ТОРМОЖЕНИЕ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ В ГАЗОВО-ПЫЛЕВОЙ СРЕДЕ

Все движущиеся в газовой или иной среде тела, как известно, тормозятся, вследствие чего их скорость движения уменьшается. Это относится и к небесным телам Солнечной системы. Метеорные тела, влетая в верхние слои атмосферы Земли, уменьшают свою скорость движения. Торможению подвергаются и искусственные спутники Земли, запущенные на небольшом расстоянии от поверхности планеты. При этом обнаружилось, что спутники при торможении приближаются к Земле и, что на первый взгляд удивительно, их скорость движения по орбите при торможении увеличивается. Кроме того, выяснилось, что орбиты искусственных спутников, подвергшихся торможению в самых верхних слоях земной атмосферы, не только приближаются к Земле, но и становятся менее вытянутыми, иначе говоря уменьшается их эксцентриситет.

На основании этого можно сделать вывод, что торможению подвергаются и все небесные тела Солнечной системы, как и других звездно-планетных систем, при наступлении галактических зим, когда Солнечная система проходит в своем обращении вокруг центра Галактики через спиральные рукава, а также через плоскость Галактики между рукавами или через газово-пылевые облака, встретившиеся на периферии Галактики. При этом торможение будет тем сильнее, чем выше плотность диффузной материи и больше скорость Солнечной системы относительно газово-пылевой среды. Кроме того, чем более длительной будет наступившая галактическая зима, тем больше затормозится Солнце при своем обращении вокруг центра Галактики; планеты, астероиды, кометы и метеорные тела при своем обращении вокруг Солнца и спутники при своем обращении вокруг планет.

При торможении газово-пылевой средой планеты и другие небесные тела Солнечной системы будут постепенно приближаться к Солнцу, спутники планет будут приближаться к своим планетам, а вся Солнечная система будет постепенно приближаться к центру Галактики. То же самое, конечно, относится и ко всем небесным телам нашей Галактики и всех других галактик.

Скорость приближения небесных тел к центральному телу, вокруг которого они обращаются, зависит от различных факторов: от плотности газово-пыле вой среды, в которой они находятся, от ее протяженности, от расстояния небесных тел от центрального тела, от массы центрального тела, от массы и размеров небесных тел и, наконец, от скорости движения небесных тел.

Небесные механики вывели формулу тормозящей силы, от которой зависит скорость приближения небесных тел к центральному телу: спутников к планете, планет к звезде, звезд к центру Галактики и т. д. Если иметь ввиду не абсолютное, а относительное торможение небесных тел, т. е. торможение небесных тел относительно друг друга, то эта формула относительного торможения будет выглядеть следующим образом.

Если радиусы (или диаметры), массы и расстояния от Солнца (или орбитальные скорости) планет Солнечной системы выразить в радиусах (диаметрах), массах и расстояниях (скоростях) Земли от Солнца, то современное относительное торможение планет Солнечной системы, вычисленное по этой формуле, будет выглядеть, приблизительно, следующим образом:

При внимательном взгляде можно заметить, что по величинам относительных торможений планеты Солнечной системы (в настоящее время) можно разделить на ряд групп. К одной группе можно отнести планеты земной группы без Меркурия. Их относительное торможение не очень отличается друг от друга и находится в пределах 1 - 1,74 единиц. Ко второй группе относятся планеты-гиганты. Их относительное торможение равно от 0,028 до 0.091 единиц. Особняком стоят Меркурий, Плутон и Церера. Относительное торможение Меркурия и Цереры примерно в 5 раз больше других планет земной группы, относительное торможение Плутона во много, примерно в 25 раз, превышает среднее относительное торможение планет-гигантов. Очень внушительным является различие относительного торможения планет земной группы, с одной стороны, и планет-гигантов с другой. Относительное торможение планет земной группы превышает относительное торможение планет-гигантов примерно в 20 раз.

Итак, планеты Солнечной системы, как и другие небесные тела во время галактических зим, испытывают торможение в своем обращении вокруг Солнца газово-пылевой средой, в которую они вместе с Солнцем погружаются при пересечении плоскости Галактики, спиральных рукавов и туманностей (облаков) на периферии Галактики. При этом они постепенно приближаются все ближе и ближе к Солнцу и скорость этого приближения зависит от величины их относительного торможения. А от скорости их приближения зависят их расстояние от Солнца в тот или иной момент времени. Таким образом, расстояние планет от Солнца и расстояние между двумя соседними планетами (точнее, их орбитами) находятся в самой непосредственной зависимости от величин относительного торможения планет. Соответственно, расстояние всех других небесных тел Солнечной системы, Галактики и Метагалактики от центральных тел, вокруг которых они обращаются по своим орбитам, а также расстояние между этими телами (орбитами) также зависят от величин их относительного торможения.

Однако при этом необходимо иметь ввиду, что, во-первых, относительное торможение планет, его величина не является постоянной, она изменяется с течением времени при изменении характеристик планет: их расстояний от Солнца и, следовательно, их орбитальных скоростей, их масс и размеров. Во-вторых, скорость приближения планет и других небесных тел Солнечной системы к центральному телу зависит не только от величин их относительного торможения, но и от темпов увеличения массы их вещества, поскольку при увеличении массы небесных тел увеличивается сила их гравитационного притяжения, что ведет к дополнительному сближению небесных тел с центральными телами, вокруг которых они обращаются.

На скорость приближения планет и других небесных тел: астероидов, комет и метеорных тел к Солнцу и спутников к планетам во время галактических зим влияет и противодействующий фактор: ускорение и, следовательно, удаление, или ограничение приближения небесных тел к центральному телу под воздействием механизма приливного трения.

Если свести в одну таблицу величины относительного торможения планет и их расстояния от Солнца, то никакой взаимосвязи между ними как будто бы не обнаруживается.

Но, если вместо расстояний от Солнца до орбит планет в таблицу внести межпланетные расстояния, т.е. средние расстояния между их орбитами, равные (a_n)-a_n-1, а также отношения расстояний двух соседних планет от Солнца, равные (a_n)/a_n-1, то зависимость планетных расстояний от Солнца от относительного торможения планет выявится достаточно четко.

Если взглянуть на вторую строку таблицы, то можно заметить, что расстояния между двумя соседними планетами постепенно увеличиваются, так, что расстояния между двумя более отдаленными от Солнца планетами больше, чем расстояния между двумя более близкими к Солнцу планетами. Исключение составляют расстояния между Меркурием и Венерой, Нептуном и Плутоном. Но именно здесь проходит, как мы видели выше, граница между различными группами планет по их величинам относительного торможения.Меркурий оторвался от своих собратьев из планет земной группы и быстрее приближается к Солнцу. Его расстояние от Венеры больше (0,336 а.е.), чем расстояние Венеры от Земли (0,277 а. е.). И объясняется это исключительно тем обстоятельством, что Меркурий имеет в пять раз большее относительное торможение, чем другие планеты земной группы.Плутон же «наступает на пятки» Нептуну, так что время от времени пересекает его орбиту. Расстояние от Плутона до Нептуна меньше (9,381 а.е.), чем расстояние от Нептуна до Урана (10,876 а.е.) И объясняется это также тем, что Плутон имеет во много раз большее относительное торможение, чем планеты-гиганты, особенно Нептун.

Других аномалий в межпланетных расстояниях в этой строке таблицы не обнаруживается, по крайней мере четко. Но если мы обратимся к третьей строке этой таблицы, то здесь можно обнаружить еще одну аномалию в межпланетн ых расстояниях. Она выглядит особенно рельефно, если отношение (a_n)/a_n-1 расположить в порядке их возрастания:

Если теперь вспомнить, что аномалии в относительных торможениях планет находятся как раз в тех местах, где обнаруживаются аномалии в межпланетных расстояниях, то нетрудно догадаться, что между ними существует самая прямая взаимосвязь. В самом деле, аномалии в межпланетных расстояниях существуют: первая - между Меркурием и Венерой, вторая - между Марсом и Юпитером, и третья - между Нептуном и Плутоном. И именно здесь же имеют место резкие переходы в величинах относительного торможения: относительное торможение Меркурия равно 6,9, относительное торможение других планет земной группы в пять раз, в среднем, меньше и поэтому они отстают от него в своем приближении к Солнцу, относительное торможение планет-гигантов в 20 раз меньше относительного торможения планет земной группы и поэтому планеты-гиганты отстают от них, а относительное торможение Плутона примерно в 25 раз больше, чем у планет-гигантов, и поэтому он слишком близко приблизился к ним (Нептуну), что для него, возможно, в будущем чревато серьезными последствиями.

Можно было бы предположить, если не учитывать ускорение планет под влиянием приливного механизма, что в далеком будущем Меркурий настолько далеко оторвется от планет земной группы в своем беге к Солнцу, что упадет на его поверхность, затормозившись в верхних слоях его атмосферы. Плутон же настолько близко подойдет к Нептуну, что либо упадет на его поверхность, либо, что по-видимому, менее вероятно, перейдет на его орбиту. Любопытно, что Плутон, если он перейдет на орбиту Нептуна в далеком будущем, должен, по-видимому, обращаться вокруг Нептуна в качестве его спутника в обратном направлении. А это наводит на размышление относительно обратного движения вокруг Нептуна его большого спутника Тритона. Не таким ли образом Тритон, будучи ранее десятой планетой Солнечной системы, перешел на орбиту Нептуна?

Впрочем, для Плутона имеется и третья возможность, связанная с большим наклонением его орбиты (17,2⁰). Он может, благодаря его большому наклонению, которое, впрочем, постепенно уменьшается, обогнать Нептун и занять место восьмой планеты. А Нептун переместится в этом случае с восьмого на девятое место. И, таким образом, Плутон в далеком будущем, может быть, будет располагаться некоторое время между Ураном и Нептуном. Можно предположить, что небольшая планета Хирон, расположенная между орбитами Урана и Сатурна, раньше была за планетами-гигантами, а затем обогнала их и заняла современное положение.

Что межпланетные расстояния зависят от величин относительного торможения планет, видно и из их сопоставления у планет-гигантов. В самом деле, относительное торможение Сатурна превышает относительное торможение Юпитера в 1,2 раза и поэтому расстояние между ними является наименьшим - 4,34 а.е. Относительное торможение Урана, наоборот, меньше относительного торможения Сатурна в 1,5 раза и поэтому расстояние между ними намного больше, чем расстояние между Сатурном и Юпитером, оно равно 9,64 а.е. Относительное же торможение Нептуна меньше, и в еще большей степени, относительного торможения Урана. Их отношение равно 2,1 и, соответственно, расстояние между ними, как и следовало ожидать, является небольшим, оно равно 10,88 а.е.

Что же касается планет земной группы, то их межпланетные расстояния не находятся в такой четкой зависимости от их современных величин относительных торможений. А это говорит об их несколько ином происхождении и развитии. Но на этом вопросе мы остановимся ниже.

Спиральные рукава Галактики играют огромную, как мы видели выше, роль в развитии небесных тел Солнечной системы, поэтому необходимо выяснить вопрос об их происхождении. То обстоятельство, что многие галактики в настоящее время не имеют спиральной структуры, наводит на мысль, что спиральная структура галактики, в том числе нашей, является преходящим явлением. Она проявляется на определенных этапах развития галактики и затем, со временем, исчезает, а через какое-то время снова возникает. Зададимся вопросом, что произойдет, если к краю газового диска Галактики приблизится гигантское плотное газово-пылевое облако из межгалакти ческого пространства, которое будет двигаться в плоскости Галактика по касательной к краю газового диска (см.рис. 6).

   В свете вышесказанного на этот вопрос можно ответить следующее. Большое газово-пылевое облако, погрузившись в газовую среду диска Галактики и тормозясь в ней, будет обращаться вокруг центра Галактики. Поскольку у этого облака сохраняется еще большая часть его количества движения, то оно будет двигаться вокруг центра Галактики, а поскольку оно в газовой среде диска Галактики тормозится и тормозится непрерывно, то облако, все более теряя запас количества движения, будет обращаться вокруг центра Галактики не по замкнутой эллиптической орбите, а по спирали, все более и более приближаясь к центру Галактики.

Но облако, в отличие от звезд, является огромным, протяженным. И его разные части будут притягиваться к центру Галактики с различной силой. Кроме того, та часть облака, которая ближе всего находится к центру Галактики, раньше войдет в газовую среду диска Галактики, чем противоположная часть облака, и затем, при приближении облака к центру Галактики, будет все время находиться в более плотной газовой среде. Следовательно, ближняя к центру Галактики часть облака не только будет притягиваться к центру с большей силой, но и быстрее будет тормозиться. А все это приведет к тому, что вещество облака будет приближаться к центру Галактики по спирали, дифференцировано. С большей скоростью к центру Галактики будет перемещаться ближняя часть газа и пыли облака, с наименьшей - дальняя часть. И когда ближняя часть облака уже приблизится к центру Галактики, дальняя его часть будет находится еще далеко на периферии.

В дальнейшем возникшая спиральная структура Галактики будет поддерживаться другими, меньшими по размерам облаками, попадавшими в сферу действия Галактики из межгалактического пространства. Те из них, которые будут находиться в плоскости Галактики впереди спирального рукава, будут тормозиться еще сильнее, ввиду их меньшей плотности, и спиральный рукав, догоняя их, будет присоединять их к себе. Те же из них, которые будут двигаться вокруг центра Галактики позади спирального рукава, будут находиться в его «тени», где плотность газовой среды будет во много раз меньше, чем в среднем в газовом диске Галактики, поскольку спиральный рукав вычерпывает диффузную материю при своем движении вокруг центра Галактики. Вследствие этого, эти облака будут тормозиться меньше, чем спиральный рукав, а они будут догонять и вливаться в него, увеличивая его массу и плотность.

Но все же основным поставщиком газа и пыли в спиральные рукава являются гигантские газово-пылевые облака, которые периодически подходят к галактикам из межгалактического пространства и порождают спиральные рукава, а затем питают их. Но рано или поздно вещество того или иного газово-пылевого облака иссякает, и спиральный рукав, который питался из этого облака, начинает постепенно уменьшаться и по длине, и по ширине (диаметру), и по плотности. Поскольку в спиральный рукав поступает теперь меньше диффузной материи, чем у него постоянно забирают звезды при пересечении ими рукава, то он начинает размываться после исчезновения облака и вскоре тоже исчезает, отдав остатки газа и пыли звездам. Но, поскольку со временем к Галактике будут подходить новые облака, они снова и снова будут порождать (возрождать) спиральные рукава, которые возникнут и, просуществовав какое-то время, снова будут размываться и исчезнут. Спиральные рукава подобны рекам на Земле, берущим начало в болотах (газово-пылевое облако), которые их питают, и текущим в озера или моря (центр Галактики). Если болото в засушливую погоду высохнет, то обмелеет, а затем высохнет, и река, которую это болото питало.