Геология
о теории и практике
«Катастрофические» космогонические гипотезы.
В начале XX в. появились гипотезы о происхождении Солнечной системы так называемого катастрофического направления, развитые за рубежом Чемберлнном, Мультоном, Дж. Джинсом и др.
Американский геолог Чемберлин и астроном Мультон выступили с «пла-нетезимальной гипотезой». Они предполагали, что некая звезда, проходя близ Солнца, оказала на него значительное приливное действие. В результате на поверхности Солнца образовались гигантские протуберанцы, поднявшиеся до необычных высот и сгустившиеся в небольшие твердые тела — «планетезимали», из агрегатов которых образовались планеты. В отличие от И. Канта и П. С. Лапласа, Чемберлин и Мультон полагали, что Земля первоначально была холодной и ее масса была значительно меньше. Размеры Земли увеличивались постепенно вследствие непрерывного падения на нее метеоритов («планетезималей»). Внутренняя температура Земли увеличивалась в процессе уплотнения и слияния метеоритов: энергия движения переходила в теплоту.
Английский астроном Дж. Джинс также предположил, что некогда близко к Солнцу подошла другая звезда и вырвала из него длинную струю плазмы, которая, после того как звезда удалилась в мировое пространство, и послужила материалом для образования планет. Струя вначале напоминала сигару, поэтому в ее центральной части образовались наиболее крупные планеты (Юпитер, Сатурн), а на концах — более мелкие (Меркурий, Плутон). Плазменная струя унаследовала движение Солнца. Формирование спутников планет в Солнечной системе повторяло в общих чертах историю формирования планет. Свою гипотезу Дж. Джинс иллюстрировал графической схемой.
Развивая свои идеи, Дж. Джинс утверждал, что медленность эволюции звезд позволяет считать основную массу звезд практически неизменной. Он рассматривал звезды как «тяжелые» точки с постоянной массой и с постоянным моментом количества движения. Исходя из этого, он утверждал, что для небесных тел характерны «извечное равновесие и невозможность качественных изменений материи». По мнению Дж. Джинса, встреча Солнца с другой звездой не только объясняет образование планет, но также дает ответ, почему момент количества движения в Солнечной системе между планетами и Солнцем распределен неравномерно. Этим устраняется основной недостаток гипотезы П. С. Лапласа, из-за которого последняя и была отвергнута.
В механике моментом количества движения вращающегося тела называется произведение массы тела на его скорость и расстояние от центра вращения (mvr). Общий момент количества движения в любом вращающемся теле (например,в туманности, из которой образовались Солнце и планеты) всегда остается постоянным и распределяется равномерно по всему телу в соответствии с массой, расстоянием и угловой скоростью каждой части. В Солнечной системе количество движения находится в резком противоречии с законом распределения момента количества движения в системе, возникшей из одного тела. По данным небесной механики в планетах Солнечной системы сосредоточено 98% момента количества движения системы, а Солнце имеет только 2%, хотя на его долю приходится 99,86% всей массы системы.
Дж. Джинс объясняет большой избыток момента количества движения у планет вмешательством встречной звезды, которая, по его мнению, в момент приближения к Солнцу сообщила вырванной ею газовой струе огромный момент количества движения.
Однако, по вычислениям H. H. Парийского (40-e годы XX в.), оказалось, что если скорость движения встречной звезды была бы большой, то сверх огромный протуберанец, выделившийся из Солнца, должен был уйти вместе со звездой в мировое пространство. Если же скорость движения встречной звезды была малой, газовый протуберанец должен был упасть на Солнце; и только в том случае, если скорость движения встречной звезды была заключена в некоторых
очень узких пределах, газовый протуберанец не ушел бы от Солнца и не упал бы на него. Но орбита такого протуберанца была бы ничтожной — в семь раз меньше самой малой орбиты планеты Меркурий.
Следовательно, во всех случаях предположение Дж. Джинса о катастрофической встрече Солнца с другой звездой для объяснения непропорционального распределения момента количества движения в Солнечной системе оказалось неверным. Кроме того, гипотеза Дж. Джинса базируется на неприемлемых для науки метафизических утверждениях о неизменяемости качества материи, о случайном и исключительном происхождении планет Солнечной системы и т. п. Анализируя гипотезу Дж. Джинса, акад. В. Г. Фесенков писал: «С точки зрения Дж. Джинса, во всей нашей галактической системе с ее многими миллиардами звезд планетные системы, подобные нашей, могут быть лишь в небольшом количестве, а органическая жизнь, требующая сама по себе еще более специфических условий, встречается едва ли не только на нашей Земле. Эти катастрофические гипотезы, таким образом, возрождают в другой форме идею об исключительном положении человека во Вселенной, что для нас совершенно неприемлемо». Все это полностью подтвердилось в настоящее время, после открытия многочисленных темных спутников звезд, подобных нашим планетам, которые, следовательно, не представляют собой что-то исключительное в пределах Галактики.
Источник
2011dnevnoe
2011dnevnoe 2 курс
По его мнению, однажды большая комета столкнулась с Солнцем, благодаря чему произошёл выброс солнечного вещества. Это вещество, разбившись на части, образовало планеты и их спутники. Рассмотрим подробности этой идеи.
Бюффон не задаётся вопросом о происхождении комет и Солнца. Он считал кометы телами, не принадлежащими Солнечной системе. Кроме того, он, как мы теперь знаем, ошибочно полагает, что Солнце и кометы являются твёрдыми телами. При скользящем столкновении гигантской кометы с таким Солнцем, последнее должно было приобрести вращение и потерять часть своей массы, которая, расплавившись при ударе, смогла бы образовать вращающиеся вокруг Солнца тела. При этом, все будущие планеты должны приобрести то движение, которое и наблюдается в Солнечной системе: в одном направлении, в плоскости, близкой к плоскости экватора Солнца. Как мы видим, Бюффон попытался объяснить наиболее значимые особенности существования нашей планетной системы.
По Бюффону, спутники планет образовались ещё на той стадии, когда сами планеты были жидкими и имели значительную скорость вращения вокруг собственной оси. Из-за быстрого вращения от экваторов планет должны были отделяться частицы вещества, которое и пошло на образование спутников. Как мы увидим, в других космогонических гипотезах эта идея отрыва вещества от быстро вращающихся тел не останется не замеченной.
Очевидны ошибки Бюффона (нам, из грядущих веков глядя, легко это сказать). Солнце, конечно, вовсе не твёрдое, а кометы обладают столь ничтожными массами, что хоть как-то повлиять своим столкновением с гигантским светилом они просто не в состоянии. Исследования Земли говорят нам, что наша планета никогда не переживала время жидкого (расплавленного) состояния, что тоже противоречит идеям Бюффона. Кроме того, выброшенное вещество неминуемо должно было, описав эллиптическую дугу, «упасть» обратно на Солнце. И уж совсем невероятно, что все планеты после столь неуправляемой катастрофы стали двигаться по почти круговым орбитам, подчиняясь при этом некому правилу (закон Тициуса-Боде). Очень скоро гипотеза Бюффона попала под критические молнии Пьера Симона Лапласа и навсегда покинула научную сцену.
Гипотеза Лапласса
В 1796-м году впервые увидела свет космогоническая гипотеза французского учёного Лапласа. Во многом её считают схожей с идеей Канта, но исторические исследования говорят нам о том, что Лаплас не был знаком с трудом немецкого философа. Но зато Лаплас знал и критически отзывался о предположениях своего соотечественника Бюффона.
Не пытаясь объять необъятное, Лаплас начинает рассказ о рождении Солнечной системы с уже существующей вращающейся газовой туманности, имеющей центральное сгущение — Солнце. Не имея знаний и доказательных наблюдений, Лаплас не стал измышлять способы образования таких туманностей. Важно то, что в согласии с наблюдениями англичанина Вильяма Гершеля, можно было с уверенностью сказать, что подобные туманности существуют. Гершель обнаружил много различных туманностей, в том числе и те, в которые были погружены отдельные звёзды (пример его наблюдений — Плеады).
Туманность представляла собою, по мнению Лапласа, как бы разогретую атмосферу центрального тела. Эта атмосфера вращалась с единой угловой скоростью, то есть каждая частица атмосферы совершала оборот вокруг Солнца за один и тот же промежуток времени. Это не согласуется с законами Кеплера, однако, мы имеем место с целостным объектом — атмосферой, скорости молекул в которой выравниваются благодаря взаимному действию друг на друга. Также Лаплас совершенно верно указывает на то, что такая туманность должна со временем сжиматься к экваториальной плоскости, где орбиты частиц устойчивы, так как их плоскости проходят здесь через центр тяготения. Чем больше скорость вращения, тем больше сжатие.
Далее Лаплас рисует картину остывания туманности. В соответствие законам физики, остывание ведёт к уменьшению атмосферы, а уменьшение вращающегося тела непременно ведёт к увеличению угловой скорости его вращения (для дотошных: закон сохранения момента импульса). Лаплас полагал, что в один момент времени скорость вращения возрастает настолько, что центробежная сила на экваторе туманности становится равной силе тяготения. Частицы, попадающие под это равенство, теряют связь с туманностью и отслаиваются от неё, образуя газовое кольцо, вращающееся с постоянной угловой скоростью независимо от первоначальной туманности. Туманность при этом сжимается дальше, увеличивая скорость вращения. Явление отделение колец происходит несколько раз. Кольца имеют тем большую скорость, чем ближе они расположены к Солнцу.
Наконец, скорость вращения Солнца должна быть ещё больше, чем скорость вращения ближайшего к нему кольца. Как Вы понимаете, из колец, по уразумению Лапласа, образовались планеты, из схожих колец вокруг планет — спутники и, собственно, наблюдаемые кольца (в те времена известны были лишь кольца Сатурна). Лаплас видел подтверждения своей гипотезе в том, периоды обращения планет уменьшаются с приближением к Солнцу, а Солнце имеет ещё меньший период обращения вокруг своей оси (Меркурий — 88 суток, Солнце — 25 суток).
Неоднородности колец Лапласа позволили образоваться сгущениям, а затем — планетам или спутникам. Если кольцо очень однородно, то, как считал Лаплас, оно остаётся кольцом. Как доказательство он приводил кольца Сатурна, каждое из которых считал газовым и сплошным. Вращение планет Лаплас объясняет тем, что каждое кольцо, породившее планету, имело одну скорость вращения вокруг Солнца, то есть, вращалось как одно целое. При этом частицы, внешней части кольца должны были двигаться с большей скоростью, чем частицы внутренних областей. Они-то и подгоняли внешний край образующейся планеты, подкручивая её в направлении своего движения.
Так Лаплас «получил» планеты, вращающиеся по круговым орбитам в одном направлении, со скоростями, возрастающими с приближением к Солнцу, вращающиеся вокруг оси в одну сторону, со спутниками, вращающимися в ту же сторону, и кольцами. Об исключениях во вращении Урана и Венеры тогда ещё было неизвестно. Кометы Лаплас считал телами, приходящими в Солнечную систему извне, ссылаясь на параболичность их орбит, и не рассматривал их возникновение в рамках своей теории.
С точки зрения нынешних воззрений, Лаплас совершил несколько ошибок, важнейшей из которых является его основная идея о кольцевом происхождении планет и спутников. Отделение частиц от вращающейся туманности должно было происходить не кольцами, а непрерывно, иначе говоря, всё здание теории Лапласа рушится. Также неверно его предположение о целостной природе кольца Сатурна. Теперь известно, что состоит оно из множества свободных частиц, вращение каждой из которых подчиняется законам Кеплера. Неверно исключил он и кометы из Солнечной системы.
Однако, Лаплас, как и Кант (их гипотезы часто называют одной теорией Канта-Лапласа) сделал ещё один шаг вперёд к истине, причём в своей гипотезе он пытался придерживаться принципов научности и доказуемости настолько, насколько это было возможно в то время. Он избегал вмешательства Бога в жизнь Солнечной системы и всякого несоответствия своих предположений астрономическим наблюдениям. Впрочем, ему тонко намекали, что Солнце слишком медленно вращается сейчас, чтобы в прошлом от него могли отделяться кольца…
Гипотеза Канта
В 1755-м году, в Германии известный философ Иммануил Кант, будучи ещё молодым домашним учителем, выпустил книгу «Всеобщая естественная история и теория неба, или исследование о составе и механическом происхождении всего мироздания, построенное на основе принципов Ньютона». До 1791-го года книга оставалась неизвестной, тем более Кант не поставил своего имени на титульном листе, оставив сочинение анонимным.
Кант приписывает Богу лишь создание самой материи и наделение её наблюдаемыми свойствами. Всё остальное развитие Мира происходит без участия Творца.
Кант считал, что первоначально материя была сильно разряжена и составляла так называемый Хаос. Подобное начало, надо сказать, встречалось и в древнегреческих философских трудах. Хаос Канта состоял из мелких пылевых частиц (сейчас бы сказали «метеорных»), находящихся в покое. Этот покой мог быть лишь в самом начале, сразу после создания Хаоса Богом. После этого отправного момента материя приходит в движение, подчиняясь законам Ньютона. Более массивные частицы начинают из окружающего их пространства притягивать к себе легкие пылинки. Так в Хаосе появились первые сгущения материи.
Эти сгущения росли и объединялись в большие шары, из которых и образовались звёзды. Кант понимал, что, следуя только этой логике, он должен был завершить развитие Мира образованием только одного шара. Поэтому он наделил частицы материи ещё и свойством упругости: при столкновении частицы могли отскакивать друг от друга, меняя направление движения друг друга.
В процессе этих столкновений, как полагал Кант, в близи каждого большого тела случайным образом должно начать преобладать одно направление движения. Как считал философ, двигаясь по параллельным траекториям, частицы меньше сталкиваются. Таким образом, вблизи каждого шара небольшое количество вещества вовлекается во вращение вокруг центрального тела. Траектории частиц проходят через центр большого шара и лежат в плоскости его экватора: центральное тело раскручивается в ту же сторону, что и большая часть частиц. Так у звёзд могут появиться планеты, а у планет — спутники, причём вращение всех тел одной системы (такой, как Солнечная) происходит в одном направлении.
Происхождение колец Сатурна Кант объяснил слишком быстрым начальным вращением планеты, от которой под действием центробежных сил отделилась часть вещества (центробежная сила — это та самая сила, которая тянет нас при повороте любого транспорта в противоположную повороту сторону). Как видим, здесь гипотеза Канта в чём-то перекликается с идеями Бюффона. По мнению Канта, известный всем из библейской истории большой потоп был следствием разрушения Богом водяного кольца, которое образовалось у Земли.
Все звёзды в Мире Канта должны остыть, но упавшие на них планеты, объединение нескольких звёзд, наконец, падение их на центрально мировое Солнце разогреет всё вещество и породит новые клубы Хаоса. Так, в общих чертах, выглядит идея круговорота материи во Вселенной. В чём-то эта мысль напоминает нам с Вами современную идею пульсирующей Вселенной, хотя и далека от последней в научном плане.
Основной ошибкой Канта является неверное представление о возникновении вращательного движения из прямолинейного. Такое не может произойти само по себе в замкнутой системе, которой является Хаос Канта. Для того, чтобы это движение началось, нужно воздействие извне, а ни какое материальное тело, ни Творец такого влияния на Хаос не оказывали. Частицы Хаоса Канта и впрямь должны были собраться, в итоге, в одно Мировое Солнце, без планет, спутников и колец.
Изначальный «строительный материал» Вселенной состоял не из пылинок, а из водорода, гелия и излучения. То же касается тех облаков, из которых, по современным представлениям, рождаются планетные системы: содержание пыли в до-планетных облаках было невелико. Никак не объясняет Кант и то, каким образом вновь должен образовываться Хаос из остывшей материи. Неверны и его мысли об образовании колец Сатурна и, уж конечно, идея о всемирном потопе.
Гипотеза Канта, однако, впервые предположила образование Солнца и планет из туманности. Такие гипотезы называют небулярными («туманностными»). Одна из небулярных гипотез в наше время является общепринятой. Идеи же самого немецкого философа не имели верных предпосылок и точного математического объяснения.
Гипотеза Джинса
Джеймс Хопвуд Джинс, английский учёный, в начале 20-го века изложил очень популярную теорию, потерявшую свою силу лишь во второй половине того же века. Эта теория описывала происхождение Солнечной системы. Джинс сумел разработать проблему гравитационной неустойчивости, благодаря чему научно было обосновано происхождение небесных тел из разреженных сред, какими являются газовые и газопылевые туманности. То, что Лаплас и Кант считали само самой разумеющимся, пусть и не без оснований, Джинс сумел перевести на язык физики и математики.
Гипотеза Джинса, главным образом, знаменита тем, что в ней вещество, из которого образовались планеты, появилось весьма интересным способом. По мнению Джинса, в далёком прошлом мимо Солнца на очень близком расстоянии пролетала некая звезда, которая своим гравитационным воздействием вырвала с поверхности нашего светила часть вещества. Это вещество, разбившись, в дальнейшем, на части, образовало планеты. Но сегодня доказано, что подобный выброс не мог стать прародителем планет.
Как и в ходе кометной катастрофы Бюффона, выброшенное вещество должно было бы вернуться на Солнце, или, в крайнем случае, оно было бы увлечёно проходившей мимо звездой, что, в итоге, повлекло бы падение солнечного вещества на неё. Доказано, что благодаря такому сближению звёзд образование значительного количества материи, вращающейся вокруг Солнца, невозможно. К тому же (и это тоже доказано), планеты не переживали стадию полного расплавления.
Теория Мультона
Американский геолог Чемберлин и астроном Мультон выступили с «планетезимальной гипотезой». Они предполагали, что некая звезда, проходя близ Солнца, оказала на него значительное приливное действие. В результате на поверхности Солнца образовались гигантские протуберанцы, поднявшиеся до необычных высот и сгустившиеся в небольшие твердые тела — «планетезимали», из агрегатов которых образовались планеты. В отличие от И. Канта и П. С. Лапласа, Чемберлин и Мультон полагали, что Земля первоначально была холодной и ее масса была значительно меньше. Размеры Земли увеличивались постепенно вследствие непрерывного падения на нее метеоритов («планетезималей»). Внутренняя температура Земли увеличивалась в процессе уплотнения и слияния метеоритов: энергия движения переходила в теплоту.
http://goo.gl/JHB22
Теория происхождения Солнечной системы (по Шмидту — Фесенкову)
Отто Юльевич Шмидт отказался от изолированности солнечной системы и посчитал что если Фесенкову процесс образования планет происходил во время перехода от одного вида ядерных реакций в глубинах Солнца к другому, что определялось, прежде всего, температурными условиями. Гипотеза Шмидта — Фесенкова связала жизнь в солнечной системе в единое целое и избавила теорию планетообразования от внешних случайных факторов.
http://goo.gl/XCGnn
Ценность гипотез и теорий определяется тем, насколько они правильно изображают реальное состояние изучаемого объекта и насколько они глубоко объясняют все процессы и явления в ходе их развития. Анализируя космогоническую гипотезу акад. В. Г. Фесенкова о происхождении Солнечной системы, мы видим, что гипотеза не только освещает отличительные особенности строения, но и доказательно объясняет происхождение и развитие Солнечной системы.
http://goo.gl/RI3bk
Соверменные гипотезы происхождения Земли
По современным представлениям, тела Солнечной системы формировались из первично холодной космической твердой и газообразной материи путем уплотнения и сгущения до образования Солнца и прото планет. Астероиды и Метеориты считаются исходным материалом планет Земной группы (Меркурий, Венера, Земля, и Марс – небольшие по размерам; высокая плотность, малая масса атмосферы, небольшая скорость вращения вокруг своей оси); а кометы и метеоры – планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон – огромные размеры, низкая плотность, плотная атмосфера с H 2 , Ge и метаном, высокая скорость вращения). Формирование современных оболочек Земли связывается с процессами гравитационной дифференциации первоначального однородного вещества.
Самая передовая гипотеза – это объяснение возникновения Вселенной теорией Большого взрыва. В соответствии с этой теорией
15 млрд. лет назад наша Вселенная была сжата в комок, в миллиарды раз меньше булавочной головки. По математическим расчетам ее диаметр был равен, а плотность близка к бесконечности. Такое состояние называется сингулярным – бесконечная плотность в точечном объеме. Неустойчивое исходное состояние вещества привело к взрыву, породившему скачкообразный переход к расширяющейся Вселенной.
Самый ранний этап развития Вселенной называется инфляционным – его период до 10 -33 секунды после взрыва. В результате возникают пространство и время. Размеры Вселенной в несколько раз превышают размеры современной, вещество отсутствует.
Следующий этап – горячий. Выброс тела связан с высвободившейся энергией при Большом взрыве. Излучение нагрело Вселенную до 1027 К. Затем наступил период остывания Вселенной в течение
Источник