Происхождение солнечной системы

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание 

Введение                                                                                                  1

I. Происхождение солнечной системы                                                 2                                          

1. Теория Бюффона                                                                                 4

2. Теория Канта.                                                                                      6

3. Теория Лоппаса                                                                                 10

4. Теория Джинса                                                                                  14

5. Возникновение и развитие планетной системы                             16

Вывод                                                                                                     24

Список литературы                                                                               25 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение. 

Солнечная система  состоит из центрального небесного  тела — звезды Солнца, 9 больших планет, обращающихся вокруг него, их спутников, множества малых планет — астероидов, многочисленных комет и межпланетной среды. Большие планеты располагаются в порядке удаления от Солнца следующим образом: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Три последние планеты можно наблюдать с Земли только в телескопы. Остальные видны как более или менее яркие кружки и известны людям со времен глубокой древности.

Один из важных вопросов, связанных с изучением нашей планетной системы — проблема ее происхождения. Решение данной проблемы имеет естественно-научное, мировоззренческое и философское значение. На протяжении веков и даже тысячелетий ученые пытались выяснить прошлое, настоящее и будущее Вселенной, в том числе и Солнечной системы. Однако возможности планетной космологии и по сей день остаются весьма ограниченными — для эксперимента в лабораторных условиях доступны пока лишь метеориты и образцы лунных пород. Ограничены и возможности сравнительного метода исследований: строение и закономерности других планетных систем пока еще недостаточно изучены. 
 

I. Происхождение солнечной системы. 

Издавна совершались  попытки обрисовать рождение Солнечной  системы или, хотя бы, Земли. Эти гипотезы, со временем, не выдерживали критики. Наблюдение Солнца, Луны, планет и Вселенной вообще говорило о несостоятельности той или иной версии лучше любого живого свидетеля. Самое большое заблуждение, которое мы простим великим умам античного мира, заключалось в том, что они полагали Землю центром мира, а порою, Землю вовсе даже не шарообразную. Трудно ждать верных суждений о происхождении Земли, Солнца, планет от людей, не знающих верного "положения вещей". В наше время, гипотеза о рождении Солнечной системы должна объяснять все те наблюдаемые факты, которые накопились за века.

Согласно современным  представлениям, Солнечная система  образовалась из медленно вращающегося газового облака. По мере сжатия облака формировалось плотное непрозрачное ядро (которое в конечном счёте  должно было стать Солнцем), окружённое диском газа и пыли. Впервые эту теорию туманности предложили Кант в 1755 г. и Лаплас в 1796 г. В последнее время гипотезы о механизме формирования планет внутри диска претерпели значительные изменения. Сейчас наибольшее распространение получила гипотеза о постепенном накоплении вещества планет путём аккреции (процесс, при которым маленькие частицы вещества присоединяются к большим массам (или поглощаются ими) под действием взаимной гравитации или при случайных столкновениях, в результате чего постепенно образуются большие небесные тела). Различие между внутренними твёрдыми планетами и внешними газовыми гигантами обусловлено уменьшением нагрева со стороны Солнца.  

1. Теория Бюффона. 

В 1749-м году француз  Бюффон в первом томе его книги "Естественная история" предложил одну из первых космогонических гипотез, ставших известных в научном мире после того, как Коперник "поместил" Солнце в центр мира. 

По его мнению, однажды большая комета столкнулась  с Солнцем, благодаря чему произошёл  выброс солнечного вещества. Это вещество, разбившись на части, образовало планеты и их спутники. Рассмотрим подробности этой идеи. 

Бюффон не задаётся вопросом о происхождении комет  и Солнца. Он считал кометы телами, не принадлежащими Солнечной системе. Кроме того, он, как мы теперь знаем, ошибочно полагает, что Солнце и кометы являются твёрдыми телами. При скользящем столкновении гигантской кометы с таким Солнцем, последнее должно было приобрести вращение и потерять часть своей массы, которая, расплавившись при ударе, смогла бы образовать вращающиеся вокруг Солнца тела. При этом, все будущие планеты должны приобрести то движение, которое и наблюдается в Солнечной системе: в одном направлении, в плоскости, близкой к плоскости экватора Солнца. Как мы видим, Бюффон попытался объяснить наиболее значимые особенности существования нашей планетной системы. 

По Бюффону, спутники планет образовались ещё на той стадии, когда сами планеты были жидкими  и имели значительную скорость вращения вокруг собственной оси. Из-за быстрого вращения от экваторов планет должны были отделяться частицы вещества, которое и пошло на образование спутников. Как мы увидим, в других космогонических гипотезах эта идея отрыва вещества от быстро вращающихся тел не останется не замеченной. 

Если бы Бюффон оказался прав, то появление такой планеты, как наша, было бы событием чрезвычайно редким, связанным с другим столь же редким событием, как сближение двух звезд, а вероятность найти жизнь где-нибудь во Вселенной стала бы ничтожно малой. Такая перспектива вызвала бы разочарование не только у читателей научной фантастики. 

Очевидны ошибки Бюффона (нам, из грядущих веков глядя, легко это сказать). Солнце, конечно, вовсе не твёрдое, а кометы обладают столь ничтожными массами, что хоть как-то повлиять своим столкновением с гигантским светилом они просто не в состоянии. Исследования Земли говорят нам, что наша планета никогда не переживала время жидкого (расплавленного) состояния, что тоже противоречит идеям Бюффона. Кроме того, выброшенное вещество неминуемо должно было, описав эллиптическую дугу, "упасть" обратно на Солнце. И уж совсем невероятно, что все планеты после столь неуправляемой катастрофы стали двигаться по почти круговым орбитам, подчиняясь при этом некому правилу (закон Тициуса-Боде). Очень скоро гипотеза Бюффона попала под критические молнии Пьера Симона Лапласа и навсегда покинула научную сцену. 
 
 

2. Теория Канта. 

Через несколько  лет после появления во Франции  гипотезы Бюффона, а точнее в 1755-м  году, в Германии известный философ  Иммануил Кант, будучи ещё молодым домашним учителем, выпустил книгу "Всеобщая естественная история и теория неба, или исследование о составе и механическом происхождении всего мироздания, построенное на основе принципов Ньютона". До 1791-го года книга оставалась неизвестной, тем более Кант не поставил своего имени на титульном листе, оставив сочинение анонимным. 

Кант приписывает  Богу лишь создание самой материи  и наделение её наблюдаемыми свойствами. Всё остальное развитие Мира происходит без участия Творца. 

Кант считал, что первоначально материя была сильно разряжена и составляла так называемый Хаос. Подобное начало, надо сказать, встречалось и в древнегреческих философских трудах. Хаос Канта состоял из мелких пылевых частиц (сейчас бы сказали "метеорных"), находящихся в покое. Этот покой мог быть лишь в самом начале, сразу после создания Хаоса Богом. После этого отправного момента материя приходит в движение, подчиняясь законам Ньютона. Более массивные частицы начинают из окружающего их пространства притягивать к себе легкие пылинки. Так в Хаосе появились первые сгущения материи. 

Эти сгущения росли  и объединялись в большие шары, из которых и образовались звёзды. Кант понимал, что, следуя только этой логике, он должен был завершить  развитие Мира образованием только одного шара. Поэтому он наделил частицы материи ещё и свойством упругости: при столкновении частицы могли отскакивать друг от друга, меняя направление движения друг друга. 

В процессе этих столкновений, как полагал Кант, в близи каждого большого тела случайным образом должно начать преобладать одно направление движения. Как считал философ, двигаясь по параллельным траекториям, частицы меньше сталкиваются. Таким образом, вблизи каждого шара небольшое количество вещества вовлекается во вращение вокруг центрального тела. Траектории частиц проходят через центр большого шара и лежат в плоскости его экватора: центральное тело раскручивается в ту же сторону, что и большая часть частиц. Так у звёзд могут появиться планеты, а у планет - спутники, причём вращение всех тел одной системы (такой, как Солнечная) происходит в одном направлении. 

Происхождение колец Сатурна Кант объяснил слишком  быстрым начальным вращением  планеты, от которой под действием  центробежных сил отделилась часть  вещества (центробежная сила - это та самая сила, которая тянет нас при повороте любого транспорта в противоположную повороту сторону). Как видим, здесь гипотеза Канта в чём-то перекликается с идеями Бюффона. По мнению Канта, известный всем из библейской истории большой потоп был следствием разрушения Богом водяного кольца, которое образовалось у Земли. 

Все звёзды в  Мире Канта должны остыть, но упавшие  на них планеты, объединение нескольких звёзд, наконец, падение их на центрально мировое Солнце разогреет всё  вещество и породит новые клубы Хаоса. Так, в общих чертах, выглядит идея круговорота материи во Вселенной. В чём-то эта мысль напоминает нам с Вами современную идею пульсирующей Вселенной, хотя и далека от последней в научном плане. 

Основной ошибкой  Канта является неверное представление о возникновении вращательного движения из прямолинейного. Такое не может произойти само по себе в замкнутой системе, которой является Хаос Канта. Для того, чтобы это движение началось, нужно воздействие извне, а ни какое материальное тело, ни Творец такого влияния на Хаос не оказывали. Частицы Хаоса Канта и впрямь должны были собраться, в итоге, в одно Мировое Солнце, без планет, спутников и колец. 

Изначальный "строительный материал" Вселенной состоял не из пылинок, а из водорода, гелия  и излучения. То же касается тех облаков, из которых, по современным представлениям, рождаются планетные системы: содержание пыли в до-планетных облаках было невелико. Никак не объясняет Кант и то, каким образом вновь должен образовываться Хаос из остывшей материи. Неверны и его мысли об образовании колец Сатурна и, уж конечно, идея о всемирном потопе. 

Гипотеза Канта, однако, впервые предположила образование  Солнца и планет из туманности. Такие  гипотезы называют небулярными ("туманностными"). Одна из небулярных гипотез в наше время является общепринятой. Идеи же самого немецкого философа не имели верных предпосылок и точного математического объяснения. 
 
 

3.Теория Лоппаса. 

В 1796-м году впервые  увидела свет космогоническая гипотеза французского учёного Лапласа. Во многом её считают схожей с идеей Канта, но исторические исследования говорят нам о том, что Лаплас не был знаком с трудом немецкого философа. Но зато Лаплас знал и критически отзывался о предположениях своего соотечественника Бюффона. 

Не пытаясь  объять необъятное, Лаплас начинает рассказ о рождении Солнечной системы с уже существующей вращающейся газовой туманности, имеющей центральное сгущение - Солнце. Не имея знаний и доказательных наблюдений, Лаплас не стал измышлять способы образования таких туманностей. Важно то, что в согласии с наблюдениями англичанина Вильяма Гершеля, можно было с уверенностью сказать, что подобные туманности существуют. Гершель обнаружил много различных туманностей, в том числе и те, в которые были погружены отдельные звёзды (пример его наблюдений - Плеады). 

Туманность представляла собою, по мнению Лапласа, как бы разогретую атмосферу центрального тела. Эта  атмосфера вращалась с единой угловой скоростью, то есть каждая частица  атмосферы совершала оборот вокруг Солнца за один и тот же промежуток времени. Это не согласуется с законами Кеплера, однако, мы имеем место с целостным объектом - атмосферой, скорости молекул в которой выравниваются благодаря взаимному действию друг на друга. Также Лаплас совершенно верно указывает на то, что такая туманность должна со временем сжиматься к экваториальной плоскости, где орбиты частиц устойчивы, так как их плоскости проходят здесь через центр тяготения. Чем больше скорость вращения, тем больше сжатие. 

Далее Лаплас рисует картину остывания туманности. В соответствие законам физики, остывание ведёт к уменьшению атмосферы, а уменьшение вращающегося тела непременно ведёт к увеличению угловой скорости его вращения (для дотошных: закон сохранения момента импульса). Лаплас полагал, что в один момент времени скорость вращения возрастает настолько, что центробежная сила на экваторе туманности становится равной силе тяготения. Частицы, попадающие под это равенство, теряют связь с туманностью и отслаиваются от неё, образуя газовое кольцо, вращающееся с постоянной угловой скоростью независимо от первоначальной туманности. Туманность при этом сжимается дальше, увеличивая скорость вращения. Явление отделение колец происходит несколько раз. Кольца имеют тем большую скорость, чем ближе они расположены к Солнцу.