Людей всегда интересовало, как образовалась Солнечная система, ведь ответ на этот вопрос является ключом к пониманию множества космических событий и процессов. Поэтому была создана целая область науки, занимающаяся исследованием происхождения и эволюции небесных объектов, названная космогония.

Учёные, работающие в этой области, узнают данные из наблюдений за другими такими же телами или пытаются самостоятельно смоделировать ситуацию, основываясь на законах физики.

В 18-м веке, в период бурного развития астрономии, стали появляться предположения о том, как появилась Солнечная система. Их высказывали Кант, Лаплас, Джинс. Хотя они и не во всем были правы, но совершили большой прорыв, а также подтолкнули развитие этой области. На сегодняшний день люди располагают большими знаниями в космогонии, но до сих пор не существует такой теории, которая объяснила бы весь процесс того, как образовалась Солнечная система. Ведущую роль играет гипотеза туманностей, но даже она не способна ответить на вопрос, почему планеты имеют разный угол наклона оси вращения.

Основные этапы развития:


1. Первым этапом того, как появилась Солнечная система, служит начавшееся по непонятным причинам уплотнение межзвездного вещества и частичек пыли. Астрономы до сих пор спорят о причинах этого явления, но наиболее популярной версией является взрыв сверхновой, ударная волна от которого и запустила процесс;

2. Далее начался гравитационный коллапс-явление быстрого сжатия массивного объекта. В этом случае в одной области собирается настолько много газа, что его давление становится меньше гравитационных сил. Вещество в центре всё больше уплотняется и становится областью аккреции — захвата окружающих частиц с помощью гравитации;

3. Третьим этапом того, как образовалась Солнечная система, является образование протосолнца из уплотненного горячего газа в центре. Появляется и дискообразная протопланетная туманность, которая со временем приобретает кольцевую структуру. Также учёные предполагают, что в этот период на внешней стороне объекта начинают собираться частицы пыли, которые и формируют будущие планеты;

4. Процесс уплотнения продолжается, звезда всё больше напоминает по размерам нынешнее Солнце.


мпература повышается до таких пределов, что запускаются термоядерные реакции. Продолжается формирование небесных тел вокруг светила из частичек пыли, которые могут не только объединяться, но и сталкиваться. В этот период наиболее активно образуются планеты земной группы, т.е. Меркурий, Венера, Земля, Марс и их спутники, которые, по некоторым версиям, могут быть частицами этих тел, отколотыми при столкновении с другим объектом. Газовые гиганты уже завершают своё формирование. Интересно, что из таких массивных объектов может сформироваться вторая звезда. К примеру, Юпитеру, пятой и самой большой планете нашей системы, не хватило совсем немного массы (по астрономическим меркам) для того, чтобы стать маленькой звездой. Но если бы это произошло, то некому бы было рассуждать сейчас над этим вопросом, ведь жизни на Земле в такой неустойчивой системе двух звёзд могло бы и не появиться.

Спустя 4,6 млрд лет мы можем видеть Солнечную систему такой, какой она представляется сейчас. Учёные с каждым годом все активнее пытаются узнать, с чего и как началась наша история. Почему вдруг произошёл

Большой взрыв, в результате которого и образовалась Вселенная. Поэтому необходимо знать, как образовалась Солнечная система, ведь чем больше мы изучаем космос, тем лучше мы понимаем его законы и процессы, которые могут подтолкнуть человечество к разгадке столь важного вопроса.


Источник: CosmosPlanet.ru

Вселенная не так уж охотно раскрывает свои тайны. Учёные упорно стараются отгадать загадки, которые она им задаёт, придумывают разные ответы, выдвигают, обсуждают и проверяют всевозможные научные предположения (их обычно называют гипотезами). Немало среди них гипотез, объясняющих, как возникли звёзды и планеты.

Звёзды, как и люди, рождаются, живут и в конце концов умирают. Длится жизнь большинства звёзд миллиарды лет и завершается иногда мощными вспышками. Мы говорим «вспыхнула сверхновая звезда», но помним, что в действительности видим космический фейерверк, которым отмечен конец жизни какого-то огромного и далёкого от нас светила. Получается, что во Вселенной вообще нет однажды появившихся и затем никогда не меняющихся небесных тел.

С помощью новейших наземных и космических телескопов можно наблюдать и тщательно исследовать свойства множества звёзд, находить звёзды, похожие друг на друга и совсем разные, необычные. Такой работе посвятили свою жизнь многие астрономы, благодаря которым мы сегодня знаем, что среди звёзд есть гиганты и карлики, холодные и горячие, очень тяжёлые и такие же по массе, как наше Солнце.

А ещё астрономы выяснили, что различен и возраст звёзд. Юные звёзды живут, например, в красивом звёздном скоплении Плеяды. Им не более нескольких миллионов лет. Такой возраст в звёздном мире считается детским. А вот нашему Солнцу не менее пяти миллиардов лет. Правда, есть звёзды более почтенного возраста. Долгожителей особенно много в шаровых звёздных скоплениях — большущих звёздных клубках, в которых миллионы и даже миллиарды звёзд.

iv>

Астрономам, научившимся различать звёзды по внешнему виду и возрасту, стало легче разбираться в том, как протекает жизнь звёзд от рождения до смерти. Но, поскольку, в отличие от нас, людей, чья жизнь длится всего несколько десятилетий, звёзды живут миллионы и миллиарды лет, учёные могут лишь вообразить себе жизненный путь звёзд, придумать и обосновать ту или иную гипотезу об их происхождении и развитии.

Звёзды, по мнению большинства астрономов, возникли (и продолжают рождаться сейчас в нашей и других галактиках) из сжимающихся облаков газа и пыли. Сначала образуются не настоящие звёзды, а их зародыши — «протозвёзды», похожие на шаровые облака газа. Газовый шар может превратиться в настоящую звезду тогда, когда внутри него заработает «звёздный» источник энергии. Такой «костёр» начинает гореть не сразу. Нужно, чтобы внутри сжимающейся «протозвезды» температура повысилась хотя бы до десяти миллионов градусов. Тогда зародыш превратится в настоящую звезду, которая будет долгое время светить благодаря заработавшему в её центре надёжному источнику энергии.

Самое интересное, что внутри Солнца такая высокая температура существует уже несколько миллиардов лет и будет существовать ещё по крайней мере столько же.


чтобы костёр не погас, нужно всё время подбрасывать в него дрова. Каким же образом поддерживается такая немыслимая жара внутри Солнца? Это очень сложный и важный вопрос, над которым долго размышляли многие астрономы и физики. Сейчас почти все они не сомневаются в том, что внутри Солнца водород превращается в гелий. Попытайтесь вообразить себе множество лёгких частиц водорода, которые при температуре в миллионы градусов стремятся объединиться в более тяжёлые частицы гелия. Это и происходит внутри Солнца. И пока такой «костёр» там пылает, Солнце будет посылать свет и тепло каждому из нас и всему живому на планете Земля.

Нашему Солнцу водородного горючего хватит ещё примерно на десять миллиардов лет. А что будет потом? Потом горючим станет гелий, который превратится в ещё более тяжёлый, чем он сам, углерод. Вид Солнца изменится. Оно станет красным гигантом, через некоторое время внешняя оболочка отделится от Солнца и постепенно рассеется, а на месте красного гиганта окажется белый карлик — очень плотная и горячая звёздочка размером с нашу Землю…

Если же звезда тяжелее Солнца, то в конце жизни она станет не белым карликом, а совсем крохотной и очень плотной нейтронной звездой или вообще превратится в загадочную невидимку — «чёрную дыру».

Как-то незаметно из далёкого прошлого мы перенеслись в далёкое будущее. Но о многих событиях, которые произошли в прошлом, в частности о том, как зарождались планеты, в том числе и наша Земля, пока ещё ничего не сказали.

>

Мы живём сейчас в очень стройной, красивой и гармоничной Солнечной системе. Напомним, что Солнце — одна из тысячи миллиардов звёзд нашей Галактики, которая называется Млечный Путь (см. «Наука и жизнь» № 2, 2008 г.). Миллиарды лет планеты движутся вокруг Солнца в одном и том же направлении, строго соблюдая правила небесного движения. В этом же направлении вращаются вокруг своих осей почти все планеты и спутники вокруг планет. Замечательный порядок! Временами, правда, он вроде бы нарушается приближающимися к Солнцу кометами, но эти «косматые звёзды», обогнув Солнце, снова уносятся к окраинам Солнечной системы. Так было, так есть и так будет ещё очень-очень долго…

А с чего начинался этот небесный хоровод? Как, например, возникли планеты? Дать точный ответ на этот вопрос долгое время никто не мог. Даже сегодня астрономы считают, что им пока не удалось окончательно разобраться в том, как возникла Солнечная система, хотя над этим вопросом размышляли многие учёные, в том числе и жившие задолго до нас.

Одни считали, что планеты стали зарождаться в результате космической катастрофы, когда с Солнцем столкнулась огромная комета или вблизи него пролетела какая-то большущая звезда. Вот тогда-то часть раскалённого солнечного вещества отделилась от нашего светила и из него образовались сгустки, которые постепенно превратились сначала в горячие, а затем в холодные шары, ставшие планетами. Как будто всё ясно и понятно, но в науке мало что-нибудь сказать. Надо подтвердить свои доводы математическими расчётами и, конечно, сравнить предложенную гипотезу с тем, что нам уже известно о планетах. Вот тут-то и оказывается, что правдивая на первый взгляд гипотеза на самом деле не так уж хороша.


Долгое время вполне подходящей казалась гипотеза о том, что Солнце и планеты возникли из одного и того же вращающегося раскалённого облака газа. Силы тяготения, с которыми мы и сейчас встречаемся на каждом шагу и которые удерживают планеты на их орбитах, сжимали газовое облако, постепенно оно превратилось в Солнце, а часть вещества, отделившись от облака, создала вокруг него несколько колец. Со временем из этих колец образовались планеты.

Ещё по одной гипотезе, планеты, скорее всего, вообще никогда не были раскалёнными шарами. Похоже, что они возникли из окружающей Солнце туманности, состоящей из газа и пыли. Туманность, медленно вращаясь вокруг Солнца, постепенно сплющивалась в газово-пылевой диск, который со временем распался на отдельные части. Некоторые из этих сгущений выросли до размеров планет. Наша Земля, например, образовалась из своего «зародыша» примерно за сто миллионов лет. Падавшие на неё в то время огромные метеориты разогревали недра и оставляли на поверхности многочисленные кратеры. Появившиеся затем воздух и вода стёрли с поверхности Земли большинство кратеров, а на поверхности других небесных тел, где эти жизненно необходимые компоненты так и не возникли, например на Меркурии или Марсе, они остались неприкосновенными.

Подсчитано, что масса всех планет Солнечной системы составляет лишь 0,1% массы Солнца. Но более подробно мы поговорим о них в следующий раз.

Источник: www.nkj.ru

Небулярная гипотеза


Согласно данной модели, Солнце и все планеты нашей Солнечной системы начали свою историю с гигантского молекулярного облака из газа и пыли. Затем, около 4,47 миллиарда лет назад что-то произошло, что привело к коллапсу облака. Возможно, причиной стала пролетающая мимо звезда или взрывные волны сверхновой, точно никто не знает, но конечным результатом стал гравитационный коллапс в центре облака.

С этого момента из облаков газа и пыли начали формироваться более плотные сгустки. Достигнув определенной плотности, сгустки согласно закону сохранения импульса начали вращаться, а повышающееся давление их разогрело. Большая часть материи собралась в центральном сгустке, в то время как оставшаяся материя образовала вокруг этого сгустка кольцо. Сгусток в центре со временем превратился в Солнце, а остальная материя образовала протопланетарный диск.

Планеты же образовались из материи этого диска. Притягивающиеся друг к другу частицы пыли и газа собрались в более крупные тела. Рядом с Солнцем смогли сформироваться в более плотные объекты только те сгустки, в которых присутствовала наибольшая концентрация металлов и силикатов. Так появились Меркурий, Венера, Земля и Марс. Поскольку металлические элементы слабо присутствовали в первичной солнечной туманности, планеты не смогли очень сильно вырасти.


В свою очередь такие гигантские планеты, как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, образовались уже где-то в точке между орбитами Марса и Юпитера — где-то за границей отрицательных температур, где материал замерзает настолько, что позволяет летучим соединениям сохранять твердую форму в виде льда. Разнообразие этого льда оказалось гораздо шире, чем разнообразие металлов и силикатов, из которых образовались планеты внутренней части Солнечной системы. Это позволило им вырасти настолько огромными, что в конечном итоге у них появились целые атмосферы из водорода и гелия. Оставшийся материал, который так и не был использован для образования планет, сосредоточился в других регионах, сформировав в конечном итоге пояс астероидов, пояс Койпера и облако Оорта.

» />

Ранняя Солнечная система в представлении художника. Столкновение между собой частиц в аккреционном диске привело к формированию планетоземалей и в конце концов планет

В течение следующих 50 миллионов лет давление и плотность водорода в центре протозвезды стали достаточно высокими для начала термоядерной реакции. Температура, скорость реакции, давление и плотность продолжили возрастать до тех пор, пока не было достигнуто гидростатическое равновесие. С этого момента Солнце превратилось в звезду главной последовательности. Солнечные ветра создали гелиосферу, сметав при этом оставшийся от протопланетарного диска газ и пыль в межзвездное пространство и ознаменовав завершение процесса планетарного формирования.


История небулярной гипотезы

Впервые идея о том, что Солнечная система образовалась из туманности, была предложена в 1734 году шведским ученым и теологом Эммануилом Сведенборгом. Иммануил Кант, знакомый с работой Сведенборга, занялся дальнейшим развитием теории и опубликовал результаты в своей работе «Всеобщая естественная история и теория неба» в 1755 году. В ней он заявлял, что газовые облака (туманности) медленно вращаются, постепенно разрушаются и под действием гравитации сжимаются, формируя звезды и планеты.

Аналогичная, но менее детальная модель формирования была предложена Пьером-Симоном Лапласом и описана в труде «Изложение системы мира», который был опубликован в 1796 году. Лаплас теоретизировал на тему того, что первоначально Солнце имело атмосферу, расширенную на всю Солнечную систему, и в какой-то момент это «протозвездное облако» начало охлаждаться и уменьшаться. С увеличением скорости вращения облака оно выбросило излишнюю материю, из которой впоследствии сформировались планеты.

» />

Туманность Sh 2-106. Компактная область звездообразования в созвездии Лебедя

Небулярная модель Лапласа получала широкое признание в течение 19-го века, хотя и содержала некоторые явные нестыковки. Основной вопрос вызывало угловое распределение импульса между Солнцем и планетами, которое небулярная теория не объясняла. Помимо этого, шотландский ученый Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) утверждал, что разность скорости вращения между внешней и внутренней частью протопланетарного диска не позволила бы материи накапливаться. Кроме того, теория была не принята также и астрономом сэром Дэвидом Брюстером (1781–1868), который однажды сказал:

«Те, кто считают, что небулярная теория верна, и уверены в том, что наша Земля получила свою твердую форму и атмосферу из кольца, брошенного из солнечной атмосферы, которое впоследствии было заключено в твердую терраквальную сферу, вероятнее всего, считают, что Луна образовалась таким же образом. [Если рассматривать с этой точки зрения], то на Луне тоже обязательно должна иметься вода и своя атмосфера».

К концу 20-го века модель Лапласа утратила доверие в лице ученых и заставила последних начать поиск новых теорий. Началось это, правда, не раньше самого конца 60-х годов, когда появился самый современный и самый широко признанный вариант небулярной гипотезы — модель солнечного небулярного диска. Заслуга принадлежит советскому астроному Виктору Сафронову и его книге «Эволюция допланетного облака и образование Земли и планет» (1969 год). В этой книге описаны практически все основные вопросы и загадки процесса планетарного формирования, и что важнее всего — ответы на эти вопросы и загадки четко сформулированы.

Например, модель допланетного облака успешно объясняет появление аккреционных дисков вокруг молодых звездных объектов. Множественные симуляции также показали, что аккреция вещества в этих дисках ведет к формированию нескольких тел размером с Землю. Благодаря книге Сафронова вопрос происхождения планет земной группы (или землеподобных, если хотите) можно считать решенным.

Несмотря на то, что изначально модель допланетного облака применялась только в отношении Солнечной системы, многие теоретики считают, что ее можно использовать в качестве универсальной системы мер для всей Вселенной. Поэтому ее даже сейчас нередко используют для объяснения процесса формирования многих экзопланет, которые были нами найдены.

Недостатки теории

Несмотря на то, что небулярная модель имеет широкое признание, она по-прежнему содержит ряд вопросов, которые не могут решить даже современные астрономы. Например, есть вопрос, связанный с наклоном. Согласно небулярной теории, все планеты, находящиеся вокруг звезд, должны обладать одинаковым наклоном осей по отношению к плоскости эклиптики. Но нам известно, что планеты внутреннего и внешнего кругов обладают совершенно разными наклонами осей.

В то время как планеты внутреннего круга обладают углом наклона осей, составляющим от 0 градусов, оси других (Земли и Марса, например) имеют угол наклона около 23,4 и 25 градусов соответственно. Планеты внешнего круга, в свою очередь, тоже обладают разными наклонами осей. Наклон оси Юпитера, например, составляет 3,13 градуса, в то время как у Сатурна и Нептуна эти показатели составляют 26,73 и 28,32 градуса соответственно. А Уран вообще имеет экстремальный наклон оси в 97,77 градуса, что фактически заставляет один из его полюсов постоянно находиться лицом к Солнцу.

» />

Список потенциально обитаемых экзопланет согласно Planetary Habitability Laboratory

Кроме того, изучение планет вне Солнечной системы позволило ученым отметить несоответствия, которые ставят под сомнение небулярную гипотезу. Некоторые из этих несоответствий связаны с классом планет «горячие Юпитеры», чьи орбиты близко расположены к своим звездам, и периодом в несколько дней. Астрономы скорректировали некоторые моменты гипотезы, чтобы решить эти вопросы, но всех проблем это не решило.

Вероятнее всего, неразрешенные вопросы имеют наиболее близкое значение к пониманию природы формирования, и поэтому на них так трудно ответить. Просто когда мы думаем, что нашли наиболее убедительное и логичное объяснение, всегда остаются моменты, которые объяснить мы не в состоянии. Тем не менее мы прошли немалый путь, пока не пришли к нашим текущим моделям звездообразования и планетарного формирования. Чем больше мы узнаем о соседних звездных системах и чем больше исследуем космос, тем более зрелыми и совершенными становятся наши модели.

Источник: Hi-News.ru