喬治·達爾文 - 喬治·達爾文
達爾文是第一個對天體演化問題和地質(zhì)問題采用動力學分析的科學家。通過對液態(tài)物質(zhì)旋轉(zhuǎn)平衡狀態(tài)的觀察和對周期軌道的研究,詳細探討太陽系、地-月系和雙星系的起源和演化問題。研究旋轉(zhuǎn)的任何橢圓體的潮汐摩擦對雙星系演化影響。1879年提出月球起源的“共振理論”。按照它的解釋,月球是由于共振太陽潮引起地球的不穩(wěn)定性,使其脫離地球而形成的。與此同時,還采用調(diào)和分析法來研究和預(yù)報海潮;研究大陸和山系對地殼的壓力而引起的地殼應(yīng)力等。達爾文某些設(shè)想雖有不正確一面,但他的理論對于天體演化學的發(fā)展卻起了巨大作用。
達爾文主要著作有:《潮汐》(1898)、《科學論文集》等。
喬治·達爾文是的兒子,但他并未沉湎于其父在生物學上的巨大聲望,而是步入了另一科學領(lǐng)域。他學習天文,且以極佳的成績畢業(yè)于劍橋,包括榮獲了數(shù)學第二名。1883年,他受聘為母校的天文學教授。
達爾文最杰出的工作涉及潮汐。雖然早有一些學者將月球與潮汐聯(lián)系起來,但直到牛頓才奠定了潮汐的理論基礎(chǔ),他指出了月球引力對地球洋被的影響。在牛頓之后,拉普拉斯詳盡地對引力理論作了廣泛的論述,其中也對潮汐作了更詳細的探討。然而,只是喬治·達爾文才分析了由陸障的影響和洋底摩擦效應(yīng)造成的所有各種不規(guī)則性。
達爾文進一步發(fā)揮了潮汐摩擦的結(jié)論。他自1879年開始的一系列論文中,曾嘗試用潮汐摩擦來預(yù)言遙遠的未來并揭示久遠的過去。潮汐摩擦對地球的影響是使它的自轉(zhuǎn)變慢,并使其角動量減小。這種減小必須由地-月系統(tǒng)中其它某處角動量的增加來補償。如果是月球角動量的增加彌補了地球角動量的減少,那么,這只能意味著月球與地球的距離必須增大。
潮汐的這種影響將迫使月亮慢慢地退離地球,同時地球上的一天也逐漸變長。這種情況將一直繼續(xù)下去,直到地球的自轉(zhuǎn)慢得使那時的一天等于今天日長的五十五倍。那時,地球便總以同一面朝向遙遠的月亮,太陰潮(月亮潮)便不再起作用。但由于較小的太陽潮仍起作用,所以變化還會繼續(xù)下去。
現(xiàn)在再回過頭來追溯過去。越往前,地球的自轉(zhuǎn)周期就越短,它的角動量就越大,當然,月球擁有的角動量就越小。這意味著越是早,月亮離地球越近。達爾文如此一直上溯到地球自轉(zhuǎn)速率為目前六倍的時刻,那時地球?qū)嶋H上將與月球直接挨在一起。達爾文相信,這就表示當時急速自轉(zhuǎn)的地球,由于離心作用而甩出了它的一部分外殼,并因此而喪失了自己的角動量。
這是第一次嘗試以已知的數(shù)學原理為基礎(chǔ)來研究天體演化學,而不只是基于一種模糊的概括。達爾文還嘗試了將潮汐摩擦效應(yīng)運用于恒星系統(tǒng)(包括聚星)的演化。一代人之后,金斯繼承并發(fā)展了達爾文的工作。
所有這些都有吸引人的地方,起碼論及地-月系統(tǒng)時是這樣。這解釋了為什么月球的密度不如地球大,這是因為根據(jù)上述假設(shè)它是由地球的外層形成的;它也說明了由花崗巖構(gòu)成的大陸,為什么不是連續(xù)地覆蓋了地球的表面。有人甚至提出太平洋(它沒有花崗巖)乃是個巨大的洞,它正是地球拋掉一個月亮的地方。
然而,盡管潮汐摩擦和地球自轉(zhuǎn)減慢迄今依然為人們所接受,我們還是有理由懷疑:究竟能不能象達爾文那樣,以一直朝前推來證明月亮曾是地球的一部分?如今,在天文學家中更普遍流行的想法是:地球與月亮乃是獨立地形成的,雖然在具體細節(jié)上至今依然頗多爭議。
1899年,達爾文就任皇家天文學會主席。1905年,達爾文受封為爵士。