Игорь Савич – Загадки третьей планеты (страница 1)
Игорь Савич
Загадки третьей планеты
1. Земля и Солнце – гармония и рациональность устройства
Вергилий: Добрый день, Горацио. Рад тебя видеть. Настроен ли ты сегодня продолжить познание окружающего мира?
Горацио: Вполне, учитель. А какая тема для беседы будет на этот раз?
Вергилий: Надо сказать, что тема довольно всеобъемлющая и касается нашей Солнечной системы.
Горацио: Да уж, глобально… А хватит ли у нас времени?
Вергилий: Мы постараемся сосредоточиться на главном. Современная наука еще не в состоянии ответить на многие вопросы, связанные с удаленными галактиками (скоплениями тысяч и миллионов звезд), но строение Солнечной системы изучено сравнительно хорошо. Нас особенно будет интересовать третья планета Солнечной системы, на которой имеется жизнь и на которой мы с тобой живем.
Горацио: А как же остальные планеты?
Вергилий: Меркурий и Венера расположены очень близко к Солнцу и имеют неподходящие условия для жизни (в первую очередь это высокая температура и сильная радиация). Марс находится довольно далеко от Солнца и на его поверхности слишком мало тепла – энергия солнечных лучей там недостаточна. Остальные планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Плутон – состоят преимущественно из газов и расположены так далеко от Солнца, что эти газы находятся в твердом состоянии. Ведь в безвоздушном пространстве Солнечной системы царит невероятный холод, достигающий почти −271 ºC, или 2,7 К.
Горацио: Не могу даже представить такую температуру… Это же очень холодно!
В.: Да, это почти предельно низкая температура из известных. Температура безжизненного космоса. И тем загадочнее состояние нашей планеты, предназначенной для жизни. Как справедливо отмечают авторы одного из учебников, «наша Земля прекрасна. Космонавты говорят, что из космоса она выглядит как драгоценный камень». Но главная особенность Земли, ее уникальность состоит в том, что только на ней из всех планет Солнечной системы есть жизнь.
Г.: Мне кажется, эта уникальность должна основываться на каких-то свойствах нашей планеты.
В.: Ты прав, мой друг. Особенность третьей планеты складывается из оптимального, точно выверенного состояния определенных параметров (таблица 1).
Г.: Вы сказали «точно выверенных параметров». Это на самом деле так?
В.: Конечно, Горацио. Суди сам: расстояние до Солнца, наклон земной оси, скорость вращения Земли, магнитное поле нашей планеты, уровень углекислого газа в атмосфере и др. (таблица 1).
Г.: Да, это очень серьезные условия для существования жизни. И мне кажется, что изменение даже одного из них оказалось бы трагичным для существования жизни.
В.: Ты прав, мой друг. И вот в этом и состоит уникальность условий в нашей Солнечной системе для нашей планеты. Вся их совокупность предназначена специально для поддержания жизни Земли. А некоторые исследователи считают, что таких параметров гораздо больше [1].
2. Происхождение Вселенной и Солнечной системы
Г.: А что вообще известно о происхождении Солнечной системы? Про Вселенную я даже боюсь спрашивать.
В.: Горацио, Солнечная система является неотъемлемой частью Вселенной. Было предложено несколько моделей Вселенной. Но у нас, скорее всего, будет всего лишь короткий исторический экскурс.
Г.: Почему?
В.: Все эти модели признаны несостоятельными. Итак…
Г.: Мне кажется, пункт о самопроизвольном сотворении новой материи звучит более чем странно.
В.: Ты прав, Горацио. Была еще модель осциллирующей Вселенной, согласно которой предполагали, что благодаря своей достаточно большой массе расширение Вселенной останавливается, а затем переходит к обратной фазе, которая ведет к коллапсу. Однако каким-то образом Вселенная снова делает скачок и начинает расширяться (эту модель еще называют моделью скачущей Вселенной), и так многократно. Можно предположить бесконечное число циклов.
Г.: Звучит довольно фантастично.
В.: Но и тут законы природы берут верх. Было доказано, что из-за огромной энтропии механическая энергия любого окончательного коллапса будет на несколько порядков меньше той, которая необходима для нового скачка (расширения). Поэтому эта цикличность невозможна более одного раза.
Г.: Так значит, эта модель не совсем отвергнута?
В.: Сейчас многие специалисты считают, что на каком-то этапе расширение Вселенной действительно возможно. Однако работами А. Виленкина была доказана невозможность расширения, что исключает образование Вселенной из одной точки [цит. по 2].
Г.: Да, но все модели даже и малейшего намека не делают на уникальность нашей Солнечной системы. Я кое-что слышал о теории Большого взрыва.
В.: Эта гипотеза очень популярна в настоящее время, но и у нее очень много недочетов. И я бы сказал, что она внутренне противоречива.
Г.: А в чем это заключается?
В.: Ну, во-первых, предполагается, что вся материя Вселенной 14 млрд лет назад была сосредоточена в сравнительно небольшом объеме, так называемом первоатоме. Этот первоатом существовал какое-то неопределенное время, а потом взорвался.
Г.: Стоп, учитель. Сразу два вопроса: откуда взялся этот первоатом и почему он взорвался?
В.: Друг мой, эти вопросы не ко мне, а к сторонникам этой гипотезы. Но
Г.: На слух звучит как будто бы не очень убедительно. А в чем ее внутреннее противоречие?
В.: Ну, во-первых, когда нечто взрывается, энтропия системы стремительно возрастает. Это неизбежно. Однако полагают, что на каком-то этапе начали формироваться галактики. А это значит, что энтропия стала уменьшаться. Самопроизвольно стал возрастать порядок. Это второе.
Г.: Стоп, учитель. Мы же с вами уже говорили, что это невозможно. Для этого необходимо вмешательство разума.
В.: Совершенно верно, мой друг. Но приверженцев Большого взрыва это нимало не смущает. Они как-то про это забывают. Но самое забавное в этой истории – это третья несообразность: то, что сейчас снова все в порядке. Энтропия вновь возрастает. Солнце потихоньку выгорает, теряя свою массу. Галактики разлетаются в разные стороны.
Г.: А какое место во всем этом занимает образование Солнечной системы?
В.: Модель, предполагающая образование Солнца и планет из межзвездного холодного вещества, противоречит второму закону термодинамики. К тому же у сторонников образования Солнечной системы естественным путем вызывает большие затруднения вращение спутников некоторых планет.
3. Странности планет и их спутников
Г.: Что вы хотите этим сказать?
В.: У Марса два спутника: Фобос и Деймос. Фобос обращается вокруг Марса быстрее, чем Марс вращается вокруг своей оси, так что для наблюдателя, находящегося на поверхности Марса, он восходит на западе и заходит на востоке. В течение марсианских суток Фобос дважды восходит и дважды заходит.
Г.: Вот здорово! Это прямо по лицеисту Мясоедову, который на тему восхода солнца продекламировал однажды: «Блеснул на западе румяный царь природы».
В.: Да, я знаю эту анекдотичную историю. Услышав, что солнце у Мясоедова восходит на западе, Пушкин незамедлительно добавил: «И изумленные народы не знают, что им предпринять: ложиться спать или вставать» [3].
Г.: Как будто это было написано про Марс.
В.: Друг мой, эту фразу можно скорее отнести к другой планете Солнечной системы – Венере. Ведь она вращается в противоположную сторону по сравнению с большинством остальных планет.
Г.: Но это не мешает ей так красиво сиять после захода Солнца.
В.: Конечно нет. Но эта красота обманчива. Это самая горячая планета, температура на ее поверхности составляет в среднем 460 ºC. Атмосфера Венеры состоит на 96 % из углекислого газа, а плотные облака представляют пары серной кислоты.
Г.: Это ужасно. Значит, на Венере нет жизни?
В.: Извини, что разочаровал тебя, Горацио. Ни на Венере, ни на Марсе некому восхищаться странными восходами и закатами. Там нет жизни и никогда не было.
Г.: А другие планеты Солнечной системы?
В.: Они все, надо сказать, очень разные, а их спутники, прямо скажем, вызывают недоумение у астрофизиков. Далекие спутники Юпитера и Сатурна очень малы, и некоторые из них вращаются в сторону, противоположную вращению своих планет. У Урана обнаружено 27 спутников (10 из них открыты с помощью «Вояджера-2» в 1986 году). Восемь спутников Урана вращаются в обратном направлении (так называемое ретроградное вращение), а плоскости пяти их орбит, как и экватор планеты, почти перпендикулярны к плоскости орбиты Урана. Это самая холодная планета в Солнечной системе и тоже имеет кольца, но очень тонкие по сравнению с кольцами Сатурна (рис. 1) [4].