Происхождение метеоров, метеоритов и кольца вокруг Сатурна

Метеоры, метеориты, метеорная пыль и кольцо вокруг Сатурна образовались в основном в результате космической катастрофы двух планет. Как уже указывалось в предыдущей главе, десятая планета Икс (Луна) ударилась о поверхность Сатурна. К счастью, удар произошел по касательной, поэтому обе планеты существенно не пострадали. На них остались только следы. На планете Икс (Луне) этот след хорошо виден на фотографии, а на Сатурне он скрыт под густой оболочкой облаков.

От столкновения образовался огромный шлейф, состоящий из пыли, больших и малых осколков и напоминающий растекающиеся по разным направлениям стрелы.

Пользуясь теоретической механикой, более подробно рассмотрим движение частиц в названном шлейфе.

Из рисунка видно, что часть осколков стремительно ушла по направлению касательной, которую назовем осколками группы А. Вторая часть (группа Б), сделав небольшую баллистическую траекторию, упала на поверхность Сатурна. И, наконец, третья часть (группа В) вышла на орбиту вокруг Сатурна.

Для большей наглядности построим для каждой из названных групп осколков соответствующие графики с указанием всех сил, действующих на них.

Из приведенных схем видно, что на каждый осколок действует в основном две силы — это сила И, направленная по касательной, и сила С, действующая в направлении центра планеты Сатурн. Обе эти силы образуют равнодействующую силу Р, которая в конечном итоге определяет, куда полетят осколки. Сила И (сила инерции) возникла в результате удара планеты Икс о Сатурн, а сила С — это самогравитация Сатурна.

Судьбу первой группы осколков (группа А) предопределила сила Ра, она увела их вслед за улетевшей планетой Икс, то есть в сторону нашей Земли, которая находилась в это время на их пути. Но многие из них на орбиту Земли захвачены не были, а получили вытянутые (эллиптические) орбиты вокруг Солнца и продолжают свой путь по настоящий день, нередко орбиты этих осколков пересекаются с орбитой Земли и выпадают в виде метеоритов, метеоров и метеорной пыли на ее поверхность. Следы падения этих небесных тел нередко можно наблюдать ночью, при отсутствии облачности. Они выглядят, как известно, как длинные огненные линии.

Упавшие на нашу Землю метеоры и метеориты от столкновения планеты Икс с Сатурном можно обнаружить на всей ее поверхности, в том числе и во льдах Антарктиды. Ученые полярники были крайне удивлены тем, что многие из найденных во льдах этого континента метеориты имели абсолютное сходство с теми породами лунной поверхности, которые были доставлены на Землю американскими астронавтами. Теперь стало ясным, как это могло случиться.

Вторая часть осколков (группа Б) из-за малой силы Иб образовала совместно с силой Сб равнодействующую Рб, которая увела эту группу по баллистической траектории, в результате они упали на поверхность Сатурна на небольшом расстоянии от места столкновения планет.

Наконец, третья часть осколков (группа В), получив равнодействующую силу Рв, которая увела их на орбиту вокруг Сатурна, образовав соответствующее кольцо.

Взлетевшая от столкновения планет глыба больших и малых осколков безусловно имела первоначально неопределенную форму, в том числе и порода, из которой образовалось кольцо вокруг Сатурна. Упорядочение их в стройное кольцо произошло значительно позднее, когда каждая из частиц заняла в этом хаосе свое место и превратилось в спутник Сатурна.

Расчеты показывают, что на разной высоте поверхности Сатурна осколки, превращенные в его спутники, имеют разные угловые и линейные скорости. Они постоянно как бы опережают друг друга, превращая взлетевшую массу частиц из хаотического состояния в стройное кольцо.

Для доказательства рассчитаем несколько угловых скоростей для этих осколков по известному уравнению:

где: f — постоянная тяготения;
m_c — масса Сатурна;
m_cn — масса спутника;
R — радиус Сатурна;
h — высота спутника (осколка) над поверхностью Сатурна;
V_cn — скорость спутника.

Задаваясь различными значениями высоты, получим их орбитальные и угловые скорости. Результаты сведем в таблицу.

Из таблицы видно, что чем выше орбита спутника, тем меньшей становится его орбитальная и угловая скорость. В результате спутники опережают друг друга, идет их постоянное перемешивание. Кольцо, состоящее из этих спутников, приобретает компактную форму.

Толщина кольца также подвергается постоянной эволюции. Осколки, как и другие небесные тела, также подвластны Закону всемирного тяготения. Не меняя своей высоты, они постоянно сближаются друг с другом, делая кольцо более плотным. В результате толщина этого кольца, которая составляла первоначально 1000 километров, достигла в настоящее время 15 км.