Современное представление о происхождении объектов Вселенной

Один из центральных вопросов, связанных с изучением нашей планетной системы, проблема ее происхождения. Как возникла семья небесных тел, обращающихся вокруг Солнца? Ответ на этот вопрос имеет не только важное естественнонаучное, но и мировоззренческое, философское значение. На протяжении веков ученые пытались выяснить прошлое, настоящее, будущее Вселенной. Нередко их представления были в той или иной степени связаны с господствовавшими религиозными воззрениями. Но уже в глубокой древности зародилась мысль, что Вселенная не была создана никем из богов. Она всегда существовала и будет существовать. Одни миры возникают, развиваются, другие разрушаются и умирают, 3емля, как и другие миры, сформировалась в результате естественных причин.

Однако такие гениальные догадки настолько опережали эпоху, что не могли быть восприняты современниками. В споре о путях происхождения и развития Земли и планет столкнулись два прямо противоположных и непримиримых суждения о том, что лежит в основе мироздания дух или вечно существующая материя? Создан ли мир богом или он существует вечно?

В отличие от идеалистов, утверждающих первичность духа и считающих мир продуктом творения высшего разума (бога), материалисты признают первичность материи. Подтверждая свои выводы практикой исследований и наблюдений, основываясь на повседневном опыте, материалисты доказывают, что планеты, в том числе и Земля, могли возникнуть лишь из других форм материи, т. е. сформировались естественным путем. В наше время все значительные космогонические гипотезы являются последовательно материалистическими.

1.Происхождение солнечной системы

Солнечная система планетарная система, куда входит Земля. В центре ее находится звезда средних размеров и яркости, Солнце, вокруг которой по орбитам двигаются 9 больших планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон). Кроме этих планет, есть десятки спутников больших планет и другие, второстепенные, в частности астероиды и кометы. Завершая обзор компонентов Солнечной системы, упомянем межпланетную пыль.

Первые научные гипотезы о происхождении нашей Солнечной системы восходят к середине XVIII века. В 1755 году немецкий философ Иммануил Кант (17 241 804) подчеркивал, что планеты, видимо, образовались в результате сжатия диска материи, вращавшегося вокруг Солнца.

Позднее, в 1796 году, французский астроном Пьер-Симон де Лаплас (17 491 827) выдвинул гипотезу, похожую на кантианскую, с той только разницей, что, по его мнению, Солнце выбросило серию газовых колец, из которых образовались отдельные планеты.

Современные астрономы считают, что на первой фазе образовалась солнечная туманность в виде газопылевого облака; впоследствии из-за внешнего события, возможно взрыва находящейся недалеко сверхновой, оно начало коллапсировать из-за гравитационных сил. В центре облака образовалось Солнце, его температуры оказалось достаточно для начала цепной реакции, продолжающейся и поныне. Вокруг Солнца образовались каменистые тела различных размеров: от совсем небольших до имеющих сотни километров в диаметре, неправильных форм, так называемые планетезимы. Затем через относительно короткий промежуток времени, какие-то десятки тысяч лет, планетезимы превратились в протопланеты диаметром 100 500 км. Считается, что планетам земного типа, то есть Меркурию, Венере, Земле и Марсу, потребовалось затем 100 млн. лет, для того чтобы вырасти от протопланет до современных размеров путем аккумулирования масс более маленьких тел. Этот процесс охватывал большую область космоса вокруг каждой протопланеты и привел к зримому отдалению современных планет.

Итак, согласно современным представлениям, планеты Солнечной системы образовались из холодного газопылевого облака, оружавшего Солнце миллиарды лет назад. Наиболее последовательно такая точка зрения проведена в работах советского ученого академика О. Ю. Шмидта. До сих пор планетная космогония рассматривалась как чисто астрономическая проблема, а Шмидт показал, что проблемы космогонии можно решить лишь согласованными усилиями астрономии и наук о Земле, прежде всего геофизики, геологии, геохимии. Такой подход значительно укрепил наблюдательную базу космогонии, предоставив в ее распоряжение обширные фактические данные наук о Земле. В основе теории О. Ю. Шмидта лежит мысль об образовании планет путем объединения твердых тел и пылевых частиц.

Возникшее около Солнца газопылевое облако вначале состояло на 98% из водорода и гелия. Остальные элементы конденсировались в пылевые частицы. Однако беспорядочное движение газа в облаке быстро прекратилось: оно сменилось спокойным обращением облака вокруг Солнца. Пылевые частицы сконцентрировались в центральной плоскости, образовав слой повышенной плотности. Когда плотность слоя достигла некоторого «критического» значения, его собственное тяготение стало «соперничать» с тяготением Солнца. Слой пыли оказался неустойчивым и распался на отдельные пылевые сгустки. Сталкиваясь друг с другом, они образовали множество сплошных плотных тел. Наиболее крупные из них приобрели почти круговые орбиты и в своем росте начали обгонять другие тела, став потенциальными зародышами будущих планет. Как более массивные тела, новообразования присоединили к себе оставшееся вещество газопылевого облака. В конце концов сформировалось девять больших планет, движение которых по орбитам остается устойчивым на протяжении миллиардов лет.

По произведенным расчетам, 98% своей массы Земля приобрела за 100 миллионов лет.

Таким образом, почти круговые орбиты планет явились результатом осреднения орбит тел, объединившихся в планеты.

2.Планеты земной группы и газообразные планеты

Планеты Солнечной системы можно разделить на два вида: планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс) и газообразные планеты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). Из этой классификации выпадает Плутон, характеристики которого аномальны из-за своего гипотетического происхождения из полосы Эдгеворта — Куера.

Планеты земной группы названы так из-за своих характеристик, в той или иной степени близких к характеристикам нашей планеты. Видимо, они сформировались в области туманности, где высокие температуры, обусловленные близостью Солнца, не позволили сохраниться в твердом виде таким легким летучим элементам, как водород, гелий и вода. У этих планет твердая поверхность, а плотность снижается по мере удаления от Солнца с 5,46 г/см3 (Меркурий) до 3,92 г/см3 (Марс). А вот у гигантских планет (называемых также «молодыми», например, Юпитер) плотность составляет, как правило, 1 г/см3, а у Сатурна даже меньше единицы, что означает, что эта планета «легче воды». Эти планеты формировались на довольно большом расстоянии от Солнца, чтобы у них держалась достаточно внушительная газовая оболочка, которая окружает плотное ядро (впрочем, существующее) относительно скромных размеров. И действительно, главными химическими элементами, их составляющими, являются водород и гелий.

МАЛЫЕ ТЕЛА. Не все планетезимы имели своим продолжением тела большего размера. Из некоторых, каменистых и металлических, образовались астероиды. Те же из них, которые состояли в основном изо льда, собрались вместе, образовав ядра комет. Считается, что эти остатки в основном сосредоточены в двух областях: одна около Плутона и известна как полоса Эдгеворта Купера, тогда как другая, облако Оорта, находится еще дальше, почти у границ Солнечной системы.