Строение и эволюция звезд и планет

     Изолировавшись  от атмосферы и начав самостоятельное существование, газовый диск постепенно все более охлаждается, так что капельки жидкости при этом затвердевают. Но затвердевание вещества газового диска в мелкие кристаллики, а затем градинки, происходило и раньше, а теперь оно лишь усиливается, так что вскоре весь диск превращается из жидких капелек, твердых кристалликов и еще сохранившихся паров в миллиарды легких спутничков. Спутнички, возникшие раньше, вычерпывают жидкую часть ледяной компоненты, увеличивая свои размеры и массу. И в конце концов вещество, оторвавшееся от атмосферы и оставшееся на орбите планеты, превращается в твердые спутнички самых различных размеров: от миллиметров до десятков метров. При этом они все обращаются в плоскости экватора планеты без малейшего отклонения от нее, так что их наклонение должно быть равно нулю. Но то же самое, по-видимому, нельзя сказать об их эксцентриситете.

     Если  сравнивать кольца различных планет-гигантов, они будут иметь и различия. Возможно различие их химического состава, если различен состав облаков планет-гигантов. Следует отметить, что в состав спутничков колец планет-гигантов входит не только ледяная компонента облаков, но и пыль космических осадков. Необходимо отметить так же, что после окончания галактической зимы вещество спутничков колец пополняется за счет ледяной компоненты спутников планет, которые теряют ее при разогреве под воздействием приливного трения. Если бы не происходило это пополнение спутничков колец ледяной компонентой ближних спутников и даже пылью с поверхности маленьких спутничков, то, возможно, кольца уже исчезли бы или, по крайней мере, были бы менее плотными. Возможно, у Нептуна будут обнаружены уникальные кольца, которые обращаются, быть может, вокруг Нептуна в обратную сторону, поскольку они могут образовываться Тритоном. А может быть, в обратную сторону обращаются только несколько внешних разряженных колечек, а внутренние, тоже разряженные, обращаются в прямом направлении, т. к. они могли образоваться из атмосферы. Но, поскольку Нептун вращается медленно, у него может и не быть колец с прямым обращением. Плотность колец должна быть тем больше, чем более массивной является атмосфера планеты и чем больше является ее скорость вращения. Низкая плотность колец Юпитера может быть объяснена близостью Солнца, которое способствует сухому испарению (сублимации) вещества спутничков и его диссипации в межпланетное пространство вместе с потоком диссипирующих водорода и гелия. Ведь кольца планет-гигантов, прежде всего кольца Юпитера, ближе всего расположенные к Солнцу, после окончания галактической зимы ничем не защищены от солнечных лучей, в отличие, например, от поверхности планет, которые защищены облачным экраном. Да и образоваться спутнички колец Юпитера из-за близости к Солнцу могли, по-видимому, в меньшем количестве и с меньшими размерами и массой. Кроме того, они, возможно, под влиянием солнечного излучения уменьшаются до сих пор на протяжении всего галактического лета. Низкая плотность колец Урана может быть объяснена тем, что в отличие от других планет-гигантов он переодически поворачивается к Солнцу таким образом, что его кольца обращены к Солнцу не ребром и не под небольшим углом, а всей поверхностью, так что солнечные лучи падают на кольца Урана почти перпендикулярно. В результате на единицу площади колец Урана приходится солнечной лучистой энергии несколько больше, чем у кольца Сатурна. Поэтому ледяная компонента колец Урана, как и Юпитера, подвергаясь более сильному нагреву солнечными лучами, чем у Сатурна, постепенно диссипировала посредством сублимации в межпланетное пространство. И в кольцах Урана и Юпитера почти не осталось ледяной компоненты, но сохраняется еще силикатная компонента, которая, как полагают некоторые ученые, пополняется за счет небольших спутников, например, Амальтеи у Юпитера, а так же тех спутников, которые расположены между кольцами диска.

     У Сатурна, возможно, происходит пополнение диска за счет вещества спутников  не только силикатной, но и ледяной  компоненты: водным льдом и замерзшими углекислотой, метаном, аммиаком и т. д. 
 

     Во-первых, все небесные тела Солнечной системы  во время галактических зим увеличивают  свои размеры и массу, т.е. растут. Во-вторых, небесные тела во время галактических  зим приближаются к центральному телу так, что с каждой галактической  зимой находятся к Солнцу все ближе, а спутники, кроме того, приближаются к своим планетам.

     При этом увеличение разных небесных тел  происходит неодинаковыми темпами. Быстрее всего растут планеты-гиганты  и Солнце, а медленнее всего - планеты  земной группы и другие силикатные тела. Приближение же небесных тел к их центральным телам происходит под воздействием, во-первых, торможения небесных тел в газово-пылевой среде диффузной материи, а, во-вторых, под воздействием увеличения силы гравитационного притяжения небесных тел к центральному телу, поскольку их массы увеличиваются, а расстояние между ними уменьшается.

     Вследствие  этого небесные тела, имеющие одинаковое происхождение, должны подчиняться  некоторым общим для них закономерностям. Например, масса планет-гигантов должна быть тем больше, чем ближе к Солнцу они расположены, и, в общем-то, они и подчиняются этой закономерности, хотя здесь, как это бывает часто, имеется и исключение - масса Нептуна несколько больше массы Урана. Но у других планет-гигантов эта закономерность достаточно четко выражена: масса Юпитера больше массы Сатурна в 3,35 раз, а масса Сатурна больше массы Урана в 6,5 раза. Если эта закономерность верна, то за орбитой Нептуна (и Плутона) должны быть еще крупные планеты с массами в несколько масс Земли, затем в 1 массу Земли и т. д. Однако следует иметь ввиду, что увеличение масс небесных тел является далеко не односторонним, прямолинейным. Оно сопровождается в то же время и периодическими уменьшениям и масс то одних, то других небесных тел. И происходит это по разным причинам: из-за быстрого осевого вращения под влиянием центробежной силы, из-за малых масс многих небесных тел, не способных удержать атмосферу, особенно водород и гелий, из-за нагрева солнечной энергией, из-за нагрева приливным трением.

     Вполне возможно, Юпитер уменьшился в массе и уменьшается и в настоящее время посредством мощного вихря в зоне большого красного пятна вследствие близости Юпитера к Солнцу и его относительно быстрого осевого вращения. Кроме того, возможно,что Тритон был раньше пятой большой планетой, но затем, приблизившись к Нептуну на опасное расстояние, он потерял почти все свое вещество при нагревании под воздействием механизма приливного трения, а затем и вовсе перешел на его орбиту.

     Можно также предположить, что Плутон и Харон раньше, будучи независимыми планетами, до того как Плутон захватил Харона на свою орбиту, были большими планетами, имея по несколько масс Земли, но затем, взаимно истребляя друг друга, когда Харон догнал Плутона, они растеряли большую часть своего вещества, оставив себе лишь несколько процентов. Если это так, то раньше было семь из известных больших планет: пятой был Тритон, шестой - Плутон и седьмой - Харон.

     С другой стороны, если в прошлом планеты-гиганты  были дальше от Солнца и меньше в  размерах и массе, то необходимо согласится и с тем, что взамен гибнущих в недрах Солнца или вблизи его планет-гигантов должны появляться все новые и новые планеты-гиганты. И эти новые планеты-гиганты не появляются в готовом виде откуда-то извне, а порождаются в Солнечной системе постоянно. Вернее, они не рождаются, а вырастают из ледяных планет, расположенных на периферии Солнечной системы, одной из которых является небольшая планета Плутон, за которой, несомненно, расположен целый ряд ледяных планет, больших, с массой, соизмеримой с массами Земли и Марса, и, затем, малых, с массой, соизмеримой с массой Плутона и его спутника Харона.

     Именно  от ледяных планет и происходят планеты-гиганты. 
 

     За  зоной планет-гигантов расположена зона ледяных планет, одной из которых является планета Плутон, пока единственная из обнаруженных. Несомненно, Плутон является далеко не самой большой из семейства ледяных планет. Наиболее массивные из числа ледяных планет, по-видимому, превосходят по массе и особенно по размерам Венеру и Землю, а наименее массивные не превосходят даже Харона. При этом более массивные ледяные планеты должны быть расположены ближе к Солнцу, а наименее массивные - на периферии зоны ледяных планет.

     За  этой зоной ледяных планет расположена зона более мелких тел Солнечной системы - комет, которые отличаются от ледяных планет не только количественно: размерами, массой и плотностью, но и качественно. Это качественное различие планет от комет состоит в том, что кометы являются недифференцированными небесными телами, в недрах же планет происходит или начинается дифференциация глубинного вещества. Именно из зоны комет, этой самой отдаленной от Солнца зоны Солнечной системы, и происходят ледяные планеты.

     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. 
 

     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.