Зміст
Введення
Сучасні уявлення про утворення Сонячної системи
Висновок
Список літератури
Введення
Про історію виникнення Сонячної системи, походження зірок, Сонця і Землі з давніх часів створювалося багато навчань, і в багатьох з них містилося певне раціональне зерно - частка істини, пояснювала яку-небудь особливість космогенеза.
Відкриття Ньютоном в XVII столітті закону всесвітнього тяжіння лежить в основі головних ідей першого еволюційних космогонічних гіпотез Канта, Гершеля, Лапласа. Їх сенс - в поступовому зміні гравитирующей матерії, безперервної еволюції космічних утворень шляхом їх ущільнення і провідної ролі в цьому процесі сил гравітації.
Починаючи вже з V ст. до нової ери проблемою утворення Сонячної системи цікавився Гераклід Понтійський. З найбільш ранніх теорій походження Сонячної системи відомо вчення Рене Декарта 1644 року. Але тільки з другої половини XVIII століття породжуються еволюційні космогонічні гіпотези такими вченими, як Бюффон, Кант, Лаплас, Рош, Мейер, Лоньер, Бікертон. Але в цій роботі найбільший інтерес для мене представляють сучасні моделі утворення Сонячної системи, тобто починаючи з XX століття.
Сучасні уявлення про утворення Сонячної системи
На рубежі XIX і XX століть велике поширення отримала приливна гіпотеза. Так, американці Т. Чемберлен у 1901 р і Ф. Мультона в 1905 р висунули концепцію про зустріч Сонця із зіркою, що викликала приливних викид речовини Сонця, відому під назвою «теорії зустрічі» або планетезімальной гіпотези. Відповідно до неї Сонце спочатку являло собою одиночну постійну зірку - первинне Сонце. Пізніше під дією сил тяжіння якийсь близько проходила великої зірки частина його речовини була відторгнута і відокремилась від нього. Потім розсіяне речовина консолідувалося в планетезимали. Останні, обертаючись навколо Сонця, мабуть, концентрувалися в декількох точках, утворивши планети.
Після Лапласа, перший вчений, який спробував розглядати планети як результат функціонування Сонця як зірки, був Бікерланд. У 1912 році Бікерланд на основі дискретності орбіт супутників Сонця припустив, що іони, викинуті Сонцем, утворили кільця в магнітному полі Сонця.
Враховуючи особливості розподілу моментів кількості руху в Сонячній системі, Г. Арреніус в 1913 році висунув теорію про прямому зіткненні Сонця із зіркою, в результаті якого залишилися Сонце і довге волокно, яке обертаючись, розпалося на частини і поклало початок планетам. В основу своєї концепції вчений поклав знову-таки випадковий фактор, що не враховує простежується в будові сонячної системи закономірності.
Схожою на теорії Арреніуса була проголошена в 1916 році Джеффріса ідея про ковзному зіткненні Сонця із зіркою, що призвело до виникнення довгого волокна, що розпався на частини.
У 1916 році була висунута популярна свого часу теорія Джинса, англійського фізика, який вивчав склад газів. Він вважав розміри і масу Сонця постійними, незмінними величинами, так само як і сили його обертання. Його ідея полягала в частковому участю Сонця у формуванні системи планет під дією двох обертових зірок: Сонця і його «випадковою» сусідки, вирвавшись з Сонця газовий рукав.
Отже, слідуючи теорії Чемберлена-Мультона, Джинс припускав зустріч первинного Сонця і якоїсь зірки. Однак в іншому його пояснення істотно відрізняються від положення Чемберлена і Мультона. За Джинсу найбільш потужне відділення речовини при проходженні зірки біля Сонця має відбутися у напрямку лінії найкоротшого відстані між двома тілами. Далі речовина, що відокремилося від сонячної атмосфери, повинно було утворити масу сигароподібний форми зі значним зосередженням матеріалу в центральній частині. Найбільш віддалена від Сонця частина маси, що складалася головним чином з зовнішньої речовини Сонця, повинна була мати малу щільність, в той час як ближня до Сонця частина, переважно складалася з речовини, добутої з глибших зон Сонця, повинна була мати більш високу щільність. Передбачається, що пізніше сигарообразная маса розділилася на більш дрібні маси, сконденсованих і утворили відповідні планети. Так гіпотетично пояснюється приуроченість до середньої частини системи двох найбільш великих планет - Юпітера й Сатурна, а також і більш висока щільність речовини внутрішніх планет у порівнянні з зовнішніми. У цій своїй здогаду Джинс інтуїтивно передбачив роль Сонячних зон зоряної трансформації, що переміщуються вглиб зірки, і при послідовному скиданні оболонок дають більш ущільнене речовина формується планет. Джинс також був дуже близький до вирішення проблеми про перетікання речовини в системі тісної подвійної зірки, що не є випадковим освітою.
Гіпотеза Джинса була дещо видозмінена Джеффріса, який дав геофізичне та геохімічне обгрунтування уявлень про проходження всіх планет у минулому через рідку стадію розвитку. Одним із критиків гіпотези Джинса і Джеффріса був Рессел (1935 р.), який стверджував, що концепція Джинса не може пояснити існуючих розмірів Сонячної системи і, особливо кутову швидкість Сонця.
Отже, можна сказати, що і Лаплас і Джинс обидва стояли на правильному шляху до вирішення завдання, і саме з дозволу суперечності в їхніх поглядах могла народитися істина про часткове участю Сонця у формуванні системи.
Не випадково, мабуть, вчений Берлаге в 1930 році знову повернувся до ідеї Лапласа і висунув більш прогресивну гіпотезу, ніж у Джинса, в якій за основу взяв викиди частинок із Сонця та освіта газових дисків або обертових кілець, які дали початок планетам.
Цікаво, що вже в 1935 році вченим Ресселом була висловлена думка про те, що Сонце було подвійною зіркою. Однак, не довівши свою думку до логічного завершення, вчений припустив, що цю подвійну зірку розірвала зустрічна зірка, утворивши волокно.
Англійська теоретик Літтлтон висловив багато цікавих думок, зокрема, в 1936 році ідею про причетність Сонця до потрійної зоряній системі. При цьому, намагаючись усунути зазначені Ресселом дефекти теорії Джинса, Літтлтон зробив припущення, що якась зірка наблизилася до існувала подвійній зірці Сонця і зумовила розрив пари. Приливні сили, викликані близько перебували третьою зіркою і зіркою-напарницею, призвели до виникнення між ними подовженою стрічки матерії (волокна), яка пізніше була захоплена Сонцем і конденсувалася навколо нього у вигляді планет. Математично було показано, що при русі двох зірок у різному напрямку, що виникає між ними стрічка матерії може бути легко захоплена Сонцем.
Крім того Літтлтон висунута гіпотеза про те, що Плутон є колишнім супутником Нептуна, який після зіткнення з іншою планетою (Тритоном) був викинутий на свою сильно ексцентричну і похилу орбіту.
Таким чином, вченим приходила в голову думка про те, що Сонце розвивалося не поодинці, а в складі багатокомпонентної системи.
У 1942 році X. Альвен висловив космічну гіпотезу, згідно з якою Сонце наштовхнулося на міжзоряний хмара газу, атоми якого, падаючи на Сонці, іонізувати і стали рухатися по орбітах, приписуваними магнітним полем. Іонізовані атоми рухалися вздовж ліній магнітного поля Сонця і надходили в певні місця рівноваги екваторіальній площині. У тому випадку, коли атоми відчували прискорення в бік Сонця з певними швидкостями та іонізованих на певних відстанях від Сонця, математичний розрахунок показав, що конеч-ное розподіл щільності іонів грубо повинно відповідати розташуванню зовнішніх планет.
Теорія Альвена цікава, але вважається, що вона не може пояснити виникнення внутрішніх планет. Крім того, можливість зустрічі Сонця з газовою хмарою розглядається як маловірогідна.
Як продовження гіпотези Альвена в 1943 році радянський математик і фізик О. Шмідт висунув «метеоритну теорію». Відповідно до цієї широко відомої теорії, Сонце зустріло і захопило космічну туманність міжзоряних частинок, з яких в результаті зіткнень утворилися планети. Він виходив з передумов двох невирішених питань: «де ж знайшлася у Сонця сила, щоб так далеко відкинути майбутню Землю, і де ця самотня, що проходила повз зірка?». І це питання Шмідт ставив не випадково. Він ніяк не припускав, що цією зіркою був двійник Сонця, нині згаслий і тому не проявляє властивостей зірки. Дотримуючись Канту, Шмідт взяв за основу розвивається матерії нескінченні скупчення холодної космічного пилу, які утворювали, на його думку, безформні згустки газово-пилових речовин. Кожен згусток поступово зростав, вбираючи в себе гігантські уламки і маленькі частинки з міжзоряного туманності, що падають на поверхню і віддають силу руху зростаючої планеті. Шмідт вважав, що лише пізніше почалося коливання і обертання Землі, а також частковий розігрів і розплавлення гірських порід завдяки розпаду радіоактивних елементів. Цікаво, що радіоактивного розпаду елементів Шмідт приписав певну роль в походженні планети, не приділивши при цьому ніякої уваги ядерного синтезу її речовини, тобто розглядав якісний склад космічних тіл, як цілком утворився, а не в поступовому розвитку, від чого за три століття до Шмідта застерігав ще Декарт.
Отже, за Шмідтом, планети народилися не з самого Сонця, в чому він мав рацію тільки частково. При наявності високого рівня математичного обгрунтування космогонічна теорія Шмідта повністю обійшла питання якісного розвитку матерії. Як показав Я. Міяки в 1969 році, прямі спостережні дані астрономів давно з усією переконливістю показали, що хімічний склад різних зірок різний, і що відмінність складу зірок, безсумнівно, обумовлено їх еволюцією і пов'язане зі спектральним класом зірки.
Величезною заслугою астрономів всіх століть є скрупульозне вивчення параметрів руху небесних тіл Сонячної системи і Галактики та інших кількісних характеристик: їх розмірів, маси, щільності, альбедо, зоряної величини, спектрального хімічного складу, температури і т.д. Все це створило передумови для встановлення взаємозв'язку цілого ряду процесів і явищ, що відбуваються в космосі і керуючих формуванням і розвитком космічних тіл, що завершилися створенням концепції взаємозумовленості атомообразованія і планетоутворення в космосі (КВАП) А. Є. Ходькова (1943-45 рр.).
Згідно даної концепції КВАП космічні тіла виникають і розвиваються як зовнішні слідства внутрішніх процесів зоряної еволюції - розвитку атомів хімічних елементів. Зірки є природними виробниками ядер хімічних елементів, розвиток їх протікає як послідовний періодичний стадійний процес формування ядер періодів хімічних елементів і вторинних тіл - супутників зірок. Відбувається це через вибухові події, що визначаються вивільненням надлишкової космічної енергії.
Спочатку А.Є. Ходькова уявлялося, що спостережувана Сонячно-планетна система є продуктом розвитку одиночної зірки з безпосередньо породжуваними нею супутниками. Історія сонячної системи представлялася як історія розвитку за законами КВАП одиночної зірки Сонця.
У процесі подальшого аналізу і розрахунків, А. Є. Ходькова з'ясовано, що у складі Сонячної системи безпосередньо планетами Сонця є лише Меркурій і Венера. Решта планети - раніше зазнали свій цикл розвитку зірки - від зародження до загасання, з тією чи іншою вираженою повнотою еволюції за законом КВАП. Типовим представником такої згаслої зірки є Юпітер.
Розрахунки показали, що спостережувана Сонячна система - гетерогенна і різновікова, і серед відомих усім нам планет, дійсно, похідними за механізмом КВАП є тільки Меркурій і Венера. Земля і Марс народжені Юпітером і перехоплені від нього Сонцем. Сатурн, Уран, Нептун, Юпітер - колишні двійники сонця і один одного. Всі вони свого часу розвивалися за законом КВАП, породжуючи періоди хімічних елементів і відповідні супутники.
Після блискучих успіхів ядерної фізики неприпустимо було обходити мовчанням питання про походження хімічних елементів і якісному розвитку матерії в Космічних масштабах. Якщо механістична теорія Лапласа для XVIII століття була найбільшим науковим досягненням і успіхом, то для XX століття такий рівень вирішення космогонічної проблеми вже не достатній. Треба було ставити питання про розвиток хімічних елементів, як про кардинальну проблеми космогонії.
Ймовірно, вік Місяця і Землі близький віком Сонця, гадав у 50-60 рр. академік В. Фесенков. І речовина, з якого вони складаються, виникало з околосолнечной газово-пилової туманності, а не з міжзоряних скупчень. За Фесенкова, Місяць і Земля - «діти молодого Сонця», яке обертаючись і поступово Згущаючи, породжувало навколо себе вихрові згущення - майбутні планети і їх супутники. У відношенні Місяця вчений мав рацію, її походження, дійсно, пов'язане з вибухом молодого Сонця.
Вейцзекер в 1944 році досліджував проблему еволюції Всесвіту з гідродинамічної точки зору і показав, що в стискуваної оболонці протосонця могли утворюватися турбулентні завихрення, з яких виникли планети і супутники. На його думку, первинна Всесвіт складався з газів, що містили різні елементи, при цьому швидкість руху газового речовини у різних місцях була різною. Внаслідок цього виникали турбулентні струми і численні вихори. Щільність газу у напрямі до центру кожного вихру, і в цих місцях поступово починалася конденсація атомів. Таким чином, Всесвіт розпалася на безліч вихорів, що утворили материнські туманності, в чому вбачається безпосередній зв'язок з вченням Декарта. Усередині кожної туманності існували свої турбулентні струми, що утворили материнські тіла зоряних скупчень, і нарешті, в кожному зоряному скупченні виникали постійні зірки і планети.
Сонце є однією з виниклих таким чином постійних зірок. Передбачається, що на ранній стадії розвитку воно було оточене швидко вращавшейся газової мантією з масою близько 1 / 10 маси Сонця. Завдяки обертанню, газова мантія придбала дисковидні форму; температура всередині газової мантії спадала назад пропорційно квадрату відстані від Сонця. Всередині цієї лінзи ті ж турбулентні струми призвели до виникнення вихорів, що викликали конденсацію і відповідно - утворення планет. Зазначена вихрова теорія пояснює велику щільність внутрішніх планет і їх менші розміри наступним чином. Оскільки температура в дисковидной лінзі нижче у зовнішній її частини, то тут найбільш можливо перенасичення газової речовини і найлегше здійсненна його конденсація. При конденсації, у внутрішній частині концентрувалася тільки неорганічне речовина, в той час, як зовнішня частина, внаслідок нижчої температури складалася з водню, метану й аміаку. Кількість конденсованої речовини було більше в зовнішній частині, відповідно до чого, центри конденсації там росли швидше, ніж внутрішні центри, вловлюють речовина гравітаційно. У внутрішній частині, матеріал газової мантії кожного центру, мабуть, діссіпіровал до придбання гравітаційної маси, досить великий для захоплення значної кількості навколишнього матеріалу. Тому, на Вейцзекером, Марс та інші внутрішні планети мають менші розміри і більш високу щільність, а Юпітер і всі зовнішні планети - меншу щільність і більші маси. Однак, і в даному випадку, залишається неясним питання, чому така мала кутова швидкість Сонця, на який його теорія відповіді не дає. Вейцзекер припускав, що вихідний склад газу первинної Всесвіту був таким же, як і зараз, а турбулентний рух відбувався в ньому на першій стадії розвитку процесу, що непереконливо.
Думка вчених знову повернулася до ідеї подвійної зірки Сонця, коли Хойл в 1944 році припустив, що другий компонент подвійної зірки став наднової зіркою, яка скинула газові оболонки і перестала існувати. Хойл створив теорію походження Сонячної системи, виходячи з уявлення Литтлтона про подвійну зірку. За Хойл, Сонце належала до групи подвійних зірок, причому друга зірка, ймовірно, була більша від Сонця. Маса другий зірки була настільки велика, що високе споживання водню, що є джерелом енергії зірок, призвело до виснаження його запасів у дуже короткий проміжок часу. У результаті, для збереження внутрішньої рівноваги тіла і випромінюваної енергії велика зірка почала стискатися. Скорочення зірки викликало підвищення її внутрішньої температури і швидкості обертання, поки нарешті не було досягнуто стан такої нестійкості, при якому стався вибух типу наднової зірки. При такому вибуху зірка повинна була швидко руйнуватися, вивергаючи свою речовину, на зразок колеса феєрверку. При виниклих високих температурах, гелій в центральній частині зони вибуху, за Хойл, повинен був синтезуватися в більш важкі елементи.
У будь-якому випадку, в результаті вибуху наднової зірки виник колосальний газовий об'єм або пилова хмара, яке повинно було залишитися близько Сонця, утворивши мантію. Ця хмара повинно було поступово остигати, внаслідок чого відбувалася конденсація, і частки пилу концентрувалися на місці сучасних планет. Припускаючи, що вибухати може будь-яка зірка, крім Сонця, Хойл був дуже близький до розуміння функції другої зірки, справедливою і для випадку, коли вона залишилася в системі і перестала бути зіркою. Помилка Хойла, так само як і інших дослідників, - у тому, що вважалося: «постійна» зірка вічно повинна бути зіркою. Але вже зовсім недалеко до розуміння, що все суще має мати початок і кінець, так само як і зірки.
Гіпотеза Уіппла (1947 р.) заснована на космогонічної концепції пилової хмари, яке схоже з находімимі в Чумацькому Шляху масами і складається з газової речовини і дрібних твердих частинок, які поступово концентрувалися у вузлах і ядрах. Саме пилова хмара не мало кутового моменту, але всередині нього існували течії, що дозволяли часткам конденсуватися й утворювати планети. Так Уіппл пояснив невелике значення кутового моменту Сонця, а орбітальний момент планет - як результат існування течій всередині пилового хмари.
У тому ж 1947 Куйпер висунув «акумулятивну або, аккреційним теорію», за якою первинно існувало окружавшее первинне Сонце сонячне хмара, яке швидко набуло форми сплощеного диска, орієнтованого в еліптичної площині сучасної сонячної системи. Воно мало масу близько 1 / 10 маси Сонця; його хімічний склад перед-позитивно відповідав сучасної поширеності елементів у Всесвіті. Хмара була суміш газової речовини і тонкого пилу; дію турбулентних потоків усередині хмари призвело до нерівномірного розподілу густин. Як наслідок - хмара зазнало поділ на вихори або протопланети. Центри тяжкості протопланет були близькі до положення сучасних планет. Спочатку протопланети також мали дисковидні форму і швидко акумулювали речовина у відповідних місцях навколо Сонця. Спочатку протопланети займали весь простір між Меркурієм і Плутоном, стикалися один з одним, але в міру розвитку акреції, роз'єднав-лись.
Хмара та протопланети через витік з периферії екваторів газової речовини поступово втрачали кутову швидкість. Енергія, що зникала при цьому, за Куйпер, відшкодовувалася гравітаційної енергією планетної конденсації, так само як і енергією падаючого на Сонці речовини. Хоча походження сонячного хмари Хойла і Куйпер і не ясно, воно, мабуть, виникло одночасно з Сонцем і мало гравітаційну нестійкість в оболонці, що оточувала протосонця.
Таким чином, суперечливі дані (в імпульсах обертання) про участь Сонця у формуванні Сонячної системи трактувалися дослідниками досить однозначно, по взаємовиключними ознакою.
Серед 20 найбільш видатних дослідників Космосу, повністю заперечували роль Сонця в освіті Сонячної системи: Декарт, Кант, Шмідт, частково заперечували роль Сонця - Альвен і Уіппл.
Припускали формування Сонячної системи тільки за рахунок еволюції Сонця: Лаплас, Бікерланд, Берлаге, Фесенков, Вейцзекер, Куйпер.
Багато хто був не так далеко від істини, припускаючи тісна взаємодія Сонця з іншою зіркою: це Арреніус, Чемберлен, Мультона, Бікертон, Джеффріс, Рессел, Хойл.
У кожному із згаданих навчань містилася частка істини, яка пояснює одну з окремих особливостей формування Сонячної системи.
Висновок
Проблема походження Сонячної системи - одна з найстаріших і найскладніших - займала не одне покоління науковців. На шляху її розкриття досягнуті значні успіхи, особливо в частині накопичення інформації про фізичні параметри тіл Сонячної системи. Відомими з історії науки мислителями зазначено чимало логічних стежок до її вирішення. І все ж до недавнього часу два найголовніших питання всієї проблеми:
1) про походження речовини Сонячної системи.
2) про шляхи формування її тіл і способів становлення їх механічних структур - не знаходили свого рішення.
Причина цього, звичайно, - не в нестачі ерудиції і таланту вчених, а в недостатності теоретичних основ деяких важливих розділів фізики, що визначають її парадигму. У космогонічних навчаннях можна виділити основні прийняті фізичні моделі процесу космогенеза:
1 - Сонячна система (Сонце, планети і інші тіла) виникли в результаті механічної еволюції єдиного первинного газово-пилового скупчення, причому Сонце і планети формувалися одночасно.
2 - система Сонця виникла в результаті відриву частини речовини світила з-за зовнішнього впливу на нього стороннього космічного тіла.
3 - Сонячна планетна система виникла в результаті захоплення Сонцем газово-пилової речовини з якоїсь частини галактики в процесі проходження системи через туманність.
4 - Сонячна планетна система виникла в результаті розвитку подвійний або навіть потрійний зірки. Історія науки знає багато різних гіпотез про походження Сонячної системи, які зробили свій внесок у розвиток космогонії. Але, незважаючи на зусилля багатьох поколінь учених, в питанні про походження Сонячної системи залишається багато незрозумілого.
Список літератури
1. Ходько А.Є. Виноградова М.Г. Від атома водню до Сонячної системи або основи нової космогонічної теорії. СПб.: Вид-во «Надра», 1996.
2. Міессеров К.Г. Новий погляд на освіту Сонячної системи і еволюцію Всесвіту. М.: Изд-во «Машинобудування», 1993.
3. Брандт Дж. Ходж П. Астрофізика Сонячної системи. М.: Изд-во «Світ», 1999.
Введення
Сучасні уявлення про утворення Сонячної системи
Висновок
Список літератури
Введення
Про історію виникнення Сонячної системи, походження зірок, Сонця і Землі з давніх часів створювалося багато навчань, і в багатьох з них містилося певне раціональне зерно - частка істини, пояснювала яку-небудь особливість космогенеза.
Відкриття Ньютоном в XVII столітті закону всесвітнього тяжіння лежить в основі головних ідей першого еволюційних космогонічних гіпотез Канта, Гершеля, Лапласа. Їх сенс - в поступовому зміні гравитирующей матерії, безперервної еволюції космічних утворень шляхом їх ущільнення і провідної ролі в цьому процесі сил гравітації.
Починаючи вже з V ст. до нової ери проблемою утворення Сонячної системи цікавився Гераклід Понтійський. З найбільш ранніх теорій походження Сонячної системи відомо вчення Рене Декарта 1644 року. Але тільки з другої половини XVIII століття породжуються еволюційні космогонічні гіпотези такими вченими, як Бюффон, Кант, Лаплас, Рош, Мейер, Лоньер, Бікертон. Але в цій роботі найбільший інтерес для мене представляють сучасні моделі утворення Сонячної системи, тобто починаючи з XX століття.
Сучасні уявлення про утворення Сонячної системи
На рубежі XIX і XX століть велике поширення отримала приливна гіпотеза. Так, американці Т. Чемберлен у 1901 р і Ф. Мультона в 1905 р висунули концепцію про зустріч Сонця із зіркою, що викликала приливних викид речовини Сонця, відому під назвою «теорії зустрічі» або планетезімальной гіпотези. Відповідно до неї Сонце спочатку являло собою одиночну постійну зірку - первинне Сонце. Пізніше під дією сил тяжіння якийсь близько проходила великої зірки частина його речовини була відторгнута і відокремилась від нього. Потім розсіяне речовина консолідувалося в планетезимали. Останні, обертаючись навколо Сонця, мабуть, концентрувалися в декількох точках, утворивши планети.
Після Лапласа, перший вчений, який спробував розглядати планети як результат функціонування Сонця як зірки, був Бікерланд. У 1912 році Бікерланд на основі дискретності орбіт супутників Сонця припустив, що іони, викинуті Сонцем, утворили кільця в магнітному полі Сонця.
Враховуючи особливості розподілу моментів кількості руху в Сонячній системі, Г. Арреніус в 1913 році висунув теорію про прямому зіткненні Сонця із зіркою, в результаті якого залишилися Сонце і довге волокно, яке обертаючись, розпалося на частини і поклало початок планетам. В основу своєї концепції вчений поклав знову-таки випадковий фактор, що не враховує простежується в будові сонячної системи закономірності.
Схожою на теорії Арреніуса була проголошена в 1916 році Джеффріса ідея про ковзному зіткненні Сонця із зіркою, що призвело до виникнення довгого волокна, що розпався на частини.
У 1916 році була висунута популярна свого часу теорія Джинса, англійського фізика, який вивчав склад газів. Він вважав розміри і масу Сонця постійними, незмінними величинами, так само як і сили його обертання. Його ідея полягала в частковому участю Сонця у формуванні системи планет під дією двох обертових зірок: Сонця і його «випадковою» сусідки, вирвавшись з Сонця газовий рукав.
Отже, слідуючи теорії Чемберлена-Мультона, Джинс припускав зустріч первинного Сонця і якоїсь зірки. Однак в іншому його пояснення істотно відрізняються від положення Чемберлена і Мультона. За Джинсу найбільш потужне відділення речовини при проходженні зірки біля Сонця має відбутися у напрямку лінії найкоротшого відстані між двома тілами. Далі речовина, що відокремилося від сонячної атмосфери, повинно було утворити масу сигароподібний форми зі значним зосередженням матеріалу в центральній частині. Найбільш віддалена від Сонця частина маси, що складалася головним чином з зовнішньої речовини Сонця, повинна була мати малу щільність, в той час як ближня до Сонця частина, переважно складалася з речовини, добутої з глибших зон Сонця, повинна була мати більш високу щільність. Передбачається, що пізніше сигарообразная маса розділилася на більш дрібні маси, сконденсованих і утворили відповідні планети. Так гіпотетично пояснюється приуроченість до середньої частини системи двох найбільш великих планет - Юпітера й Сатурна, а також і більш висока щільність речовини внутрішніх планет у порівнянні з зовнішніми. У цій своїй здогаду Джинс інтуїтивно передбачив роль Сонячних зон зоряної трансформації, що переміщуються вглиб зірки, і при послідовному скиданні оболонок дають більш ущільнене речовина формується планет. Джинс також був дуже близький до вирішення проблеми про перетікання речовини в системі тісної подвійної зірки, що не є випадковим освітою.
Гіпотеза Джинса була дещо видозмінена Джеффріса, який дав геофізичне та геохімічне обгрунтування уявлень про проходження всіх планет у минулому через рідку стадію розвитку. Одним із критиків гіпотези Джинса і Джеффріса був Рессел (1935 р.), який стверджував, що концепція Джинса не може пояснити існуючих розмірів Сонячної системи і, особливо кутову швидкість Сонця.
Отже, можна сказати, що і Лаплас і Джинс обидва стояли на правильному шляху до вирішення завдання, і саме з дозволу суперечності в їхніх поглядах могла народитися істина про часткове участю Сонця у формуванні системи.
Не випадково, мабуть, вчений Берлаге в 1930 році знову повернувся до ідеї Лапласа і висунув більш прогресивну гіпотезу, ніж у Джинса, в якій за основу взяв викиди частинок із Сонця та освіта газових дисків або обертових кілець, які дали початок планетам.
Цікаво, що вже в 1935 році вченим Ресселом була висловлена думка про те, що Сонце було подвійною зіркою. Однак, не довівши свою думку до логічного завершення, вчений припустив, що цю подвійну зірку розірвала зустрічна зірка, утворивши волокно.
Англійська теоретик Літтлтон висловив багато цікавих думок, зокрема, в 1936 році ідею про причетність Сонця до потрійної зоряній системі. При цьому, намагаючись усунути зазначені Ресселом дефекти теорії Джинса, Літтлтон зробив припущення, що якась зірка наблизилася до існувала подвійній зірці Сонця і зумовила розрив пари. Приливні сили, викликані близько перебували третьою зіркою і зіркою-напарницею, призвели до виникнення між ними подовженою стрічки матерії (волокна), яка пізніше була захоплена Сонцем і конденсувалася навколо нього у вигляді планет. Математично було показано, що при русі двох зірок у різному напрямку, що виникає між ними стрічка матерії може бути легко захоплена Сонцем.
Крім того Літтлтон висунута гіпотеза про те, що Плутон є колишнім супутником Нептуна, який після зіткнення з іншою планетою (Тритоном) був викинутий на свою сильно ексцентричну і похилу орбіту.
Таким чином, вченим приходила в голову думка про те, що Сонце розвивалося не поодинці, а в складі багатокомпонентної системи.
У 1942 році X. Альвен висловив космічну гіпотезу, згідно з якою Сонце наштовхнулося на міжзоряний хмара газу, атоми якого, падаючи на Сонці, іонізувати і стали рухатися по орбітах, приписуваними магнітним полем. Іонізовані атоми рухалися вздовж ліній магнітного поля Сонця і надходили в певні місця рівноваги екваторіальній площині. У тому випадку, коли атоми відчували прискорення в бік Сонця з певними швидкостями та іонізованих на певних відстанях від Сонця, математичний розрахунок показав, що конеч-ное розподіл щільності іонів грубо повинно відповідати розташуванню зовнішніх планет.
Теорія Альвена цікава, але вважається, що вона не може пояснити виникнення внутрішніх планет. Крім того, можливість зустрічі Сонця з газовою хмарою розглядається як маловірогідна.
Як продовження гіпотези Альвена в 1943 році радянський математик і фізик О. Шмідт висунув «метеоритну теорію». Відповідно до цієї широко відомої теорії, Сонце зустріло і захопило космічну туманність міжзоряних частинок, з яких в результаті зіткнень утворилися планети. Він виходив з передумов двох невирішених питань: «де ж знайшлася у Сонця сила, щоб так далеко відкинути майбутню Землю, і де ця самотня, що проходила повз зірка?». І це питання Шмідт ставив не випадково. Він ніяк не припускав, що цією зіркою був двійник Сонця, нині згаслий і тому не проявляє властивостей зірки. Дотримуючись Канту, Шмідт взяв за основу розвивається матерії нескінченні скупчення холодної космічного пилу, які утворювали, на його думку, безформні згустки газово-пилових речовин. Кожен згусток поступово зростав, вбираючи в себе гігантські уламки і маленькі частинки з міжзоряного туманності, що падають на поверхню і віддають силу руху зростаючої планеті. Шмідт вважав, що лише пізніше почалося коливання і обертання Землі, а також частковий розігрів і розплавлення гірських порід завдяки розпаду радіоактивних елементів. Цікаво, що радіоактивного розпаду елементів Шмідт приписав певну роль в походженні планети, не приділивши при цьому ніякої уваги ядерного синтезу її речовини, тобто розглядав якісний склад космічних тіл, як цілком утворився, а не в поступовому розвитку, від чого за три століття до Шмідта застерігав ще Декарт.
Отже, за Шмідтом, планети народилися не з самого Сонця, в чому він мав рацію тільки частково. При наявності високого рівня математичного обгрунтування космогонічна теорія Шмідта повністю обійшла питання якісного розвитку матерії. Як показав Я. Міяки в 1969 році, прямі спостережні дані астрономів давно з усією переконливістю показали, що хімічний склад різних зірок різний, і що відмінність складу зірок, безсумнівно, обумовлено їх еволюцією і пов'язане зі спектральним класом зірки.
Величезною заслугою астрономів всіх століть є скрупульозне вивчення параметрів руху небесних тіл Сонячної системи і Галактики та інших кількісних характеристик: їх розмірів, маси, щільності, альбедо, зоряної величини, спектрального хімічного складу, температури і т.д. Все це створило передумови для встановлення взаємозв'язку цілого ряду процесів і явищ, що відбуваються в космосі і керуючих формуванням і розвитком космічних тіл, що завершилися створенням концепції взаємозумовленості атомообразованія і планетоутворення в космосі (КВАП) А. Є. Ходькова (1943-45 рр.).
Згідно даної концепції КВАП космічні тіла виникають і розвиваються як зовнішні слідства внутрішніх процесів зоряної еволюції - розвитку атомів хімічних елементів. Зірки є природними виробниками ядер хімічних елементів, розвиток їх протікає як послідовний періодичний стадійний процес формування ядер періодів хімічних елементів і вторинних тіл - супутників зірок. Відбувається це через вибухові події, що визначаються вивільненням надлишкової космічної енергії.
Спочатку А.Є. Ходькова уявлялося, що спостережувана Сонячно-планетна система є продуктом розвитку одиночної зірки з безпосередньо породжуваними нею супутниками. Історія сонячної системи представлялася як історія розвитку за законами КВАП одиночної зірки Сонця.
У процесі подальшого аналізу і розрахунків, А. Є. Ходькова з'ясовано, що у складі Сонячної системи безпосередньо планетами Сонця є лише Меркурій і Венера. Решта планети - раніше зазнали свій цикл розвитку зірки - від зародження до загасання, з тією чи іншою вираженою повнотою еволюції за законом КВАП. Типовим представником такої згаслої зірки є Юпітер.
Розрахунки показали, що спостережувана Сонячна система - гетерогенна і різновікова, і серед відомих усім нам планет, дійсно, похідними за механізмом КВАП є тільки Меркурій і Венера. Земля і Марс народжені Юпітером і перехоплені від нього Сонцем. Сатурн, Уран, Нептун, Юпітер - колишні двійники сонця і один одного. Всі вони свого часу розвивалися за законом КВАП, породжуючи періоди хімічних елементів і відповідні супутники.
Після блискучих успіхів ядерної фізики неприпустимо було обходити мовчанням питання про походження хімічних елементів і якісному розвитку матерії в Космічних масштабах. Якщо механістична теорія Лапласа для XVIII століття була найбільшим науковим досягненням і успіхом, то для XX століття такий рівень вирішення космогонічної проблеми вже не достатній. Треба було ставити питання про розвиток хімічних елементів, як про кардинальну проблеми космогонії.
Ймовірно, вік Місяця і Землі близький віком Сонця, гадав у 50-60 рр. академік В. Фесенков. І речовина, з якого вони складаються, виникало з околосолнечной газово-пилової туманності, а не з міжзоряних скупчень. За Фесенкова, Місяць і Земля - «діти молодого Сонця», яке обертаючись і поступово Згущаючи, породжувало навколо себе вихрові згущення - майбутні планети і їх супутники. У відношенні Місяця вчений мав рацію, її походження, дійсно, пов'язане з вибухом молодого Сонця.
Вейцзекер в 1944 році досліджував проблему еволюції Всесвіту з гідродинамічної точки зору і показав, що в стискуваної оболонці протосонця могли утворюватися турбулентні завихрення, з яких виникли планети і супутники. На його думку, первинна Всесвіт складався з газів, що містили різні елементи, при цьому швидкість руху газового речовини у різних місцях була різною. Внаслідок цього виникали турбулентні струми і численні вихори. Щільність газу у напрямі до центру кожного вихру, і в цих місцях поступово починалася конденсація атомів. Таким чином, Всесвіт розпалася на безліч вихорів, що утворили материнські туманності, в чому вбачається безпосередній зв'язок з вченням Декарта. Усередині кожної туманності існували свої турбулентні струми, що утворили материнські тіла зоряних скупчень, і нарешті, в кожному зоряному скупченні виникали постійні зірки і планети.
Сонце є однією з виниклих таким чином постійних зірок. Передбачається, що на ранній стадії розвитку воно було оточене швидко вращавшейся газової мантією з масою близько 1 / 10 маси Сонця. Завдяки обертанню, газова мантія придбала дисковидні форму; температура всередині газової мантії спадала назад пропорційно квадрату відстані від Сонця. Всередині цієї лінзи ті ж турбулентні струми призвели до виникнення вихорів, що викликали конденсацію і відповідно - утворення планет. Зазначена вихрова теорія пояснює велику щільність внутрішніх планет і їх менші розміри наступним чином. Оскільки температура в дисковидной лінзі нижче у зовнішній її частини, то тут найбільш можливо перенасичення газової речовини і найлегше здійсненна його конденсація. При конденсації, у внутрішній частині концентрувалася тільки неорганічне речовина, в той час, як зовнішня частина, внаслідок нижчої температури складалася з водню, метану й аміаку. Кількість конденсованої речовини було більше в зовнішній частині, відповідно до чого, центри конденсації там росли швидше, ніж внутрішні центри, вловлюють речовина гравітаційно. У внутрішній частині, матеріал газової мантії кожного центру, мабуть, діссіпіровал до придбання гравітаційної маси, досить великий для захоплення значної кількості навколишнього матеріалу. Тому, на Вейцзекером, Марс та інші внутрішні планети мають менші розміри і більш високу щільність, а Юпітер і всі зовнішні планети - меншу щільність і більші маси. Однак, і в даному випадку, залишається неясним питання, чому така мала кутова швидкість Сонця, на який його теорія відповіді не дає. Вейцзекер припускав, що вихідний склад газу первинної Всесвіту був таким же, як і зараз, а турбулентний рух відбувався в ньому на першій стадії розвитку процесу, що непереконливо.
Думка вчених знову повернулася до ідеї подвійної зірки Сонця, коли Хойл в 1944 році припустив, що другий компонент подвійної зірки став наднової зіркою, яка скинула газові оболонки і перестала існувати. Хойл створив теорію походження Сонячної системи, виходячи з уявлення Литтлтона про подвійну зірку. За Хойл, Сонце належала до групи подвійних зірок, причому друга зірка, ймовірно, була більша від Сонця. Маса другий зірки була настільки велика, що високе споживання водню, що є джерелом енергії зірок, призвело до виснаження його запасів у дуже короткий проміжок часу. У результаті, для збереження внутрішньої рівноваги тіла і випромінюваної енергії велика зірка почала стискатися. Скорочення зірки викликало підвищення її внутрішньої температури і швидкості обертання, поки нарешті не було досягнуто стан такої нестійкості, при якому стався вибух типу наднової зірки. При такому вибуху зірка повинна була швидко руйнуватися, вивергаючи свою речовину, на зразок колеса феєрверку. При виниклих високих температурах, гелій в центральній частині зони вибуху, за Хойл, повинен був синтезуватися в більш важкі елементи.
У будь-якому випадку, в результаті вибуху наднової зірки виник колосальний газовий об'єм або пилова хмара, яке повинно було залишитися близько Сонця, утворивши мантію. Ця хмара повинно було поступово остигати, внаслідок чого відбувалася конденсація, і частки пилу концентрувалися на місці сучасних планет. Припускаючи, що вибухати може будь-яка зірка, крім Сонця, Хойл був дуже близький до розуміння функції другої зірки, справедливою і для випадку, коли вона залишилася в системі і перестала бути зіркою. Помилка Хойла, так само як і інших дослідників, - у тому, що вважалося: «постійна» зірка вічно повинна бути зіркою. Але вже зовсім недалеко до розуміння, що все суще має мати початок і кінець, так само як і зірки.
Гіпотеза Уіппла (1947 р.) заснована на космогонічної концепції пилової хмари, яке схоже з находімимі в Чумацькому Шляху масами і складається з газової речовини і дрібних твердих частинок, які поступово концентрувалися у вузлах і ядрах. Саме пилова хмара не мало кутового моменту, але всередині нього існували течії, що дозволяли часткам конденсуватися й утворювати планети. Так Уіппл пояснив невелике значення кутового моменту Сонця, а орбітальний момент планет - як результат існування течій всередині пилового хмари.
У тому ж 1947 Куйпер висунув «акумулятивну або, аккреційним теорію», за якою первинно існувало окружавшее первинне Сонце сонячне хмара, яке швидко набуло форми сплощеного диска, орієнтованого в еліптичної площині сучасної сонячної системи. Воно мало масу близько 1 / 10 маси Сонця; його хімічний склад перед-позитивно відповідав сучасної поширеності елементів у Всесвіті. Хмара була суміш газової речовини і тонкого пилу; дію турбулентних потоків усередині хмари призвело до нерівномірного розподілу густин. Як наслідок - хмара зазнало поділ на вихори або протопланети. Центри тяжкості протопланет були близькі до положення сучасних планет. Спочатку протопланети також мали дисковидні форму і швидко акумулювали речовина у відповідних місцях навколо Сонця. Спочатку протопланети займали весь простір між Меркурієм і Плутоном, стикалися один з одним, але в міру розвитку акреції, роз'єднав-лись.
Хмара та протопланети через витік з периферії екваторів газової речовини поступово втрачали кутову швидкість. Енергія, що зникала при цьому, за Куйпер, відшкодовувалася гравітаційної енергією планетної конденсації, так само як і енергією падаючого на Сонці речовини. Хоча походження сонячного хмари Хойла і Куйпер і не ясно, воно, мабуть, виникло одночасно з Сонцем і мало гравітаційну нестійкість в оболонці, що оточувала протосонця.
Таким чином, суперечливі дані (в імпульсах обертання) про участь Сонця у формуванні Сонячної системи трактувалися дослідниками досить однозначно, по взаємовиключними ознакою.
Серед 20 найбільш видатних дослідників Космосу, повністю заперечували роль Сонця в освіті Сонячної системи: Декарт, Кант, Шмідт, частково заперечували роль Сонця - Альвен і Уіппл.
Припускали формування Сонячної системи тільки за рахунок еволюції Сонця: Лаплас, Бікерланд, Берлаге, Фесенков, Вейцзекер, Куйпер.
Багато хто був не так далеко від істини, припускаючи тісна взаємодія Сонця з іншою зіркою: це Арреніус, Чемберлен, Мультона, Бікертон, Джеффріс, Рессел, Хойл.
У кожному із згаданих навчань містилася частка істини, яка пояснює одну з окремих особливостей формування Сонячної системи.
Висновок
Проблема походження Сонячної системи - одна з найстаріших і найскладніших - займала не одне покоління науковців. На шляху її розкриття досягнуті значні успіхи, особливо в частині накопичення інформації про фізичні параметри тіл Сонячної системи. Відомими з історії науки мислителями зазначено чимало логічних стежок до її вирішення. І все ж до недавнього часу два найголовніших питання всієї проблеми:
1) про походження речовини Сонячної системи.
2) про шляхи формування її тіл і способів становлення їх механічних структур - не знаходили свого рішення.
Причина цього, звичайно, - не в нестачі ерудиції і таланту вчених, а в недостатності теоретичних основ деяких важливих розділів фізики, що визначають її парадигму. У космогонічних навчаннях можна виділити основні прийняті фізичні моделі процесу космогенеза:
1 - Сонячна система (Сонце, планети і інші тіла) виникли в результаті механічної еволюції єдиного первинного газово-пилового скупчення, причому Сонце і планети формувалися одночасно.
2 - система Сонця виникла в результаті відриву частини речовини світила з-за зовнішнього впливу на нього стороннього космічного тіла.
3 - Сонячна планетна система виникла в результаті захоплення Сонцем газово-пилової речовини з якоїсь частини галактики в процесі проходження системи через туманність.
4 - Сонячна планетна система виникла в результаті розвитку подвійний або навіть потрійний зірки. Історія науки знає багато різних гіпотез про походження Сонячної системи, які зробили свій внесок у розвиток космогонії. Але, незважаючи на зусилля багатьох поколінь учених, в питанні про походження Сонячної системи залишається багато незрозумілого.
Список літератури
1. Ходько А.Є. Виноградова М.Г. Від атома водню до Сонячної системи або основи нової космогонічної теорії. СПб.: Вид-во «Надра», 1996.
2. Міессеров К.Г. Новий погляд на освіту Сонячної системи і еволюцію Всесвіту. М.: Изд-во «Машинобудування», 1993.
3. Брандт Дж. Ходж П. Астрофізика Сонячної системи. М.: Изд-во «Світ», 1999.