Теории происхождения Солнечной системы

Небулярная гипотеза Канта—Лапласа. Согласно естественнонауч­ным взглядам философа И. Канта, орбитальное движение планет воз­никло «после нецентрального удара частиц как механизма возникно­вения первичной туманности» (ошибочное предположение, так как движение могло начаться только при косом ударе туманностей). Он считал причинами, противодействующими стремлению к «равновесию», химические процессы внутри Земли, которые зависят от космических сил и проявляются в виде землетрясений и вулканической деятельно­сти (1755 г.).

П. Лаплас — французский ученый-физик, разделяя взгляды Канта в этот же период, исходил из предположения о горячей медленно вра­щающейся туманности, которая но мере охлаждения сжималась. По закону сохранения момента импульса, при этом росла скорость враще­ния, и центробежные силы отрывали от нее кольца. Материя в этих кольцах сжималась под действием тяготения, формируя компактные тела.

Приливная, или планетозимальная, гипотеза. В XX в. американ­ские астрофизики Т. Чемберлен иФ. Мультон рассмотрели идею встре­чи Солнца со звездой, вызвавшей приливной выброс солнечного ве­щества (1906 г.), из которого и образовались планеты.

С. Аррениус — американский астрофизик, допустил и прямое столк­новение Солнца со звездой (1913 г.). Предполагается, что в результате появилось некое волокно, распавшееся при вращении па части - осно­ву планет.

Еще один американский астрофизик — Дж. Джине — предположил (1916 г.), что какая-то звезда прошла неподалеку от Солнца ивызвала «приливные выступы», принявшие форму газовых струй, из которых и возникли планеты.

Гипотеза захвата Солнцем межзвездного газа. Ее предположил шведский астрофизик X. Альфен (1942 г.). Атомы газа ионизирова­лись при падении на Солнце и стали двигаться по орбитам в его маг­нитном поле, поступая в определенные участки экваториальной плос­кости.

Академик-астрофизик В. Г. Фесенков (1944 г.) предположил, что образование планет связано с переходом от одного типа ядерных реак­ций в глубинах Солнца к другому.

Астроном и математик Дж. Дарвин и математик А. М. Ляпунов (40-е г. XX в.) рассчитали независимо друг от друга фигуры равнове­сия вращающейся жидкой несжимаемой массы.

Согласно взглядам О. Струве — английского астрофизика (40-е гг. XX в.), быстро вращающиеся звезды могут выбрасывать вещество в пло­скости своих экваторов. В результате этого образуются газовые кольца и оболочки, а звезда теряет массу и момент количества движения.

Кометная гипотеза происхождения планет Солнечной системы. Эту популярную ныне гипотезу предложил А. А. Маркушевич (1992 г.). Сводится она к следующему. В газопылевой туманности, имеющей вид дискообразного вращающегося облака и состоящей из мелких пы­левидных железосиликатных частиц и газов — воды и водорода, при понижении температуры газы намерзали на пылинки, увеличивая их размер. Возникал состав, свойственный составу комет. Частицы стал­кивались между собой, большие по объему концентрировались в цен­тре туманности, а меньшие оттеснялись на периферию, дав начало планетам. Шло укрепление и разрастание образующихся тел — асте­роидов, комет, планет. При образовании планет происходила аккреция (стяжение кометной массы), выделялась теплота, которая разогревала центр сгустка до расплавленного состояния и расслаивала водород­ную оболочку и железосиликатное ядро, которое позже расслоилось на железоникелевое ядро и силикатную оболочку, не позволявшую рас­сеиваться теплоте в космическом пространстве. Так планеты приобре­ли почти сферическую форму. По своим физическим характеристикам планеты Солнечной системы делятся на две группы: планеты земной группы и газовые (или планеты-гиганты).

Планеты Солнечной системы (земная группа). Крупнейшими по­сле Солнца объектами Солнечной системы являются планеты и их спутники. Общая масса планет составляет 448 масс Земли, а спутни­ков — 0,12 массы Земли. Суммарная масса планет и спутников состав­ляет лишь 1/750 часть массы Солнца. Планеты Солнечной системы достаточно сильно отличаются друг от друга.

Ближайшие к Солнцу планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс — называются твердыми планетами, поскольку имеют плотность, в 4-5 раз превышающую плотность воды, и твердую поверхность. Плутон пред­ставляет собой ^сформировавшуюся твердую планету, но своим ха­рактеристикам напоминающую планеты первой группы. Кроме того, у Плутона есть спутник Харон, лишь в два раза меньший Плутона. Наконец, существуют предположения о большой десятой темной пла­нете.

Каждую из планет можно охарактеризовать по девяти основным параметрам. Это расстояние от Солнца, период обращения вокруг Солн­ца, период обращения вокруг своей оси, средняя плотность (г/см³), диаметр экватора в километрах, относительная масса (масса Земли принимается за единицу), температура поверхности, число спутников, преобладание газа в атмосфере.

Ближайшей к Солнцу планетой является Меркурий. Он состоит из большого железного ядра, расплавленной каменистой мантии и твер­дой коры. По внешнему виду Меркурий напоминает Луну. Его поверх­ность испещрена кратерами и огромными уступами (высотой до 3 км), сформировавшимися в результате остывания и сжатия поверхности планеты. Сила тяжести на Меркурии в два раза меньше земной, поэто­му атмосфера практически отсутствует. На планете царят безмолвие и экстремальные температуры — до 350°С па освещенной Солнцем стороне планеты и до -170°С на ночной стороне.

Венера по размерам, массе и плотности сходна с Землей. Однако она имеет очень плотную атмосферу, пропускающую солнечное излу­чение и не выпускающую его обратно. Поэтому па Венере действует парниковый эффект, который сейчас отмечается и па Земле. В резуль­тате этого эффекта температура поверхности Венеры составляет 400-500° С. Поверхность Венеры сияет так ярко, что Венера занимает третье место но яркости (после Солнца и Лупы) среди всех видимых с Земли объектов.

Ближайшее к Земле небесное тело — ее спутник Луна. Луна имеет небольшое ядро из железа и серы, окруженное полурасплавленной ас­теносферой. Над астеносферой расположена литосфера (твердая ка­менная оболочка), и над ней — кора из минералов, богатых кальцием и алюминием. Поверхность Луны изрыта кратерами, имеет огромные равнины (моря) и горы.

Планеты Солнечной системы (газовые). Вторая четверка планет (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) — газообразные, большие, с плотно­стью 0,7-1,7 г/см³ (то есть чуть меньше или чуть больше плотности воды). Юпитер является крупнейшей планетой Солнечной системы. Вместе со своими 16 спутниками он составляет Солнечную систему в миниатюре. Масса Юпитера в три раза превосходит массу всех осталь­ных планет Солнечной системы.

В центре Юпитера находится небольшое каменное ядро. Его окру­жает вначале слой металлического водорода, по свойствам напоми­нающего жидкий металл, затем слой жидкого водорода. Плотная ат­мосфера Юпитера состоит из водорода, гелия, метана и аммиака и по толщине в 8-10 раз превосходит земную атмосферу. Если попытаться высадиться па Юпитер, то космический аппарат будет долго тонуть в атмосфере, однако посадки так и не произойдет. Из 16 спутников Юпитера наиболее известны четыре, открытые еще Галилеем. Это Ио, Европа, Галимед и Каллисто. Ио по размерам чуть больше Луны. Мощные приливные силы Юпитера разогревают ядро Ио, и на этом спутнике идет активная вулканическая деятельность.

Сатурн известен своими кольцами. В начале 1980-х гг. с помощью космического зонда «Вояджер» было выяснено, что кольца Сатурна состоят из огромного количества кусков льда различного размера — от пылинок до глыб. Помимо колец у Сатурна есть 17 спутников, из ко­торых Титан имеет самую плотную атмосферу. У Сатурна самая низкая плотность среди планет Солнечной системы. Его небольшое ядро из льда и камня окружено слоями металлического и жидкого водоро­да. В атмосфере Сатурнабушуют ветры, скорость которых достига­ет 1800 км/ч. Уран, Нептун и Плутон удалены настолько, что досто­верной информации об их составе не удавалось получить до 1986 г. В 1986 г. космический зонд «Вояджер-2» передал фотографии Урана и Нептуна, по которым были установлены состав атмосферы и наличие вихрей, а также обнаружены спутники этих планет.

Кометы, астероиды, метеорное вещество. Помимо 9 крупных спутников (планет) Солнце имеет множество мелких спутников, на­зываемых астероидами. Большинство из них находится в поясе асте­роидов, между орбитами Марса и Юпитера. Есть также группа асте­роидов (Троянцы и Греки), движущаяся вдоль орбиты Юпитера, и дру­гие группы. Всего в астрономических каталогах зафиксировано более 6000 малых планет.

Помимо астероидов, движущихся по орбитам, подобным орбитам планет, Солнечную систему пересекают кометы. Орбиты комет одним краем приближены к Солнцу, другим удалены от него, иногда па очень значительные расстояния. Например, удаленный край орбиты коме­ты Энке с периодом обращения 3,3 года не достигает орбиты Юпите­ра. Орбита кометы Галлея с периодом обращения 76 лет не достигает орбиты Плутона. Орбита кометы Когоутека с периодом обращения 75 000 лет выходит далеко за пределы орбиты Плутона.

По современным гипотезам, кометы представляют собой огромные глыбы из льда и камня, которые испаряются при подходе к Солнцу и образуют газовый и пылевой хвосты, направленные от Солнца. Со временем кометы рассыпаются, оставляя после себя облака пыли. Ежегодно в августе Земля проходит через полосу пыли, оставшуюся от кометы Свифта-Тутля, и в эти периоды можно наблюдать метеорит­ные дожди, называемые Персеидами. Землю ежесекундно бомбарди­руют тысячи метеоритов — обломков космических тел. Однако боль­шинство из них сгорает в атмосфере, не достигая поверхности Земли. Крупные метеориты могут взрываться, оставляя кратеры на земной поверхности.

Дата добавления: 2014-01-06