Тема: Походження Сонячної системи
1. Гіпотези утворення Сонячної системи
Гіпотези про освіту нашої Сонячної системи можна розбити на дві групи: катастрофічні і еволюційні.
Перші гіпотези з'явилися задовго до того, як стали відомі багато важливі закономірності Сонячної системи. Відкидаючи теорії створення Сонячної системи як одночасний акт божественного творіння, зупинимося на найбільш значущих теоріях у яких походження небесних тіл пояснюється результатом природного процесу і містили правильні ідеї.
1. Гіпотеза Канта - перша універсальна природно-філософська концепція, розроблена в 1747-1755гг. У його гіпотезі небесні тіла відбулися з гігантського холодного пилової хмари під дією тяжіння. У центрі хмари утворилося Сонце, а на периферії - планети. Таким чином, спочатку висловлювалася думка, що Сонце і планети виникли одночасно.
2. Гіпотеза Лапласа - у 1796р висунув гіпотезу про походження Сонячної системи з єдиної розпеченій обертається газової туманності, не знаючи теорії І. Канта. Планети зароджувалися на кордоні туманності шляхом конденсації охолоджених парів у площині екватора і від охолодження туманності поступово стискалася, обертаючись все швидше і коли відцентрова сила стає рівною силі тяжіння, утворюються численні кільця, які, ущільнюючи, ділячись на нові кільця, створили спершу газові планети, а центральний згусток перетворився на Сонце. Газові планети, холоднішими і стискалися, утворюють навколо кільця з яких потім виникли супутнику планет (кільце Сатурна вважав вірністю своїх міркувань). У теорії одночасно відбувається формування всіх тіл Сонячної системи: Сонця, планет, супутників. Приводить 5 фактів (явно недостатньо) - особливостей Сонячної системи, виходячи із закону тяжіння. Це перша, розроблена в математичній формі, теорія й існувала майже 150 років, аж до теорії О. Ю. Шмідта.
Гіпотеза Канта-Лапласа не могла пояснити, чому в сонячній системі більше 98% моменту кількості руху належить планет. Детальніше цю проблему вивчив англійський астрофізик Хойл. Він вказав на можливість передачі моменту кількості руху від протосонця до навколишнього середовища за допомогою магнітного поля.
3. Однією з найпоширеніших катастрофічних гіпотез була гіпотеза Джинса. Відповідно до цієї гіпотези поблизу Сонця пройшла зірка, яка своїм притяганням вирвала з поверхні Сонця струмінь газу, з якої утворилися планети. Головний недолік цієї гіпотези полягає в тому, що ймовірність того, що зірка виявиться на близькій відстані від Сонця дуже мала. Крім того, в сорокових-п'ятдесятих роках, коли обговорювалася ця гіпотеза, вважалося не вимагає докази існування множинності світів, а, отже, ймовірність утворення планетної системи не повинна бути малою. Радянський астроном Микола Миколайович Парійскій своїми розрахунками переконливо показав мізерно малу ймовірність утворення планетної системи, а отже і життя на інших планетах, що суперечило панівним в ті часи поглядам філософів. Подання про винятковість сонячної планетної системи приводила, нібито, до ідеалістичної концепції антропоцентризму, з чим учений-матеріаліст не може погодитися.
4. Ще одна сучасна катастрофічна гіпотеза. У початковий момент існували Сонце, протопланетних туманність і зірка, яка в момент проходження біля Сонця вибухнула і перетворилася на найновішу. У формуванні планет з цього протопланетного хмари зіграли визначальну роль ударні хвилі. Сильну підтримку ця гіпотеза отримала, як пише Л.В. КСАНФОМАЛИТИ в книзі "Парад планет", в результаті аналізу хімічного складу великого метеорита Альєнде. У ньому виявилося аномально багато кальцію, барію та неодиму.
5. Ще цікавіше катострофически гіпотеза російського астрофізика професора Санкт-Петербурзького університету Кирила Павловича Бутусова, що передбачив початку 70-х наявність планет за Нептуном. Американці, спостерігаючи комети з довгими періодами обертання навколо Сонця, прийшли до висновку про наявність на великій відстані від нашого світила якогось масивного тіла, «коричневого карлика» і назвали його Люцифер. Цю передбачувану другу зірку Сонячної системи Бутусов назвав Раджа-Сонцем з масою близько 2% сонячної. Відомості про неї зберігають тибетські легенди. Лами вважають її металевою планетою, тим самим підкреслюючи її величезну масу при невеликих порівняно розмірах. Вона рухається по дуже витягнутій орбіті і з'являється в наших краях раз в 36 тисяч років. Бутусов припускає, що Цар-Сонце колись випереджало у своєму розвитку Сонце і було головною зіркою подвійної системи. Потім, слідуючи природним процесам, пройшло фазу червоного гіганта, вибухнуло і перетворилося в кінці кінців на білого, а потім коричневого карлика. Планетна система включала в себе Юпітер, Нептун, Землю і Меркурій. Можливо, на них була життя, що випереджала сучасну на пару сотень мільйонів років (інакше як пояснити наявність слідів людини поруч зі слідами динозаврів?). Решта планети належали Сонця. Сильно втративши в масі, Раджа-Сонце передало свою «почет» нинішньому Сонця. Під час всіх цих космічних пертурбацій Земля перехопила Місяць у Марса. Багато легенди свідчать, що раніше в нашої планети супутника не було. Можливо, біля Раджі-Сонця до цих пір збереглися кілька планет з незмірно вищою цивілізацією, ніж наша. І вони звідти інспектують Землю. Але проти Раджі-Сонця говорить той факт, що Бутусов чекав його появи до 2000 року, але воно так і не з'явилося.
2. Загальновизнана нинішня теорія - теорія Шмідта
1. Глоба, в якій виникає протозірка (зокрема наше Сонце), стискається, збільшуючи швидкість обертання. У ході більш швидкого стиску протозірки, вона утворює диск з речовини, що оточує майбутню зірку. Частина в першу чергу довколишнього речовини диска падає на утворюється зірку під дією сили тяжіння. Газ і пил, що залишилася в диску і що володіє надлишковим моментом обертання, поступово охолоджується. Навколо протозірки формується газопилової протопланетний диск. 2. Охолоджене речовина в диску стаючи більш плоским, ущільнюючи, починає збиратися в невеликі згустки - планетезімали, утворюючи рій мільярдів згустків розміром близько кілометра, які при своєму русі стикалися, руйнуючись і об'єднуючись. Найбільш великі збереглися - утворюючи планетні ядра, а з їх зростанням збільшується сила тяжіння сприяла поглинанню близько розташованих планетезималей і тяжінню навколишнього газу і пилу. Таким чином через 50 млн. років утворилися гігантські газові планети. У центральній частині диска відбувалося подальший розвиток протозірки - стискується і розігріватися. 3. Через 100 млн.років протозірка перетворюється на зірку. Виник випромінювання нагріває хмара до 400К, утворюється зона випаровування і починається виштовхування водню і гелію на більш віддалене відстань, залишаючи поблизу більш важкі елементи і наявні великі планетезімали (майбутні планети земної групи). У процесі гравітаційної диференціації речовини (поділу на важкі та легкі) утворюється ядро планети і її мантія. 4. У зовнішній, більш віддаленої від Сонця частини Сонячної системи на 5 а.о. утворюється зона намерзання з температурою приблизно 50К і тут утворилися великі планетні ядра, які виявилися здатними утримати певну кількість газу у вигляді первинної хмари. У ньому надалі сформувалося велике число супутників, а із залишків кільця. 5. Місяць і супутники Марса (як і деякі супутники планет гігантів) колишні планетезімали (пізніше астероїди) утримані (захоплені) силами гравітації планет.
Ось ще одна з теорій утворення Сонячної системи: На перших порах Сонце рухалось по орбіті навколо центру галактики в повній самоті. Матеріальні тіла з ознаками планет, що входять в даний час до складу нашої сонячної системи також існували самі по собі, без будь-якого зв'язку один з одним, хоча і розташовувалися у відносній близькості від Сонця і переміщалися в одному з ним напрямку. Кожен з цих об'єктів, що знаходився на певній стадії розвитку, був оточений глибоким розрядженням, рівень якого прямо залежав від розмірів небесного тіла. Найбільшою масою мало Сонце, що, природно, зумовлювало існування навколо нього самого сильного розрядження. Тому саме туди були спрямовані і найпотужніші потоки гравітаційного речовини, які, зустрівши на своєму шляху планети, починали поволі зсувати їх до Сонця. Першим в зону дії околосолнечной гравітації потрапив Меркурій. З наближенням до світила він починав відчувати з сонячної сторони брак гравітаційних мас, необхідних для власної еволюції, що змушувало його ухилятися в бік від прямолінійного напряму і огинати Сонце стороною. Минувши останнє, Меркурій віддалявся від нього, але під натиском зустрічних потоків матерії змушений був повертати назад, знову і знову повторюючи зворотно-обертальні рухи навколо центру утворюється системи тіл за своєю еліптичній орбіті, додаючи при цьому до околосолнечной порожнечі власне розрядка. Це виражається в існуванні порожнечі не тільки навколо самої планети, а й у її освіті на всьому протязі орбіти, по якій рухається Меркурій. Так почала створюватися наша Сонячна система. Другий в оточенні Сонця з'явилася Венера, яка практично в точності повторила долю Меркурія, зайнявши наступну за ним орбіту. Своє відрізняється від інших планет обертання навколо власної осі Венера придбала в процесі свого формування, і воно ніяк не пов'язане з утворенням Сонячної системи. Земля та інші матеріальні об'єкти, що володіють супутниками, були залучені в орбітальний рух навколо Сонця, вже маючи власну систему тіл. Існуючий за Марсом пояс астероїдів, розташований на орбіті, раніше, безсумнівно, належав невеликий, практично не обертається навколо осі, планеті Фаетон, зруйнованої близько 65 млн. років тому. Аналогічну природу мають і кільця навколо деяких планет. Основна маса вибухнули космічних об'єктів зібралася і рівномірно розподілилася по всьому орбітальному розрядженню, що утворився при їх обертанні до катастрофи. Безперервне рух гравітаційних мас до центру Сонячної системи як і раніше не тільки змінює якісний стан останньої, а й переміщує до неї вільні матеріальні об'єкти, яким належить у віддаленому майбутньому стати супутниками Сонця. Так сформувалася наша Сонячна система, але процес її поповнення новими небесними тілами не завершився, він буде продовжуватися ще багато мільйонів років. Але який же вік Сонячної системи? Вчені встановили, що близько трьохсот мільйонів років Земля була крижаним шаром. У зв'язку з цим, можна припустити, що в цей період температура Сонця була відносно невисокою і його енергії було недостатньо, щоб забезпечити на нашій планеті тепловий режим, який можна порівняти з нинішнім. Але подібне припущення цілком неприйнятно, тому що навіть Марс, що знаходиться на значно більшій відстані від Сонця, ніж Земля, і одержує набагато менше теплової енергії, до такої низької температури так і не охолов. Більш правдоподібною виглядає пояснення феномена глобального зледеніння Землі тим, що вона тоді перебувала дуже далеко від Сонця, тобто за межами простору сучасної Сонячної системи. З цього випливає важливий висновок: триста мільйонів років тому Сонячної системи, як такої не існувало, Сонце рухалось по просторах Всесвіту на самоті, у кращому випадку, в оточенні Меркурія і Венери. Таким чином, можна доказово стверджувати - приблизний вік Сонячної системи значно менше трьохсот мільйонів років!
Одна із сучасних теорій утворення Землі
Думки про існування інших світів висловлювалися ще давньогрецькими філософами: Лівкіпп, Демокріт, Епікур. Також думку про існування у зірок інших планет висловив в 1584 Джордано Бруно (1548-17.02.1600, Італія). Станом на 24.04.2007 року відкрито 219 позасонячних планет в 189 планетних системах, 21 численна планетна система. Перша екзопланета відкрита в 1995 році біля зірки 51 Pegasi, що знаходиться в 14,7 пк від нас астрономами Женевської обсерваторії Мішель МАЙОР (M. Mayor) і Дідьє КВЕЛОЦ (D. Queloz). Професор астрономії Каліфорнійського університету в Берклі Джеффрі Марсі (Geoffrey Marcy) і астроном Пол Батлер (Paul Butler) з Університету Карнегі оголосили 13 червня 2002р про відкриття планети класу Юпітера, яка обертається навколо своєї зірки на відстані приблизно рівному того, на якому наш Юпітер облітає Сонце . Зірка 55 Cancri віддалена від Землі на відстані 41 світлового року і відноситься до типу сонцеподібних зірок. Відкрита планета видалена від зірки на. 5,5 астрономічних одиниці (Юпітер на 5,2 астрономічні одиниці). Період її обігу становить 13 років (для Юпітера - 11,86 років). Маса - від 3,5 до 5 мас Юпітера. Так вперше за 15 років спостережень міжнародній команді "мисливців за планетами біля інших зірок" вдалося виявити планетарну систему, яка нагадує нашу. Зараз відомо таких систем сім. За допомогою орбітального телескопа Hubble студент Університету Пенсільванії Джон Дебес (John Debes), що працював над проектом з пошуку зірок в інших системах, на початку травня 2004р вперше в історії сфотографував планету в іншій системі, розташовану на відстані приблизно 100 світлових років від Землі, підтвердивши спостереження на початку 2004 телескопом VLT (Чилі) і вперше отриману фотографію супутника у зірки 2M 1207 (червоний карлик). Його масу оцінюють у 5 мас Юпітера, а радіус орбіти в 55 а.о.
Закономірність у розподілі відстаней планет від Сонця виражається емпіричної залежністю
а.о.,
яке називають правилом Тициуса-Боде. Її не пояснює жодна з існуючих космогонічних гіпотез, але цікаво, що в таблиці її ілюструє явно не вписується Плутон. Можливо це теж одна з причин рішення МАС (які покладені в визначення планети?) Про виключення Плутона з числа великих планет? [У визначення планети включені три положення: 1) звертається навколо Сонця, 2) достатня велика (більше 800 км) та масивна (вище 5x1020 кг), щоб прийняти кулясту форму, 3) поряд з її орбітою немає тіл порівнянних розмірів. Ця причина також підходить, тому що в поясі Койпера є тіла за своїми розмірами перевершують Плутон.]