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
Как образовались планеты Солнечной системы
Представьте себе время, когда Земля и ее планетарные братья были не чем иным, как космической пылью. Однако астрономы согласны с тем, что это было примерно 4,5 миллиарда лет назад. Наше Солнце было всего лишь молодой протозвездой, постоянно накапливающей больше материи через гравитацию и неуклонно проворачивая свой внутренний ядерный синтез. Солнечной системы не было, только гигантское вращающееся облако частиц, называемое солнечной туманностью.
Чтобы выяснить, как все, что осталось от газа и пыли, привело к планетам, астрономы в основном изучили структуру нашей собственной солнечной системы для подсказок. Они также смотрели на отдаленные, более молодые солнечные системы, все еще находящиеся на разных этапах развития.
С образованием Солнца оставшийся газ и пыль сплющивались во вращающийся протопланетный диск. Внутри этого закрученного обломка каменистые частицы начали сталкиваться, образуя большие массы, которые вскоре притягивали еще больше частиц под действием силы тяжести. Эти частицы сжались под действием силы тяжести, чтобы создать планетезимали, которые столкнулись друг с другом, чтобы стать сплошными внутренними планетами. Между тем, газы собрались в гигантские шары, которые построили внешние газовые гиганты.
Почему каменистые планеты стали ближе к Солнцу, а газовые гиганты — дальше? Одна теория включает солнечный ветер, устойчивый поток плазмы, который исходит от звезды. Когда Солнце впервые появилось, этот ветер был намного сильнее, чем сегодня, — достаточно силен, чтобы унести более легкие элементы, такие как водород и гелий, от внутренних орбит. Когда эти вытесненные элементы достигли внешних орбит, сила солнечного ветра спала. Тяжесть внешних газовых гигантов быстро втягивала эти элементы, раздувая их в их нынешние формы: твердые ядра горных пород и льда, покрытые газом.
Эта планетарная теория предполагает, что газовые гиганты всегда встречаются на внешних орбитах Солнечной системы. Затем, в 1995 году, астрономы обнаружили далекую планету, «горячий Юпитер» или газовый гигант, который вращался очень близко к своему солнцу. Это открытие вызвало новые теории, прежде всего, что такие планеты должны формироваться далеко от центральной звезды, а затем переходить на более близкую орбиту.
Астрономы теоретизируют, что такая орбитальная миграция, вызванная гравитационным перетягиванием каната с другими космическими телами, займет сотни миллионов лет. Путешествие также уничтожило бы любые меньшие внутренние планеты на своем пути.
Чем больше мы узнаем о структуре других солнечных систем, тем больше мы узнаем о формировании наших планет.
Источник
С чего все началось. Зарождение планеты Земля!
Земля, как она появилась? И что происходило с ней все эти века? Интересные хронологии событий, которые начались миллиарды лет назад и закончились сегодняшним временем в котором мы с вами живём. Давайте мысленно перенесемся почти на 5 миллиардов лет назад и что же мы увидим?
Нашей земли еще нет и в помине, но зато уже зародилась новая звезда, это наше Солнце, окруженная звездной пылью. Именно в это время и начало происходить самое интересное. Космическая пыль, которая находится в космосе, начала стягиваться и постепенно начали образовываться небольшие камни, это поистине волшебный и в тоже время простой процесс длился очень долго, сила тяжести стягивала эти камни в течение миллионов лет. Четыре с половиной миллиарда лет назад наша земля приняла форму шара или точнее форму эллипса, но пока она представляла из себя огненный шар, температура на земле превышала 1200 градусов. Только углекислый газ и азот окутывали землю, никакого воздуха не было, земля состояла из жидкой лавы и еще не было никаких твердых поверхностей и в то же время произошло еще одно неожиданное событие почти, такая же молодая планета как наша земля под именем Тейя, неожиданно направилась на землю со скоростью около 15 километров в секунду, планета размером с Марс стремительно приближалась к земле.
Произошло тотальное столкновение, спустя всего 1000 лет вокруг земли образовалось кольцо, наподобие как у Сатурна и спустя ещё некоторое время из этого кольца появился шар диаметром около 3000 километров. Именно так зарождалась наша луна. И при этом луна изначально была намного ближе к земле, чем сейчас. Из-за удара вращение земли было очень быстрым и день длился всего шесть часов. Спустя 600 миллионов лет назад на молодую землю стали падать метеориты и причем в огромном количестве. Эти метеориты появились от создания солнечной системы. В каждом метеорите было небольшое количество воды. Они в течение двадцати миллионов лет непрерывно падали на землю. В ходе такой долговечной атаки на земле начали возникать водоемы. Температура Земли остыла до 70 градусов Цельсия, но ядро оставалось таким же горячим, за счет скопление огромного количества воды и лавы. Планета начала покрываться корой, которая впоследствии стала называться земной, так что вода, которую мы видим сейчас и которой пользуемся, внеземного происхождения. И возраст этой воды насчитывает миллионы и миллионы лет. Из-за сильного притяжения Луны, которая еще находилась на близком расстоянии от Земли много миллионов лет бушевали океаны с невероятной страшной силой. Со временем Луна постепенно отдалялась. И моря и океаны успокаивались. Земля начала вращаться медленнее. Спустя 700 миллионов лет после создания Планета была покрыта океаном и лишь небольшие острова появлялись повсюду. Именно тогда еще не до конца остывшая лава прорывалась сквозь воду и застывала из-за огромного количества воды. Именно так на земле начали создаваться острова, которые потом ученые назвали вулканическими.
Спустя три миллиарда лет, когда наша планета стала более менее похоже на планету на которой мы сейчас с вами живем, метеориты так и продолжали падать, но они принесли на землю не только воду, падая на дно океана. Метеориты в контакте с водой начали выделять различные химические вещества, которые создавались в процессе с другими веществами. В результате многообразных реакций стали появляться микроскопические живые существа, одноклеточные бактерии. Это невероятно! Но именно так начала появляться жизнь. Это стало поворотным событием в истории нашей планеты.
В течение многих сотен миллионов лет одноклеточные бактерии никак не менялись. Именно из них постепенно создавались колонии строматолиты. Подводные строматолиты с помощью известного всем слова фотосинтез стали впитывать солнечный свет и с помощью него начали перерабатывать углекислый газ воду и глюкозу, превращая его в кислород. Океаны медленно наполняются кислородом, который превращает остатки метеоритов и лавы в железо, которое будет активно использоваться человечеством в строительстве. Кислород постепенно собирается над водой и начинает образовывать атмосферу. Получается, что без этих строматолитов никогда бы не было ничего живого.
Проходит еще два миллиарда лет и уровень кислорода на земле становится все выше, вращение Земли становится всё медленнее и дни становится все длиннее. Полтора миллиарда лет назад, когда Земля уже почти создала все условия для жизни, земное ядро и огненная лава находящаяся под водой преподнесли новые сюрпризы, огненные подводные плиты начали раскалываться и выходить из воды, тем самым постепенно образуя континенты. Пока еще безжизненные огромные участки земли напоминали Марс, но практически все было готово к новому витку в истории Земли. К эволюции жизни. По всей земле началась вулканическая активность, земля раскалывается на части, образуя новые континенты. Углекислый газ выбрасываемый землей перемешивается с водой, образуя кислотный дождь. Он впитывается в горные породы. За несколько тысяч лет температура падает до минус 50 градусов Цельсия и всю нашу планету окутывает лед толщиной до трех километров. Изо льда весь солнечный свет и тепло отражается от Земли обратно в космос, но вечная мерзлота оказалась на ней не вечной. Земное ядро по-прежнему было такое же горячие, повсюду, по всей Земле возникали вулканы и выбрасывали в атмосферу углекислый газ. Изо льда не было видно каменных пород, куда бы мог этот газ впитываться и поэтому он окутывал атмосферу, тем самым создавая теплый покров для поверхности Земли.
15 миллионов лет продолжалась борьба тепла и холода и наконец лед стал таять. За счет химических реакций льда и солнца Кислород повысился еще на уровень. 600 миллионов лет назад до нашего времени температура воздуха стала похожа на нашу. За ледниковый период все бактерии погибли и остались лишь те, которые были глубоко в океане. 540 миллионов лет назад именно эти бактерии стали эволюционировать, благодаря повышенному уровню кислорода в океане из бактерий появились первые моллюски, которые стали постепенно увеличиваться и внутри них начали развиваться костные скелеты. Появились первые черви, губки и трилобиты, которые были дальними родственниками первых насекомых еле видимые бактерий, теперь уже похожи на первых монстров моллюсков Аномалокарисов. Они были одними из первых хищников на нашей земле. Их излюбленной пищей стали Трилобиты.
В океанах уже вовсю живут и процветают десятки тысяч разнообразных растений и животных, но все эти уже достаточно сложные организмы пока еще не могут жить на суше. Она полностью каменистая, без малейших признаков жизни и виной всему этому радиация, которая исходит от солнца. И вот спустя некоторое время происходит еще одно из чудес природы. Кислород, который выходит из океана вступает в химическую реакцию с радиацией и начинает образовывать новый газ, озон. Он постепенно покрывает всю планету и начинает поглощать смертельно опасную радиацию. Такой процесс длится 120 миллионов лет и озоновый слой настолько становится толще, что уже не пропускает радиацию на поверхность Земли. После этого 375 миллионов лет назад на земле начинают появляться первые растения, которые тоже в свою очередь начинают выделять кислород. В воде уже плавает одна из первых рыб Тиктаалик. Используя свои плавники как лапы она выходит из воды именно там, где очень много земной растительности и именно эта рыба в течение 15 миллионов лет не спеша превращается в четвероногое. Она приобретает достаточно мощные конечности, чтобы покинуть водную стихию и стать сухопутной рептилией или животным. 360 миллионов лет назад начало происходить переселение живых существ из моря на сушу. Из таких существ и произошли динозавры, птицы, млекопитающие. В это время Землю стали покрывать мхи и гигантские папоротники образующие леса и джунгли, которым не было ни конца ни края, но это только начало природы зарождения.
Источник