2.5. ОБСУЖДЕНИЕ ГРАФИКОВ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ПЛОТНОСТИ

Естественно, должна существовать внешняя граница последовательности планет, определяемая, по-видимому, внешней границей первоначального диска. Понятно, далее, что вещество не могло конденсироваться очень близко к Солнцу, если температура излучения была достаточно высока в этой области. Если только не привлекать специальных гипотез, то теория Лапласа не предсказывает, что распределение плотности внутри этих пределов было немонотонным.

Как следует из рис. 2.5.1, диск модели Лапласа с однородной плотностью довольно далек от хорошего описания действительности. Плотность в области между Марсом и Юпитером на пять порядков ниже, чем в соседних областях. Часто высказывалось предположение об одной или нескольких взорвавшихся планетах, осколки которых сейчас должны быть астероидами. Даже если бы такое предположение было верным, оно не могло бы объяснить очень низкую плотность вещества в этой области. В рамках

Рис. 2.5.1. Зависимость распределенной плотности от большой полуоси планетных орбит.

концепции туманности Лапласа наличие области с низкой плотностью вынуждает предположить постоянный перенос массы во внутренние или внешние области, но для объяснения этого явления никакого правдоподобного механизма не предложено. (Трудности, связанные с этим представлением, рассматриваются в разд. 11.8.)

Если взглянуть на рис. 2.5.1 без вековых предрассудков, связанных с приверженностью модели Лапласа, то мы будем стремиться описать распределение массы в планетной системе следующим образом.

Существовало два облака вещества: одно, связанное с планетами земной группы (или внутренними), а второе — с планетами-гигантами (или внешними). Эти облака были разделены обширной почти пустой областью. Отношение радиальных расстояний для внутреннего облака составляло (где есть отношение радиусов самой внешней и самой внутренней орбит тел в пределах одной группы). Для внешнего облака соответствующее отношение расстояний или, если учитывать и Плутон, (табл. 2.5.1). Для пустой области отношение расстояний Тела, образовавшиеся в каждом из двух облаков, очень сильно различаются по химическому составу (см. гл. 20).

Как всегда, выводы, основанные на единственном образце, каким, является система планет, неубедительны; поэтому, чтобы подтвердить наши выводы, важно изучить системы спутников. В системе Юпитера (рис. 2.5.2) мы находим, что четыре галилеевых

(см. скан)

Рис. 2.5.2. Зависимость распределенной плотности от большой полуоси орбит спутников Юпитера с прямым движением.

Рис. 2.5.3. Зависимость распределенной плотности от большой полуоси орбит спутников Урана с прямым движением.

спутника образуют группу с Для группы из пяти спутников Урана (рис. 2.5.3) Эти значения находятся в пределах диапазона, свойственного планетной системе.

В случае планетной системы можно предположить, что отсутствие планет внутри орбиты Меркурия вызвано тем, что солнечное тепло препятствовало конденсации слишком близко к Солнцу. Этот аргумент неприменим ни к внутренней границе галилеевых спутников, ни к спутникам Урана. Нельзя полагать, что Юпитер или Уран были в такой степени горячими, что спутники не могли образоваться вблизи поверхностей этих планет. Мы видим, что Сатурн, который является промежуточной планетой по отношению

Рис. 2.5.4. Зависимость распределенной плотности от большой полуоси орбит спутников Сатурна с прямым движением.

к Юпитеру и Урану как в смысле расстояния от Солнца, так и по размеру, имеет спутники (включая систему колец) фактически вплоть до поверхности. Следовательно, система спутников Сатурна, ограниченная орбитой Реи, совместима с однородным диском Лапласа, но ни система Юпитера, ни система Урана не согласуются с такой картиной.

Далее, система Сатурна (рис. 2.5.4), являющаяся фактически однородной последовательностью спутников вплоть до Реи, прерывается обширной пустой областью (между Реей и Титаном Титан, Гиперион, а возможно, и Япет, могут рассматриваться как одна группа Внутренние спутники, включая кольцо, можно считать одной группой с

Таким образом, мы находим, что небесные тела в Солнечной системе встречаются широко разделенными группами, каждая из которых содержит от трех до шести членов. В табл. 2.5.1 приведены группы спутников и планет и отношения их орбитальных расстояний. Более полный обзор такого группирования проводится и гл. 21. Внешние спутники Юпитера (с прямым движением) следовало бы рассматривать как одну группу, состоящую из близко расположенных малых членов.

Другими спутниками с прямым движением являются Амальтея, Нереида, Фобос и Деймос. Из рассмотрения групповой структуры в гл. 21 следует, что Амальтея является единственным наблюдаемым членом еще одной менее массивной группы спутников Юпитера. Нереида является, по-видимому, единственным сохранившимся членом регулярной группы спутников Нептуна, которая была разрушена в процессе эволюции орбиты Тритона, гигантского спутника с обратным движением (см. разд. 24.3). Фобос и Деймос образуют группу крайне малых спутников Марса.