Рождение лун
Луны образовывались одновременно с планетами и вместе с ними. В клубке твердых частиц, из которого формировалась будущая планета, кроме центрального сгущения, возникало много других сгустков — ядер будущих спутников. Сначала они обращались вокруг центра тяжести сгустка по различным и по-кометному вытянутым орбитам.
Массы лун росли, а орбиты соответственно округлялись. Одновременно шел естественный процесс отбора устойчивых образований. Спутники, возникавшие на орбитах, которые пересекали центральную — экваториальную плоскость сгустка, чаще других сталкивались со своими сверстниками и, разумеется, разваливались.
Луны, которые, обращаясь вокруг планеты, входили в зону Роша, тоже рассыпались на мелкие частицы. Остатки развалившихся спутников служили добычей планеты и других лун.
Сохранились ядра спутников, которые обращались в экваториальной плоскости, то есть в наиболее плотной части сгустка. Их массы росли быстрее, чем у остальных лун, их орбиты скорее округлялись.
Словом, тут действовал тот же самый закон, какой определил расстояние планет от Солнца. И, действительно, спутники разместились возле планет в определенной закономерной последовательности, установленной еще в 1937 году С. С. Петровым. Луны, накопившие наибольшие массы, приобрели наиболее округленные орбиты.
Все главные спутники планет, то есть наиболее массивные и близкие к планете, обращаются в ту же сторону, в какую вращаются планеты. Очевидно, что иначе и быть не могло. Закон сложения моментов количества движения действителен не только для планет, но и для спутников.
Луны, наиболее удаленные от планеты и небольшие по массе, возникали там, где сгусток был разрежен и столкновения частиц происходили значительно реже, чем вблизи планеты. Потери кинетической энергии на дробление и нагревание тут были невелики. Толчки падающих частиц оказывали существенное влияние. Вступало в действие «правило вертушки», то есть сумма кинетических энергий, приносимых частицами, имела большее значение, чем сумма моментов количества движения. И эти спутники были вынуждены вращаться в ту сторону, в какую их подталкивали падающие на них частицы. Поэтому три крайних спутника Юпитера и спутник Сатурна — Феба обращаются навстречу вращению планеты.
Отсюда следует вывод: между спутниками, обращающимися в прямом направлении, и спутниками, которые движутся им навстречу, должен существовать обширный промежуток — зона, где движение невозможно ни в ту, ни в другую сторону и, следовательно, невозможно образование спутников.
Действительность подтверждает существование такой «пустой» зоны. Между орбитой последнего «прямого» спутника Юпитера и орбитой его первого «обратного» спутника лежит промежуток в 10,8 миллиона километров. От Япета и Фебы в системе Сатурна — 9,4 миллиона километров. Между орбитами спутников, имеющих одинаковое движение, таких разрывов нет.
Луны росли в борьбе двух противоположных явлений. Суммирование кинетических энергий падающих частиц противодействовало накапливанию моментов количества движения — одно тянуло влево, а другое — вправо. Поэтому луны с самого рождения вращались вокруг оси довольно медленно.
Одновременно сказывалось влияние приливного трения. Приливные силы тормозили вращение спутников вокруг осей, и луны замирали, повернувшись к планетам одной стороной. Все спутники Юпитера и Сатурна, так же как и Луна, никогда не оборачиваются к своим планетам «спиной».
Зачатки лун, по всей вероятности, возникали не там, где они находятся сейчас, а на больших расстояниях от планет. Массы планет и лун росли, сила тяготения между ними увеличивалась. По мере увеличения массы, спутники приближались к планетам. Возможно, что системы спутников были прежде более многочисленны, чем теперь. Но ближние луны, притянутые планетой, вступали в пределы зоны Роша и гибли, разорванные приливными силами. Их остатки поглотили планеты.
Когда запасы вещества, захваченного Солнцем, были исчерпаны, рост планет замедлился и практически совсем прекратился. Луны тоже перестали подтягиваться к планетам. И возможно, что именно в этот переломный момент рыхлый, неустойчивый, еще не успевший уплотниться и окрепнуть, комок космической пыли, который должен был превратиться в одну из лун Сатурна, проник в опасную зону и был разорван приливными силами, и вокруг образовалось кольцо.
Такова гипотеза Шмидта в ее первоначальном варианте. Она привлекла к себе пристальное внимание ученых, ведь это была первая попытка вывести космогонию из того тупика, в какой ее завели буржуазные ученые. Самым ценным в новой гипотезе было то, что она объяснила те закономерности солнечной системы, которые до ее появления оставались без объяснения.
Гипотезе О. Ю. Шмидта пришлось выдержать суровую критику и встретить много серьезных возражений.