Происхождение небесных тел - Борис Воронцов-Вельяминов

Камень под действием этой силы будет стремиться удалиться от центра вращения (рис. 9).

Центробежная сила тем больше, чем больше скорость вращения. Если вращать верёвку с очень большой скоростью, то верёвка может лопнуть, и камень полетит в сторону.

Рис. 9. Вращающийся на верёвке камень под действием центробежной силы постоянно натягивает верёвку и не падает на Землю

Когда наша шаровая туманность вращается вокруг своей оси, то быстрее всего вращаются те места на поверхности шара, которые находятся на его экваторе, и здесь центробежная сила будет наибольшей. Под действием этой силы частички на экваторе туманности будут стремиться от неё отделиться, и наступит положение, когда достаточно уже небольшого толчка, чтобы частички, находящиеся на экваторе туманности, от неё оторвались, совершенно так же, как оторвался камень в рассмотренном примере.

Вследствие центробежной силы вращающийся шар, состоящий из газа, сплющивается, сжимается у полюсов.

В этом можно убедиться на следующем простом опыте с центробежной машиной (рис. 10). На вертикальную ось центробежной машины насаживают тонкий стальной обруч; в верхнем его конце находится отверстие, сквозь которое ось свободно проходит. Если теперь крутить ручку машины, то наш обруч будет быстро вращаться; тогда ясно видно, что он сплющивается и перестаёт быть круглым.

Чем быстрее мы будем его вращать, тем больше будет он сплющиваться.

Рис. 10. Опыт с центробежной машиной. Круглый стальной обруч под действием центробежной силы сплющивается

Когда вращение туманности ускоряется, то так же, как и в примере с обручем, центробежная сила будет превращать её в тело, всё более и более сплющенное, пока, на конец, туманность не примет форму, напоминающую толстый блин (рис. 11).

Если к этому времени поблизости от нашей туманности пройдёт мимо постороннее тело (например, другая туманность или звёздная система), то сила его притяжения даст толчок частичкам туманности. Расчёты учёных показывают, что в результате этого толчка с двух противоположных сторон на окружности нашей блиноподобной туманности начнётся отрыв газовых частиц, и из неё начнут вытекать газы в виде двух струй, направленных в противоположные стороны (рис. 12). Это вытекание будет продолжаться и после того, как тело, сообщившее толчок, уже удалилось и его притяжение перестало быть заметным. В то время, как газовые струи вытекают из нашей туманности в противоположные стороны, туманность продолжает вращаться, и потому газовые струи закручиваются вокруг неё по спирали. Получается туманность спиральной формы.

Рис. 11. Такие формы с течением времени принимает большая туманность, прежде чем она превращается в звёздную систему. Вначале она имеет форму шара, а затем сплющивается, напоминая по форме блин

На этом изменение туманности не заканчивается.

Вытекающие струи газа не одинаковы во всех своих частях; в них имеются сгущения и разрежения. Сгущения газа во внешних частях спиральных ветвей постепенно будут притягивать к себе окружающее вещество.

Рис. 12. Под влиянием проходящей мимо туманности или звёздной системы от туманности отходят две струи, которые, закручиваясь, принимают спиральную форму

Таким образом, сначала внешние части спиральных ветвей, потом внутренние, и наконец, средняя часть туманности станет распадаться на гигантские газовые комки.

Если эти комки будут содержать по весу примерно столько же вещества, как наше Солнце, то они сгустятся и образуют отдельные газовые шары. Это и есть звёзды. Если же масса этих сгустков будет значительно больше, то они не смогут сгуститься в одно тело и распадутся на куски с меньшей массой, из которых уже потом образуются звёзды.

На рисунках 11 и 12 представлен ряд тех форм, которые в своём развитии принимает гигантская газовая туманность. В конце концов, она вся, начиная с краёв, превращается в огромную спиральную звёздную систему — такую, какой является наша Галактика.

3. Жизнь звёзд и будущее Солнца

Изучая развитие туманностей, мы сравнивали между собою различные виды туманностей, которые можно наблюдать с Земли. Точно так же, изучая жизнь отдельных звёзд, мы сравниваем между собою звёзды различного вида.

Это сравнение приводит к заключению, что молодые звёзды, только что образовавшиеся из туманности, должны быть очень большими, разрежённы ми и сравнительно холодными.

Вследствие низкой температуры они красного цвета. Напомним, что эта «низкая» температура около 3000° по Цельсию, и мы называем такие звёзды «холодными» только по сравнению с более горячими звёздами — жёлтыми и белыми.

Рис. 13. Развитие звёзды. Такие состояния с течением времени проходит каждая звезда, в том числе и наше Солнце

Звёзды продолжают сжиматься (рис. 13), так как их частицы притягиваются к центру; таким образом, звёзды уменьшаются постепенно в размерах и становятся более плотными. При этом температура звёзд повышается, и они приобретают жёлтый цвет. Внутри звёзд температура повышается настолько, что оказывается возможным превращение самого лёгкого газа — водорода — в другие, более тяжёлые газы, главным образом в гелий. Современная наука установила, что такие превращения химических элементов сопровождаются выделением огромного количества энергии. Эта энергия и поддерживает высокую температуру Солнца и других звёзд в течение миллиардов лет.

Сначала звезда состоит почти из чистого водорода, но постепенно весь водород превратится в гелий. Тогда звезда, достигшая белого каления, уже не получает из своих недр притока энергии, необходимого для поддержания её температуры. Поэтому, продолжая сжиматься и уменьшаться в размерах и становясь всё плотнее, звезда охлаждается, так как её тепловая и световая энергия излучается в пространство. Из белой звезда становится жёлтой, более холодной — такой, как наше Солнце в настоящее время. Охлаждаясь ещё больше, звезда становится маленькой и красной, а затем совершенно перестаёт светиться и, вероятно, покрывается твёрдой корой.

Таков жизненный путь звезды и таково будущее нашего Солнца. Расчёты, однако, показывают, что остыть Солнце может только через много, много миллионов лет. По сравнению с человеческой жизнью это — такой огромный промежуток времени, что вопрос о том, чем заменить солнечное тепло после остывания Солнца, практически не имеет значения. Время, в течение которого человечество уже существует на Земле, ничтожно мало по сравнению с тем временем, в течение которого ему ещё предстоит существовать и развиваться под живительными лучами Солнца. Но даже и тогда, когда Солнце погаснет, человечество, конечно, сумеет найти новые источники энергии.

4. Происхождение солнечной системы

Выяснить, как произошла солнечная система, гораздо труднее, чем установить историю возникновения звёздных систем и жизненного пути Солнца и звёзд. Причина этого состоит в том, что, кроме нашей солнечной системы, мы не можем пока ещё наблюдать других планетных систем и сравнивать их с нашей. Вероятно, около других звёзд также существуют планеты, но они не могут быть видны в современные телескопы. Только в самые последние годы около некоторых звёзд удалось обнаружить спутники, значительно меньшие, чем звёзды, но эти спутники всё же гораздо больше и тяжелее Юпитера — самой большой и тяжёлой из планет солнечной системы. Вероятно, эти спутники — наиболее крупные из планет, окружающих звёзды. Такого рода спутники звёзд нам в телескопы пока ещё не видны, и их существование обнаружено лишь при помощи расчётов, так же, как было обнаружено существование Нептуна — по неправильностям в движении звёзд, вокруг которых спутники вращаются.

Вопрос о подробностях происхождения солнечной системы ещё не вполне выяснен. Некоторые учёные считают, что она образовалась в результате катастрофы, происшедшей в далёкие времена, когда Солнце, состоявшее из уже сгущённого газа, встретилось с какой-нибудь другой звездой.

Эта звезда могла задеть собою наше Солнце и оторвать от него куски разной величины. Такой отрыв мог произойти и не при столкновении, а под действием притяжения звезды, если она прошла очень близко от Солнца (рис. 14). Сгустившись и охладившись, комки сжатого газа, оторванного от Солнца, превратились в планеты. Солнце потеряло при этом лишь небольшую часть своей массы, а «прохожая звезда», породив планеты и сообщив им вращение около Солнца, снова улетела в безвестную даль мирового пространства.