Происхождение небесных тел - Воронцов-Вельяминов Борис Александрович - Страница 7

Оказалось, что земной коре уже много миллионов лет, а возраст Земли в целом, конечно, должен быть значительно больше.

При остывании Земли, бывшей когда-то более нагретой, чем теперь, её кора местами растягивалась, местами сжималась, образуя складки, как кожица на высыхающем яблоке. Складки земной коры, выпирающие вверх, мы называем горами. Бывает, что вспучивается наверх дно моря, и тогда оно становится горным кряжем. Замечено, что и сейчас Скандинавский полуостров продолжает подниматься из моря — примерно на один метр за каждые сто лет.

Эти изменения поверхности Земли протекают крайне медленно, но неуклонно; они наглядно показывают, что развитие поверхности Земли всё еще продолжается.

Земля — одно из небесных тел; если она сейчас продолжает развиваться, то это же, конечно, происходило и с другими небесными телами в прошлом, происходит сейчас и будет происходить в будущем.

Развитие небесных тел протекает чрезвычайно медленно. Мы уже видели, как геологи определили возраст земной коры, изучая горные породы. Ещё более точно можно установить возраст Земли, изучив так называемые радиоактивные вещества, заключённые в горных породах. К таким веществам принадлежит химический элемент радий. Радий обладает свойством постепенно, сам собой, превращаться в другие химические элементы и в конце концов превращается в свинец. Химики определяют, какое количество свинца и какое количество радия находится в куске исследуемой горной породы. Зная быстроту превращения радия в свинец, можно подсчитать, сколько времени продолжалось превращение радия в этом куске. На основе таких подсчётов учёные установили, что самые древние горные породы имеют возраст в три миллиарда лет. Таков возраст земной коры!

Возраст Солнца, а также и звёзд, являющихся далёкими солнцами, гораздо больше возраста Земли. Это можно заключить из следующего. С течением времени Солнце непрерывно остывает, но это остывание протекает очень медленно. В различных горных породах находят остатки окаменелых растений и животных, живших миллионы лет тому назад за счёт солнечного тепла и света. Исследуя их, учёные установили, что со времени жизни этих животных и растений Солнце остыло едва заметно. Значит, в то время, когда земная кора затвердевала, Солнце было горячее, чем сейчас, но не намного. Но мы уже говорили о том, что существуют звёзды гораздо более горячие, чем наше Солнце. Значит, было время, когда Солнце имело такую же температуру, как эти звёзды теперь. Но Солнце остывает так медленно, что это могло быть очень давно — гораздо раньше, чем образовалась Земля. Значит, возраст Солнца значительно больше возраста Земли.

Теперь мы перейдём к ответу на вопросы — как произошли небесные тела.

2. Как рождаются звёзды

Ни один человек не мог, конечно, наблюдать, как рождаются, развиваются и гибнут звёзды: человеческой жизни для этого недостаточно, и несколько поколений людей, наблюдая за одной и той же звездой, не могут заметить в ней никаких изменений — так медленно эти изменения протекают. И если всё же учёные узнали, какие изменения происходят в звёздах, то этого они достигли на основании наблюдения не одной какой-нибудь звезды, а сразу многих.

Чтобы это было понятнее, приведём следующий пример. Может ли один человек узнать, как развивается дерево, если он будет наблюдать только за одним деревом? Нет. Жизни человека недостаточно, чтобы проследить весь рост вековых дубов или других таких же многолетних растений. Но когда мы видим в лесу молодую древесную поросль, взрослые деревья и повалившиеся лесные великаны, уже отжившие свой век, то, сравнивая их друг с другом, мы можем догадаться, каковы деревья в молодом возрасте и чем кончается история их жизни.

Совершенно так же учёные устанавливают, как рождаются и живут звёздные миры. Небо, простирающееся над нами, это как бы огромный звёздный лес. Мы видим в нём разные «деревья», т. е. звёздные системы — молодые и старые. Учёные наблюдают через телескопы различные состояния звёздных систем, о которых мы рассказывали раньше, и делают из этих наблюдений научные выводы.

В настоящее время еще не выяснено окончательно, из какой формы вещества формируются звёзды. Однако мы знаем, что во вселенной очень много такого, так сказать «неорганизованного» вещества, из которого могли бы сгущаться звёзды. Это облака разреженного газа и облака мелкой пыли. В нашей Галактике этого вещества примерно в тысячу раз меньше, чем во всех звёздах вместе взятых (в Галактике) и примерно в сто миллионов раз больше, чем в одной средней звезде. Мы упоминали, что такие облака газа и пыли наблюдаются нами в виде бесформенных светлых и тёмных пятен — туманностей. Кроме пыли и газа, во вселенной носится множество твёрдых камешков, которые могли произойти от слипания друг с другом отдельных пылинок. Такие камешки в мировом пространстве нам не видны, но некоторые из них, налетая на Землю, падают на неё и тем извещают нас о своём существовании. Некоторые камешки довольно крупные и их скорее надо назвать камнями.

Расчёты показывают, что звёзды могли бы образоваться из всех этих трёх видов вещества путём его сгущения под действием взаимного тяготения его частиц или вследствие слипания при столкновениях. Между прочим недавно обнаружены незамеченные ранее, очень маленькие на вид, тёмные образования. Они оказались сгущениями пыли, уплотняющимися к центру и, может быть, являющимися холодными зародышами будущих звёзд.

Подсчёты энергии, теряемой разными звёздами, показали, что звёзды, подобные Солнцу, при имеющихся у них запасах энергии могут светиться так очень долго — десятки миллиардов лет. Наиболее яркие, горячие, белые и голубоватые звёзды расходуют энергии так много, что подобную расточительную жизнь они могли начать не более одного — десяти миллионов лет назад. Возможно, что некоторые из гигантских и довольно разреженных горячих звёзд образовались совсем недавно. Среди них есть звёзды, энергично выбрасывающие газы со своей поверхности. Они тем более должны быть молоды, так как при подобном темпе потери своего вещества за какие-нибудь десять тысяч лет успели бы распылиться нацело.

Приходится признать, что наиболее молодые из звёзд — самые яркие и горячие, в несколько раз большие, чем Солнце, возникают из скоплений газа, пыли или камешков очень быстро, — так быстро, что мы поблизости от солнечной системы не встречаем звёзд в состоянии, предшествующем их превращению в яркую и горячую звезду. Найти поблизости зарождающуюся звезду очень трудно.

Сжимающийся быстро огромный комок газа или пыли по законам физики очень быстро разогревается, так что и пыль превращается в пары, в газ. Когда он достигает известной температуры, в нём должны начаться процессы превращения одних химических элементов в другие, сопровождающиеся выделением огромного количества энергии. А это поведёт к ещё большему разогреванию сжимающегося вещества, превращающегося в огромную, ярко светящуюся и горячую газовую звезду[1]. Тогда начинается основной вид превращения элементов — превращение водорода в гелий. Водород — самый лёгкий и обильный газ во вселенной. Он образует главную составную часть возникающих звёзд. Запасов водорода в звёздах так много, что по подсчётам превращение его в гелий с выделением такой энергии, какая наблюдается в звёздах, может занять миллиарды лет.

Но при сжатии вещества в шар, превращающийся в звезду, как правило, возникает быстрое вращение. Наблюдение показывает, что горячие и яркие молодые звёзды вращаются быстрее всего. На их экваторе вращение происходит со скоростью, доходящей до 500 км в секунду, тогда как скорость вращения Солнца на экваторе составляет всего 2 км/сек, а Земли — 400 метров в секунду. При подобной скорости вращения возникшей звезде угрожает распадение, подобно тому, как может разорваться слишком быстро вращающееся маховое колесо машины. Эту опасность создаёт так называемая центробежная сила, развивающаяся при вращении и стремящаяся удалить вращающееся тело и его частицы от оси вращения.