Сонячна система - комплекс небесних тіл, які мають спільне походження - Астрономія, авіація, космонавтика - Скачать бесплатно

Розділ астрономії, в якому вивчаються походження і розвиток небесних тіл, називається космогонією.

Розв'язання питання про походження Землі і Сонячної системи в цілому значною мірою ускладнюється тим, що інших подібних си­стем ми не спостерігаємо. Нашу Сонячну систему поки що ні з чим порівняти, хоч системи подібні до неї, мають бути досить поширені і їх виникнення повинно бути не випадковим, а закономірним явищем.

У наш час, перевіряючи ту чи іншу гіпотезу про походження Сонячної системи, великою мірою виходять із даних про хімічний склад і вік порід Землі та інших тіл Сонячної системи. Найточніший метод визначення віку порід полягає в обчисленні відношення кіль­кості радіоактивного урану до кількості свинцю, шо містяться в розглядуваній породі. Справа в тому, що свинець є кінцевим про­дуктом самодовільного розпаду урану. Швидкість цього процесу відома точно, і змінити її не можна жодним способом. Чим менше урану лишилось і чим більше свинцю стало в породі, тим більший її вік. Найдавніші гірські породи земної кори мають вік кілька міль­ярдів років. Земля в цілому виникла, очевидно, дещо раніше, ніж земна кора.

Вивчення скам'янілих решток тварин і рослин показує, що за останні сотні мільйонів років випромінювання Сонця істотно не змі­нилося. За сучасними оцінками, вік Сонця становить близько 5 млрд. років. Сонце лише ненабагато старше від Землі.

У розвитку матеріалістичного світогляду величезну роль віді­грали вже перші наукові припущення про походження Сонячної системи. Такою була гіпотеза німецького філософа І. Канта, роз­роблена на основі закону всесвітнього тяжіння. У середині XVIII ст. він висловив ідею про виникнення Сонячної системи з хмари холодних пилинок, що перебували в хаотичному русі. У 1796 р. французький учений П. Лаплас докладно описав гіпотезу про утворення Сонця і планет з газової туманності, яка вже оберталась. Лаплас врахував основні характерні риси Сонячної системи, що їх повинна пояснити будь-яка гіпотеза про її поход­ження: основна маса системи зосереджена в Сонці; орбіти планет і супутників майже колові й лежать майже в одній площині; відстані між ними зростають за певним законом; майже всі планети обертаються не тільки навколо Сонця, а й навколо своїх осей в одному напрямі. Свою гіпотезу він будував на основі уявлень про те, що й планети, і речовина, з якої вони утво­рились, первісно були в гарячому, розплавленому стані.

Нині вчені дійшли висновку, що Земля ніколи не була ні газо­вою, ні вогняно-рідкою.

На сьогодні найдокладніше розроблено гіпотезу, основи якої закладені працями радянського академіка О. Ю. Шмідта (1891 —1956) в середині нашого століття.

За гіпотезою Шмідта, планети виникли з речовини величезної холодної газопилової хмари, частинки якої по найрізноманітні­ших орбітах оберталися навколо Сонця, що незадовго до цього сформувалось. З часом форма цієї хмари змінювалась. Зіткнення частинок та обмін енергією між ними призводили до того, що хмара поступово сплющувалася, а орбіти частинок ставали коловими. Більші частинки приєднували до себе менші. Став переважати рух в одному напрямі. Виникали згустки речовини, яка тепер роз­поділялась у вигляді диска, що мав товщину, в тисячу разів меншу від його діаметра. Найшвидше зростала маса найбільших згустків. Потім з великої кількості «розсипчастих» грудок речовини, що утворилися спочатку, виникло кілька великих тіл — планет (мал. 66). За розрахунками, Земля виросла до її сучасної маси за кілька сотень мільйонів років. Холодна на поверхні, вона почала розігріватися всередині внаслідок розпаду радіоактивних елемен­тів. Це зумовило розплавлення земних надр. Важкі елементи утво­рили ядро, а легкі спливли й утворили кору. У рої частинок, що оточував зародки планет, теж відбувався процес злипання части­нок, і виникли супутники планет.

Частинки і тіла різного розміру (діаметром до кількох кіломет­рів) продовжували падати на планети і їхні супутники й після утворення їх кори. Ударившись об поверхню планет і супутників з космічною швидкістю, вони вибухали й утворювали численні кратери.

Гіпотеза про походження Сонячної системи з газопилової хмари дає змогу пояснити відмінності фізичних характеристик планет земної групи і планет-гігантів.

Внаслідок сильного нагрівання хмари поблизу Сонця водень і гелій звітрювались на її окраїни і в планетах земної групи вони майже не збереглись. У віддалених від Сонця частинах газопило­вої хмари панувала низька температура, тому гази тут намерзали на тверді частинки. З цієї речовини, що містила велику кіль­кість водню й гелію, утворилися планети-гіганти. Об'єм і маса цієї віддаленої від Сонця частини хмари були значно більші, ніж тієї, де утворилися планети типу Землі. Тому планети-гіганти ма­ють більшу масу.

Про походження малих тіл Сонячної системи (асте­роїдів і комет) існує кілька різних гіпотез.

Так, понад сто років тому було висловлено припущення, що астероїди — це осколки планети, яка існувала між Мар­сом і Юпітером, але з якоїсь причини зруйнувалась. Б. О. Воронцов-Вельямінов (автор під­ручника) вважає, що всі малі тіла Сонячної системи мають спільне походження. Вони могли утворитися з різних час­тин цієї колись великої і не­однорідної планети внаслідок її вибуху. Гази, пара і дрібні частинки, які після вибуху змерзлися у космічному про­сторі, стали ядрами комет, а уламки більшої густини — ас­тероїдами, що, як показують спостереження, мають явно форму уламків.

Численні кометні ядра, як дрібніші й легші, при своєму утворенні дістали великі й по-різному напрямлені швидкості й відійшли дуже далеко від Сон­ця (або назавжди покинули Сонячну систему).

Інше можливе пояснення походження малих тіл врахо­вує, що далеко не всі зародки виросли в планети. Багато з них залишилися в Сонячній системі як астероїди і метеоритні тіла. На великих відстанях від Сонця ці зародки існують досі у вигляді окремих льодяних брил з домішкою твердих частинок речовини. Це ядра комет, які утворюють величезну хмару, що простягається далеко за межі орбіти Плутона.

Більша частина комет рухається по своїх орбітах на периферії Сонячної системи. Притягання Юпітера може перетворити орбіти деяких з них на дуже витягнуті еліпси, рухаючись по яких комети потрапляють усередину планетної системи. Вони несуть у собі ре­човину, що збереглася в «космічному холодильнику» з часу їх

формування мільярди років тому. На планетах, де за цей час відбу­валися розплавлення, кристалізація та інші фізико-хімічні про­цеси, первісний склад і будова речовини дуже змінилися.

Сучасні дані про вік і хімічний склад порід на різних тілах Сонячної системи цілком узгоджуються з гіпотезою Шмідта, роз­винутою в працях інших учених.

Розрахунки, що проведені за допомогою комп'ютерів і вра­ховують наявність магнітного поля та ряд інших факторів, дають змогу пояснити походження планетної системи з газопилової хмари, яка оточувала близько 5 млрд. років тому молоде Сонце. Проте деякі аспекти цього тривалого складного процесу продов­жують вивчати й уточнювати.