Космогония шмидта. Школьная энциклопедия

Владимир Николаевич Ильин

Космогонические теории и гипотезы находятся в теснейшей связи с общими естественнонаучными представлениями современной им эпохи. Влияют на них в сильной степени также и натурфилософские взгляды соответствующих авторов и школ. Религиозные убеждения (положительные или атеистические) тайно или явно тоже оказывают на них влияние, иногда в сильной степени.

Начиная с середины XVIII века и вплоть до наших дней наблюдается необычайное обилие построений этого рода. Однако, в этой массе положительных знаний, а также научной и полунаучной фантастики, наблюдается несколько довольно устойчивых направлений, которые и облегчают задачу классификации космогонических гипотез. Первый тип этого рода построений исходит из идеи первоначальной туманности; к ним относятся теории Канта, Лапласа, Брауна, Файя (Faye), Лигонде, Си (See), Джинса (Jeans) и др. Второй тип исходит из скоплений метеоритных масс, темных и холодных вначале, а потом раскаляющихся; к ним относятся теории Локайра (Lockyr), Оливера Лоджа, Генри Дарвина, Честера (Schuster). Третий тип смешанный, в него входят теории туманностей, метеоритов и ряд других соображений; тип этот наклонен вообще к синкретизму; сюда относятся теории Цендера, Аррениуса, аббата Море (Moreux), Мультона (Moulton), Чемберлена и др. Совершенно особняком стоит недавно появившаяся и вызвавшая как ожесточенную критику, так и восторженное признание, во всяком случае чрезвычайно оригинальная “Ледяная космогония” (Glacialkosmogonic) венского инженера Ганса Гербигера (Hans Hoerbiger), к которому примыкают Фаут (Fauth) и Фишер. Теория эта тесно связывает космогонию с геологией и даст в этом отношении очень стройную картину органической связи земли с Космосом. Нет надобности принимать ее целиком со всеми ее подчас странными особенностями, но отдельные ее моменты имеют огромную ценность. С теорией Гербигера мы будем иметь дело главным образом в проблеме так называемого мирового потопа.

Начнем с космогонии Канта. Она появилась в 1755 году и озаглавлена “Общая естественнонаучная история и теория неба” (Allgemeine Theorie und Naturgeschichte des Himmels). В свое время эта теория была большим приобретением; ныне же в ней не осталось камня на камне и она имеет лишь исторический интерес. Однако, в популярных представлениях полуобразованных безбожников и “просветителей”, донашивающих моды XVIII века, она продолжает господствовать, с забвением, впрочем, как имени самого автора, так и содержания развиваемой им теории.

Теория Канта подводит итоги трудам Коперника, Кеплера и Ньютона в области космогонии и является, собственно говоря, их космогоническим приложениям. Согласно Канту, в начале существовала одна общая туманность, из которой и возникла солнечная система. Пределами этой системы теория Канта и ограничивается. Туманная масса, свободно висящая в пространстве и подчиняющаяся взаимному притяжению своих частиц, принимает форму шара. Все возрастающее притяжение частиц этой газообразной материи приводит к постепенному ее смущению. Сгущение возрастает по направлению к центру. По причине сжатия и возникающих при этом боковых движений и трений, вся масса приходит во вращение. Внутри вращающегося шара, отдельные сгущения образуют планеты и спутников вокруг планет. Гипотеза Канта была усовершенствована Лапласом в 1796 году. Лаплас внес в нее в соответствии с открытиями того времени настолько большие изменения, что говорить о Канто-Лапласовской теории (как это зачастую практикуется во всевозможной популярщине), просто не приходится. Предположение Канта, что первоначальная газовая масса от сжатия должна была прийти во вращение, не имеет ни математических, ни физических оснований. Ничего не говорит Кант и о первоначальной температуре массы. Предположение, что число спутников, начиная от внутренних планет должно возрастать, верно только до Сатурна включительно, ибо у Урана и Нептуна, открытых после Канта, число спутников уменьшается. Совершенно противоречит теории Канта то, что Феба, спутник Сатурна, вращается в направлении, противоположном остальным восьми спутникам, а спутники Урана и Нептуна движутся не в плоскости эклиптики, но приблизительно под прямым углом к ней; равно и то, что сами планеты Уран и Нептун вращаются вокруг своей оси в направлении обратном сравнительно с другими планетами. Затем, если вычислять согласно Канту общую массу планет и солнца, то получится, что масса планет составляет 1/17 массы солнца, а действительности же она составляет 1/650.

В противоположность Канту Лаплас в «Exposilion du sysliunc du mondo”, предполагает первичную массу в раскаленном состоянии и уже имеющую вращательное движение объяснение того и другого им не дано. Охлаждение и сжатие вызывали ускорение вращения и наступил такой момент, когда центробежная сила, превысив тяготение, оторвала на экзаторе кольцо; это кольцо, разорвавшись и свернувшись, образовало планету. Так же образовались и спутники. Здесь мы имеем аналогию с известным опытом Плато. У Канта с Лапласом, при всем их различии, есть общие основания. Так вот эти общие основания и огромное большинство деталей не выдерживают критики. Гениальный математик Гаусс назвал теорию Лапласа фантастикой и имел на это веские основания. Математически рассуждая, нельзя никак допустить образование колец. Это показал Гольцмюллер . И если предположить, что такое кольцо могло образоваться самостоятельно, то оно немедленно упало бы на солнце. Кроме того, если принять во внимание оборот газового шара в 164 года (современная скорость Нептуна), то на основании теории Лапласа мы получим для Урана 67 лет, для Юпитера 5 лет и для солнца 0,0014 дней. В действительности же мы наблюдаем 84 года для Урана, 12 лет для Юпитера и 25 дней для солнца. Что касается движения спутников Сатурна, Урана и Нептуна, а равно и обратного вращения двух последних планет, то эти явления так же мало согласуются с теорией Лапласа, как и с теорией Канта.

Дальнейшие видоизменения теорий Канта и Лапласа дал иезуит Браун. Он принял во внимание критические возражения против обеих теорий и его гипотеза представляет интересные детали. Важно, что первоначальная газовая масса, из которой он исходит, как Кант и Лаплас, является у него основным материалом не только солнечной системы, но и вообще всей вселенной. Исходным моментом для Брауна является нарушение первоначального равновесия, причины которого он, в конце концов не объясняет . Это нарушение вызвало сгущение, которое вместе с возвышением температуры привели к образованию солнц (т. е. звезд). Эти звездные массы подверглись действию силы взаимного притяжения и трению газовой массы, они сталкивались по разным направлениям и получили вследствие этого вращение неодинаковое в разных местах, что мы и наблюдаем на примере солнца. Взрывы дали начало спиральным движениям. Планеты и их движение возникли подобным же образом. Однако, попытки дать строго математические объяснения движений спутников Урана и Нептуна, так же, как и спутника Сатурна, уже упомянутой Фебы, не увенчались успехом.

Си полагает в своей теории (1911 г.), что вращающаяся туманность получается, если две туманности проходят в достаточной степени близко одна около другой, тогда получается одна общая туманность своеобразной, искривленной на подобие латинского s формы. В других случаях, это соединение туманностей дает общую кольцеобразную туманность. Нельке вносит в объяснение происхождения подобного рода туманностей новую силу давление лучеиспускания. Возможно, что эта сила не только действует, как антогонист силы тяготения, но что последняя в космических процессах, подобных этому, вовсе не действует, заменяясь давлением лучеиспускания и ему подобным энергиям. Во всяком случай, давление личеиспускания вполне может быть принято для объяснения формы спиральны образных и даже кольцеобразных туманностей. Впрочем, все здесь сказанное касается, главным образом, туманности и неподвижных звезд.

Совершенно в стороне от разобранных теорий стоит космогония Ганса Гербигера . Раньше она называлась “ледяной космогонией” (Glacialkosmogonie), теперь она получила наименование “учения о мировом льде” (Welteislehre).

В основе этого учения лежит факт повсеместного нахождения в мире воды (в виде льда). Гербигер доказывает, что большинство небесных тел, а равно и земные метеорологические явления перистые облака, тропические дожди, град, гроза, даже зодиакальный свет являются обнаружением мирового льда. Внутренние планеты состоят из минералов, на них находится мало воды (это касается и земли), так мало, что вода давно была бы потреблена физико-химическими процессами, если бы она все вновь и вновь и вновь не поступала из мирового пространства. Легкие внешние планеты должны целиком состоять из воды, равно как и луна и Марс. Мировые пространства содержат массы ледяных метеоритов; они падают в большом количестве на солнце и на планеты. Взрывы, погрузившихся в солнце ледяных метеоритных масс выбрасывают водород в виде так называемых протуберанцев. На достаточном расстоянии от солнца водород вновь соединяется с кислородом, а образовавшаяся вода немедленно замерзает, и на солнце падает постоянно ледяной ливень (Regengüssen). Дальнейший ход космогонических идей Гербигера в значительной степени аналогичен ряду косогонических представлений вышеразобранных авторов. Так Гербигер полагает, что вследствие трения планет и спутников в эфире, они постепенно сокращают свои орбиты и, в конце концов, должны упасть на центральное тело. Фишер, последователь Гербигера, очень картинно передает в своей космогонии, как земля имела и будет иметь ряд спутников, которые силой тяготения втягивались в земную орбиту. Земля, таким образом, имела безлунные и лунные периоды своего существования. Вхождение современного спутника в орбиту земли привело к потопу и ледяному периоду так как, по мнению автора этой идеи, луна была раньше значительно больших размеров и очень большая часть находившегося на ней льда и ряда других веществ попал на землю в период втягивания этого спутника, который раньше вращался самостоятельно. Фишер, следуя идеям Гербигера, полагает, что будущим спутником земли станет Марс. Все это должно, разумеется, сопровождаться все-истребляющими катастрофами. Эта теория дает своеобразную и очень страшную картину чередующихся творений и разрушений на самой земле в тесной зависимости от космических причин, сводимых, главным образом, на мировой лед. Возникновение новых солнц теория Гербигера также склонна приписывать столкновению уже охладившихся и ставших ледяными телами звезд. Льдом объясняет теория Гербигера так назыв. зодиакальный свет и даже млечный путь, который, по мнению этого автора, сравнительно недалеко отстоит от солнечной системы. Небесная механика этой теории частью напоминает, как мы уже сказали Цендера, частью Локайра. Оригинальная часть учения именно теория мирового льда, основана на том, что удельный вес внешних планет близок к 1, а также на распространенности водорода в мировых пространствах.

Уничтожающую критику Гербигера дал Нельке . Он показал, что тот приток льда, на котором основывается Гербигер должен был бы замедлять движение земли на 7 с пол. суток в тысячелетие. Земля, таким образом, должна была бы давно остановиться, что нисколько ие соответствует действительности.

Хотя невероятность теории Гербигера в целом более чем очевидна, частичная ценность гипотез, выставленных этим несомненно блестяще талантливым автором не подлежит сомнению. Вероятность “мирового льда” должна быть признана значительной и не считаться с возможностью участия этого фактора как в жизни звезд, так и планет в частности земли было бы научно неосторожно. Огромную ценность имеет также одна из основных идей Гербигера, состоящая в утверждении тесной связи творения и разрушения “бытия” и “Апокалипсиса”. Гигантские извержения, потопы, ледяные периоды, наконец, большой потоп и последовавший за этим большой ледяной период, исчезновение целых материков все это факты, ныне не подлежащие сомнению и вполне согласующиеся с катастрофальной теорией автора “Мирового льда”.

Все приведенные космогонические гипотезы, по всей вероятности, содержат долю истины каждая. Однако, есть ряд основных вопросов и загадок строения нашего космоса, по отношению к которым не только приведенные гипотезы безнадежны, но есть много оснований полагать, что для того типа ума, который свойственен современному человеку, такие задачи абсолютно не под силу.

Прежде всего сюда относится так наз. “задача о трех телах ”. Дело в том, что, по законам Кеплера и Ньютона, возможно точное вычисление силы и скорости только в отношении к двум взаимно притягивающимся телам. Если сюда привходит третье тело - напр., к связанной тяготением пары солнце-земля присоединяется спутник земли луна, то общее и точное решение этой задачи становится невозможным. Возможно приближенное решение такой задачи, практически достаточное для сравнительно больших сроков вперед и назад. Однако, вполне в математическую форму проблема трех тел не укладывается. А, между тем, мы знаем, что как солнечная система состоит из большого числа тел, так и в мировом пространстве сплошь и рядом попадаются группа не только двойных и тройных звезд, но и такие, число которых доходит до семи. Здесь так называемая точная наука бессильна . Другая задача, ставящая непреодолимый, по-видимому, предел вполне точному постижению Вселенной, есть проблема всемирного тяготения . Его скорость настолько превосходит все до сих пор известные скорости, в том числе и скорость света, что приходится говорить о его мгновенном распространении, что совершенно непонятно по отношению к материальной реальности, которая ведь перестает существовать, уже достигнув скорости света (300 тыс. км. в секунду). Эйнштейн сделал героическую попытку “обойти” проблему тяготения: одно из основных утверждений его то, что вообще тяготения не существует, и все феномены, им до сих пор объяснявшиеся суть проявления свойств пространства; например, криволинейное движение планеты вокруг солнца на определенном расстоянии есть результат искривленности пространственного плана. Так называемые “поля тяготения” являются лишь, таким образом, выражением геометрических свойств пространства и физико-механика здесь ставится в зависимость от геометрии. Однако, это все же лишь гипотеза, вернее, постулат, из которого выводится стройная математическая последовательность, но который сам недоказуем и подлежит лишь приятию или отвержению, на подобие знаменитой одиннадцатой аксиомы Эвклида. Кроме того, в самой математической картине так называемого “закона тяготения” замечается одно загадочное обстоятельство, делающее этот закон приблизительным . Как известно, закон квадратной пропорции распространенный Кулоном (Coulomb) на электромагнитные явления гласит: сила, с которой два тела взаимопритягиваются, равна произведению их масс, деленному на квадрат расстояния . Сюда привходит еще и специальный множитель, так называемая константа К. Выяснилось, на основании исследования движения Меркурия, что показатель 2 должен быть взят с некоторой десятичной дробью. Мало того, подобно многим другим законам природы, постоянная числовая характеристика (в данном случае 2 с дробью) имеет, по-видимому, значение лишь в данных пределах (например, в границах солнечной системы, включая и кометы). При значительных удалениях показатель 2 с дробью увеличивается и при достаточном удалении выражение К (формула тяготения) может оказаться равным нулю или бесконечно приблизиться к нему. Во всяком случае, вряд ли есть основание думать, что сила тяготения связывает солнечную систему с ближайшими неподвижными звездами, не говоря уже о более отдаленных. Так что, например, сила, связывающая группу из 400 звезд, к которой принадлежит и наше солнце, равно как и сила, влекущая наше солнце к известной точке в пространстве (между созвездиями Лиры и Геркулеса), точно так и сила, связывающая сложные группы звезд, должна быть отнесена к разряду пока нам недоступных факторов космологии и космогонии. Фактор этот во всяком случае не ньютоновское тяготение.

Движение мировых звездных потоков, описанное Джинсом, и другими учеными имеет вид формальной упорядоченности и странности, но сила действующая при этом наверное не есть сила ньютоновского тяготения. Скорее можно предположить, что здесь действуют силы двигающие световые фотоны, по волнам эфира. Силы эти типа интенсивного (внутриположного), а не экстенсивного (внеположного) характера. Оживает ставший мертвым благодаря материалистическому истолкованию принцип инерции. Современная картина строения вещества и Вселенной, все более и более возвращается к тому пониманию инерции, которое мы видим у гениальна го Эйлера: инерция есть внутренняя сила тела. Материалистический принцип линейной причиной зависимости именно по отношению к “закону инерции” (формулированному Ньютоном так же, как и “закон тяготения”) впадал в безнадежное противоречие с самим собою: получалось так, что данное тело, по прекращении действии причины продолжало двигаться беспричинно. Это было так странно, что, по верному замечанию проф. В. , “уже у создателей принципа инерции, инерция понималась, как сила присущая материи, как истинная причина, в силу которой тело пребывает в своем состоянии” (“Проблема психической причинности”, Киев, 1914, стр. 35). Но этим нарушалась материалистическая экстенсивная линейная причинная зависимость и заменялась монадологической интенсивной действенностью. Подобному же преображению подвергся и закон тяготения в формулировке Кулона, ибо в нем произведение масс заменено произведением зарядов. А ныне известно, что экстенсивность массы есть функция интенсивности зарядов. Т. е., что формулировка Кулона, где даны заряды онтологически первичнее формулировки Ньютона, где даны массы. Но есть фактор первичный по отношению к обеим формулировкам и из которого, как нам кажется, исходит и принцип энерции. Этим фактором является само внутреннее состояние тела, его внутренняя живая, софийкая, онтологическая глубина. При такой точке зрения прежнее понимание инерции, как косности, вытекавшее из мертвецко-материалистической клеветы на мир, из диавольского противософийного духа - заменяется прямо противоположным: инерция есть активность тела, в которой синтетически соединены внутриположное, временное (интенсивное) действие и внеположная (экстенсивная) пространственная форма, образ, эйдос этого действия. Он является перед нами в виде звездных потоков, “стройных хоров светил”.

Закон “тяготения” формулирован Ньютоном и впоследствии расширен и приложен Кулоном к другим сферам физического бытия. Однако, три знаменитых закона Кеплера, вывод из которых представляет будто бы закон тяготения - имеют над последним решительное и подавляющее преимущество. Оно заключается в том, что в трех законах Кеплера синтезированы: геометрия (1-й закон); форогенная (т. е. пространствообразующая) механика (2-й закон; и связь времени и пространства, т. е. связь геометрии и физико-механики (3-й закон). Ибо само бытие материальных тел, друг для друга зависит от их пространственно-временных соотношений. Рассмотрим это вкратце. Если тела находятся в бесконечно-большом расстоянии друг от друга, то их притяжение бесконечно мало, скорость сближения бесконечна мала и сближение произойдет через бесконечно большое время. Бесконечному пространству соответствует бесконечное время. Это равносильно их отсутствию и небытию тел друг для друга. Начало времени и притяжения наступает лишь тогда, когда тела начинают существовать друг для друга, т. е. когда наступает реальное протяжение и притяжение. Но это возможно лишь по той причине, что они движутся “по инерции”, т. е. у них есть внутреннее состояние, посредством которых они возникают друг для друга. Теория относительности учит нас тому, что тело, достаточно удаленное от реальных полей тяготения, образуемых другими телами, выявляют свое движение через возникновение внутренних состояний, обнаруживаемых статически. Когда тела через свое внутреннее состояние сблизятся настолько, что для них начинает существовать внешнее время, внешнее пространство, тогда и сами они начинают существовать друг для друга. И когда они столкнутся, то нулю пространства соответствует здесь нуль времени и нуль притяжения (превращающийся в молекулярное отталкивание - т. е. свою диалектическую противоположность. Диалектика, свершив свой цикл, сделала бесконечность равной нулю. Крайности сошлись, и обнаружилось, что реальное бытие друг для друга, реальное время и реальное пространство укоренены в вечной истине неслиянного и нераздельного многоединства.

Эту истину, где синтетически слиты законы Кеплера, Ньютона Кулона, законы инерции и принцип относительности, эту великую истину являют “хоры стройные светил”, звездные потоки, движимые “внутреннем состоянием”. Но этот же принцип открывает нам и в высшем бытии духа в бытии соборном.

А между тем, образ Вселенной, к которой принадлежит наша солнечная система, складывается в определенную и очень стройную картину, случайность которой можно утверждать лишь с явным намерением отвергнуть ее разумность. Ссылка же на так называемые вечные “законы природы” здесь уже потому ничего не дает, что сами они нуждаются в объяснении и, кроме того, подвержены непрерывным изменениям, находясь, так сказать, с текучем состоянии. Их стабильность есть лишь иллюзия, вызываемая лишь эфемерностью срока человеческой жизни, да и жизни самого человечества. Наука ведь, если принять во внимание даже египетские, халдейские и арийско-индусские древности, явление более чем молодое.

Arrhenius «Lehrbuch der kosmischen Phy­sik», 1903.
cм. Fricke «Eine neue und einfache Deu­tung der Schwerkraft». 1919.
I. See «Researches on the Evolution of the Stellar Systems», Paris 1819.
Noelkе «Das Problem der Entwicklung un­seres Planetensystems», 1919.
Ледяная космогония изложена y Фаута (Fauth) в «Hoerbigors Glazialkosmogonie 1913, y Фохта (Voigt) «Eis ein Weltenbausloff», 1920; и отчасти y Ганса Фишера (Fischer) в «Weltenwenden» 1928.
Noelke, op. сit.
v. Rrunn «Bcwerkungen zum Dreikoerperproblem» в «Schriften der naturforschenden Ge­sellschaft in Danzig» Band XV, 3 и 4 Heft, Dan­zig, 1922.
Fricke, op. cit.

Изучением Солнечной системы занимались различные
ученые, начиная от греческих философов до астрономов и
физиков XXI столетия. Но и сегодня, когда научно-техничес-
кий прогресс позволяет запускать спутники на Марс, проис-
хождение Солнечной системы остается загадкой. Но вполне
возможно, что ученые в ближайшем будущем выяснят вопро-
сы, связанные с рождением Солнечной системы, потому что за
последние три десятилетия прояснились некоторые моменты
эволюции звезд. Хотя остаются нераскрытыми детали рожде-
ния звезды из газопылевой туманности, но уже представляет-
ся общая картина того, что с ней происходит на протяжении
миллиардов лет дальнейшей эволюции.
КОСМОГОНИЧЕСКИЕ ГИПОТЕЗЫ
Космогония - раздел астрономии, изучающий происхож-
дение и развитие небесных тел (Солнца, планет и их спутни-
ков, звезд, галактик) и их систем. Астрономы наблюдают кос-
мические тела на различных стадиях развития: образовавши-
еся совсем недавно или в далеком прошлом, быстро «старею-
щие» или почти застывшие в своем развитии. Сопоставляя
многочисленные данные наблюдений с физическими процес-
сами, которые могут происходить при различных условиях в
космическом пространстве, ученые пытаются объяснить, как и
из чего образуются небесные тела. Единой, завершенной тео-
рии образования звезд, планет или галактик до сих пор не
существует. Проблемы, с которыми столкнулись ученые, под-
час трудноразрешимы. Например, решение вопроса о проис-
хождении Земли и Солнечной системы в целом значительно
затрудняется тем, что других подобных систем ученые пока
не обнаружили. Нашу Солнечную систему пока не с чем срав-
нивать, хотя подобные ей системы должны быть достаточно
распространены, а их возникновение должно быть не случай-
ным явлением, а закономерным.
Сегодня все гипотезы о происхождении Солнечной сис-
темы в значительной мере основываются на данных о хими-
ческом составе и возрасте пород Земли и других тел Солнеч-
ной системы. Наиболее точный метод определения возраста
пород состоит в подсчете отношения количества радиоактив-
ного урана к количеству свинца, находящегося в данной по-
роде. Скорость такого образования известна точно, и ее не-
возможно изменить никакими способами. Пробы пород пока-
зали, что самые древние из них насчитывают несколько мил-
лиардов лет. Земля как некая субстанция, очевидно, возникла
несколько раньше, чем земная кора.
Если рассматривать различные космогонические гипоте-
зы, которые выдвигались на протяжении последних двух сто-
летий, то особого внимания заслуживают гипотезы немецкого
философа Канта и теория, которую спустя несколько десяти-
летий независимо предложил французский математик Лаплас.
Предпосылки к созданию этих теорий весьма интересны и вы-
держали испытание временем.
Точки зрения Канта и Лапласа в ряде важных вопросов
резко отличались. Кант предложил свою теорию образования
Солнечной системы, основанную на законе всемирного тяго-
тения. Философ исходил из эволюционного развития холод-
ной пылевой туманности, по ходу которого сначала возникло
центральное массивное тело, которому в перспективе пред-
стояло стать тем, что мы называем Солнцем, а потом планеты.
Лаплас же подробно описал гипотезу образования Солнца и
планет из уже вращающейся туманности. Он считал первона-
чальную туманность не пылевой, а газовой, очень горячей и
обладающей высокой скоростью вращения. Сжимаясь под
действием силы всемирного тяготения, туманность, вследствие
закона сохранения момента количества движения, набирала
обороты и вращалась все быстрее и быстрее. Из-за высокой
скорости и больших центробежных сил, возникающих при
быстром вращении в экваториальном полсе, от газообразного
ггла последовательно отделялись кольца Затем в результате
194 Астрономия
высокотемпературной конденсации в них тугоплавких «поро-
дообразующих» элементов, образовались планеты. Опираясь
на гипотезу Лапласа, невольно делается вывод, что планеты
образовались раньше, чем Солнце. Однако, несмотря на раз-
личия между теориями Канта и Лапласа, общей и важной осо-
бенностью является представление о том, что Солнечная сис-
тема возникла в результате закономерного развития газопы-
левой туманности. Поэтому эту концепцию принято называть
«гипотезой Канта-Лапласа».
Однако эта теория отвечает не на все вопросы. Всем из-
вестно, что наша Солнечная система состоит из девяти планет
разных размеров и массы. Всем также известно, что все субъя-
дерные частицы имеют свой момент вращения (спин). Лаплас
предположил, что вращательное движение - врожденное свой-
ство материи. Трудность заключается в необычном распреде-
лении момента количества движения Солнечной системы меж-
ду центральным телом - Солнцем - и планетами. Момент
количества движения - одна из важнейших характеристик
всякой изолированной от внешнего мира механической систе-
мы. Солнце и планеты можно рассматривать именно как такую
систему. Момент количества движения можно определить как
«запас вращения» системы. Это вращение складывается из
орбитального движения планет и вращения вокруг осей Сол-
нца и планет. Львиная доля момента количества движения
Солнечной системы сосредоточена в орбитальном движении
планет-гигантов Юпитера и Сатурна.
С точкн зрения гипотезы Лапласа, это совершенно непо-
нятно. В эпоху, когда от первоначальной, быстро вращающейся
туманности отделилось кольцо, слои туманности, из которых
потом в результате конденсации образовалось Солнце, имели (на
единицу массы) примерно такой же момент, как вещество отде-
лившегося кольца (угловые скорости кольца и оставшейся час-
ти были примерно одинаковы). Так как масса последнего была
значительно меньше основной туманности (протосолнца), то
полный момент количества движения у кольца должен быть на-
много меньше, чем у протосолнца. В гипотезе Лапласа отсут-
ствует какой-либо механизм передачи момента от протосолнца к
кольцу. Поэтому в течение всей дальнейшей эволюции момент
количества движения протосолнца, а затем и Солнца должен быть
намного больше, чем у колец и образовавшихся из них планет.
Но этот вывод идет вразрез с фактическим распределением ко-
личества движения между Солнцем и планетами.
Для гипотезы Лапласа эта трудность оказалась непрео-
долимой. На смену этой гипотезе стали выдвигаться другие.
Остановимся на гипотезе Джинса, которая получила распрос-
транение в первой трети прошлого столетия. Она полностью
противоположна гипотезе Канта-Лапласа. Если последняя
рисует образование планетарных систем как единственный за-
кономерный процесс эволюции от простого к сложному, то в
гипотезе Джинса образование таких систем является делом
случая и представляет собой редчайшее явление.
Исходная материя, из которой потом образовались пла-
неты, была выброшена из Солнца (которое к тому времени
уже было похожим на нынешнее) при случайном прохожде-
нии вблизи него некоей звезды. Это прохождение было на-
столько близким, что его можно рассматривать практически
как столкновение. Благодаря приливным силам, которые об-
разовались со стороны налетевшей на Солнце звезды, из по-
верхностных слоев Солнца была выброшена струя газа. Эта
струя осталась в сфере притяжения Солнца и после того, как
звезда ушла от Солнца. Потом струя сконденсировалась и
смогла дать начало планетам.
Гипотеза Джинса предполагает, что образование нашей
Солнечной системы, как и других подобных маловероятно,
потому что близкое прохождение звезд в напей Галактике
и их столкновение - явление редчайшее, а точнее, раз в 5
млрд лет Солнце имеет один шанс из десятков миллиардов
столкнуться с какой-либо звездой. Если бы гипотеза Джин-
са была правильной, число планетарных сисггм, образовав-
шихся за десять миллиардов лет ее эволющ-к, можно было
бы пересчитать по пальцам. Но планетарных систем на са-
мом деле множество, поэтому эту гипотезу можно считать
несостоятельной. И ниоткуда не следует, что выброшенная
из Солнца струя горячего газа может сконденсироваться в
планеты, так как по расчетам известных астрофизиков ве-
щество струи должно рассеяться в окружающем простран-
стве. Кроме этого, гипотеза Джинса не объя:ияет, почему
подавляющая часть количества момента движения Солнеч-
ной системы сосредоточена в орбитальном движении пла-
нет (математические расчеты показали, что;з рамках этой
гипотезы образуются планеты с весьма маленькими орбита-
ми). Таким образом, космологическая гипотез! Джинса ока-
залась несостоятельной.
На основе гипотезы Джинса была Вулфсоном выдвину-
та новая: газовая струя, из которой образовались планеты,
была выброшена из проходившего мимо Солнца рыхлого
объекта - протозвезды, масса которой бььта сравнительно
небольшой, но объем ее почти в 10 раз превысит радиус зем-
ной орбиты. По приближении протозвезды к Сслнцу под вли-
янием приливных сил поверхность протозвездного сгустка
должна деформироваться. Так как не весь захваченный Солн-
цем газ смог конденсироваться в планеты, вокруг протозвезд-
ного сгустка должна образоваться газовая среда, которая выз-
вала бы его торможение. При этом, как изВ(стно, первона-
чально эксцентричная орбита постепенно (в течение несколь-
ких миллионов лет) станет круговой. Отсюда, каждый прото-
звездный сгусток эволюционирует в протоплан гту, а его вра-
щение обуславливается действием приливных сил, исходящих
от Солнца. Кстати, этим может объясняться и происхождение
спутников планет, которые при сжатии отделяются от прото-
планет. Если следовать этой гипотезе, то сравнительно легко
объясняется образование больших планет и их спутников (кро-
ме планет земной группы). Этой гипотезой также объясняется
и возникновение звезд, которые образуются из межзвездной
газово-пылевой среды так называемыми «звездными ассоци-
ациями» - группами заведомо молодых звезд. В таких груп-
пах, по наблюдениям, сначала образуются относительно боль-
шие звезды, а затем уже «звездная мелочь», которая эволюци-
онирует в карлики.
В данный период наиболее разработанной является ги-
потеза советского ученого О. Ю. Шмидта, появившаяся в
1944 году. По Шмидту, наша планета образовалась из веще-
ства, захваченного из газово-пылевой туманности, через ко-
торую некогда проходило Солнце, имевшее почти «современ-
ный» вид. При этом отсутствует трудность с вращательным
моментом планет, так как первоначальный момент вещества
облака может быть сколь угодно большим. В 1961 году анг-
лийский космогонист Литтлтон начал развивать эту гипотезу
и внес в нее существенные улучшения. По обеим гипотезам,
«почти современное» Солнце сталкивается с более или менее
«рыхлым» космическим объектом, захватывая части его ве-
щества. Кроме того, Солнце, по расчетам, должно иметь с об-
лаком общее происхождение. По Шмидту-Литтлтону, обра-
зование планет связывается с процессом звездообразования.

Теория, основы которой были заложены академиком О. Ю. Шмидтом, является наиболее разработанной. Поэтому мы ее и приводим.

О. Ю. Шмидт исходил сначала из того, что метеоритное вещество как в форме более или менее крупных кусков, так и в форме пыли в изобилии встречается во Вселенной. Еще недавно это метеоритное вещество было известно нам только в пределах Солнечной системы, но теперь мы обнаруживаем его в огромных количествах и в межзвездном пространстве. Большей частью метеоритное вещество собрано в колоссальные космические облака - в диффузные светлые и темные туманности, содержащие также много газа.

Впоследствии различные соображения привели советских ученых Л. Э. Гуревича и А. И. Лебединского к выводу, что допланетное вещество было газово-пылевого состава. О. Ю. Шмидт согласился с таким представлением о состоянии допланетного вещества, но подчеркивал, что «ведущая роль» принадлежала пыли.

Совокупность газово$пылевых облаков вместе со звездами заполняет нашу звездную систему - Галактику, причем их вещество сильно концентрируется к плоскости ее симметрии - к плоскости экватора Галактики. Вместе со звездами газово-пылевые облака участвуют во вращении Галактики вокруг оси. Наряду с этим вращением вокруг центра Галактики и звезды, и газово-пылевые облака имеют свои собственные движения, которые приводят к тому, что и звезды и облака то сближаются друг с другом, то расходятся. Иногда та или другая звезда погружается на время в газово-пылевую туманность и пролагает в ней себе дорогу, как путник, попавший в густой туман. Как туман путнику, так и газово-пылевое облако - не препятствие для движения звезды; сбиваться же ей с пути не приходится, так как ее путь в туманности направляется все тем же законом тяготения.

Многие пылинки упадут на звезду в течение ее скольжения сквозь туманность, а другие, изменив свои орбиты вследствие мощного притяжения звезды, могут быть ею захвачены в плен и сделаются ее спутниками. Однако, чтобы такой захват произошел, необходимо наличие особых благоприятных условий - уменьшение относительной скорости пылинок благодаря притяжению близкой звездой или, как показал Т. А. Агекян, благодаря столкновению пылинок друг с другом. В подобном «удачном» случае огромное множество этих «благоприобретенных» спутников звезды, эта ее бесчисленная верная свита, по гипотезе Шмидта, не покидает ее и после выхода из туманности. Звезда оказывается окруженной огромным облаком частиц газа и пыли, описывающих вокруг нее различные орбиты. Позднее О. Ю. Шмидт считал, что более вероятным, мог быть захват облака из той самой диффузной среды, из которой возникло само Солнце.

Облако, образовавшееся вокруг звезд, постепенно приобретало линзообразную форму. Обращение частичек в нем вокруг звезды происходило преимущественно, хотя и не исключительно, в одном каком-либо направлении (под небольшими углами друг к другу), потому что пылевой слой, пронизанный звездой, не мог быть совершенно однородным.

В подобной звезде, окруженной линзообразным газово-пылевым облаком, О. Ю. Шмидт видел наше Солнце, в пору, предшествовавшую образованию планет.

Конечно, не одно наше Солнце могло испытать такую встречу с газово-пылевой туманностью. Множество звезд, быть может большинство, должны были пережить такое же приключение, а другим оно еще предстоит в будущем. Тем лучше, значит, кроме нашей Солнечной системы, в Галактике должно быть еще множество планетных систем. Этот неизбежный вывод из новой теории дает ей преимущество по сравнению со многими другими космогоническими гипотезами, в которых возникновение солнечных систем было редким явлением.

В сонме пылинок, обращающихся около Солнца по пересекающимся и различно вытянутым и наклоненным орбитам, неизбежно происходили столкновения и это вело к тому, что движения их осреднялись, приближались к круговым и лежащим в близких друг к другу плоскостях. От этого вокруг Солнца возник из облака газово-пылевой диск, становившийся все тоньше, но зато плотнее. Этот плотный слой частиц в частях, близких к Солнцу, поглощал его тепло. Поэтому дальше от Солнца внутри диска было очень холодно, и газы там намерзали на пылинках. Это объясняет, почему далекие от Солнца планеты богаче газом, чем близкие к нему. Это представление, как и теорию эволюции облака, развили Л. Э. Гуревич и А. И. Лебединский, и О. Ю. Шмидт нашел, что их картина эволюции облака вероятнее чем та, которая ему самому рисовалась раньше. Разработанная математически картина эволюции облака, хотя и содержащая ряд дополнительных гипотез, может быть названа теорией, лежащей в рамках гипотезы Шмидта. Основной же гипотезой Шмидта является предположение, что планеты возникли из холодного облака частиц, причем основную роль в нем играло поведение твердых пылинок и предположение, что облако было захвачено Солнцем и притом, когда последнее уже вполне сформировалось.

Дальнейшая картина эволюции газово-пылевого диска вкратце представляется так. В уплотнившемся облаке возникали пылевые сгущения, в которых столкновения пылинок вели к их слиянию в твердые тела с поперечниками, как у современных астероидов. Множество их сталкивалось и дробилось, но более крупные из них, «зародыши» планет, - выживали и «всасывали» в себя окружающие осколки и остатки пыли, сначала присоединяя их при соударениях, а потом во все большей мере за счет притяжения их. Плотные зародыши планет окружались при этом роями тел и их обломков, обращающихся вокруг них и давших при своем объединении рождение спутникам планет по тому же «рецепту», по которому эти планеты возникли сами.

Из линзообразной формы туманности, окружающей Солнце, и из преобладания в ней движений, параллельных друг другу и направленных в одну и ту же сторону, вытекают сразу основные характерные особенности строения Солнечной системы: вращение всех планет около Солнца в одну и те же сторону, малые углы между плоскостями их орбит, а также почти круговая форма орбит.

О. Ю, Шмидт в одной из своих первых работ рассчитал, с какой скоростью происходил бы процесс увеличения массы планеты за счет падения на нее метеоритов, если бы наблюдаемые сейчас в Солнечной системе метеориты были остатками того роя, который некогда окружал Солнце. Оказалось, что вначале рост планеты происходил бурно, а потом все медленнее и медленнее. Грубо говоря, на постройку Земли пошли все те «кирпичи» - тела астероидных размеров и их обломки, которые заполняли пространство между границами, лежащими посредине между орбитами Земли и Венеры и между орбитами Марса и Земли, ближе к последней.

Невозможно, конечно, определить, «когда был заложен первый камень» - фундамент будущей планеты, но теория Шмидта позволила подсчитать, за сколько времени масса Земли увеличилась вдвое и достигла своего современного значения. Это время «полуобразования», ввиду упомянутой быстроты роста планет, близко к тому, что можно назвать возрастом Земли. Во всяком случае, этот промежуток времени немногим меньше возраста Земли.

Полагая, что сейчас на Землю ежегодно падает более 1000 тонн метеоритного вещества, О. Ю. Шмидт нашел для времени полуобразования Земли около 7 млрд. лет. Этот результат близок (в астрономических масштабах) к возрасту земной коры - 3 млрд. лет, определенному по радиоактивности горных пород. Ясно, что возраст земной коры должен быть меньше возраста Земли в целом.

Поскольку, однако, современные метеориты в Солнечной системе, возможно, являются осколками планеты, находившейся между Марсом и Юпитером, а не остатками метеоритной туманности, этот подсчет теоретического возраста Земли носит лишь ориентировочный характер.

О. Ю. Шмидт предполагал, что от ударов метеоритов в процессе быстрого роста Земли, а главное вследствие выделения тепла при радиоактивных процессах внутри слипающихся метеоритов их вещество разогревалось настолько, что становилось пластичным. Для этого было бы уже вполне достаточно температуры порядка 1000°. При размягчении метеоритного вещества более легкие каменные массы всплывали на поверхность, а тяжелые железистые массы постепенно опускались вниз. Так и создалось постепенно разделение массы Земли на плотное ядро и более легкую оболочку, причем до сих пор должна была бы сохраниться, и действительно еще сохранилась, промежуточная область, где тягучие железные и каменные массы не разделились вполне.

В настоящее время существует взгляд, что ядро Земли не железное, а силикатное, как и земная кора, но находящееся в сильно уплотненном металлоподобном состоянии под действием высокого давления вышележащих слоев. В слое, где давление составляет 1 400 000 атмосфер, эти свойства силикатных недр Земли возникают скачком. Если принять эту точку зрения, то надо думать, что подъем легких и опускание тяжелых веществ в толще Земли идет медленно и далеко еще не закончился.

Разогревание внутренних частей Земли еще продолжается и возникло в ее толще вследствие накопления тепла, выделяемого радиоактивным распадом внутри ее вещества.

Остатки метеоритного вещества, не вошедшего в состав планет, продолжали обращаться около Солнца и, проходя вблизи сформировавшихся планет, захватывались ими з плен. В образовавшемся вокруг планет сплюснутом метеоритном облаке шел процесс столкновения метеоритов, подобный тому, что создал планеты, и так вокруг них создались спутники. Естественно, что в общем более массивные планеты, производя больше захватов, могли обзавестись для компании большим числом спутников.

Поскольку большинство метеоритов, пошедших как кирпичи на постройку спутников, двигалось все в том же прямом направлении около Солнца и преимущественно вблизи плоскости эклиптики, то и орбиты спутников расположились вблизи этой плоскости. Направления их обращения оказались в согласии с теми движениями, которыми объединены все члены Солнечной системы. Только в редких случаях, когда в распределении скоростей или плотностей метеорного роя появлялась большая асимметрия, возникали планеты и спутники с обратным вращением (Уран с его спутниками, спутник Нептуна и далекие спутники Юпитера и Сатурна).

Вращение планет вокруг своей оси, которое ни одна из прежних теорий не могла удовлетворительно объяснить, теория О. Ю. Шмидта объясняет так. Под влиянием падения метеоритов на планету она должна прийти во вращение, и притом именно в том же направлении, в каком она вращается вокруг Солнца. Если случайно в той области, где образовалась планета, метеориты с орбитами, мало вытянутыми и мало наклоненными к средней плоскости Солнечной системы, не были в достаточной мере преобладающими, могло возникнуть вращение планеты в обратном направлении, что и объясняет известный случай такого рода - вращение Урана.

В успешном объяснении направления вращения планет теорией О. Ю. Шмидта состоит ее большая заслуга.

Остановимся немного на вопросе, который, может быть, и не будет так интересен для читателя, как предыдущие, но который имеет огромное значение. Речь идет все о том же знаменательном моменте количества движения, который теория Джинса не могла объяснить.

Мы помним, что в Солнечной системе львиная доля момента количества движения (т. е. суммы произведений масс частиц на их скорости и на расстояния от центра вращения) приходится на планеты. На Солнце с его медленным вращением вокруг оси приходится очень малая доля общего момента.

О. Ю. Шмидт показал путем вычислений, что Солнце, если оно вначале не вращалось или вращалось еле-еле, должно было прийти во вращение под действием ударов падающих на него метеоритов.

О. Ю. Шмидту удалось получить из своей теории формулу, которая утверждает, что произведение должно быть постоянным или почти постоянным для всех планет. В этом произведении m означает массу планеты, R - ее расстояние от Солнца, r - ее радиус и Р - период ее вращения вокруг оси. Так это оказывается и на самом деле. Наибольшее уклонение от этого закона обнаруживают Юпитер и Сатурн. Но по ряду соображений мы уже и раньше были склонны думать, что видимый радиус этих планет, подставленный в эту формулу, не есть действительный радиус их твердой поверхности - это радиус видимой границы их обширной и плотной атмосферы. Чтобы получить величину ω для Юпитера, близкой к тому, что получается для планет типа Земли и Марса (не внушающих подобных подозрений), надо допустить, что у Юпитера средняя плотность та же, что у Земли, и что тогда сам он лишь в 6,8 раз больше Земли (по диаметру). Почти половину его видимого радиуса составляет в этом случае толщина его обширной непрозрачной атмосферы. Но почти в точности к такому же соотношению размеров планеты и ее атмосферы приходил раньше и Джефрейс, хотя его соображения были совершенно иные.

m 2/3 √R P/r 2 =ω

Что касается Меркурия и Венеры, то их первоначальное вращение к настоящему времени заторможено действием приливов, ибо приливное действие Солнца на эти ближайшие к нему планеты весьма велико.

Подобным же образом, но в меньшей степени, Луна и Солнце своим приливным воздействием затормозили суточное вращение Земли. Раньше Земля вращалась быстрее.

Слипание вместе метеоритов, двигавшихся по продолговатым эллипсам с различно расположенными большими полуосями, приведет после слияния их к движению по орбите, более близкой к окружности. Чем больше метеоритов слипается, т. е. чем больше разнообразие направлений больших полуосей их орбит, тем ближе будет к окружности орбита планеты. Действительно, орбиты крупных планет, Юпитера и Сатурна, менее продолговаты, чем орбиты Меркурия и Марса.

Но как распределяются планеты по своим расстояниям от Солнца? Ответ на этот вопрос, найденный О. Ю. Шмидтом, получился неожиданно простым. Оказывается, момент количества движения, рассчитанный на единицу массы планеты, будет возрастать в арифметической прогрессии при переходе от одной планеты к следующей. Для тел, движущихся по круговым орбитам, момент количества движения (на единицу массы) пропорционален корню квадратному из радиуса орбиты. Следовательно, корни квадратные из расстояний планет от Солнца (√R) должны возрастать в арифметической прогрессии.

Этот закон прекрасно согласуется с действительным распределением расстояний планет от Солнца, если только мы будем рассматривать отдельно группу планет, далеких от Солнца (от Юпитера до Плутона), и группу планет, близких к Солнцу (от Меркурия до Марса). Мы уже говорили, что часть метеоритов, находившихся в районе планет второй группы, упала на Солнце, и потому, рассматривая их расстояния от Солнца, нельзя объединять их с планетами, далекими от Солнца. Для планет, близких к Солнцу, √R возрастает в среднем на 0,20 при переходе от одной планеты к следующей. Гшэтому, взяв за исходное значение √R его истинное значение для Меркурия, можно построить следующую табличку:

Первая строка показывает метод вычисления √R, вторая строка дает вычисленные значения расстояний планет, а последняя строка - истинные расстояния. Согласие получается очень хорошим.

Для планет, далеких от Солнца, среднее возрастание Y~R получается равным 1,00 и потому, беря за исходное значение √R его истинное значение для Юпитера, получаем:

Согласие вычисленных и истинных расстояний получается прекрасным. Таким образом, О. Ю. Шмидту как будто удалось объяснить закон планетных расстояний, не получивший никакого теоретического обоснования в прежних космогонических теориях. Некоторые другие космогонические теории последнего времени также объясняют это явление, но иными путями.

Здесь мы дали представление лишь об одной из множества космогонических гипотез. Единого взгляда на процесс возникновения планет и спутников пока нет.

Космогоническая теория Шмидта известна как теория «холодного» образования Земли и других планет Солнечной системы из газопылевого облака, окружавшего Солнце.

Его теория отличается от предшествующих, рассматривавших образование планет из раскаленных газовых сгустков. Согласно гипотезе Шмидта, Земля образовалась из холодных твердых тел и сначала была относительно холодной.
Этот процесс условно можно разделить на два этапа: сначала из пылевого компонента облака образовались "промежуточные" тела размером в сотни километров. Как это происходило? Шмидт считал, что во вращающемся газово-пылевом облаке пыль под действием гравитации опускалась к центральной плоскости – образовался пылевой субдиск. Затем в пылевом слое плотность достигла критических размеров и в результате гравитационной неустойчивости этот субдиск распался на множество пылевых сгущений. Сгущения сталкивались между собой и одновременно в результате этого объединялись и сжимались – в результате образовались компактные тела астероидных размеров. Это был первый этап .

Второй этап : из роя "промежуточных" тел и из обломков сформировались планеты. Сначала они двигались по круговым орбитам в плоскости породившего их пылевого слоя. Они росли, сливаясь друг с другом. Планеты изначально были холодными. Разогревание этих планет произошло позже в результате сжатия, а также поступления солнечной энергии. Разогрев Земли сопровождали массовые излияния лав на поверхность в результате вулканической деятельности. Благодаря этому излиянию сформировались первые покровы Земли. Из лав выделялись газы. Они образовали первичную атмосферу, в которой еще не было кислорода. Больше половины объема первичной атмосферы составляли пары воды, а температура ее превышала 100°С. При дальнейшем постепенном остывании атмосферы произошла конденсация водяных паров, что привело к выпадению дождей и образованию первичного океана. Это произошло около 4,5-5 млрд. лет назад. Позднее началось формирование суши, которая представляет собой утолщенные, относительно легкие части литосферных плит, поднимающихся выше уровня океана.

Гравитационное взаимодействие "промежуточных" тел усиливалось по мере их роста, постепенно изменяло их орбиты. При объединении многих тел в планеты произошло усреднение индивидуальных свойств движения отдельных тел, и поэтому орбиты планет получились почти круговыми. Самые крупные планеты - Юпитер и Сатурн - на основной стадии аккумуляции вбирали в себя не только твердые тела, но и газы.
Одним из главных доводов в пользу этой гипотезы является дефицит на Земле, Венере и Марсе тяжелых инертных газов неона, аргона, криптона и ксенона по сравнению с их солнечным и космическим обилием.

В чем была ценность гипотезы Шмидта? Она позволила объяснить распределение момента количества движения между Солнцем и планетами, объясняла наблюдаемую закономерность в распределении планет Солнечной системы, согласовывалась с оценкой возраста Земли по возрасту горных пород.
Но еще раз напомним: цель космогонических гипотез - объяснить однообразие движения и состава небесных тел. Они исходят из понятия о первоначальном состоянии материи, заполняющей всё пространство, которой присущи известные свойства, вызывающие все дальнейшие эволюции. Известны космогонические гипотезы Канта, Лапласа-Роша, Фая, Джинса, Фесенкова и др., а также космологические парадоксы. Следует знать, что эти гипотезы - лишь образец того, как могли бы развиться системы, подобные Солнечной. Единой и окончательной теории образования звезд, планет и галактик пока не существует .

О.Ю.Шмидт

Отто Юльевич Шмидт родился 30 сентября 1891 г. в Могилёве (Белоруссия). Шмидт – выдающийся советский исследователь Арктики, учёный в области математики и астрономии, академик АН СССР.
В 1909 г. окончил 2-ю классическую гимназию города Киева с золотой медалью, в 1916 году – физико-математический факультет Киевского университета. Первые три научные работы по теории групп написал в 1912-1913 годах, за одну из которых ему присуждена золотая медаль. С 1916 года приват-доцент в Киевском университете.
После Октябрьской революции 1917 года О.Ю.Шмидт – член коллегий ряда наркоматов (Наркомпрода в 1918-1920 годах, Наркомфина в 1921-1922 годах и других) и один из организаторов высшего образования, науки (работал в Наркомпросе, Государственном учёном совете при СНК СССР, Коммунистической академии). В 1921-1924 годах он руководит Государственным издательством, организует первое издание Большой Советской Энциклопедии , принимает деятельное участие в реформе высшей школы и разработке сети научно-исследовательских учреждений. В 1923-1956 годах профессор Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова (МГУ).

В 1928 г. О.Ю. Шмидт принимал участие в первой советско-германской памирской экспедиции , организованной АН СССР. Целью экспедиции было изучение структуры горных цепей, ледников, перевалов и восхождение на наиболее высокие вершины Западного Памира.
В 1929 году была организована арктическая экспедиция на ледокольном пароходе «Седов» . Начальником этой экспедиции и «правительственным комиссаром архипелага Франца-Иосифа» был назначен Шмидт. Экспедиция успешно достигает Земли Франца-Иосифа; О.Ю. Шмидт создал в бухте Тихой полярную геофизическую обсерваторию, обследовал проливы архипелага и некоторые острова. В 1930 году была организована вторая арктическая экспедиция под руководством Шмидта на ледокольном пароходе «Седов». Были открыты острова Визе, Исаченко, Воронина, Длинный, Домашний, западные берега Северной Земли. Во время экспедиции был открыт остров, который был назван в честь начальника экспедиции – островом Шмидта.
В 1932 году экспедиция под руководством Шмидта на ледокольном пароходе «Сибиряков» в одну навигацию прошла весь Северный морской путь, положила прочное начало регулярным плаваниям вдоль берегов Сибири. В 1933-1934 годах была проведена экспедиция на пароходе «Челюскин» под руководством Шмидта с целью проверить возможность плавания по Северной морской трассе на корабле неледокольного класса.
В 1930-1932 годах он директор Арктического института. В 1937 году по инициативе Шмидта был организован Институт теоретической геофизики АН СССР (Шмидт был директором до 1949 года).
В 1937 году Шмидт организовал экспедицию на первую в мире дрейфующую научную станцию «Северный полюс-1» в самом центре Северного Ледовитого океана, за это ему было присвоено звание Героя Советского Союза. А в 1938 году возглавил операцию по снятию персонала станции со льдины.
C 1951 года Шмидт - главный редактор журнала «Природа». В 1951-1956 годах работал в Геофизическом отделении МГУ.
Основные работы в области математики относятся к алгебре. Шмидт – основатель московской алгебраической школы, руководителем которой он был в течение многих лет. В середине 1940-х годов Шмидт выдвинул новую космогоническую гипотезу об образовании Земли и планет Солнечной системы (гипотеза Шмидта), разработку которой продолжал совместно с группой советских учёных до конца жизни.
Скончался О.Ю. Шмидт 7 сентября 1956 года. Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.

В 1944 году в «Докладах Академии наук СССР» были опубликованы две первые статьи Отто Юльевича Шмидта, посвященные космогонической гипотезе солнечной системы. И до конца жизни академик О. Шмидт занимался ее разработкой, создав большой творческий коллектив из молодых талантливых астрономов и математиков.

Интерес к его работе был огромен. Когда 31 января 1947 года он решил выступить с докладом на пленарном заседании II Всероссийского географического съезда, академия была поистине атакована людьми. Не только конференц-зал, но и все прилегавшие к нему помещения были заполнены до отказа. Затаив дыхание люди слушали глуховатый голос О. Шмидта, докладывавшего «Новую теорию происхождения Земли и планет». В чем же заключалась основная идея его гипотезы?

Некогда, возможно несколько миллиардов лет назад, одинокая звезда — Солнце — встретила на своем пути во вселенной большую газопылевую туманность. Таких скоплений довольно много в космосе, и встреча с ними не носит столь уникального характера, как, например, встреча с другой звездой. В результате такого свидания значительная часть туманности последовала за Солнцем. Избыток его скорости относительно туманности придал диффузной материи момент количества движения, не связанный с моментом вращения светила. По законам природы, облако начало вращаться, сплющиваться, сжиматься. Отдельные частицы стали сливаться друг с другом, образуя более крупные тела. И вот уже не газопылевое облако, а густой поток метеорных тел облетает Солнце. Метеоры сталкиваются, слипаются. В областях, близких к Солнцу, обращаются плотные комья будущих планет. Дальше от живительного тепла в состав этих комьев входят более легкие вещества, в том числе замороженные газы. Так образовалось солнечное семейство.

О. Шмидт не был астрономом-профессионалом. Да и сама идея встречи и последующего захвата газопылевого облака Солнцем во время его движения вокруг центра Галактики тоже была не нова. Об этом еще в конце 19 и в начале 20 столетия говорили и писали многие. О. Шмидт внимательно изучил гипотезы предшественников, взяв от них рациональные зерна.

У И. Канта он взял идею о пылевом облаке, о пылевых частицах, как исходном материале для формирования планет, идею «холодного» происхождения Земли.

У П. Лапласа — мысли о роли конденсации газа в формировании планет, аналогию с туманностями, наблюдаемыми в нашей Галактике, мысль о сжатии, уплотнении вращающейся туманности.

У Ф. Мультона и Т. Чемберлина он взял идею о планетезималях как переходной форме к образованию планет.

У Д. Джинса — идею о том, что момент количества движения планет может быть привнесен извне в результате встречи Солнца с другим небесным телом.

«Но, несмотря на это, — пишет В. Бронштэн в книге «Беседы о космосе и гипотезах», — гипотеза Шмидта не была похожа ни на одну из ранее предложенных гипотез и не являлась их компиляцией. Эта гипотеза была совершенно самостоятельной».

Новая гипотеза О. Ю. Шмидта получилась отменной. Она легко расправлялась с целым рядом трудностей, встречавшихся у других авторов, неплохо объясняла главные особенности солнечной системы. Но были у нее и слабые стороны. Одна из них — само предположение о захвате Солнцем части встретившегося газопылевого облака.

Здесь нам придется снова вернуться к законам, диктуемым небесной механикой. А законы эти говорят, что одинокая звезда одинокую туманность захватить в принципе не может. Это было доказано при решении «задачи двух тел».

Представим себе: в пустом бесконечном пространстве имеются два тела: одним из них пусть будет неподвижное Солнце — тело А, другим — пролетающая мимо туманность — тело В. Под действием сил притяжения тела А траектория тела В искривляется и становится гиперболой. Но ветви гиперболы уходят в бесконечность. Чтобы осуществился захват туманности (тела В), ее надо сначала затормозить, чтобы перевести с гиперболической орбиты на эллиптическую. Однако одно Солнце сделать это не в состоянии. Даже, если бы у туманности не было первоначально никакой скорости и сближаться оба тела стали бы под действием лишь собственных сил притяжения, то и тогда захват произойти бы не смог. Туманность, пришедшая из бесконечности, обогнула бы Солнце по параболической траектории и снова ушла бы в бесконечность. Нет, для захвата нужны другие условия. Что, если рассмотреть задачу не двух, а трех тел?

Впрочем, такая задача уже была решена более десяти лет назад французским математиком Жаном Шази. Согласно его решению и в случае трех тел захват одного из них также невозможен. О. Шмидт не поверил Ж. Шази. Сформулировав начальные условия, он засел за расчеты. А когда первая прикидка показала, что, может быть, все-таки прав он, а не Ж. Шази, передал задачу П. Парийскому; тому самому знаменитому математику, который доконал своим численным расчетом гипотезу Д. Джинса. Не подвел П. Парийский и в этом случае. Уже в первом своем докладе О. Шмидт уверенно говорил о возможности захвата в системе трех тел.

Однако этот вариант хоть и имел вероятность большую, нежели джинсовская встреча звезды со звездой, был все же весьма искусствен. Потому-то гипотеза гравитационного захвата и подверглась столь суровой критике на первом совещании по вопросам космогонии.

Мысли О. Шмидта были полностью заняты этой проблемой. В 1951 году ему исполнилось 60 лет. Друзья преподнесли юбиляру шутливые вирши:
На бреге бездны мировой
Сидел он с длинной бородой
И вдаль глядел…

Так начинались эти стихи. Потом шло рифмованное описание механизма гипотезы. И заканчивалась поэма сетованием на нерешенную проблему захвата:

И перед новою теорьей
Главой склонился б и Лаплас,
Когда бы о захвата роли
Не продолжался спор у нас.

А спор о механизме гравитационного захвата действительно все продолжался. И хотя ряд астрономов предлагали свои оригинальные решения этой проблемы, большинство специалистов склонялось в пользу совместного образования Солнца и протопланетного облака. В этой части проблемы постепенно все возвращалось «на круги своя», возвращалось в лоно классичеческой гипотезы.