Происхождение солнечной системы, ее состав

Слишком крепка и тяжела окружающая и  придавившая  сверху кора планеты. И огненная магма, пытаясь хоть  как-нибудь вырваться наверх, на свободу, нащупывает между сжимающими её  глыбами слабые места,  протискивается в щели, подплавляя их стенки своим жаром. И понемногу с годами, столетиями набирая силу, поднимает  из  глубин к поверхности  планеты. И вот победа!  "Канал" пробит!  Сотрясая  скалы, с грохотом вырывается из недр  столб  огня. Клубы дыма  и  пара  вздымаются к  небу. Летят  вверх  камни и пепел. Огненная магма, которая  называется теперь "лава", выливается на поверхности планеты, растекается в  стороны. Происходит  извержение  вулкана. Таких "пробитых изнутри  дырок" на планете много. Они помогают молодой планете "бороться с перегревом". Через них  она  освобождается от накопившейся огненной магмы, "выдыхает" распирающие её горячие газы - в основном углекислый  газ и водяной пар, а с ними - разные примеси, такие, как метан, аммиак. Постепенно в атмосфере почти исчезли водород и гелий, и она стала  состоять в основном  из вулканических газов. Кислорода в ней пока нет и в помине. Для жизни эта атмосфера совершенно непригодна. Очень важно, что вулканы выбрасывают на  поверхность большое количество водяного пара. Он  собирается в облака. Из них на поверхность планеты  льются  дожди. Вода  стекает в низины, накапливается. И понемногу на планете образуются озера,  моря, океаны,  в которых может развиться жизнь.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Космогония, как главная  наука об изучении  небесных тел 

        Космогония - наука, изучающая происхождение и развитие небесных тел, например планет и их спутников, Солнца, звёзд, галактик. Астрономы наблюдают космические тела на различной стадии развития, образовавшиеся недавно и в далёком прошлом, быстро "стареющие" или почти "застывшие" в своём развитии. Сопоставляя многочисленные данные наблюдений с физическими процессами, которые могут происходить при различных условиях в космическом пространстве, учёные пытаются объяснить, как возни кают небесные тела. Единой, завершённой теории образования звёзд, планет или галактик пока не существует. Проблемы, с которыми столкнулись учёные, подчас трудно разрешимы. Решение вопроса о происхождении Земли и Солнечной системы в целом значительно затрудняется тем, что других подобных систем мы пока не наблюдаем. Нашу солнечную систему не с чем пока ещё сравнивать, хотя системы, подобные ей, должны быть достаточно распространены и их возникновение должно быть не случайным, а закономерным явлением. В настоящее время при проверке той или иной гипотезы о происхождении Солнечной системы в значительной мере основывается на данных о химическом составе и возрасте пород Земли и других тел Солнечной системы. Наиболее точный метод определения возраста пород состоит в подсчёте отношения количества радиоактивного урана к количеству свинца, находящегося в данной породе. Скорость этого процесса известна точно, и её нельзя изменить никакими способами. Самые древние горные породы имеют возраст несколько миллиардов лет. Земля в целом, очевидно, возникла несколько раньше, чем земная кора. В середине XVIII века немецкий философ И. Кант предложил свою теорию образования Солнечной системы, основанную на законе всемирного тяготения. Она предполагала возникновение Солнечной системы из облака холодных пылинок, находящихся в беспорядочном хаотическом движении. В 1796 году французский учёный П. Лаплас подробно описал гипотезу образования Солнца и планет из уже вращающейся газовой туманности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Солнечная система:  теории происхождения 

         Вот уже два века проблема происхождения Солнечной системы волнует выдающихся мыслителей нашей планеты. Этой проблемой занимались, начиная от философа Канта и математика Лапласа, плеяда астрономов и физиков XIX и XX столетий.

И все  же мы до сих пор довольно далеки от решения этой проблемы. Но за последние  три десятилетия прояснился вопрос о путях эволюции звезд. И хотя детали рождения звезды из газово-пылевой  туманности еще далеко не ясны, мы теперь четко представляем, что с ней  происходит на протяжении миллиардов лет дальнейшей эволюции.

Переходя  к изложению различных космогонических  гипотез, сменявших одна другую на протяжении двух последних столетий, начнем с  гипотезы великого немецкого философа Канта и теории, которую спустя несколько десятилетий независимо предложил французский математик  Лаплас. 
 
 
 

3.1. Гипотеза происхождения Солнечной системы (по Канту-Лапласу) 

      Предпосылки к созданию этих теорий выдержали испытание временем. Точки зрения Канта и Лапласа в ряде важных вопросов резко отличались. Кант исходил из эволюционного развития холодной пылевой туманности, в ходе которого сначала возникло центральное массивное тело - будущее Солнце, а потом планеты, в то время как Лаплас считал первоначальную туманность газовой и очень горячей с высокой скоростью вращения.

Сжимаясь  под действием силы всемирного тяготения, туманность, вследствие закона сохранения момента количества движения, вращалась  все быстрее и быстрее. Из-за больших  центробежных сил от него последовательно  отделялись кольца. Потом они конденсировались, образуя планеты. Таким образом, согласно гипотезе Лапласа, планеты  образовались раньше Солнца. Однако, несмотря на различия, общей важной особенностью является представление, что Солнечная  система возникла в результате закономерного  развития туманности. Поэтому и принято  называть эту концепцию “гипотезой Канта-Лапласа”.

     Однако эта теория сталкивается с трудностью. Наша Солнечная система, состоящая из девяти планет разных размеров и масс, обладает особенностью: необычное распределение момента количества движения между центральным телом Солнцем и планетами. Момент количества движения есть одна из важнейших характеристик всякой изолированной от внешнего мира механической системы. Именно как такую систему можно рассмотреть Солнце и окружающие его планеты. Момент количества движения можно определить как “запас вращения” системы. Это вращение складывается из орбитального движения планет и вращения вокруг осей Солнца и планет. Львиная доля момента количества движения Солнечной системы сосредоточена в орбитальном движении планет-гигантов Юпитера и Сатурна. С точки зрения гипотезы Лапласа, это совершенно непонятно. В эпоху, когда от первоначальной, быстро вращающейся туманности отделилось кольцо, слои туманности, из которых потом сконденсировалось Солнце, имели (на единицу массы) примерно такой же момент, как вещество отделившегося кольца (так как угловые скорости кольца и оставшихся частей были примерно одинаковы), так как масса последнего была значительно меньше основной туманности (“протосолнца”), то полный момент количества движения кольца должен быть много меньше, чем у “протосолнца”. В гипотезе Лапласа отсутствует 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 много больше, чем у колец и образовавшихся из них планет. Но этот вывод противоречит с фактическим распределением количества движения между Солнцем и планетами. Для гипотезы Лапласа эта трудность оказалась непреодолимой.  
 
 

3.2. Гипотеза происхождения Солнечной системы (по Джинсу) 

        Остановимся на гипотезе Джинса, получившей распространение в первой трети текущего столетия. Она полностью противоположна гипотезе Канта-Лапласа. Если последняя рисует образование планетарных систем как единственный закономерный процесс эволюции от простого к сложному, то в гипотезе Джинса образование таких систем есть дело случая.

Исходная  материя, из которой потом образовались планеты, была выброшена из Солнца (которое  к тому времени было уже достаточно “старым” и похожим на нынешнее) при случайном прохождении вблизи него некоторой звезды. Это прохождение  был настолько близким, что его  можно рассматривать практически  как столкновение. Благодаря приливным  силам со стороны налетевшей на Солнце звезды, из поверхностных слоев Солнца выброшена струя газа. Эта струя останется в сфере притяжения Солнца и после того, как звезда уйдет от Солнца. Потом струя сконденсируется и даст начало планетам. Если бы гипотеза Джинса была правильной, число планетарных систем, образовавшихся за десять миллиардов лет ее эволюции, можно было пересчитать по пальцам. Но планетарных систем фактически много, следовательно, эта гипотеза несостоятельна. И ниоткуда не следует, что выброшенная из Солнца струя горячего газа может сконденсироваться в планеты. Таким образом, космологическая гипотеза Джинса оказалась несостоятельной. 
 

3.3. Теория происхождения Солнечной системы (по Шмидту - Фесенкову) 

        Отто Юльевич Шмидт отказался от изолированности солнечной системы и посчитал что если обратиться к ее движению в Галактике, то отпадет затруднение с момента количества движения, так как Солнце могло захватить материю из Галактики. Согласно Фесенкову процесс образования планет происходил во время перехода от одного вида ядерных реакций в глубинах Солнца к другому, что определялось, прежде всего, температурными условиями. Гипотеза Шмидта - Фесенкова связала жизнь в солнечной системе в единое целое и избавила теорию планетообразования от внешних случайных факторов.      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Планеты солнечной  системы 

         В Солнечную систему входит Солнце, 9 больших планет, они делятся на две группы: земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты - гиганты (Юпитер, Сатурн, Нептун, Уран),  особняком держится самая последняя и самая слабоизученная  планета – Плутон, вместе с их 34 спутниками, более 100 тысяч малых планет (астероидов), порядка 10 в 11 степени комет, а также бесчисленное количество мелких, так называемых метеорных тел (поперечником от 100 метров до ничтожно малых пылинок). 
 
 

4.1. Общая характеристика планет Солнечной системы 

4.2. Особенности строения планет

Расстояния  от планет до Солнца образуют закономерную последовательность - промежутки между  соседними орбитами возрастают с  удалением от Солнца. Эти закономерности движения планет в сочетании с  делением их на две группы по физическим свойствам указывают на то, что  Солнечная система не является случайным  собранием космических тел, а  возникла в едином процессе. Благодаря  почти круговой форме планетных  орбит и большим промежуткам  между ними исключена возможность  тесных сближений между планетами, при которых они могли бы существенно  изменять своё движение в результате взаимных притяжений. Это обеспечивает длительное существование планетной  системы.

Планеты вращаются так же вокруг своей  оси, причём почти у всех планет, кроме Венеры и Урана, вращение происходит в том же направлении, что и  их обращение вокруг Солнца. Чрезвычайно медленное вращение Венеры происходит в обратном направлении, а Уран вращается как бы лежа на боку. Большинство спутников обращаются вокруг своих планет в том же направлении, в котором происходит осевое вращение планеты. Орбиты таких спутников обычно круговые и лежат вблизи плоскости экватора планеты, образуя уменьшенное подобие планетной системы.

Таковы, например, система спутников Урана  и система галилеевских спутников Юпитера. Обратными движениями обладают спутники, расположенные далеко от планеты. Сатурн, Юпитер и Уран кроме отдельных спутников заметных размеров имеют множество мелких спутников, как бы сливающихся в сплошные кольца. Эти спутники движутся по орбитам, настолько близко расположенным к планете, что её приливная сила не позволяет им объединиться в единое тело. Подавляющее большинство орбит ныне известных малых планет располагается в промежутке между орбитами Марса и Юпитера. Все малые планеты обращаются вокруг Солнца в том же направлении, что и большие планеты, но их орбиты, как правило, вытянуты и наклонены к плоскости эклиптики. Кометы движутся в основном по орбитам, близким к параболическим. Некоторые кометы обладают вытянутыми орбитами сравнительно небольших размеров - в десятки и сотни а. е.

У этих комет, называемых периодическими, преобладают  прямые движения, т.е. движения в направлении  обращения планет. Будучи вращающейся  системой тел, Солнечная система  обладает моментом количества движения (МКД). Главная часть его связана с орбитальным движение планет вокруг Солнца, причём массивные Юпитер и Сатурн дают около 90%. Осевое вращение Солнца заключает в себе лишь 2% общего МКД всей Солнечной системы, хотя масса самого Солнца составляет более 99,8% общей массы. Такое распределение МКД между Солнцем и планетами связано с медленным вращением Солнца и огромными размерами планетной системы - её поперечник в несколько тысяч раз больше поперечника Солнца. МКД планеты приобрели в процессе своего образования: он перешел к ним из того вещества, из которого они образовались.

Планеты делятся на две группы, отличающиеся по массе, химическому составу (это  проявляется в различиях их плотности), скорости вращения и количеству спутников. Четыре планеты, ближайшие к Солнцу, планеты Земной группы, невелики, состоят  из плотного каменистого вещества и  металлов. Планеты-гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун - гораздо массивнее, состоят в основном из лёгких веществ  и поэтому, несмотря на огромное давление в их недрах, имеют малую плотность. У Юпитера и Сатурна главную  долю их массы составляют водород  и гелий.

В них  содержится так же до 20% каменистых веществ и легких соединений кислорода, углерода и азота, способных при  низких температурах концентрироваться  в льды. Недра планет и некоторых спутников находятся в раскалённом состоянии. У планет земной группы и спутников вследствие малой теплопроводности наружных слоёв внутреннее тепло очень медленно просачивается наружу и не оказывает заметного влияния на температуру поверхности. У планет-гигантов конвекция в их недрах приводит к заметному потоку тепла из недр, превосходящему поток, получаемый им от Солнца. Венера, Земля и Марс обладают атмосферами, состоящими из газов, выделившихся из их недр.