|
|
В настоящее время почти общепринят
взгляд, что Луна некогда отделилась от Земли. Поэтому-то она и является
"земным спутником, все время вращается вокруг Земли и вместе с нею
вокруг Солнца.
Луна — детище нашей Земли, часть ее, каким-то путем от нее
отделившаяся. Проследить этот путь отделения Луны от Земли помогла небесная
механика, наука, занимающаяся изучением движения планет и комет вокруг
Солнца, движения спутников вокруг их планет, образования форм небесных светил
и т. д.
Сын знаменитого основоположника эволюционного учения
Чарльза Дарвина — Джордж Дарвин, — крупный математик и специалист по небесной
механике, разработал математическую теорию приливов и так называемого
приливного трения.
Прежде чем изложить выводы Дж. Дарвина, скажем, что такое
«приливное трение» и почему оно возникает.
Ближайший к Луне приливный горб не стоит неподвижно на
поверхности Земли. По мере поднятия Луны на небе этот выступ движется за
Луной, с востока на запад. Вращение же Земли вокруг оси происходит по
направлению с запада на восток, то есть в обратном направлении. Очевидно, что
вся масса воды приливного горба будет действовать на вращающийся земной шар
как гигантский тормоз. Надо вспомнить, что вода имеет некоторую вязкость;
вязкость эта обусловлена внутренним трением ее частиц, когда они перемещаются
друг относительно друга. Благодаря этому возникает то трение, которое и
называется приливным. Это «приливное трение», конечно, ничтожно в сравнении с
огромной массой земного шара. Однако оно действовало и действует изо-дня в
день в течение многих десятков миллионов лет.
Очевидно, что приливное трение, действуя в течение
миллионов веков как тормоз, должно было замедлять вращение Земли вокруг оси.
А это заставляет предположить, что в отдаленные геологические периоды,
десятки и сотни миллионов лет тому назад, Земля наша должна была вращаться
быстрее, чем теперь.
Если приливное трение действует как тормоз, то,
действительно, должно было быть время, когда период вращения нашей Земли
вокруг оси составлял не 24 часа, а, допустим, 23, 22, 21 час и т. д., то есть
Земля успевала обернуться один раз вокруг своей оси за более короткие
промежутки времени.
Законы механики показывают, что должно происходить и
замедление движения Луны вокруг Земли, и одновременно с этим постепенное
удаление ее от Земли на все большее расстояние. С увеличением расстояния
должен увеличиваться период обращения Луны вокруг Земли, то есть
продолжительность лунного месяца.
Вычисления, произведенные Дж. Дарвином, приводят к выводу,
что продолжительность земных суток должна увеличиваться в связи с действием
приливного трения приблизительно на шесть секунд в столетие. Замедление
вращения Земли будет продолжаться до тех пор, пока земные сутки не будут в
точности равны лунному месяцу. По вычислениям Дж. Дарвина это должно
наступить тогда, когда Луна будет находиться на расстоянии вдвое большем чем
в настоящее время и когда период обращения Луны вокруг Земли будет равен
45—50 теперешним суткам. Значит, в это время одни земные сутки, сравнявшись с
периодом оборота Луны вокруг Земли, будут продолжаться более тысячи часов.
Если в настоящее время Луна постепенно удаляется от Земли
и происходит удлинение земных суток и лунного месяца, то в ка- ком-то далеком
прошлом Луна должна была быть гораздо ближе к Земле, а земные сутки должны
были быть короче, как равно и лунный месяц.
Д. Дарвин пришел к такому выводу: при расстоянии Луны от
Земли, равном приблизительно 14 000—15 ООО километров, период вращения Земли
вокруг оси составлял только четыре- пять часов. Идя мысленно все дальше и
дальше в глубь веков, мы будем, выражаясь словами самого Дж. Дарвина, «видеть
очами нашего анализа Луну еще ближе к Земле». Дальнейшее заключение совсем
легко сделать: было, очевидно, и такое время, когда Земля и Луна составляли
одно тело. На основании математических расчетов можно заключить даже, когда
примерно могло произойти отделение Луны от Земли.
Ученик Джорджа Дарвина—Джеффрейс, один из выдающихся
современных английских математиков, произвел подобное вычисление, используя
все новейшие данные. По его оценке, отделение Луны от Земли произошло не
менее четырех миллиардов лет тому назад.
Заметим, что геологи считают возраст Земли равным примерно
двум миллиардам лет. Но, конечно, отделение Луны от Земли произошло в
догеологические времена, то есть тогда, когда история земной коры в сущности
еще не начиналась. В это время Земля — Луна представляли собою одно тело,
состоявшее из расплавленного, вязкого, жидкого вещества, вроде лавы,
вытекающей из жерл вулканов. Это был начальный период существования Земли,
представлявшей собой частицу Солнца, ибо Солнце породило все планеты,
движущиеся вокруг него.
Когда Земля и Луна составляли одно жидкое тело, период
вращения этого тела вокруг оси был около четырех часов. Значит, это тело
вращалось очень быстро. Математические вычисления показывают, что и форма этого
тела была особенная: оно походило на гигантскую грушу. Это грушевидное тело и
разделилось на части; меньшая часть стала тем, что мы называем Луной.
Но почему же планета «Земля — Луна» приняла форму
гигантской груши?
Оказывается, что форма вращающейся жидкой массы зависит от
скорости ее вращения. При самой большой скорости вращения вокруг оси жидкая
масса, как показал впервые один из самых
знаменитых математиков всего мира — Анри Пуанкаре (1854—
1912), должна иметь именно грушевидную форму. Как показано на рисунке 67,
«Земля — Луна», постепенно меняя свою форму, приняла, наконец, вид гигантской
груши. Разделению подобного тела на части, согласно Джорджу Дарвину, помогло
приливное воздействие, которое Солнце оказывало на это тело.
Когда тело «Земля — Луна» постепенно дошло до жидкого
состояния, его скорость вращения вокруг оси сделалась наибольшей. Это значит,
что возросла также и центробежная сила, которая стремится удалять все частицы
вращающейся жидкой массы от оси вращения. Тут еще имели действие приливы,
вызываемые Солнцем: они постепенно вытянули тело «Земля — Луна» по
направлению к Солнцу. Наконец, наступил момент разделения: небесное тело
«Земля — Луна» разделилось на два небесных тела.
Очень б льшое влияние оказало здесь еще и явление так
называемого резонанса. Подвергаясь действию приливов СО стороны тела
67. Схема происхождения Луны большой массы (Солнца), частички «Земли — Луны»
должны были совершать колебательное движение. Эти колебания малы: наибольшее
удаление частицы от начального ее положения составляет несколько сантиметров;
но жидкое тело и само (без действия приливов) может колебаться, т. е. имеет,
как говорят в физике, собственный период колебаний. Сила тяготения стремится
вернуть жидкое тело к его прежней форме и тем самым вызывает в нем колебания.
Что же в конце концов произойдет? Очевидно, усиление колебаний. Один
житейский пример сделает этот вопрос ясным.
Слабыми толчками можно сильно раскачать качели, если эти
толчки давать в соответствии с направлением качания. В этом случае последовательные
толчки будут как бы складываться. В этом и заключается принцип резонанса:
малая относительно, но периодически в определенном направлении действующая
сила может при некоторых условиях вызвать очень сильное периодическое
движение, может все более и более усиливать колебания.
В нашем случае жидкая масса «Земля — Луна» впитывала,
поглощала те колебания, которые возбуждались в нем благодаря солнечным
приливам; эти колебания «складывались» и в результате усиливались, размахи их
возрастали, становясь постепенно при каждом приливе все большими и большими.
Иначе говоря, грушевидное тело «Земля — Луна» постепенно больше и больше
вытягивалось по направлению к Солнцу. При каждом солнечном приливе подобное
вытягивание к Солнцу должно было делаться настолько значительным, что ось
тела «Земля — Луна», направленная к Солнцу, стала уже в два-три раза длиннее
оси его вращения, проходящей через его полюсы.
Когда подобное состояние наступило, «Земля — Луна» должна
была разорваться на две части. Вот каким путем совершилось рождение Луны
согласно теории Джорджа Дарвина.
Отметим, что эта теория рождения Луны хорошо объясняет
относительно малую плотность Луны: наиболее плотные части были сосредоточены
в центре Земли, а Луна образовалась из поверхностных ее слоев, менее плотных.
Будущее Луны можно тоже обрисовать, хотя и не совсем еще
уверенными штрихами. Математические расчеты показывают, что Луна должна
удаляться от Земли, хотя и очень медленно. Сутки и месяц должны увеличиваться
и наконец сравняются. В это время и Земля, и Луна будут обращены друг к другу
одной и той же стороной каждая. Месяц и звездные земные сутки будут равны
45—50 теперешним суткам.
Но затем сутки, удлиняясь еще более под влиянием солнечных
приливов, будут длиннее месяца. И тогда Луна начнет возвращаться к Земле,
приближаться к ней.
Этот процесс будет очень длительным. Наконец, Луна
приблизится к Земле настолько, что форма ее начнет чрезвычайно сильно
искажаться.
Когда Луна приблизится к Земле так близко, что расстояние
между центрами Земли и Луны сделается равным двум с половиной земным
радиусам, должна наступить катастрофа. Тогда, как это математически
подсчитано, Луна разломится на несколько кусков. Это произойдет потому, что
земные приливы на таком близком расстоянии достигнут огромной силы. Разность
притяжений самых близких и самых далеких от Земли частей Луны станет так
велика, что Луна раздробится; приливные силы превысят взаимное притяжение
частей Луны. Каждый из кусков Луны— этих, так сказать, новых спутников
Земли—будет двигаться очень близко от Земли; составляя тесную группу,
спутники будут часто сталкиваться и от этого дробиться еще больше. В
результате вокруг Земли образуется что-то вроде роя или кольца мелких
спутников, подобного тому кольцевидному рою твердых тел, который мы теперь
хорошо знаем как кольца планеты Сатурн ( 68).
Такое на миллиарды лет отдаленное будущее предвещают Луне
вычисления и математические расчеты астрономов-теоретиков.
«Возвращение Луны,—говорит Джеффрейс, большой авторитет в
этом вопросе, — будет происходить медленно, и океан может замерзнуть прежде,
чем оно завершится».
Невообразимо огромные промежутки времени, исчисляемые
миллиардами веков, отдаляют нас от этих будущих пертурбаций. Это будущее так
невероятно далеко от нас, что нет никаких оснований всерьез подвергать
обсуждению вопрос о том, когда именно это будет и что будет в этом случае с
обитателями Земли.
Настоящая история человечества только еще началась. Заря
этой истории занялась в Октябре 1917 г. Великая Октябрьская Социалистическая революция в СССР открыла первую страницу огромного фолианта многотомной
истории человеческой культуры.
|