Реклама
Книги по философии
Герберт Спенсер
Опыты научные, политические и философские. Том 1
(страница 29)
Но из того, что эти аномалии опровергают положение, будто относительные плотности планет служат прямым указанием на степень сгущения туманного вещества, отнюдь не следует, чтобы они опровергали самый процесс.
Различие плотностей в телах Солнечной системы может обусловливаться несколькими возможными причинами: 1) различиями между планетами в отношении элементарных веществ, составляющих их, или различиями в пропорциях таких элементарных веществ, если они в планетах однородны; 2) различиями в количестве вещества, так как при одинаковости других условий взаимное притяжение молекул уже должно делать большую массу более плотной, чем небольшую; 3) различиями в температуре, потому что при одинаковых других условиях те тела, которые имеют более высокую температуру, будут иметь меньшую плотность; 4) различиями физического строения: смотря по тому, газообразны, жидки или тверды тела; или, иначе, различиями в относительном количестве твердого, жидкого и газообразного вещества, которое они в себе содержат.
Совершенно возможно и даже вероятно, что действуют все эти причины и что они принимают разнообразное участие в произведении различных результатов. Но на пути к определенным выводам встречаются затруднения. Тем не менее если мы обратимся к гипотезе генезиса туманностей, то получим хоть некоторое объяснение.
В охлаждении небесных тел участвуют несколько факторов. Примером первого и самого простого из них служит любой очаг, где мы замечаем, как быстро чернеют крошечные угольки, падающие в золу, в сравнении с большими кусками угля, долго остающимися в раскаленном виде. Этот фактор заключается в отношении между увеличением поверхности и увеличением объема: поверхности в подобных телах увеличиваются пропорционально квадратам их радиусов, тогда как объемы увеличиваются пропорционально кубам радиусов. Так, сравнивая Землю с Юпитером, диаметр которого приблизительно в 11 раз больше диаметра Земли, мы видим, что поверхность его в 125 раз больше поверхности Земли, тогда как объем его в 1 390 раз больше. Даже если мы предположим, что температура и плотность одинаковы, и примем по внимание лишь тот факт, что через данную площадь поверхности должно остыть в одном случае в 11 раз большее количество вещества, чем в другом, то получим громадную разницу во времени, какое потребовалось бы на сгущение одной планеты сравнительно с другой. Но есть еще второй фактор, в силу которого разница получилась бы еще более значительная, чем та, какая происходит в силу таких геометрических отношений. Выделение теплоты из охлаждающейся массы происходит посредством проводимости, или посредством перемещения (convectoin), или же посредством того и другого вместе. В твердых телах оно происходит исключительно посредством проводимости; в жидких и газообразных главную роль играет перемещение или смешение (convection) - посредством циркулирующих токов, которые постоянно перемещают горячие и холодные части. Чем больше размеры еще не сгустившихся сфероидов, газообразных, или капельножидких, или смешанных, тем больше является препятствий к охлаждению вследствие большего расстояния, какое должны пройти циркулирующие токи. Конечно, отношение это сложное: скорость токов неодинакова. Тем не менее очевидно, что в шаре, диаметр которого в 11 раз больше, перемещение вещества от центра к поверхности и обратно от поверхности к центру потребует гораздо больше времени, хотя бы движение не испытало задержки. Но движение его в тех случаях, которые мы рассматриваем, сильно задерживается. Во вращающемся вокруг своей оси сфероиде оказывают свое действие силы, замедляющие его и растущие со скоростью вращения. В таком сфероиде различные части вещества (предполагая одинаковую угловую скорость в их вращении вокруг своей оси, к чему они будут все больше и больше стремиться по мере уплотнения) должны различаться по своей абсолютной скорости в зависимости от их расстояний от оси, причем циркулирующие токи должны постоянно изменять это расстояние, вследствие чего непременно или уменьшается, или увеличивается количество движения в каждой частице. При прохождении через капельножидкую среду каждая частица благодаря трению теряет силу, то увеличивая свое движение, то замедляя его. Отсюда является то, что, когда больший сфероид имеет также и большую скорость вращения, относительная медленность циркулирующих токов и вытекающее отсюда замедление охлаждения должны быть гораздо больше, чем те, какие можно ожидать вследствие того добавочного расстояния, которое должно быть пройдено каждой частью.
Теперь обратим внимание на соответствие между выводами и фактами. Во-первых, если мы сравним группу больших планет (Юпитер, Сатурн и Уран) с группой малых планет (Марс, Земля, Венера и Меркурий), то увидим, что малая плотность идет рука об руку с большим размером и большой скоростью вращения и большая плотность идет рука об руку с малым размером и с малой скоростью вращения. Во-вторых, это отношение становится еще более ясным, если мы сравним крайние примеры - Сатурн и Меркурий. Частная противоположность этих двух планет, подобно общей противоположности групп, указывает на ту истину, что малая плотность, подобно стремлению к образованию спутников, связана с отношением между центробежной силой и силой тяжести, так как у Сатурна, с его многочисленными спутниками и меньшей плотностью, центробежная сила на экваторе равна приблизительно 1/6 силы тяжести, тогда как у Меркурия, не имеющего спутников, при наибольшей плотности центробежная сила равна лишь 1/360 силы тяжести.
Тем не менее существуют известные факторы, которые, влияя противоположным образом, видоизменяют и усложняют эти действия. При одинаковости других условий взаимное тяготение между частями в большой массе разовьет большее количество теплоты, чем это произошло бы в меньшей массе. А получившееся от этого различие в температуре будет содействовать более быстрому выделению теплоты. К этому следует прибавить большую скорость циркулирующих токов, какую вызовут более интенсивные силы, действующие в сфероидах большего размера, - противоположность, которая становится еще значительнее вследствие относительно меньшей задержки от трения, какой подвержены более обильные токи. В этих-то причинах, а также и в причинах, указанных раньше, мы и можем искать вероятное объяснение того факта, который иначе представлял бы аномалию, - факт этот заключается в том, что, хотя масса Солнца в тысячу раз больше массы Юпитера, тем не менее она достигла такой же степени уплотнения (концентрации), потому что сила притяжения Солнца, которая на его поверхности приблизительно в десять раз больше, чем сила тяжести на поверхности Юпитера, должна подвергать его центральные части относительно очень интенсивному давлению, вызывая во время сокращения относительно быстрый генезис теплоты. Следует еще заметить, что, хотя циркулирующие токи в Солнце должны пройти гораздо большие расстояния, тем не менее его вращение относительно так медленно, что угловая скорость его вещества составляет приблизительно лишь 1/60 угловой скорости Юпитера; получающееся в результате препятствие для циркулирующих токов незначительно, и выделение теплоты гораздо меньше задерживается. Здесь можно также заметить, что в совокупности действий этих факторов можно усмотреть причину той большей концентрации, которой достиг Юпитер в сравнении с Сатурном, хотя из этих двух планет Сатурн более раннего происхождения и меньшего размера; потому что в то время, как сила тяготения в Юпитере больше чем в 2 раза превосходит силу тяготения в Сатурне, скорость его вращения лишь незначительно больше, так что сопротивление центробежной силы силе центростремительной составляет немного более половины.
Но теперь, судя хотя бы поверхностно о влиянии этих отдельных факторов, действующих одновременно различными путями и в различной степени (некоторые, способствуя концентрации, другие - противясь ей) достаточно очевидно, что при одинаковости других условий большие по размеру туманные сфероиды, употребляя больше времени на остывание, медленнее достигнут высокого удельного веса и что там, где различие в размере так громадно, как между большими и малыми планетами, малые могут достигнуть относительно высокого удельного веса, когда большие достигли лишь низкого удельного веса. Далее явствует, что такое изменение процесса, какое получается от более быстрого развития теплоты в больших массах, будет уравновешено там, где большая скорость вращения сильно препятствует циркулирующим токам.
Следовательно, при подобном объяснении, различный удельный вес планет может служить дальнейшим доказательством в пользу гипотезы туманных масс.
Увеличение плотности и выделение теплоты - явления, имеющие соотношение одно к другому, поэтому в предыдущем отделе, трактующем об относительной плотности небесных тел в связи со сгущением туманных масс, многое было сказано и относительно сопровождающего эти явления развития и рассеивания теплоты. Однако совершенно помимо предыдущих суждений и выводов следует заметить тот факт, что в настоящих температурах небесных тел вообще мы находим еще добавочное подтверждение гипотезы, и притом весьма существенное. Потому что если, как выше предположено, теплота должна быть неизбежно вызвана силою сцепления частиц в рассеянном веществе, то мы должны найти во всех небесных телах или теперь существующую высокую температуру, или следы прежде существовавшей. Это мы и находим там и в такой степени, как того требует гипотеза.
Наблюдения, показывающие, что по мере удаления в глубь Земли от ее поверхности мы наблюдаем прогрессирующее повышение температуры вместе с очевидным доказательством, которое представляют нам вулканы, - необходимо приводят к заключению, что на большой глубине температура чрезвычайно высокая. Остается ли внутренность Земли до сих пор в расплавленном состоянии или, как утверждает сэр Уильям Томсон, она уже сделалась твердою, во всяком случае, все согласны с тем, что жар в ней в высшей степени интенсивен. Кроме того, установлено, что степень повышения температуры, по мере удаления в глубь Земли от ее поверхности, именно такова, какую мы нашли бы в массе, находящейся в состоянии охлаждения неопределенный период времени. Луна также показывает нам своими неровностями и своими несомненно потухшими вулканами, что и в ней происходил процесс охлаждения и сокращения подобно тому, какому подвергалась Земля. Теологических объяснений этим фактам не существует. Часто повторяющиеся, которые влекут за собою массу смертей, землетрясения и извержения вулканов, скорее, заставляют предполагать, что было бы лучше, если бы Земля была сотворена с низкой внутренней температурой. Но если мы рассмотрим эти факты в связи с гипотезой туманных масс, то увидим, что до сих пор сохранившийся внутренний жар есть один их выводов из нее. Земля должна была пройти через газообразное и расплавленное состояние прежде, чем она сделалась твердою, и должна еще почти бесконечный период времени своим внутренним жаром свидетельствовать о своем происхождении.
