Происхождение и развитие солнечной системы

Страница 5

Кометы, постепенно увеличиваясь в размерах и массе и так же постепенно приближаясь к Солнцу, со временем превращаются в маленькие ледяные планетки, в недрах которых возникает процесс глубинной дифференциации вещества. Но далеко не все кометы превращаются в ледяную планету, лишь ничтожно малая часть их, быть может одна из миллиона, точно так же, как далеко не все ледяные планеты становятся планетами-гигантами. Например, Плутону не суждено стать планетой-гигантом. Его масса и плотность слишком малы и, вследствие этого, он имеет чрезмерно большое относительное торможение. Поэтому Плутон, прежде чем успеть стать планетой-гигантом, слишком близко приблизится к Нептуну и может упасть на его поверхность, увеличив массу Нептуна, либо, что менее вероятно, перейдет на его орбиту, превратившись в его новый спутник. Как можно предположить, именно такая участь постигла Тритон, который раньше был планетой, а затем перешел на орбиту Нептуна. Плутон может также, что более вероятно, обогнать Нептуна, а может, и Урана.

Подобно этому, не всем кометам суждено в будущем стать ледяными планетами. Многие из них погибнут в борьбе за место под Солнцем, не успев превратиться в планету, если они слишком близко, вследствие их большого относительного торможения, подойдут к расположенной ближе к Солнцу планете или более крупной комете и либо упадут на их поверхность, увеличив их массу, либо перейдут на орбиту вокруг них, превратившись в их спутника. Впрочем, превращение кометы (или ледяной планеты) в спутник лишь на время отсрочит ее гибель, поскольку и спутники, хотя и не все, приближаются, вследствие их торможения в газовой среде, к своим планетам и также со временем падают на их поверхность.

Такая судьба ожидает большинство малых тел Солнечной системы. Немногим из них суждено стать крупными небесными телами, а планетами - единицам.

Кометы имеют большие эксцентриситеты, порядка 0,3 - 0,4 и более. Несколько меньшие эксцентриситеты, порядка 0,1 - 0,3, имеют ледяные планеты. Еще меньшие, как правило менее 0,1, эксцентриситеты имеют планеты-гиганты и планеты земной группы. Самые большие эксцентриситеты имеют, как правило, самые мелкие и одновременно самые отдаленные от Солнца кометы и именно поэтому они чаще всего гибнут, поскольку вероятность столкновения небесного тела с другими небесными телами тем выше, чем, во-первых, больше его эксцентриситет и, во-вторых, чем меньше наклонение его орбиты. Чем ближе орбита малого небесного тела расположена к плоскости солнечной системы, вблизи которой обращается большинство ее небесных тел, и чем больше места, вследствие этого, занимает тело в ее плоскости, тем меньше шансов выжить имеет оно.

То обстоятельство, что большие кометы и ледяные планеты имеют большие эксцентриситеты, накладывает отпечаток на межпланетные расстояния планет-гигантов. Ледяные планеты и большие кометы, по-видимому, не могут чрезмерно длительное время располагаться друг около друга ближе какого-то определенного расстояния между их орбитами, порядка 10 а.е., поскольку при меньшем расстоянии их орбиты будут пересекаться, как это имеет место у Плутона с Нептуном и, рано или поздно, планеты или большие кометы, обращающиеся по пересекающимся орбитам, столкнутся. Плутон, имея эксцентриситет 0,25, нe столкнулся до сих пор с Нептуном только потому, что имеет большое наклонение орбиты - около 170. Но в ближайшую галактичес кую зиму расстояние от Нептуна и наклонение орбиты Плутона уменьшится и тогда его столкновение с Нептуном вполне может произойти.

4. Происхождение астероидов

Астероиды, как и ледяные планеты, происходят из комет, но их происхождение из комет весьма значительно отличается от происхождения из комет ледяных планет. Если ледяные планеты происходят из комет на периферии Солнечной системы за последней планетой-гигантом Нептуном, то астероиды происходят из комет вблизи Солнца, ближе первой из планет-гигантов Юпитера.

Между орбитами каждых двух соседних планет-гигантов расположены пояса комет, подобных астероидному поясу, расположенному между орбитами Марса и Юпитера. При этом количество и совокупная масса второго кометного пояса, расположенного между орбитами Сатурна и Урана, возможно, превосходит количество и совокупную массу комет первого кометного пояса, расположенного между орбитами Юпитера и Сатурна, в несколько раз. Точно также третий кометный пояс, расположенный между орбитами Урана и Нептуна, возможно, превосходит в несколько раз второй кометный пояс.

Возникновение кометных поясов между орбитами планет-гигантов связано с тем, что эксцентриситеты планет все более уменьшаются в процессе их эволюции, и вследствие этого между ними возникают бреши, свободные промежутки, так, что ближняя к Солнцу из двух планет в афелии, при наибольшем удалении от Солнца, уже не достигает той точки, которой достигали ранее она и соседняя планета в перигелии, при наибольшем приближении к Солнцу.

Если кометы при их больших эксцентриситетах движутся по своим орбитам так, что они пересекаются между собой и если ледяные планеты с их меньшим эксцентриситетом движутся по орбитам так, что афелий одной ледяной планеты и перигелий другой, более отдаленной от Солнца и соседней с первой, соприкасаются или почти соприкасаются друг с другом, то планеты-гиганты с их малым эксцентриситетом обращаются вокруг Солнца таким образом, что между их орбитами возникают большие свободные промежутки. Но природа не терпит пустоты, и свободную брешь сразу же занимают тысячи комет.

Вообще, кометы размещаются в Солнечной системе везде, не только в свободных промежутках между орбитами планет-гигантов, но и недалеко от них. Но все они скоро исчезают, захватываясь планетами, в сферу действия которых они попадают. Поэтому длительное существование большинства комет вблизи орбит планет является невозможным. Рано или поздно их пути пересекутся, что закончится для комет прекращением их существования. Но в зоне планет-гигантов положение для части комет изменяется, ибо посредине между орбитами планет-гигантов с их малыми эксцентриситетами возникают бреши, в которых кометы могут находиться более продолжительное время, в течение всего галактического лета. Многие из них при этом увеличиваются, захватывая другие, более мелкие кометы и увеличивая за их счет свои размеры и массы.

Казалось бы, каждая комета, приблизившись к орбите планеты, должна либо упасть на ее поверхность, либо перейти с околосолнечной орбиты на околопланетную, либо, наконец, резко изменить свою орбиту и уйти из Солнечной системы по гиперболической орбите. Однако, на самом деле, все происходит несколько иначе. Существование астероидного пояса между орбитами Марса и Юпитера и тот факт, что мелкие астероиды в нем расположены не только дальше больших астероидов от Солнца, но и ближе, говорит о том, что мелкие тела Солнечной системы могут при благоприятных обстоятельствах обгонять более крупные небесные тела.

Конечно, не все мелкие тела могут обогнать более крупные. Многие из них будут при обгоне захвачены крупными телами, но и многие из мелких тел могут благополучно миновать эту опасную для них зону.

Из всех характеристик небесных тел некоторые являются либо более благоприятными, либо менее благоприятными для выживания небесных тел во время обгона ими крупных тел. К этим характеристикам относятся относительное торможение, эксцентриситет и наклонение орбиты небесного тела к плоскости солнечной системы.

Чем большим является относительное торможение небесного тела, тем быстрее оно приближается к Солнцу и тем быстрее пройдет через опасную зону, т.е. через орбиту планеты. При равных плотности и расстоянии от центрального тела у двух тел относительное торможение тем больше, чем меньше его масса, поэтому более мелкие тела, при прочих равных условиях, имеют больше шансов благополучно обогнать планету. Поэтому кометы могут обгонять планеты-гиганты, а ледяные планеты, по-видимому, нет. А из комет больше шансов имеют более мелкие кометы. Еще легче пройти через опасную зону метеорным телам.

Из двух одинаковых комет, имеющих разные эксцентриситеты, легче, по-видимому, пройти через орбиту планеты-гиганта или ледяной планеты той, которая имеет меньший эксцентриситет, поскольку она занимает меньше места в плоскости и объеме Солнечной системы. А из двух комет, имеющих разные наклонения орбит, легче пройти через опасную зону, при прочих равных условиях, той, которая имеет большее наклонение орбиты к плоскости орбиты обгоняемой ею планеты.