Солнечная система и ее происхождение

18

параметры кометных орбит  лежат в очень широких пределах. С этим связаны трудности прогнозирования моментов прохождения и наблюдений этих небесных тел.  В настоящее время кометы играют роль своеобразных  «зондов» межпланетного пространства, они позволяют получить ценные сведения о свойствах космического пространства на различных расстояниях от Земли.  
          Метеоры, «падающие звезды», часто привлекают наше внимание в безлунные ночи. Метеор – это явление вспышки небольшого (размером с горошину) космического тела, называемого метеорным телом, вторгшегося со скоростью от 11 до 73 км/с в земную атмосферу. Вторжение массивных метеорных тел вызывает очень яркие метеоры (болиды), нередко имеющие вид огненных шаров со светящимися хвостами. Известны  дни, когда можно ежегодно наблюдать метеорные потоки  и дожди. Метеоритные потоки наблюдаются в тех случаях, когда Земля встречается с роем метеорных тел, которые движутся приблизительно по одной орбите. Согласно наблюдениям, метеорные рои движутся по орбитам старых, уже разрушившихся комет. Следовательно, кометы, разрушаясь, порождают метеорные рои. Кометы связанные не только с метеорами, но и с астероидами. Удалось доказать, что некоторые астероиды представляют собой ядра бывших короткопериодичных комет.  
         Кроме рассмотренных тел, в межпланетном пространстве находится еще большое количество частиц разнообразных размеров, преимущественно очень мелких, массой в тысячные и миллионные доли грамма. Их называют метеорной пылью. Образование этих частиц, вероятно обусловлено столкновением астероидов и последовательными дроблениями  на более мелкие осколки на всем протяжении существования и эволюции Солнечной системы.  
 
                  

19

                   Глава 3.  О происхождении Солнечной системы.

 
         Возраст Солнечной системы, зафиксированный по древнейшим метеоритам, около  5 млрд. лет. В результате сжатия, произошедшего 4,6 млрд. лет назад в межзвездном пространстве, на периферии одного из рукавов нашей спиральной галактики образовалось огромное облако, состоящее из газа и пыли. Облако сжималось и вращалось все быстрее, постепенно образовался диск. На некоторой стадии тело, образовавшееся в центре диска, стало настолько массивным, плотным и горячим, что внутри него начались ядерные реакции, и оно стало звездой – Солнцем. Из частиц окружающей пыли в результате аккреции сформировались планеты, обращающиеся по орбитам вокруг Солнца, и спутники, обращающиеся вокруг некоторых из планет.  
          Такова – в самых общих чертах – небулярная гипотеза образования Солнечной системы, основная идея которой была предложена более  трех веков назад. Она кажется достаточно простой и правдоподобной; в том или ином виде она принята в настоящее время большинством астрономов. Общепринята гипотеза, по которой Земля и все планеты сконденсировались из космической пыли, расположенной в окрестностях Солнца. Предполагается, что частицы пыли состояли из железа с примесью никеля, либо из силикатов, в состав которых входит кремний.  Конденсировались также присутствовавшие газы,  образуя органические соединения, в состав которых входит углерод. Затем образовались  углеводороды и соединения азота. 
          Однако в деталях среди исследователей, занимающихся происхождением и эволюцией Солнечной системы, согласие отсутствует. Проблема происхождения Солнечной системы – один из центральных вопросов, связанных с изучением нашей планетной системы. Но на сегодня мы еще не имеем общепринятой теории, объясняющей, как образовалось

20

первоначальное протопланетное облако, как и когда Солнце начало светить и как и когда путем аккреции из пылевого вихря образовались планеты. 
Закономерности в системе планет и спутников вполне определенно указывают на единый процесс их формирования и позволяют составить некоторые представления о наиболее вероятных путях и механизмах этого процесса. Современные космогонические теории, включающие в себя две кардинальные проблемы – происхождение протопланетной туманности и образование планет, - опираются как на механические характеристики  тел Солнечной системы, так и на экспериментальные данные о свойствах поверхностей и составе веществ планет и сопоставлении с образцами материала их зародышей – метеоритов. Важнейшую роль играют также успешно разрабатываемые теоретические методы моделирования процессов в излучающем газе и космической плазме, а также общие успехи космической физики и звездной космогонии.  
           Еще в середине XVII в. Р.Декартом и во второй половине  XVIII в. И.Кантом и П.Лапласом была выдвинута концепция об образовании планет из протопланетного пылевого вещества и из газовой туманности. Поскольку туманность по латыни «небула», то такие теории часто называют небулярными. Гипотеза Канта – Лапласа считается классической. В решении  ряда конкретных вопросов мыслители расходились. Так, Кант исходил из эволюционного развития холодной пылевой туманности, в ходе  которого сначала  возникло Солнце, а потом планеты. Лаплас считал, что первоначальная туманность была газовая и очень горячая. Согласно его гипотезе планеты образовались раньше Солнца. Однако, несмотря на такое резкое различие между двумя гипотезами, общей их важной особенностью является  представление, что Солнечная система  возникла в результате закономерного развития туманности.  
            Повсеместное распространение  в начале ХХ столетия получила  гипотеза, согласно которой образование Солнечной системы есть дело

21

случая и представляет собой редчайшее, исключительное явление. Такова планетезимальная теория Чеймберлина  и Мультона, согласно которой проходившая  мимо звезда вызвала на Солнце гигантские приливы. Значительное количество материи при этом было  выброшено с поверхности Солнца и закручено вокруг него по спирали под действием проходившей мимо звезды. Часть вещества после прохождения звезды осталась  движущейся по очень вытянутым эллиптическим орбитам. Затем газы сконденсировались в небольшие образования – планетелимали, с течением времени большие планетезимили притянули к себе меньшие, а в итоге этого процесса образовались планеты.  
          Д.Джинс и Г.Джефрис предложили другой вариант встречи такого рода. Согласно их приливной теории, исходная материя (приливная струя), из которой в дальнейшем образовались планеты, была выброшена из Солнца при случайном прохождении вблизи него некоторой звезды, которое было настолько близким, что практически его можно было рассматривать как столкновение. При таком близком прохождении благодаря приливным силам, действовавшим со стороны налетевшей на Солнце звезды, из поверхностных слоев Солнца была выброшена струя газа. Эта струя осталась в сфере притяжения Солнца и после столкновения, а в дальнейшем сконденсировалась и дала начало планетам.  
          Наиболее  существенное возражение  против этих теорий заключается в следующем: если бы  данные гипотезы  были правильными, число планетных систем, образовавшихся в Галактике за миллиарды лет ее эволюции, можно было бы пересчитать по пальцам. Так как в действительности число планетных систем в Галактике достаточно велико,  эта теория оказывается несостоятельной.  Кроме того, теория Д.Джинса и Г.Джефриса, как и гипотеза Канта – Лапласа не в состоянии объяснить, почему подавляющая часть момента  количества движения Солнечной системы  сосредоточена в орбитальном движении планет.

22

 
          Из других гипотез происхождения Солнечной системы наиболее известна электромагнитная гипотеза шведского астрофизика Х.Альвена, усовершенствованная Ф.Хойлом. Альвен исходил из предположения, что некогда Солнце обладало очень сильным электромагнитным полем. Туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных атомов. Под действием излучений и столкновений атомы ионизировались. Ионы попадали в «ловушки»  из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло вращательный момент, передавая его газовому облаку.  
          Слабость предложенной гипотезы заключалась в том, что атомы наиболее легких элементов должны были ионизироваться ближе к Солнцу, атомы тяжелых элементов – дальше. Значит, ближайшие к Солнцу планеты должны были бы состоять из наилегчайших элементов – водорода и гелия, а отдаленные – из железа и никеля. Наблюдения же говорят об обратном. 
Чтобы преодолеть это противоречие, английский астроном Ф.Хойл предложил новый вариант гипотезы. Солнце зародилось в недрах туманности. Оно быстро вращалось, и туманность становилась все более плоской,  превращаясь в диск. Постепенно диск начинал тоже разгоняться, а Солнце тормозилось. Момент количества движения переходил к диску. Затем в нем образовались планеты. Если предположить, что первоначальная туманность уже обладала магнитным полем, то вполне могло произойти перераспределение углового момента.  
        Известна также гипотеза предложенная О.Ю.Шмидтом, предпринявшим серьезную попытку объяснения  основных закономерностей Солнечной системы в рамках собственной космогонической теории, которая разрабатывалась одновременно с теорией немецкого ученого К. Вейцзеккера. В этих теориях получили существенное развитие концепции Декарта, Канта и  Лапласа.

23

 
        О.Ю.Шмидт рассматривал движение планет в одном направлении по круговым орбитам, лежащим приблизительно в одной плоскости, как следствие естественного статического осреднения момента количества движения многих холодных тел и частиц, из объединения которых возникали планеты.  Их последующая геологическая эволюция рассматривалась при этом как результат выделения  радиогенного тепла из недр.  Закон планетных расстояний получался на основе  первоначального распределения массы первичного вещества, в то время как у Вейцзеккера он определялся масштабом турбулентности в газовом диске с массой  ?   0,1 массы протосолнца.  Обе теории не позволяли, однако, объяснить наблюдаемое распределение момента количества движения в Солнечной системе без привлечения искусственного предположения о захвате Солнцем межзвездного пылевого облака (протопланетной туманности), уже обладавшего необходимым моментом. Хотя такой захват в принципе возможен, вероятность его мала, что было уязвимым местом этих теорий.  
Теория Шмидта вполне согласуется с делением планет на две группы, которое, согласно этой  концепции, связано с тем, что в далеких от Солнца частях облака температура была низкий и все вещества, кроме водорода и гелия, образовали твердые частицы. Среди них преобладали метан, аммиак и вода, определившие состав Урана и Нептуна. В составе самых массивных планет – Юпитера и Сатурна, кроме того, оказалось значительное количество газов. В области планет земной группы  температура была значительно выше, и все летучие вещества (в том числе метан и аммиак) остались в газообразном состоянии, в состав планет не вошли. Планеты этой группы сформировались в основном из силикатов и металлов.  Вместе с тем следует заметить и то, что теория Шмидта не учитывает влияния электромагнитных явлений, которые, как показывают исследования, играют определенную роль в формировании космических тел.

24

 
           Таким образом, гипотеза происхождения Солнечной системы должна прежде всего объяснить существование солнца, планет, спутников, астероидов и комет. Затем она должна объяснить, каким образом тела начали двигаться известным образом, а также теоретически обосновать существование системы с наблюдаемым моментом количества движения. Были предложены гипотезы двух типов. В гипотезах первого типа солнечная система образовалась путем конденсации гигантского облака газа и пыли. В гипотезах второго типа планеты образовались из газов, отделенных от Солнца при столкновении с проходившей мимо звездой, или в процессе их извержения. Ни одна из разновидностей гипотез  обоих типов не была признана удовлетворительной, но  поиски в этом направлении являются ценным вкладом в космогонию, стимулируя дальнейшие изыскания.  
 
                                                        Заключение.

 
            Изучение Луны и планет Солнечной системы позволяет лучше узнать нашу Землю. В сферу деятельности людей  уже включаются околоземное пространство и ближайшие к Земле небесные тела. В будущем освоение космоса позволит расширить среду обитания людей, что, в частности, может облегчить решение экологических проблем.  
           Сравнение природы Земли с природой  других планет и Луны позволяет выявить общность физических свойств (а также эволюции и происхождения) этих небесных тел и вместе с тем получить представление об индивидуальных особенностях планет, относящихся как  к разным группам, так и входящим в одну и ту же группу.   
          Исследование атмосфер планет земной группы не только позволяет лучше понять свойства и историю происхождения земной атмосферы, но и имеет значение для решения экологических проблем. Например, туманы-

25

смоги, образующиеся в  земной атмосфере в результате загрязнения  воздуха, по своему составу очень напоминают  венерианские облака. Эти облака, как и бури на Марсе, напоминают нам о том, что необходимо ограничивать выброс пыли и разного рода промышленных отходов в атмосферу нашей планеты. Пылевые бури, во время которых на протяжении нескольких месяцев в атмосфере Марса удерживаются и распространяются над громадными территориями тучи пыли (мощная буря, например, наблюдалась осенью 2001 г.), заставляют задуматься над некоторыми возможными экологическими последствиями ядерной войны и некоторыми изменениями климата на Земле.  
           В результате наземных оптических и радиоастрономических наблюдений был накоплен ценный материал о природе планет и Луны. Однако лишь в последние десятилетия, благодаря успешному освоению околоземного космического пространства, Луны и планет, удалось получить уникальную информацию. 
           Большой вклад в исследование небесных тел Солнечной системы внесли отечественные ученые. Россия – родина теоретической и практической космонавтики.  Космические полеты, запуски искусственных супников Земли, полеты автоматических межпланетных станций к Луне, Венере и Марсу, долговременные орбитальные научные станции – все это ценный источник наших сведений о Солнечной системе. 
    
 

 

 

 

 

 

26

Список использованной литературы: 
 
1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Учеб. пособие. – Москва: изд-во «ВЛАДОС», 1998г. – стр. 72-74. 
2. Гребенников Е.А., Рябов Ю.А. Поиски и открытия планет. – Москва: изд-во «Наука», 1984г. – 224 стр. 
3. Маров М.Я. Планеты Солнечной системы. – Москва.: изд-во «Наука», 1986г. – 320 стр. 
4. Мир вокруг нас / В.Г.Астахова, Е.В.Дубровский, И.И.Жерневская и др.; Сост.: Е.В.Дубровский. – Москва: изд-во «Политиздат», 1983г. – 175 стр.  
5. Солнечная система. Пер. с англ. И.Н.Глушневой, Т.А.Лозинской / Под ред В.И.Мороза. – Москва: изд-во «Мир», 1978г. – 200 стр.  
6. Уиппл Ф. Земля, Луна и планеты. Пер. с англ. И.С. Щербиной-Самойловой / Под ред. В.И.Мороза. – Москва: изд-во «Наука», 1976г. – стр. 224-239. 
7. Шкловский И.С. Вселенная. Жизнь. Разум. – Москва: изд-во «Наука», 1987г. – стр. 114-119.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27