Планеты образовались обращающегося вокруг солнца холодного газово пылевого облака

Происхождение планетных систем

Выяснение происхождения солнечной системы, то есть образования планет, и в частности Земли, связано с большими трудностями. Основная трудность заключается в том, что мы не знаем пока других подобных систем, хотя они и должны существовать. Действительно, если бы мы наблюдали другие солнечные системы, то, вероятно, среди них оказались бы системы, находящиеся на разных ступенях своего развития. Сравнивая их между собой, мы смогли бы восстановить историю возникновения и развития нашей солнечной системы.

Нельзя забывать и того, что планеты, подобные Земле, даже около ближайших звезд должны светиться так слабо, что и в гигантские современные телескопы их нельзя было бы видеть. Поэтому невидимость таких планет вовсе не является доказательством того, что в действительности они не существуют.

Все же получены данные о существовании невидимых нами очень крупных планет, обращающихся около некоторых звезд. Их присутствие обнаружено по небольшим периодическим отклонениям некоторых звезд от движения по прямой линии под действием притяжения невидимых тел значительно меньшей массы. Частая встречаемость таких систем показывает, что существование солнечных систем — явление не редкое.

В середине XVIII в. немецкий философ Кант впервые выдвинул научное предположение — гипотезу о возникновении солнечной системы. Сходную в некоторых отношениях гипотезу позднее независимо от Канта выдвинул французский ученый Лаплас. Кант считал, что солнечная система возникла из мелких твердых частиц, которые были холодными. Неоднородность хаоса этих частиц вызвала рост имевшихся в них сгущений, а столкновения их друг с другом превратили движения в круговые около наибольшего сгущения, ставшего позднее Солнцем. Меньшие сгущения, образовавшиеся вокруг него, стали планетами.

Лаплас предполагал, что солнечная система образовалась из большой вращающейся газовой туманности. При сжатии туманности в результате охлаждения вращение ее ускорялось, что привело к сплющиванию туманности. При дальнейшем возрастании скорости вращения вдоль экватора сокращающейся туманности начали отделяться одно за другим газовые кольца, сгустившиеся затем в шарообразные планеты. Сила тяготения к центру туманности проявляла себя как центростремительная сила.

При большой скорости вращения сила тяготения не смогла удержать частицы туманности на траектории вращения, и они, двигаясь по инерции (по касательной), стали удаляться от оси вращения. Это вначале вызвало сплющивание туманности, а впоследствии — отделение газовых колец на периферии сокращавшейся в размерах центральной части туманности, которая превратилась затем в Солнце.

Современные данные говорят о том, что планетные системы по целому ряду причин не могли образоваться так, как допускали Лаплас и Кант. Но показанная Кантом и Лапласом возможность постепенного возникновения и развития небесных тел из других форм материи явилась важной поддержкой материалистического объяснения развития Вселенной. К настоящему времени советские ученые развили материалистические идеи Канта об образовании планет из холодных мелких частичек и из газа, основываясь на точном знании законов механики, физики и химии.

Подробнее всего картина происхождения солнечной системы из газово-пылевого облака разработана академиком О. Ю. Шмидтом.

Советские ученые доказали, что вращавшееся вокруг Солнца большое облако, состоявшее из газа и пыли, должно было принять сплошную форму в результате соударений частиц и движения их в газово-пылевой среде. Вследствие взаимных столкновений частицы объединялись в сгущения. Притяжение более мелких частиц большими сгущениями должно было вызывать рост таких сгущений’ за счет окружающего вещества. Орбиты сгущений, образовавшихся из сплющенного облака, должны были стать почти круговыми и лежащими почти в одной плоскости. Сгущения явились зародышами планет, в которые они превратились, вобрав в себя почти все вещество из промежутков между их орбитами (Рисунок 110).

Доказано, что расстояния между возникшими планетами с учетом закона тяготения должны правильно увеличиваться с удалением от Солнца, как это мы наблюдаем на плане солнечной системы.

Менее ясно происхождение газово-пылевого облака, когда-то окружавшего Солнце. По мнению О. Ю. Шмидта и разделяющих его воззрения ученых, Солнце могло захватить своим притяжением часть такого, еще большего облака, из которого оно ранее само возникло в результате сгущения. Академик В. Г. Фесенков находит более вероятным, что из подобного вращающегося облака возникло путем сгущения само Солнце и что планеты возникли из вторичных сгущений в этом облаке. В дальнейшем, по его расчетам, Солнце сильно уменьшилось в размерах и охладилось до современного состояния.

В настоящее время объяснение всех подробностей строения солнечной системы, исходя из имеющихся гипотез, дать пока нельзя. Это будет сделано в ходе дальнейшего развития науки.

Источник

—> Детская Энциклопедия —>

Как произошли Земля и другие небесные тела

Откуда взялись Земля, Солнце, Луна и зве­зды? Всегда ли они были такими, какими мы их сейчас видим?

Люди интересовались этими вопросами с давних пор, но правильно ответить на них было невозможно, потому что для этого надо было сначала узнать, что же эти светила собой пред­ставляют, как они движутся, какова их физи­ческая природа.

В древности под влиянием религиозных уче­ний складывались легенды о сотворении мира. В разных странах и в разное время эти легенды были различны, но всегда в них высказывалась одна и та же мысль: мир создан по воле сверхъ­естественных сил — богов — и с тех пор не из­меняется, а существует таким, каким был создан и каким мы его видим.

В эти легенды люди верили, потому что не знали действительных причин явлений приро­ды. Ведь только в XVIII в. был открыт вели­кий закон природы о сохранении вещества и движения. Может меняться только состояние веществ: например, водяной пар превращается в воду или вода превращается в лед, а сами ве­щества остаются. То же происходит и с энер­гией: например, энергия движения воды на гидроэлектростанции превращается в электри­чество, которое приводит в движение машины, освещает улицы города и т. д. Энергия не унич­тожается, она только меняет свою форму.

Не понимая и не зная этого, но наблюдая, как человек своим трудом может создавать раз­ные предметы, люди считали, что и весь мир сделан каким-то существом, но, конечно, су­ществом необычайно могущественным. Так и поддерживались различные легенды и рели­гиозные мифы о сотворении мира.

Но постепенно, начиная с великого откры­тия Коперника, накоплялись знания о строе­нии солнечной системы и звездного мира. Эти знания со временем и послужили основой для создания научных гипотез о происхождении небесных тел.

Научное предположение о происхождении Земли и других небесных тел впервые выдвинул немецкий философ И. Кант. Это было в 1755 г. В конце того же века, не зная ничего о мыслях Канта, к сходному заключению пришел французский ученый Лаплас.

Кант и Лаплас обратили внимание на то, что Солнце горячее, а Земля холодная и по своему размеру много меньше, чем Солнце. В то же время Земля — лишь одна из планет. Все планеты обращаются вокруг Солнца почти по окружностям, в одну и ту же сторону и поч­ти в одной и той же плоскости. Это составляет основные отличительные черты солнечной си­стемы, которые должны быть объяснены в пер­вую очередь.

Кант и Лаплас утверждали, что в природе все непрерывно изменяется, развивается. И Зем­ля и Солнце раньше были не такими, какие они сейчас, а составляющее их вещество существо­вало совсем в другом виде.

Лаплас обосновал свою гипотезу более убеди­тельно. Он считал, что когда-то солнечной систе­мы не было, а была первичная разреженная и раскаленная газовая туманность с уплотнением в центре. Она медленно вращалась, и размеры ее были больше, чем теперь поперечник орбиты самой удаленной от Солнца планеты.

Притяжение частичек туманности друг к дру­гу приводило к сжатию туманности, к уменьшению ее размеров. По известному из опытов закону механики, при сжатии вращающегося тела скорость его вращения возрастает.

Вы можете в этом убедиться сами. Сядьте на легко вращающуюся табуретку и вертитесь, держа в вытянутых руках какую-либо тяжесть. Если затем вы прижмете руки к груди, то вра­щение ваше ускорится.

Но когда тело вращается быстрее, возрас­тает центробежная сила. Например, если вы вращаете камень, привязанный к веревке, слиш­ком быстро, веревка может лопнуть и камень оторвется.

Так и при вращении туманности большое количество частичек на ее экваторе (которые вращались быстрее, чем у полюсов) отрывалось, или, точнее, отслаивалось, от нее. Вокруг ту­манности возникало вращающееся кольцо. Вме­сте с тем туманность, шарообразная вначале, вследствие центробежной силы сплющивалась у полюсов и становилась похожей на линзу. По этой же причине сплющивается стальной обруч, надетый на ось и вращаемый на центро­бежной машине. Все время сжимаясь и ускоряя свое враще­ние, туманность постепенно отслаивала от себя кольцо за кольцом, которые вращались в одну и ту же сторону и в одной и той же плоскости.

Но газовые кольца не могли быть везде одинаково плотными. Наибольшее из сгущений в каждом кольце постепенно притягивало к себе остальное вещество кольца. Так каждое коль­цо превращалось в один большой газовый клу­бок, вращавшийся вокруг своей оси. После этого с ним повторялось то же, что с огромной первичной туманностью: он превращался в сравнительно небольшой шар, окруженный кольцами, опять сгущавшимися в небольшие тела. Последние, охладившись, становились спутниками больших газовых шаров, обра­щавшихся вокруг Солнца и после затвердения превратившихся в планеты. Наибольшая часть туманности сосредоточилась в центре; она не остыла до сих пор и стала Солнцем.

Гипотеза Лапласа была научной, потому что она основывалась на законах природы, из­вестных из опыта, и прежде всего на законе все­мирного тяготения, действительно существую­щем в природе.

Однако после Лапласа были открыты новые явления в солнечной системе, которые его тео­рия не могла объяснить. Например, оказалось, что планета Уран вращается вокруг своей оси не в ту сторону, куда вращаются остальные планеты. Были лучше изучены свойства газов и особенности движения планет и их спут­ников. Эти явления также не согласовались с гипотезой Лапласа, и от нее пришлось отка­заться.

Развитие науки привело к более точному и глубокому знанию природы.

На смену гипотезе Лапласа выдвигались другие объяснения происхождения солнечной системы. При этом некоторые ученые за рубе­жом, так или иначе связанные с религией, не­редко предлагали такие гипотезы, которые по возможности были согласованы с религиозными представлениями о сотворении мира. Такие гипотезы, в противоположность гипотезам науч­ным, материалистическим, не двигают науку вперед, а ведут ее в тупик.

Материалистическая наука утверждает, что вещество существует вечно и вечно развивается без вмешательства несуществующих божеств. Опровергая псевдонаучные гипотезы, советские ученые наряду с прогрессивными учеными дру­гих стран упорно работают над решением труд­нейшего вопроса о происхождении солнечной системы и Земли.

Известный советский ученый акад. О. Ю. Шмидт (1891 —1956) предложил гипотезу, в разработке которой приняли участие астро­номы, геофизики, геологи и другие ученые. В своей гипотезе О. Ю. Шмидт, основываясь на ряде данных науки, пришел к выводу, что Земля и планеты никогда не были раскаленны­ми газовыми телами, подобными Солнцу и звез­дам, а должны были образоваться из холодных, твердых частиц вещества.

Если допустить, что некогда вокруг Солнца существовало колоссальное облако из газа и пыли, то в дальнейшем, по расчетам О. Ю. Шмид­та и его сотрудников, должно было происходить следующее. Бесчисленные частицы первона­чально двигались беспорядочно. Затем их орбиты делались круговыми и располагались примерно в одной и той же плоскости. При этом направление вращения частиц в какую-либо определенную сторону со временем начинало преобладать, и в конце концов все частички стали вращаться в одну и ту же сторону.

Так вместо первоначального беспорядочного движения частиц возникло стройное движение их всех в одном направлении. А это значит, что все газово-пылевое облако стало вращаться в одном определенном направлении. Если же у частичек вначале не оказалось бы такого пре­имущественного направления, по которому вра­щалось большинство их, то из них планеты об­разоваться не могли бы.

Но в результате столкновений частичек при первоначальном беспорядочном движении энер­гия их движения частично переходила в тепло и рассеивалась в пространство. До некоторой степени сходно с этим теряет свою энергию движения (т. е. уменьшает свою скорость) ру­жейная пуля, нагревающаяся при преодолении сопротивления воздуха. Потеря движения стал­кивающихся частичек, как показывают расчеты, вела к тому, что шарообразное облако посте­пенно сплющивалось и наконец стало по форме похожим на блин,

Но когда частички собрались к одной пло­скости, расстояния между ними стали меньше и частички начали сильнее притягивать друг друга. Они объединялись, уплотнялись, при­чем особенно быстро росли в размере и в ве­се крупные частички. Они и притягивали к се­бе сильнее, и столкнуться с ними было легче.

Постепенно большая часть пылинок в блиноподобном облаке таким путем собралась в несколько гигантских комков вещества, ко­торые стали планетами. Ком — будущий Юпи­тер — «пожирал» страшно много вещества из про­странства между его орбитой и орбитой буду­щего Марса. Он мешал частичкам соединиться в этом пространстве в крупные тела и при­тягивал их к себе. По другую же сторону от будущего Юпитера, но значительно дальше от Солнца образовался вскоре другой крупный ком — будущий Сатурн, который «соперничал» с зародышем Юпитера в поглощении мелких частиц.

В результате всего этого между Марсом и Юпитером не возникло большой планеты, а об­разовалось много мелких и разрозненных: воз­никли астероиды, или малые планеты. Впро­чем, они могли образоваться и в результате того, что возникшая все же здесь сравнительно небольшая планета по какой-то причине рас­палась на части. Так, по крайней мере, предпо­лагают некоторые ученые.

О. Ю. Шмидту удалось рассчитать, что в се­редине планетной системы должны были воз­никнуть самые крупные планеты, а ближе к Солнцу — более мелкие и далее всего от него — тоже мелкие, такие, как Плутон. За Плутоном могут быть планеты крупнее его, но едва ли мы откроем там гигантские планеты, подобные Юпитеру и Сатурну. Чем больше возникающая планета, тем больше вещества она должна во­брать в себя из «окрестностей». Эта гипотеза позволила О. Ю, Шмидту, а потом акад. В. Г. Фесенкову и другим ученым теоретически обосновать существующие расстояния между планетами и Солнцем и между планетами. Раньше никому из астрономов сделать это не удавалось. Точно так же О. Ю. Шмидту впервые уда­лось доказать расчетами, что при косом паде­нии частичек на зародыши планет последние станут вращаться непременно в ту же сторону, в какую они обращаются вокруг Солнца, как это и есть в действительности. Только для са­мых далеких планет вращение под действием косых ударов может принять обратное направ­ление.

Зародыши планет, особенно крупных, долж­ны были окружаться скопищами мелких частиц (т. е. облаками пыли и газа), из которых воз­никали спутники планет, подобно тому как са­ми планеты возникали из газово-пылевого об­лака, окружавшего Солнце.

При собирании пыли и газа в планеты про­исходило одно важное явление, о котором рань­ше тоже не догадывались. Вследствие нагре­вания Солнцем пылинок из них выделялись газы. Наиболее легкие и летучие из них, в осо­бенности водород, навсегда рассеивались в пространство. Этому помогало давление солнеч­ных лучей. Точно так же солнечные лучи отталкивают газовые частицы кометных хвос­тов. Но так было лишь вблизи Солнца, которое прогревало толстый слой пыли до некоторой глубины.

На расстоянии до Юпитера и еще дальше солнечные лучи не проникали сквозь толстый слой пыли в блинообразное облако, и там водо­род уцелел. При сильном холоде, который был в этой «дальней» части облака, водород намер­зал на пылинках, оседал на них, подобно инею, покрывающему на рассвете в осеннее утро хо­лодную поверхность камней.

Таким образом, в состав планет, формирую­щихся вблизи Солнца, например в состав Зем­ли, водород почти не вошел, а вдали от Солнца гигантские планеты, наоборот, оказались очень богатыми водородом. Поэтому в среднем плот­ность дальних планет гораздо меньше, чем плот­ность планет, близких к Солнцу.

Источник