффриса и крах «катастрофической» концепции

Дополнения Гарольда Джеффриса и крах «катастрофической» концепции

В 1929 году английский геофизик Гарольд Джеффрис предложил небольшое добавление к гипотезе Дж. Джинса, которое снимало затруднение с объяснения осевого вращения планет. Г. Джеффрис предложил считать, что звезда прошла не на далеком расстоянии от Солнца, едва достигнув предела Э. Роша, как это было у Дж. Джинса, а значительно ближе, может быть, даже зацепила наше светило. Произошло «скользящее боковое столкновение», после которого звезда, продолжая свой путь по гиперболической орбите, исчезла в космосе. Из Солнца эта катастрофа вызвала извержение большого количества материи. «Большая ее часть, — пишет Г. Джеффрис, — упала обратно на Солнце; некоторое количество могло последовать за звездою или независимо уйти в пространство; остаток, отклоненный и приведенный в движение притяжением звезды (или толчком при столкновении, если оно было), образовал сырой материал для планет». А возникшее в этих остатках диффузной материи турбулентное — вихревое — движение дало начало вращению будущих планет.

Все вздохнули с облегчением. Казалось, человечество получило вполне надежную гипотезу возникновения солнечной системы. Добавление английского геофизика было настолько существенным, что с тех пор вся концепция получила название «гипотезы Джинса — Джеффриса». Теперь можно было остановиться — оглянуться. Как вдруг…

В 1935 году в Принстонском университете (США) работал выдающийся астроном Генри Норрис Рессел. Уже в те годы его называли в астрономии фигурой первой величины. И вот из печати выходит его научно-популярная книжка: «Солнечная система и ее происхождение». Целью ее, как пишет он в предисловии, «было только изложение современного состояния наших знаний о солнечной системе».

Это замечательно, когда крупный ученый берется за популяризацию своей науки. Наука из первых рук — что может быть лучше! Но только в том случае, когда вышеназванный ученый излагает не тривиальные истины «несвойственным ему простым языком», а дает свою оценку накопившимся фактам, знакомит читателя со своими сомнениями, своим особым мнением. Короче говоря, когда ученому есть что свое сказать по избранному предмету.

Г. Рессел был настоящим ученым, и потому ему было «что сказать». Обсуждая гипотезу Дж. Джинса, Г. Рессел перечисляет ряд затруднений и останавливается на одном; «Гораздо более серьезная трудность встает, когда мы рассматриваем распределение момента количества движения — на этот раз не полного момента планет, но момента, приходящегося на тонну…» И дальше с помощью самых элементарных расчетов на глазах у читателя он получает удельный момент планет, в среднем раз в десять больший, чем у звезды. И это даже при самых наивыгоднейших, с точки зрения гипотезы Джинса, условиях.

Автор предвидит возражения читателя: «Опять момент! И опять Дж. Джинс! Ведь мы уже перешли к гипотезе Джинса — Джеффриса!» Совершенно верно. Но, по расчетам Г. Рессела, добавление Г. Джеффриса только ухудшало положение. Чем ближе к Солнцу проходила встречная звезда, тем меньше должен был быть ее удельный момент относительно нашего светила. Следовало либо увеличить расстояние при встрече, что означало вернуться к гипотезе Джинса, либо увеличить массу звезды.

Что ж, пожалуй, последнее требование выполнить не так трудно… Во сколько? По расчетам, получалось, от ста до пятисот раз!

Но это же совершенно невозможно! Все астрономы знали, что звезд с массой, более чем в сто раз превышающей массу Солнца, не существует. Да и вообще столкновение (или почти столкновение) Солнца со звездой не могло привести к образованию планет. Судите сами: при такой близкой встрече лента вещества, протянувшаяся между обоими небесными телами, должна состоять, очевидно, наполовину из солнечной материи, наполовину из звездной. При этом, как писал Г. Рессел: «…Середина ленты (состоящая из равных частей солнечного и звездного вещества) оставалась бы в этой точке без движения, одинаково притягиваемая Солнцем и звездою…» Какие уж тут планеты?

Немало затруднений вызывало и объяснение огромных размеров солнечной системы.

Короче говоря, после выступления Г. Рессела катастрофическая гипотеза Джинса — Джеффриса неожиданно сама оказалась перед катастрофой. Оба ее автора беспокоились об общем моменте количества движения планет, и тут вроде бы все обстояло благополучно. Но им даже в голову не приходила мысль проверить, как обстоят дела с удельными моментами. А это оказалось роковым…

Г. Рессел сам пытался спасти их гипотезу, предположив, «что перед встречей Солнце было двойной звездой и имело спутника значительно меньше себя, который вращался вокруг на расстоянии, сравнимом с расстоянием больших планет. Столкновение с проходящей звездой (или, может быть, тесное сближение) разбило этот спутник на осколки, которые развились в теперешние планеты».

Сам Г. Рессел относился к этой своей гипотезе с достаточной долей скептицизма. Он честно указывал на ряд трудностей, справиться с которыми был не в состоянии. Первая из них заключалась в том, что «…необходимо или допустить, что спутник Солнца имел малую массу (меньше одного процента массы Солнца), или найти способ избавиться от его остатка.

Я не вижу способа сделать последнее, за исключением фантастического допущения, что проходящая звезда произвела почти центральный удар при столкновении и унесла с собой все, за исключением нескольких брызг».

Затруднение объяснялось тем, что столь малых звезд, масса которых равнялась бы общей массе планет солнечной системы, никто никогда не наблюдал. В наши дни считается доказанным, что, если небесное тело имеет массу меньше 0,07 солнечной, в недрах его просто не возникнут необходимые реакции, способные превратить холодное небесное тело в звезду.

Вторая трудность, по мнению Г. Рессела, заключалась в том, что «…мы не знаем, могло ли столкновение расколоть одну массу на несколько частей сравнимого размера, да и математическая обработка этой задачи была бы чрезвычайно трудна».

И «в-третьих, невероятно, чтобы плоскость орбиты первоначального спутника Солнца и плоскость орбиты, пришедшей звезды были хотя бы грубо параллельны. Если же этого не было, то разъединенные обломки спутника стали бы двигаться по орбитам, очень сильно наклонным друг к другу».

Тем не менее общая мысль, высказанная Г. Ресселом, была подхвачена английским астрономом Р. Литтльтоном. В результате мучительных расчетов он в конце концов доказал, что можно найти такие начальные условия, при которых «проходящая звезда, столкнувшись или почти столкнувшись с первоначальным спутником Солнца, выбросит его за пределы влияния Солнца и сама тоже улетит в бесконечность». В этом случае между проходящей звездой и спутником Солнца могла образовываться струя газового вещества. Часть ее должно было удержать при себе Солнце, и из нее формировались планеты.

Это усложнение гипотезы привело к еще меньшей вероятности встречи двух звезд, чем то было у Джинса — Джеффриса. Кроме того, если подсчитать баланс энергии, то получится, что на выбрасывание спутника за пределы сферы действия Солнца понадобится энергии раз в сорок меньше, чем на вырывание из него струи вещества. Значит, одновременно эти два явления существовать не могут.

Между астрономами всех континентов разгорелся ожесточенный спор, в процессе которого в ход пускались всевозможные обвинения.

С началом второй мировой войны дискуссия потеряла свой международный характер и несколько поутихла. Правда, в 1942 году сам Дж. Джинс еще раз попытался вернуться к своей гипотезе, чтобы сделать ряд добавлений и уточнений. Но опубликованные одновременно расчеты советского астронома Н. Парийского и новые результаты исследований эволюции звезд свели его усилия к нулю.

Нет, катастрофическая концепция надежд тоже не оправдала. Г. Джеффрис публично отказался от выдвинутой им гипотезы, изъяв ее из нового издания своей книги «Земля, ее происхождение, история и строение». Более того, открывая дискуссию 1958 года на симпозиуме о происхождении Земли и планет, он сказал: «Я думаю, что меня попросили открыть дискуссию потому, что я скептически отношусь ко всем современным гипотезам».

Это заявление говорит о том, что, отказавшись вслед за небулярной гипотезой от гипотезы катастроф, космогонисты должны были направить свои усилия на поиски новых возможностей.