Глава 8. Устойчивость и эволюция Солнечной системы

8.1. Введение

Вернемся теперь к обсуждению некоторых важных задач динамики Солнечной системы, связанных с вопросами эволюции и устойчивости. Наблюдая за телами Солнечной системы, мы видим, что планеты движутся вокруг Солнца по непересекающимся орбитам, медленные изменения которых достаточно точно описываются теориями общих возмущений. Большинство спутников ведет себя аналогичным образом, правда, есть подозрение, что спутники Юпитера и Сатурна, обращающиеся вокруг планет в обратном направлении, на самом деле представляют собой захваченные астероиды. Примечательно наличие большого числа почти точных соизмеримостей в средних движениях и «зон избегания» в поясе астероидов и структуре колец Сатурна, соответствующих определенным соизмеримостям. В отношении комет следует отметить, что их орбиты в результате столкновений с планетами могут испытывать существенные изменения.

Некоторые из вопросов, на которые нам хотелось бы дать ответы, формулируются следующим образом:

1) Каков возраст Солнечной системы?

2) Существенно ли изменяется распределение планетных орбит на протяжении астрономически больших интервалов времени?

3) Если такие изменения происходят, то являются ли они медленными. Возможны ли внезапные существенные изменения орбит одной или нескольких планет, приводящие к изменению порядка орбит (в соответствии с величинами средних расстояний планет от Солнца) или к столкновению?

4) Если Солнечная система устойчива и только медленно эволюционирует, то является ли это следствием ее современного состояния с почти круговыми орбитами, малыми наклонениями почти соизмеримыми средними движениями?

Этими вопросами занимались многие исследователи. Однако лишь ответы на первый вопрос, даваемые геофизикой, определением возраста лунных пород и солнечной астрофизикой, хорошо согласуются между собой. Радиоактивное датирование земных и лунных пород дает в качестве минимального возраста Земли и Луны величину порядка лет. Теория внутреннего строения и энерговыделения звезд, будучи примененной к Солнцу, дает

Для его возраста оценку лет. Поэтому кажется маловероятным, чтобы Солнечная система была сколько-нибудь моложе. Столь значительный интервал времени, соответствующий обращений Земли вокруг Солнца, наводит на мысль, что в ответ на второй вопрос надо сказать: «по-видимому, нет». Подтверждением этой Точки зрения может служить то, что при исследовании ископаемых мы находим следы сложных форм жизни, существовавших на. Земле по крайней мере за лет до наших дней. В течение этого времени интенсивность солнечного излучения, как и максимальное и минимальное расстояния Земли от Солнца, не могла! существенно измениться. Изучая некоторые морские формы жизни, ученые получили данные, указывающие на то, как медленно эволюционировала система Земля—Луна под действием приливных сил.

К сожалению, приходится признать, что даже сегодня небесная механика не в состоянии с уверенностью указать возраст Солнечной системы и ответить на вопросы, относящиеся к ее устойчивости и эволюции. Однако это вовсе не означает, что за последние годы в этой области не было никакого продвижения. Несомненны большие успехи, достигнутые на многих направлениях исследования этой проблемы, в результате чего мы сейчас значительно яснее представляем себе механизмы гравитационного взаимодействия, определяющие движение различных подсистем. В последующих разделах будут рассмотрены некоторые из этих задач.