Рождение Солнечной системы
Рождение Солнечной системы – одна из главных загадок современной науки. Существует множество разных гипотез на эту тему, но весомых доказательств на данный момент нет ни у одной из них. Чтобы понять, как и когда появилась Солнечная система, требуется досконально изучить ее объекты. Но, чем больше ученые выясняют, тем больше вопросов у них появляется. Разгадка этой тайны позволит узнать больше узнать не только о нашей системе, но и обо всей Вселенной в целом. О самых популярных теориях рождения Солнечной системы вы узнаете в этой статье.
Возраст
Основной гипотезой появления Солнечной системы на данный момент является небулярная модель. Она, конечно же, не единственная, но ее принимает большинство ученых. Согласно этому предположению, наша система появилась из облака газа и пыли.
Первым эту модель предложил, как ни странно, не астроном и физик-теоретик, а известный немецкий философ восемнадцатого века Иммануил Кант. В дальнейшем гипотезу развивали, пытались доказать. И сегодня она считается одной из наиболее правдоподобных.
Рождение Солнечной системы
Согласно Канту, наша звезда и планеты возникли из облака газа в процессе его мощнейшего гравитационного сжатия. Исходя из этой модели, возраст Солнечной системы оценивается в 4,6 миллиарда лет. Процесс формирования Солнца длился около 10 млн лет, а планеты образовывались гораздо быстрее – несколько сотен тысяч лет. Значительно позже появился пояс астероидов и более мелкие объекты.
Появление Солнца
Создание Солнечной системы, согласно небулярной модели, началось с рождения нашей звезды, которая затем обзавелась вокруг себя планетами и другими телами. Как говорит гипотеза Канта, Солнце появилось из-за коллапса облака водорода. Подобные облака называют протозвездными туманностями.
Такая туманность под воздействием гравитации притягивает к себе газ, который скапливается в центре, сжимается и образовывает ядро будущей звезды. Помимо этого, туманность притягивает межзвездную пыль, все это объединяется и формирует орбитальное движение объекта. Затем коллапс водородного облака ослабевает, а газ и пыль начинают вращаться.
Появление Солнца
Чтобы протозвезда наконец начала превращаться в звезду, ее масса должна быть примерно в 80 раз больше массы Юпитера. Набирается этот вес с помощью захвата газа и материи вокруг себя. Когда масса будет набрана, в ядре объекта начнут протекать первые термоядерные реакции. С рождения тела до этого самого момента обычно проходит около ста тысяч лет.
Первая стадия молодой звезды – коричневый карлик. В этой форме она еще совсем мала, поэтому должна продолжать набирать материю. Чтобы достичь примерно такой же массы, как у Солнца, звезде понадобятся еще сотни миллионов лет.
Когда звезда будет полностью сформирована, вокруг нее появится протопланетный диск. К этому времени небесное светило успеет немного остыть, что спровоцирует конденсацию пыли вокруг нее. Мало-помалу из этих частичек сформируются планетезимали – основные составляющие будущих планет.
Появление твердых планет
Твердые небесные тела Солнечной системы также называют планетами внутренней группы. Они находятся в горячей области протопланетного диска, где лед быстро плавится, поэтому эти объекты состоят по большей части из твердых горных пород, устойчивых к высоким температурам.
Появление твердых планет
Планетезимали начинают постепенно обрастать новыми частицами, пока полностью не соберут все доступные им ресурсы. Тогда планеты станут понемногу принимать округлую форму и получать орбиту. Таким образом, появление твердых небесных тел Солнечной системы продолжалось несколько десятков миллионов лет.
Рождение газовых гигантов
Газовые гиганты Солнечной системы рождаются дольше, и весь процесс происходит намного сложнее, чем у твердых планет. В начале они также образуются из планетезималей, но немного других. Так как они формируются в более холодной области протопланетного диска, их планетезимали по большей части состоят изо льда и газа. Таким образом газ собирается пару миллионов лет, пока его запасы вокруг не иссякнут. Газовые гиганты оказывают большое влияние на твердые планеты, так как чем раньше они появились, тем меньше материала остается на формирование таких небесных тел как Земля.
Рождение газовых гигантов
Появление пояса астероидов и спутников планет
В самом конце развития Солнечной системы появился знаменитый пояс астероидов, а затем и спутники планет. Согласно теории, пояс образовался из остатков строительного материала небесных тел нашей системы. А спутники могли появиться разными способами:
- Планеты могли захватить объекты из пояса астероидов с помощью своей гравитации.
- В результате столкновения небесного тела с другим крупным объектом от него мог отколоться кусок, который затем выбросило на орбиту.
- Спутник может начать свое образование вместе с планетой еще на стадии ее формирования.
Появление пояса астероидов и спутников планет
Что будет с нашей звездой дальше
Пока внутри солнечного ядра достаточно водорода, оно будет продолжать светить, как прежде. Когда запасы топлива начнут иссякать (примерно через 5-7 миллиардов лет), звезда станет расширяться, превращаясь в красного гиганта и выделяя все большее количество энергии. В результате этого, температура на Земле поднимется настолько, что ее океаны высохнут. А она сама либо станет похожей на Венеру, либо будет поглощена увеличившимся в размерах Солнцем. Произойдет это не сразу, а в течение нескольких миллиардов лет. Зато Марс к тому времени должен стать вполне пригодной для существования планетой. Правда не на долго.
Растущее Солнце будет поглощать все вокруг себя, пока в нем не начнутся новые термоядерные реакции по преобразованию гелия в углерод. На это тоже уйдут миллионы лет, за которые Солнце выбросит громадное количество звездного вещества в космос, образуя планетарную туманность. Планеты, которые не будут им поглощены, сойдут с орбит, начав хаотичное движение в космосе, а затем будут постепенно остывать и умирать. Постепенно красный гигант остынет и уменьшится, превратившись в белого карлика. Таким образом, Солнечная система закончит свое существование примерно через 8 миллиардов лет.
Растущее Солнце
Другие гипотезы
Небулярная модель, предложенная Кантом, является не единственной гипотезой рождения Солнечной системы. Существуют и другие, например:
- Гипотеза Джинса. Две молодые звезды столкнулись друг с другом, из-за чего произошел огромный выброс материи в космос, из которой затем образовались планеты.
- Гипотеза Лаппаса. Из солнечной атмосферы сформировались газообразные кольца, которые затем сжимались, составляя основу для появления планет.
- Гипотеза Фасенкова. Все планеты Солнечной системы сформировались из газа, выброшенного нашей звездой.
Источник
Происхождение Солнечной системы
Солнечная система состоит из центрального небесного тела – звезды Солнца, 8 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.
Один из важных вопросов, связанных с изучением нашей планетной системы – проблема ее происхождения.
Развитие представлений о происхождении Солнечной системы
К настоящему времени известны многие гипотезы о происхождении Солнечной системы, в том числе предложенные независимо немецким философом И. Кантом и французским математиком и физиком П. Лапласом:
- Точка зрения И. Канта заключалась в эволюционном развитии холодной пылевой туманности, входе которого сначала возникло центральное массивное тело – Солнце, а потом родились и планеты.
- П. Лаплас считал первоначальную туманность газовой и очень горячей, находящейся в состоянии быстрого вращения. Сжимаясь под действием силы всемирного тяготения, туманность вследствие закона сохранения момента импульса вращалась все быстрее и быстрее. Под действием больших центробежных сил от него последовательно отделялись кольца, превращаясь в результате охлаждения и конденсации в планеты.
Несмотря на такое различие между двумя рассматриваемыми гипотезами, обе они исходят от одной идеи – Солнечная система возникла в результате закономерного развития туманности. И поэтому такую идею иногда называют гипотезой Канта–Лапласа.
Английский астроном Хойл утверждает, что Солнце в момент рождения представляло собой сгусток газопылевой туманности, в котором существовало магнитное поле. Вначале он вращался с большой скоростью, а позже из-за влияния магнитного поля его вращение начало снижаться.
Гипотеза Джинса – формирование системы произошло в результате катастрофы. Солнце столкнулось с другой звездой, в результате часть выброшенного в космическое пространство вещества конденсировалось и образовало планеты.
Согласно современным представлениям, планеты солнечной системы образовались из холодного газопылевого облака, окружавшего Солнце миллиарды лет назад. Такая точка зрения наиболее последовательно отражена в гипотезе российского ученого, академика О.Ю. Шмидта.
Стадии образования Солнечной системы
Основная теория предполагает, что на месте нынешней Солнечной системы 5 млрд. лет тому назад существовало гигантское облако из газов и пыли. Оно имело огромные размеры, и было растянуто в пространстве на 6 млрд. км.
Аналогичные пылевые облака существуют во многих уголках необъятной Вселенной. Их основная масса состоит из водорода. Это тот газ, из которого первоначально образуются звёзды. Затем, в результате термоядерной реакции, начинает выделяться инертный газ гелий. На долю остальных веществ приходится всего 2%.
Образование Солнца
В какой-то момент пылевое облако получило внешний мощный импульс, представляющий собой огромный выброс энергии. Это могла быть ударная волна, сгенерированная взрывом сверхновой звезды. А возможно, что внешнего воздействия и не было. Просто за счёт закона притяжения облако стало уменьшаться в объёме и уплотняться.
Данный процесс дал толчок гравитационному коллапсу. То есть произошло быстрое сжатие космической массы. В результате этого в центре возникло раскалённое ядро с очень высокой плотностью. Вся остальная масса рассосредоточилась по краям ядра. А так как в космосе всё вращается вокруг своей оси, то эта масса приобрела форму диска.
Ядро уменьшалось в размере, увеличивая свою температуру и плотность. В результате оно трансформировалось в протозвезду. А газовое облако вокруг ядра всё больше уплотнялось, пока в ядре температура и давление достигли критической величины. Это спровоцировало начало термоядерной реакции, и водород начал превращаться в гелий.
С момента формирования туманности до запуска в протозвезде термоядерных реакций проходит в среднем 100000 лет.
Протозвезда перестала существовать, а вместо неё возникла звезда под названием Солнце.
Новая звезда еще очень мала – она находится в стадии коричневого карлика. Она в течение нескольких сотен миллионов лет превращается в звезду солнцеподобного типа.
После того, как значительная часть массы протозвездной туманности сформировало звезду, вокруг нее образуется протопланетный диск.
Постепенно молодая звезда и окружающее ее пространство остывает, что приводит к конденсации летучих веществ. Формируются пылевые частички, начинающие слипаться между собой. Так постепенно образуются планетазимали – «кирпичики» диаметром не более 1 км, из которых строятся планеты.
Формирование планет земной группы
А вот далее пошёл другой процесс. Газопылевые облака, вращающиеся вокруг Солнца, стали стягиваться в плотные кольца.
Планеты внутренней группы сформировались в тех областях протопланетного диска, где температура слишком высока для существования частиц льда и газа в диком состоянии. Поэтому эти объекты построены преимущественно из термоустойчивых горных пород.
Планетазимали вначале быстро приращивают массу, достигая диаметра более километра. Далее крупные фрагменты притягивают к себе более мелкие, пока запас планетазималей в диске не окажется полностью исчерпан. Наступает стадия окончательного формирования Солнечной системы и приобретения ее телами определенной орбиты.
Весь процесс возникновения планеты внутренней группы занял от 10 до 100 миллионов лет.
Выражаясь совсем просто, можно сказать, что с ближайших ядер звезда «сдула» газовые оболочки. Так образовались маленькие планеты, вращающиеся рядом с Солнцем. Это Меркурий, Венера, Земля и Марс.
Возникновение газовых гигантов
Формирование газовых гигантов, к которым относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, более сложный процесс.
До момента образования крупных планетазималей их развитие подобно планетам земного типа. Но в их составе содержатся частицы льда, и они наращивают свою массу путем аккреции газа из протопланетного диска. Это возможно, т.к. во внешней области будущей звездной системы температуры относительно невысоки.
Процесс сбора газа занимает несколько миллионов лет до истощения газовых запасов диска.
Формирование газовых гигантов оказывает значительное влияние на количество твердотельных планет внутри системы. Чем раньше началось образование газовых планет, тем меньше строительного материала останется на формирование землеподобных тел.
Одной из заключительных стадий эволюции Солнечной системы стало образование главного пояса астероидов. Считается, что он образован из «строительного материала», оставшегося после формирования основных планет.
Образование спутников
В дальнейшем произошло возникновение спутников вокруг планет.
Естественные спутники образовались у большинства планет Солнечной системы, а также у многих других тел. Так возле Земли появилась Луна.
Различают три основных механизма их формирования:
- формирование из около-планетного диска (в случае газовых гигантов);
- формирование из осколков столкновения (в случае достаточно крупного столкновения под малым углом);
- захват пролетающего объекта
И, в конце концов, образовалось единое космическое сообщество, которое существует по сей день.
Вот таким образом наука объясняет происхождение Солнечной системы. Кстати, данная теория присуща и другим звёздным образованиям, которых в космосе бесконечное множество.
Будущее Cолнечной системы
По последним научным данным, Солнечная система является стабильной системой. То есть больших изменений в ближайшее время не стоит ждать. Самые большие изменения будут происходить с изменением состояния Солнца.
Другими словами, не будет претерпевать экстремальных изменений до тех пор, пока Солнце не израсходует запасы водородного топлива. Этот рубеж положит начало переходу Солнца в фазу красного гиганта.
Спустя 1 миллиард лет из-за увеличения солнечного излучения околозвёздная обитаемая зона Солнечной системы будет смещена за пределы современной земной орбиты.
В настоящее время
Солнечная система и ее происхождение изучаются во многих известных институтах мира.
Проходящие ежегодно международные конгрессы включают в программу обязательное обсуждение этого вопроса, а в дискуссиях уже неоднократно принимали участие ведущие российские специалисты из Геофизического института при Академии наук. Углубленным исследованиям по теме «Солнечная система и ее происхождение» отводится важное место, а средства для их проведения выделяются из государственного бюджета.
Наступит момент, и благодаря неустанным трудам ученых завеса тайны приоткроется, чтобы население Земли смогло узнать еще больше о происхождении нашей удивительной планеты.
Видео
Источник