Возникновение планет

Возникновение планет

Н

Какие загадочные процессы, происходившие во Вселенной миллиарды лет назад, привели к образованию нашей Земли и других планет?

Основоположниками современной космогонии считаются немецкий философ Иммануил Кант и французский математик Пьер Симон Лаплас.

Планетная Космогония (греч. kosmogonia), наука о происхождении Земли и планет вообще-неразрывно связана со звездной космогонией, изучающей проблемы образования звезд и нашего Солнца в частности

Приблизительно до середины ХХв. проблема происхождения планет считалась чисто астрономической. Планетная космогония в первую очередь должна была объяснить четыре основные закономерности солнечной системы.

Основные закономерности солнечной системы.

1) Упорядоченное движение планет;

2) Закономерное увеличение примерно в геометрической прогрессии расстояний планет от Солнца ;

3) Деление планет по физико-химическим характеристикам (массе, химическому составу, количеству спутников и т. д) на две группы- планеты земного типа (1-Меркурий,2- Венера,3- Марс и Земля) и планеты-гиганты (4-Юпитер, 5-Сатурн, Уран и Нептун);

4) Неравномерное распределение массы и момента импульса между Солнцем и планетной системой: Солнце содержит в себе 99,866% массы Солнечной системы, а на планеты приходится около 98% момента импульса.

2-

1-

3-

Эти закономерности свидетельствуют о том, что планеты и Солнце образовались в едином процессе.

4-

5-

В 1755г. Иммануил Кант опубликовал первую стройную научную теорию происхождения планетной системы. В ее основу легло предположение о формировании планет и их спутников из сгустков газа и пыли, которые образовались во вращающемся вокруг Солнца рассеянном веществе, простиравшемся до границ современной планетной системы.

В 1769г. Пьер Лаплас предложил свою концепцию образования Солнечной системы из вращающейся газовой туманности: в ходе эволюции эта туманность охлаждалась и сжималась, при этом она вращалась все быстрее и быстрее, вследствие чего от нее отделились газовые кольца, из которых и сконденсировались планеты.

Туманность Конская голова - часть темного пылевого облака

Туманность в созвездии Ориона

Планетарная туманность Улитка

Туманность «Орел»

«Катастрофические» гипотезы

2) Гипотеза английского астронома Дж. Джинса выдвинутая им в 20-30-е гг. ХХв. Согласно этой гипотезе, планеты возникли из вещества, вырванного из Солнца притяжением пролетевшей поблизости звезды.

1) Гипотеза американских ученых Ф. Мультона и Т. Чемберлина , выдвинутая ими в самом начале ХХв. Согласно этой гипотезе, происхождение вблизи Солнца, первоначально не имевшего планет, другой звезды вызвало сильное извержение газов из обеих звезд. Все изверженные частицы газа обращались вокруг Солнца в одной плоскости в одном и том же направлении. Со временем вещество охлаждалось и в нем сформировались маленькие твердые частицы, которые при слипании образовали планеты.

Выводы «катастрофических» гипотез

«Катастрофические» гипотезы возникновения планет оказались нереальны с физической точки зрения: высокая температура вырванного из звезд вещества заставила бы его рассеяться в пространстве гораздо раньше, чем оно могло бы остыть и сконденсироваться в планеты. Однако разработка этих гипотез все же сыграла положительную роль, поскольку поставила вопрос о необходимости физического описания поведения вещества в окрестностях Солнца. Так, Дж. Джинс , разрабатывая свою «катастрофическую» гипотезу, впервые количественно проанализировал роль гравитационных неустойчивостей газа в образовании планет в результате сжатия газа под действием силы гравитации. Эти результаты и сейчас не потеряли своего значения.

Образование планетной системы из газопылевого облака : 1- сжатие медленно вращающегося облака в газопылевой диск; 2- образование кольцеобразных уплотнений в диске и формирование Солнца в его центре; 3- образование и рост отдельных конденсаций(протопланет); 4- окончательное образование планетной системы. Основная масса протопланетного диска уходит из Солнечной системы.

Образование планет

Согласно современной теории, Земля и другие планеты Солнечной системы образовались из холодных твердых допланетных тел небольшого размера - планетезималей.

Тугоплавкие соединения

Планеты земной группы сформировались из веществ, конденсирующихся при высоких температурах, ближе современного пояса астероидов , расположенного между орбитами Марса и Юпитера. Известно, что по мере удаления от Солнца увеличивается число тел, содержащих обогащенные водой минералы и некоторые летучие вещества. Крупнейшие спутники Юпитера – Ганимед и Каллисто – наполовину состоят из воды. Эти данные свидетельствуют о том, что водяной лед конденсировался во всей зоне формирования Юпитера. В области тех внешних планет , которые формировались при еще более низких температурах, в составе пылинок оказались льды аммиака и метена, твердая углекислота и другие замерзшие летучие соединения(об этом свидетельствует химический состав кометных ядер, прилетающих к нам с далекой периферии Солнечной системы).

Состав планет земной группы свидетельствуют о том, что их образование происходило при отсутствии легких газов, но зато с участием каменистых частиц и тел, содержавших различное количество железа и других металлов. Наиболее вероятно, что Юпитер и Сатурн образовались в два этапа: сначала, как и у планет земной группы, у них возникли массивные ядра-зародыши, состоявшие из каменистых и ледяных планетезимилей, а затем эти ядра захватили из окружающего пространства газ, образовавший водородно-гелиевую оболочку. Уран и Нептун образовались аналогичным образом, только намного медленнее.

кальция

алюминия

магния

титана

магниевые силикаты , железо и никель

Двухступенчатый сценарий формирования планет-гигантов подтверждается тем, что массы ядер планет-гигантов имеют близкие значения-порядка 14 – 20 масс Земли, тогда как доля газов – водорода и гелия – уменьшается в них по мере удаления от Солнца. Кроме того, выпадение газа на планеты сопровождается образованием вокруг них газопылевых дисков, в которых формируются спутники. Практически все планеты-гиганты имеют спутники и системы колец.

Представление об устройстве вселенной, в центре которой находится Земля.

Гравюра из Библии Мартина Лютера. 1543г.