96435

Солнечная система

Реферат

Астрономия и авиация

С начала времен людей интересовало происхождение Земли Солнца звезд и планет. Как они возникли как развиваются и чем всё закончится На протяжении человеческой истории существовало множество самых различных гипотез происхождения Солнца и планет - от мифологической и божественной до космологических.

Русский

2015-10-06

58.5 KB

0 чел.

……………………………….

Реферат

На тему:

Солнечная система

Выполнил: студент 112 группы

Батанов Всеволод Олегович


Аннотация

В данной работе производится анализ темы солнечная система, как она устроена. Какие версии были раньше и существуют в настоящее время. В исследовании подробно рассматриваются разные факты о солнечной системе и о всем что окружает ее.

Цели и задачи работы

1.Представить читателю наиболее подробную информацию о солнечной системе.

2.Разьяснить и детально рассмотреть гипотезы ученых о солнечной системе.

3.Определить важность и значимость каждой гипотезы и формирования солнечной системы.

Объем работы составляет 20 страниц формата А4.

Информация для работы взята из 8 различных источников.

Работу выполнил и подготовил студент первого курса ЧСХТ группы 112

Батанов Всеволод Олегович.


Содержание

1.Введение……………………………………………………………………………………………………………….3стр

2.Первые теории образования Солнечной системы и планет………………………….....4стр.
1)      Гипотеза Иммануила Канта……………………………………………………………………………..4стр.
2)      Гипотеза Пьера Симона Лапласа…………………………………………………...................4стр.
3)      Гипотеза Джеймса Джинса………………………………………………………………………………4стр.

4)      Гипотеза Ханнеса Альвена……………………………………………………………………………….6стр.
5)      Гипотеза Фреда Хойла……………………………………………………………………………………..6стр.
6)      Гипотеза В. А. Амбарцумяна……………………………………………………….....................7стр.
7)      Планетная космогония Шмидта………………………………………………….....................7стр.

8)      Солнечная система…………………………………………………………………........................10стр.

3.Современные представления об образовании Солнечной системы………………..11стр.

4.Заключение……………………………………………………………………………………………………………17стр.

5.Список литературы………………………………………………………………………………………………..19стр.



Введение
     С начала времен людей интересовало происхождение Земли, Солнца, звезд и планет. Как они возникли, как развиваются и чем всё закончится? На протяжении человеческой истории существовало множество самых различных гипотез происхождения Солнца и планет - от мифологической и божественной до космологических. Ученые выдвигали множество гипотез: хорошо обоснованных и не очень, правдоподобных и невероятных, но большинство из них так и не смогли приблизиться к тому, чтобы стать настоящей теорией. По сей день единой, завершённой теории образования звёзд, планет или галактик  не существует.

    Об истории возникновения Солнечной системы, происхождении звезд, Солнца и Земли с давних времен создавалось много учений, и во многих из них содержалась доля истины, объяснявшая какую-либо особенность космогенеза.

Развитие астрономии и других естественных наук послужило основой для создания научных космогонических гипотез. Слово «космогония» происходит от греческого «космос», что означает Мир, Вселенная. Космогония — это наука, которая изучает происхождение и развитие небесных тел, в частности нашей Солнечной системы.

В вопросе происхождения Солнечной системы еще много неясного. Поэтому для объяснения недостаточно изученных явлений обычно выдвигают то или иное научное предположение, или гипотезу. Следовательно, космогоническая гипотеза — это научное предположение о происхождении и развитии небесных тел.

        Открытие Ньютоном в XVII веке закона всемирного тяготения лежит в основе главных идей первых эволюционных космогонических гипотез Канта, Гершеля, Лапласа. Их смысл — в постепенном изменении гравитирующей материи, непрерывной эволюции космических образований путем их уплотнения и ведущей роли в этом процессе сил гравитации.

       Начиная уже с Vв. до новой эры проблемой образования Солнечной системы интересовался Гераклид Понтийский. Из наиболее ранних теорий происхождения Солнечной системы известно учение Рене Декарта 1644 года. Но только со второй половины XVIII века порождаются эволюционные космогонические гипотезы такими учеными, как Бюффон, Кант, Лаплас, Рош, Мейер, Лоньер, Бикертон. И начиная с ХХ века, начинают образовываться современные модели образования Солнечной системы и планет.
 

Первые теории образования Солнечной системы и планет. 

Одна из первых попыток научного объяснения происхождения небесных тел принадлежит известному немецкому философу Иммануилу Канту (1724—1804).

В 1755 году была напечатана его книга «Всеобщая естественная история и теория неба». В ней Кант образно сказал: «Дайте мне материю, и я покажу вам, как из нее должен образоваться мир». Подобно древним грекам, он считал, что первоначальным состоянием мира был хаос, когда пространство Вселенной было заполнено холодными пылевыми частицами. Но вследствие притяжения, действовавшего между ними, хаос распался на отдельные сгущения. В течение долгого времени сгущения росли и уплотнялись. Из более крупного (центрального) сгущения образовалось Солнце, а из других, малых сгущений, — планеты и их спутники.

Знаменитый французский астроном и математик Пьер Симон Лаплас (1749—1827) ничего не знал о гипотезе своего современника Канта: космогонические идеи немецкого философа еще не успели проникнуть во Францию. Создавая собственную гипотезу, Лаплас учел основные особенности строения Солнечной системы и, опираясь на известные ему факты, описал процесс образования Солнечной системы из вращающейся раскаленной газовой туманности...

 Главная же несостоятельность гипотезы Лапласа вскрылась лишь после того, как был сделан подсчет моментов количества движения в Солнечной системе. 

Как известно, момент количества движения планеты равен произведению ее массы на скорость движения по орбите и на расстояние планеты от Солнца. 

     Когда ученые подсчитали все орбитальные и вращательные моменты в Солнечной системе, то оказалось, что на долю планет и их спутников приходится более 98% момента количества движения, а на долю массивного Солнца — только около 2%. Это прямой результат слишком медленного вращения нашего дневного светила, что полностью исключает возможность отделения колец от протосолнца. В самом деле, зная скорость вращения Солнца вокруг своей оси (линейная скорость на солнечном экваторе около 2 км/с), можно, исходя из закона сохранения момента количества движения, подсчитать угловую скорость, которой должно было обладать первичное Солнце. Она действительно оказалась совершенно недостаточной.

       Для гипотезы Лапласа эта трудность оказалась непреодолимой. На смену ей стали выдвигаться другие гипотезы. В частности, гипотеза Джинса, предложенная в 1916 году Джеймсом Джинсом, согласно которой вблизи Солнца прошла звезда и ее притяжение вызвало выброс солнечного вещества, из которого в последующем образовались планеты, должна была объяснить парадокс распределения момента импульса.  Эта гипотеза во всех отношениях представляет собой полную противоположность гипотезе Канта - Лапласа. Если последняя рисует образование планетных систем (в том числе и нашей Солнечной) как единый закономерный процесс эволюции от простого к сложному, то в гипотезе Джинса образование таких систем есть дело случая и представляет редчайшее, исключительное явление.

      Согласно гипотезе Джинса, исходная материя, из которой в дальнейшем образовались планеты, была выброшена из Солнца (которое к тому времени было уже достаточно "старым" и похожим на нынешнее) при случайном прохождении вблизи него некоторой звезды. Это прохождение было настолько близким, что практически его можно рассматривать как столкновение. При таком очень близком прохождении благодаря приливным силам, действовавшим со стороны налетевшей на Солнце звезды, из поверхностных слоев Солнца была выброшена струя газа. Эта струя останется в сфере притяжения Солнца и после того, как звезда уйдет от Солнца. В дальнейшем струя сконденсируется и даст начало планетам.

      Эта гипотеза, владевшая умами астрономов в течение трех десятилетий, предполагает, что образование планетных систем, подобных нашей Солнечной, есть процесс исключительно маловероятный. В самом деле, как подсчитано, столкновения звезд, а также их близкие взаимные прохождения в нашей Галактике могут происходить чрезвычайно редко. 

      Отсюда следует, что, если бы гипотеза Джинса была правильной, то планетных систем, образовавшихся в Галактике за 10 млрд. лет ее эволюции, можно было пересчитать буквально по пальцам. А так как это, по-видимому, не соответствует действительности и число планетных систем в Галактике достаточно велико, гипотеза Джинса оказывается несостоятельной.

      Несостоятельность этой гипотезы следует также и из других соображений. Прежде всего, она страдает тем же фатальным недостатком, что и гипотеза Канта - Лапласа: гипотеза Джинса не в состоянии объяснить, почему подавляющая часть момента количества движения Солнечной системы сосредоточена в орбитальном движении планет.       Математические расчеты, выполненные в свое время Н. Н. Парийским, показали, что при всех случаях в рамках гипотезы Джинса образуются планеты с очень маленькими орбитами. Еще раньше на эту классическую космогоническую трудность применительно к гипотезе Джинса указал американец Рессел.

      Наконец, ниоткуда не следует, что выброшенная из Солнца струя горячего газа может сконденсироваться в планеты. Наоборот, расчеты ряда известных астрофизиков, в частности, Лаймана Спитцера, показали, что вещество струи рассеется в окружающем пространстве и конденсации не будет. Таким образом, космогоническая гипотеза Джинса оказалась полностью несостоятельной. Это стало очевидным уже в конце тридцатых годов ХХ столетия.
Прогрессивное значение этих гипотез огромно, ибо впервые в истории науки на основе известных в то время законов природы была сделана попытка объяснить происхождение Солнечной системы. И начиная с ХХ века, начинают образовываться современные модели образования Солнечной системы и планет.

      Из таких гипотез происхождения солнечной системы наиболее известна электромагнитная гипотеза шведского астрофизика X. Альвена, усовершенствованная Ф. Хойлом.. Альвен исходил из предположения, что некогда Солнце обладало очень сильным электромагнитным полем. Туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных атомов. Под действием излучений и столкновений атомы ионизировались. Ионы попадали в ловушки из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло свой вращательный момент, передавая его газовому облаку.
     Слабость предложенной гипотезы заключалась в том, что атомы наиболее легких элементов должны были ионизироваться ближе к Солнцу, атомы тяжелых элементов - дальше. Значит, ближайшие к Солнцу планеты должны были бы состоять из наилегчайших элементов - водорода и гелия, а более отдаленные - из железа и никеля.       Наблюдения говорят об обратном. Чтобы преодолеть эту трудность, английский астроном Ф. Хойл предложил новый вариант гипотезы. Солнце зародилось в недрах туманности. Оно быстро вращалось, и туманность становилась все более плоской, превращаясь в диск.  Постепенно диск начинал тоже разгоняться, а Солнце тормозилось. Момент количества Движения переходил к диску. Затем в нем образовались планеты. Если предположить, что первоначальная туманность уже обладала) магнитным полем, то вполне могло произойти перераспределение углового момента . 

     Трудностями и противоречиями гипотезы Хойла являются следующие: во-первых, нелегко представить, как могли "отсортироваться" избыточный водород и гелий в первоначальном газовом диске, из которого образовались планеты, поскольку химический состав планет явно отличен от химического состава Солнца; во-вторых, не совсем ясно, каким образом легкие газы покинули Солнечную систему (процесс испарения, предлагаемый Хойлом, сталкивается со значительными трудностями); в-третьих, главной трудностью гипотезы Хойла является требование слишком сильного магнитного поля у "протосолнца", резко противоречащее современным астрофизическим представлениям.

      Вторая гипотеза, выдвинутая акад. В. А. Амбарцумяном, состоит в том, что звезды образуются из некоторого сверхплотного вещества. Основой этого кажущегося неожиданным предположения является вывод, что в наблюдаемой Вселенной процессы распада преобладают над процессом соединения. Если это так, то наиболее важный космогонический процесс - образование звезд - должен быть переходом вещества из более плотного состояния в менее плотное, а не наоборот, как предполагает гипотеза образования звезд из газа.
 Гипотеза, как отмечает Т.А. Агекян, требует, чтобы во Вселенной существовал материал - сверхплотное вещество, которого еще никто ни при каких обстоятельствах не наблюдал и многие свойства которого остаются неизвестными. Однако, по мнению ученых, это обстоятельство нельзя считать недостатком гипотезы по той простой причине, что, изучая проблему происхождения звезд и звездных систем, мы выходим за круг явлений, связанных с обычной деятельностью человека. Сверхплотная материя, если она существует, должна быть недоступна современным средствам наблюдения, так как она занимает очень малые объемы пространства и почти не излучает. Основные ее свойства -необычайно высокая плотность и огромный запас энергии, которая бурно выделяется при распаде такого вещества.

      Возможность существований сверхплотных масс материи рассматривалась Г. Р. Оппенгеймером, Г. М. Волковым. В свое время В. А. Амбарцумян и Г. С. Саакян показали, что могут существовать массы со сверхплотными ядрами, состоящими из тяжелых элементарных частиц - гиперонов. Радиусы таких объектов составляют всего несколько километров, а массы мало уступают массе Солнца, так что средняя плотность равна миллионам тонн на кубический сантиметр.

                     Планетная космогония Шмидта

Анализируя основные закономерности движения планет, академик О. Ю. Шмидт (1891—1956) пришел к заключению, что выводы Канта и Лапласа об образовании планет из рассеянного вещества в своей основе были верны. Только сам процесс формирования планет был представлен неправильно. 

В основе космогонической гипотезы Шмидта лежит идея образования планет не в результате сжатия раскаленных газовых сгустков, а путем аккумуляции (объединения) холодных твердых частиц и тел. Эти тела — так называемые планетезимали, по своим размерам близкие к метеороидам и астероидам, — в относительно короткое (по астрономическим меркам) время сформировались из пыли и газа дискообразной туманности — протопланетного (допланетного) облака, окружавшего молодое Солнце. Отсюда неизбежно следовало, что наша Земля никогда не была огненно- жидкой. Будучи вначале холодной, она разогрелась лишь потом, благодаря распаду радиоактивных элементов. Рассмотрим процесс формирования планет Солнечной системы более подробно.

О. Ю. Шмидт предположил, что допланетное облако было захвачено Солнцем, когда оно, двигаясь вокруг центра Галактики, проходило сквозь межзвездную туманность.

Сейчас большинство космогонистов придерживается взгляда о совместном образовании Солнца и планет из одного и того же газопылевого облака. И судить о том, каким было это облако, можно лишь косвенно, исходя из наших знаний о Солнечной системе.

Неоценимую услугу в этом вопросе оказывают ученым метеориты. Ведь метеоритное вещество мало изменилось с тех пор, как около 4,5 млрд. лет назад оно собралось в небольшие планетезимали, а затем участвовало в образовании тел астероидных размеров. В последние годы выяснилось, что метеоритное вещество хранит в зашифрованном виде «запись» даже тех событий, которые предшествовали началу эволюции протопланетного облака. Специалисты считают, что так называемые углистые хондриты — это просто «спрессованная» межзвездная пыль, входившая в состав бывшей протопланетной туманности. Ее начальная масса составляла, видимо, около 5% от массы самого Солнца.

Итак, исходным материалом для формирования планет явилось допланетное облако. В гипотезе Шмидта это облако не пылевое и не газовое, а газопылевое, что существенно меняет процесс его развития. Поначалу частицы газа и пыли, составлявшие облако, обладали хаотическими движениями и поэтому часто сталкивались между собой. Известно, что столкновения атомов газа происходят упруго, а молекул — почти упруго. Другими словами, атомы и молекулы газа после столкновений отскакивали друг от друга почти с прежними скоростями; беспорядочность их движения почти не уменьшалась.

Совсем иначе ведут себя пылинки: они сталкиваются неупруго. Поэтому скорости пылинок, претерпевших столкновения, уменьшались. Их кинетическая энергия превращалась в тепловую; последняя излучалась в окружающее пространство...

Как видим, разрабатывая свою гипотезу, Шмидт учел процесс перехода механической энергии движения пылевых частиц в тепло, что сыграло главную роль в развитии газопылевого облака. Это позволило ученому успешно объяснить превращение облака в планетную систему.

Потеря кинетической энергии пылинок приводила к тому, что они оседали к экваториальной плоскости газопылевого облака. Это происходило примерно в течение 100 тыс. лет. Так пылевая составляющая облака постепенно превратилась во вращающийся пылевой диск. Произошло как бы расслоение облака на пылевой диск и сфероидальную газовую среду.

В какой-то момент плотность частиц в пылевом диске достигла критического значения и наступила так называемая гравитационная неустойчивость. В результате диск разбился на отдельные пылевые сгущения. Но благодаря гравитационному взаимодействию такие сгущения сталкивались, объединялись и уплотнялись, превращаясь в планетезимали. Примерно через 1 млн. лет масса планетезималей становится сравнимой с массой крупнейших астероидов, известных в настоящее время. Они двигались вокруг молодого Солнца в одном направлении — в направлении вращения допланетного облака.

Следующий этап развития состоял в объединении планетезималей в планеты. Он занял гораздо больше времени, чем предыдущий — образование пылевого диска и формирование роя планетезималей.

Относительные скорости планетезималей были сравнительно невелики — порядка 10—100 м/с. И, сталкиваясь между собой, они в большинстве случаев объединялись.

В каждой «зоне питания» находились тела, которые росли гораздо быстрее остальных. Они стали зародышами будущих планет. Результаты моделирования для зоны планет земной группы показали, что Земля приобрела 98% своей массы за 100 млн. лет. Эта оценка продолжительности роста Земли принадлежит московскому астроному Виктору Сергеевичу Сафронову (1917—1999), который вместе с Борисом Юльевичем Левиным (1912—1989), Василием Григорьевичем Фесенковым и некоторыми другими отечественными учеными занимался разработкой гипотезы О. Ю. Шмидта.

Процесс образования планет-гигантов Юпитера и Сатурна можно разделить на два этапа. На первом, длившемся десятки миллионов лет в области Юпитера и около 100 млн. лет в области Сатурна, тоже происходила аккумуляция планетезималей (твердых тел), подобная той, что совершалась в зоне планет земной группы. Но с достижением протопланетами некоторой критической массы, равной примерно 3—5 массам Земли, начался второй этап образования гигантов — аккреция газа на массивные твердые ядра. Она длилась, по-видимому, около 1 млн. лет.

Образование твердых ядер Урана и Нептуна заняло несколько сот миллионов лет. Кроме того, температура на окраинах планетной системы была очень низкой, поэтому в состав планет-гигантов и их спутников вошло еще много замерзшей воды и замороженных газов — аммиака и метана.

При объединении многочисленных сгущений в планеты происходило естественное осреднение их орбит. Образовавшиеся планеты стали двигаться почти в одной плоскости и почти по круговым орбитам.

В этом едином космогоническом процессе вокруг планет возникали их спутники — луны. Образование спутников шло аналогичным путем. Происхождение спутников Юпитера, Сатурна и Нептуна, обладающих обратным движением, объясняется их захватом.

В рамках планетной космогонии Шмидта прекрасное объяснение получило четкое разделение больших планет на две группы по своим физико-химическим особенностям. Вначале газопылевое облако было однородно и, подобно Солнцу, состояло в основном из водорода и гелия. К этим двум газам в небольшом количестве были подмешаны другие химические элементы. Твердое вещество в виде пылинок составляло около 1 % первоначальной массы допланетного облака. На первом этапе эволюции облака, когда пылевые частицы собрались в плоский непрозрачный диск, солнечные лучи не могли прогреть всю его толщу одинаково. В зоне современной орбиты Плутона температура внутри диска была ненамного выше абсолютного нуля. В зоне орбиты Земли она была близка к О °С. А части диска, расположенные около Солнца, сильно нагревались его лучами, и из пылинок выделялись газы.

Наиболее легкие, особенно водород и гелий, рассеивались в пространстве, а также под действием давления света и мощных корпускулярных потоков (солнечного ветра) устремлялись в холодную зону. Там газы обильно намерзали на пылевых частицах и быстро их укрупняли. С течением времени в прогреваемой зоне остались лишь частицы тугоплавких силикатов и металлов. Из этих тяжелых веществ и образовались сравнительно небольшие планеты земной группы.

А вдали от Солнца, где в изобилии скопился водород и другие летучие вещества, возникли планеты-гиганты с малой средней плотностью. Так произошло разделение планет на две группы.

Такова в общих чертах картина образования планет и их спутников по гипотезе академика О. Ю. Шмидта, дополненной результатами новейших исследований.

Гипотеза Шмидта объясняет основные закономерности Солнечной системы: формы, размеры и расположение планетных орбит, распределение планет в пространстве в связи с их массой и многое другое. О.Ю. Шмидту удалось теоретически объяснить закон планетных расстояний, т.е. связь радиуса орбиты с её номером(в порядке удаления от Солнца). Хотя на частном примере Шмидт показал принципиальную возможность захвата, сама идея о захвате ”протопланетного” облака теоретически была плохо обоснована, и эта часть гипотезы Шмидта оказалась самой слабой.
В рамках его гипотезы плохо разработан вопрос о происхождении спутников планет, например Луны, которая обладает относительно большой массой и вместе с Землей образуют двойную планету. Остались необъясненными обратное вращение Венеры, положение оси вращения Урана и ряд других деталей, пусть второстепенных, но требующих все-таки объяснения.  

Солнечная система

Солнечная система состоит из 9 планет: Меркурия, Венеры, Земли, Марса, (Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, Плутона. Все планеты движутся в одном направлении, в единой плоскости (за исключением Плутона) по почти круговым орбитам. От центра до окраины Солнечной системы (до Плутона) 5,5 световых часов. Расстояние от Солнца до Земли 149 млн. км, что составляет 107 его диаметров.

Малые планеты, как и большинство спутников планет, не имеют атмосферы, так как сила тяготения на их поверхности недостаточна для удержания газов. В атмосфере Венеры преобладает углекислый газ, в атмосфере Юпитера аммиак. На Луне и Марсе имеются кратеры вулканического происхождения.
Радиус Земли 6,3 тыс. км. Масса 621 тонн. Плотность 5,5 г/см3. Скорость вращения вокруг Солнца 30 км/сек.
Земля состоит из литосферы (земной коры), протяженностью 10-80 км, мантии и ядра. В атмосфере Земли, вес которой 5 300 000 млрд. тонн, преобладает азот и кислород. Разделяется она на тропосферу (до 9 —17 км) — «фабрику погоды», стратосферу (до 55 км) — «кладовую погоды», ионосферу, которая состоит из заряженных под воздействием излучений Солнца частиц, и зону рассеивания, располагающуюся на высоте 800-1000 км. Пояса радиации из частиц высоких энергий выше атмосферы предохраняют Землю от жестких космических лучей, губительных для всего живого

Современные представления об образовании Солнечной системы
На рубеже XIX и XX веков большое распространение получила приливная гипотеза. Так, американцы Т. Чемберлен в 1901 г и Ф. Мультон в 1905 г выдвинули концепцию о встрече Солнца со звездой, вызвавшей приливный выброс вещества Солнца, известную под названием «теории встречи» или планетезимальной гипотезы. В соответствии с ней Солнце первоначально представляло собой одиночную постоянную звезду — первичное Солнце. Позднее под действием сил притяжения какой-то близко проходившей крупной звезды часть его вещества была отторгнута и отделилась от него. Затем рассеянное вещество консолидировалось в планетезимали. Последние, вращаясь вокруг Солнца, по-видимому, сконцентрировались в нескольких точках, образовав планеты. 
После Лапласа, первый ученый, который попытался рассматривать планеты как результат функционирования Солнца как звезды, был Бикерланд. В 1912 году Бикерланд на основе дискретности орбит спутников Солнца предположил, что ионы, выброшенные Солнцем, образовали кольца в магнитном поле Солнца. 
Учитывая особенности распределения моментов количества движения в Солнечной системе, Г. Аррениус в 1913 году выдвинул теорию о прямом столкновении Солнца со звездой, в результате которого остались Солнце и длинное волокно, которое вращаясь, распалось на части и положило начало планетам. В основу своей концепции ученый положил опять-таки случайный фактор, не учитывающий прослеживающейся в строении солнечной системы закономерности. 
Похожей на теории Аррениуса была провозглашенная в 1916 году Джеффрисом идея о скользящем столкновении Солнца со звездой, которое привело к возникновению длинного волокна, распавшегося на части. 
В 1916 году была выдвинута популярная в свое время теория Джинса, английского физика, изучавшего состав газов. Он считал размеры и массу Солнца постоянными, неизменными величинами, так же как и силы его вращения. Его идея заключалась в частичном участии Солнца в формировании системы планет под действием двух вращающихся звезд: Солнца и его «случайной» соседки, вырвавшей из Солнца газовый рукав. 
Итак, следуя теории Чемберлена-Мультона, Джинс предполагал встречу первичного Солнца и какой-то звезды. Однако в остальном его объяснения существенно отличаются от положения Чемберлена и Мультона. По Джинсу наиболее мощное отделение вещества при прохождении звезды около Солнца должно произойти в направлении линии наикратчайшего расстояния между двумя телами. Далее вещество, отделившееся от солнечной атмосферы, должно было образовать массу сигарообразной формы со значительным сосредоточением материала в центральной части. Наиболее отдаленная от Солнца часть массы, состоявшая главным образом из внешнего вещества Солнца, должна была иметь малую плотность, в то время как ближняя к Солнцу часть, преимущественно состоявшая из вещества, извлеченного из более глубоких зон Солнца, должна была иметь более высокую плотность. Предполагается, что позднее сигарообразная масса разделилась на более мелкие массы, сконденсировавшиеся и образовавшие соответствующие планеты. Так гипотетически объясняется приуроченность к средней части системы двух наиболее крупных планет — Юпитера и Сатурна, а также и более высокая плотность вещества внутренних планет по сравнению с внешними. В этой своей догадке Джинс интуитивно предвидел роль Солнечных зон звездной трансформации, перемещающихся вглубь звезды, и при последовательном сбросе оболочек дающих более уплотненное вещество формирующимся планетам. Джинс также был очень близок к решению проблемы о перетоке вещества в системе тесной двойной звезды, не являющейся случайным образованием. 
Гипотеза Джинса была несколько видоизменена Джеффрисом, который дал геофизическое и геохимическое обоснование представлений о прохождении всех планет в прошлом через жидкую стадию развития. Одним из критиков гипотезы Джинса и Джеффриса был Рэссел (1935 г.), утверждавший, что концепция Джинса не может объяснить существующих размеров Солнечной системы и, особенно угловую скорость Солнца. 
Итак, можно сказать, что и Лаплас и Джинс оба стояли на правильном пути к решению задачи, и именно из разрешения противоречия в их взглядах могла родиться истина о частичном участии Солнца в формировании системы. 
Не случайно, видимо, ученый Берлаге в 1930 году снова вернулся к идее Лапласа и выдвинул более прогрессивную гипотезу, чем у Джинса, в которой за основу принял выбросы частиц из Солнца и образование газовых дисков или вращающихся колец, которые дали начало планетам. 
Интересно, что уже в 1935 году ученым Рэсселом была высказана мысль о том, что Солнце было двойной звездой. Однако, не доведя свою мысль до логического завершения, ученый предположил, что эту двойную звезду разорвала встречная звезда, образовав волокно. 
Английский теоретик Литтлтон высказал много интересных мыслей, в частности, в 1936 году идею о причастности Солнца к тройной звездной системе. При этом, пытаясь устранить указанные Рэсселом дефекты теории Джинса, Литтлтон сделал допущение, что какая-то звезда приблизилась к существовавшей двойной звезде Солнца и обусловила разрыв пары. Приливные силы, вызванные близко находившимися третьей звездой и звездой-напарницей, привели к возникновению между ними удлиненной ленты материи (волокна), которая позднее была захвачена Солнцем и конденсировалась вокруг него в виде планет. Математически было показано, что при движении двух звезд в разном направлении, возникающая меж ними лента материи может быть легко захвачена Солнцем. 
Кроме того Литтлтоном выдвинута гипотеза о том, что Плутон является бывшим спутником Нептуна, который после столкновения с другой планетой (Тритоном) был выброшен на свою сильно эксцентрическую и наклонную орбиту. 
Таким образом, ученым приходила в голову мысль о том, что Солнце развивалось не в одиночку, а в составе многокомпонентной системы. 
В 1942 году X. Альвен высказал космическую гипотезу, согласно которой Солнце наткнулось на межзвездное облако газа, атомы которого, падая на Солнце, ионизировались и стали двигаться по орбитам, предписываемым магнитным полем. Ионизированные атомы двигались вдоль линий магнитного поля Солнца и поступали в определенные места равновесия экваториальной плоскости. В том случае, когда атомы испытывали ускорение в сторону Солнца с определенными скоростями и ионизировались на определенных расстояниях от Солнца, математический расчет показал, что конеч- ное распределение плотности ионов грубо должно соответствовать расположению внешних планет. 
Теория Альвена интересна, но считается, что она не может объяснить возникновения внутренних планет. Кроме того, возможность встречи Солнца с газовым облаком рассматривается как маловероятная. 
Как продолжение гипотезы Альвена в 1943 году советский математик и физик О. Шмидт выдвинул «метеоритную теорию». Согласно этой широко известной теории, Солнце встретило и захватило космическую туманность межзвездных частиц, из которых в результате соударений образовались планеты. Он исходил из предпосылок двух неразрешенных вопросов:«где же нашлась у Солнца сила, чтобы так далеко отбросить будущую Землю, и где эта одинокая, проходившая мимо звезда?». И этот вопрос Шмидт задавал не случайно. Он никак не предполагал, что этой звездой был двойник Солнца, ныне угасший и поэтому не проявляющий свойств звезды. Следуя Канту, Шмидт взял за основу развивающейся материи бесконечные скопления холодной космической пыли, которые образовывали, по его мнению, бесформенные сгустки газово-пылевых веществ. Каждый сгусток постепенно рос, вбирая в себя гигантские обломки и маленькие частицы из межзвездной туманности, падающие на поверхность и отдающие силу движения растущей планете. Шмидт считал, что лишь позднее началось колебание и вращение Земли, а также частичный разогрев и расплавление горных пород благодаря распаду радиоактивных элементов. Интересно, что радиоактивному распаду элементов Шмидт приписал определенную роль в происхождении планеты, не уделив при этом никакого внимания ядерному синтезу ее вещества, т.е. рассматривал качественный состав космических тел, как вполне образовавшийся, а не в постепенном развитии, от чего за три столетия до Шмидта предостерегал еще Декарт. 
Итак, по Шмидту, планеты родились не из самого Солнца, в чем он оказался прав только частично. При наличии высокого уровня математического обоснования космогоническая теория Шмидта полностью обошла вопрос качественного развития материи. Как показал Я. Мияки в 1969 году, прямые наблюдательные данные астрономов давно со всей несомненностью показали, что химический состав разных звезд различен, и что различие состава звезд, несомненно, обусловлено их эволюцией и связано со спектральным классом звезды. 
Огромной заслугой астрономов всех веков является скрупулезное изучения параметров движения небесных тел Солнечной системы и Галактики и других количественных характеристик: их размеров, массы, плотности, альбедо, звездной величины, спектрального химического состава, температуры и т.д. Все это создало предпосылки для установления взаимосвязи целого ряда процессов и явлений, происходящих в космосе и управляющих формированием и развитием космических тел, завершившихся созданием концепции взаимообусловленности атомообразования и планетообразования в космосе (КВАП) А. Е. Ходькова (1943-45 гг). 
Согласно рассматриваемой концепции КВАП космические тела возникают и развиваются как внешние следствия внутренних процессов звездной эволюции — развития атомов химических элементов. Звезды являются естественными производителями ядер химических элементов, развитие их протекает как последовательный периодический стадийный процесс формирования ядер периодов химических элементов и вторичных тел — спутников звезд. Происходит это через взрывные события, определяющиеся высвобождением избыточной космической энергии. 
Первоначально А.Е. Ходькову представлялось, что наблюдаемая Солнечно-планетная система является продуктом развития одиночной звезды с непосредственно порождаемыми ею спутниками. История солнечной системы представлялась как история развития по законам КВАП одиночной звезды Солнца. 
В процессе последующего анализа и расчетов, А.Е.Ходьковым выяснено, что в составе Солнечной системы непосредственно планетами Солнца являются лишь Меркурий и Венера. Остальные планеты - ранее претерпевшие свой цикл развития звезды — от зарождения до затухания, с той или иной выраженной полнотой эволюции по закону КВАП. Типичным представителем такой угасшей звезды является Юпитер. 
Расчеты показали, что наблюдаемая Солнечная система - гетерогенна и разновозрастна, и среди известных всем нам планет, действительно, производными по механизму КВАП являются только Меркурий и Венера. Земля и Марс рождены Юпитером и перехвачены от него Солнцем. Сатурн, Уран, Нептун, Юпитер - бывшие двойники солнца и друг друга. Все они в свое время развивались по закону КВАП, порождая периоды химических элементов и соответствующие спутники. 
После блистательных успехов ядерной физики недопустимо было обходить молчанием вопрос о происхождении химических элементов и качественном развитии материи в Космических масштабах. Если механистическая теория Лапласа для XVIII века была крупнейшим научным достижением и успехом, то для XX века такой уровень решения космогонической проблемы уже не достаточен. Надо было ставить вопрос о развитии химических элементов, как о кардинальной проблеме космогонии. 
Вероятно, возраст Луны и Земли близок возрасту Солнца, полагал в 50-60 гг академик В.Фесенков. И вещество, из которого они состоят, возникало из околосолнечной газово-пылевой туманности, а не из межзвездных скоплений. По Фесенкову, Луна и Земля — «дети молодого Солнца», которое вращаясь и постепенно сгущаясь, рождало вокруг себя вихревые сгущения — будущие планеты и их спутники. В отношении Луны ученый оказался прав, ее происхождение, действительно, связано с взрывом молодого Солнца. 
Вейцзекер в 1944 году исследовал проблему эволюции Вселенной с гидродинамической точки зрения и показал, что в сжимающейся оболочке протосолнца могли образовываться турбулентные завихрения, из которых возникли планеты и спутники. По его мнению, первичная Вселенная состояла из газов, содержавших различные элементы, при этом скорость движения газового вещества в разных местах была разной. Вследствие этого возникали турбулентные токи и многочисленные вихри. Плотность газа возрастала в направлении к центру каждого вихря, и в этих местах постепенно начиналась конденсация атомов. Таким образом, Вселенная распалась на множество вихрей, образовавших материнские туманности, в чем усматривается непосредственная связь с учением Декарта. Внутри каждой туманности существовали свои турбулентные токи, образовавшие материнские тела звездных скоплений, и наконец, в каждом звездном скоплении возникали постоянные звезды и планеты. 
Солнце является одной из возникших таким образом постоянных звезд. Предполагается, что на ранней стадии развития оно было окружено быстро вращавшейся газовой мантией с массой около 1/10 массы Солнца. Благодаря вращению, газовая мантия приобрела дисковидную форму; температура внутри газовой мантии убывала обратно пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Внутри этой линзы те же турбулентные токи привели к возникновению вихрей, вызвавших конденсацию и соответственно — образование планет. Указанная вихревая теория объясняет большую плотность внутренних планет и их меньшие размеры следующим образом. Поскольку температура в дисковидной линзе ниже во внешней ее части, то здесь наиболее возможно перенасыщение газового вещества и легче всего осуществима его конденсация. При конденсации, во внутренней части концентрировалось только неорганическое вещество, в то время, как внешняя часть, вследствие более низкой температуры состояла из водорода, метана и аммиака. Количество конденсировавшегося вещества было больше во внешней части, в соответствии с чем, центры конденсации там росли быстрее, чем внутренние центры, улавливавшие вещество гравитационно. Во внутренней части, материал газовой мантии каждого центра, по-видимому, диссипировал до приобретения гравитационной массы, достаточно большой для захвата значительного количества окружающего материала. Поэтому, по Вейцзекеру, Марс и другие внутренние планеты имеют меньшие размеры и более высокую плотность, а Юпитер и все внешние планеты — меньшую плотность и более крупные массы. Однако, и в данном случае, остается неясным вопрос, почему так мала угловая скорость Солнца, на который его теория ответа не дает. Вейцзекер предполагал, что исходный состав газа первичной Вселенной был таким же, как и сейчас, а турбулентное движение происходило в нем на первой стадии развития процесса, что неубедительно. 
Мысль ученых снова вернулась к идее двойной звезды Солнца, когда Хойл в 1944 году предположил, что второй компонент двойной звезды стал сверхновой звездой, которая сбросила газовые оболочки и перестала существовать. Хойл создал теорию происхождения Солнечной системы, исходя из представления Литтлтона о двойной звезде. По Хойлу, Солнце принадлежала к группе двойных звезд, причем вторая звезда, вероятно, была больше Солнца. Масса второй звезды была настолько велика, что высокое потребление водорода, являющегося источником энергии звезд, привело к истощению его запасов в очень короткий промежуток времени. В результате, для сохранения внутреннего равновесия тела и излучаемой энергии большая звезда начала сжиматься. Сокращение звезды вызвало повышение ее внутренней температуры и скорости вращения, пока наконец ни было достигнуто состояние такой неустойчивости, при котором произошел взрыв типа сверхновой звезды. При таком взрыве звезда должна была быстро разрушиться, извергая свое вещество, наподобие колеса фейерверка. При возникших высоких температурах, гелий в центральной части зоны взрыва, по Хойлу, должен был синтезироваться в более тяжелые элементы. 
В любом случае, в результате взрыва сверхновой звезды возник колоссальный газовый объем или пылевое облако, которое должно было остаться около Солнца, образовав мантию. Это облако должно было постепенно остывать, вследствие чего происходила конденсация, и частицы пыли концентрировались на месте современных планет. Предполагая, что взрываться может любая звезда, кроме Солнца, Хойл был весьма близок к пониманию функции второй звезды, справедливой и для случая, когда она осталась в системе и перестала быть звездой. Ошибка Хойла, так же как и других исследователей,— в том, что считалось: «постоянная» звезда вечно должна быть звездой. Но уже совсем недалеко до понимания, что все сущее должно иметь начало и конец, так же как и звезды. 
Гипотеза Уиппла (1947 г.) основана на космогонической концепции пылевого облака, которое сходно с находимыми в Млечном Пути массами и состоит из газового вещества и мелких твердых частиц, которые постепенно концентрировались в узлах и ядрах. Само пылевое облако не имело углового момента, но внутри него существовали течения, позволявшие частицам конденсироваться и образовывать планеты. Так Уиппл объяснил небольшое значение углового момента Солнца, а орбитальный момент планет — как результат существования течений внутри пылевого облака. 
В том же 1947 году Куйпер выдвинул «аккумулятивную или, аккреционную теорию», по которой первично существовало окружавшее первичное Солнце солнечное облако, которое быстро приобрело форму уплощенного диска, ориентированного в эллиптической плоскости современной солнечной системы. Оно имело массу около 1/10 массы Солнца; его химический состав пред- положительно соответствовал современной распространенности элементов во Вселенной. Облако представляло собой смесь газового вещества и тонкой пыли; действие турбулентных потоков внутри облака привело к неравномерному распределению плотностей. Как следствие — облако претерпело разделение на вихри или протопланеты. Центры тяжести протопланет были близки к положению современных планет. Первоначально протопланеты также имели дисковидную форму и быстро аккумулировали вещество в соответствующих местах вокруг Солнца. Вначале протопланеты занимали все пространство между Меркурием и Плутоном, соприкасались друг с другом, но по мере развития аккреции, разъедин- лись. 
Облако и протопланеты из-за утечки с периферии экваторов газового вещества постепенно теряли угловую скорость. Энергия, терявшаяся при этом, по Куйперу, возмещалась гравитационной энергией планетной конденсации, равно как и энергией падающего на Солнце вещества. Хотя происхождение солнечного облака Хойла и Куйпера и не ясно, оно, по-видимому, возникло одновременно с Солнцем и имело гравитационную неустойчивость в оболочке, окружавшей протосолнце. 
Таким образом, противоречивые данные (в импульсах вращения) об участии Солнца в формировании Солнечной системы трактовались исследователями весьма однозначно, по взаимоисключающему признаку. 
Из 20 наиболее выдающихся исследователей Космоса, полностью отрицали роль Солнца в образовании Солнечной системы: Декарт, Кант, Шмидт, частично отрицали роль Солнца — Альвен и Уиппл. 
Предполагали формирование Солнечной системы только за счет эволюции Солнца: Лаплас, Бикерланд, Берлаге, Фесенков, Вейцзекер, Куйпер. 
Многие были не так далеко от истины, предполагая тесное взаимодействие Солнца с другой звездой: это Аррениус, Чемберлен, Мультон, Бикертон, Джеффрис, Рэссел, Хойл. 
В каждом из упомянутых учений содержалась доля истины, объясняющая одну из отдельных особенностей формирования Солнечной системы.

Заключение

Наша Галактика содержит около 100 млрд. звезд, всего галактик, которые в принципе наблюдаемы примерно 10 млрд. Почему же, спрашивается, надо тратить время на выяснение подробностей рождения Солнца? Ведь, по сути, оно представляет собой посредственную, ничем не примечательную звезду, появившуюся около 4,6 млрд. лет назад. Солнце старше Плеяд, возраст которых несколько десятков миллионов лет, но заведомо моложе красных гигантов, населяющих шаровые скопления (их возраст 14 млрд. лет).
Дело в том, что Солнце до сих пор остается единственной известной науке звездой, на одной из планет которой существует жизнь. Поэтому чрезвычайно интересно исследовать механизм возникновения Солнечной системы. Может оказаться, что планеты образуются, как правило, при рождении какой-нибудь звезды. В этом случае заметно увеличилась бы вероятность обнаружить жизнь еще где-нибудь во Вселенной. Такая возможность представляет большой интерес, причем не только с научной точки зрения.
Важным выводом изучения проблемы образования Солнечной системы является заключение о закономерности одновременного образования звезд с планетными системами. "Обладающее значительным вращательным моментом облако на основании законов механики просто не может превратиться в одиночную медленно вращающуюся звезды (вроде Солнца, но без планет). Вернее сказать, если бы такая звезда образовалась - это было бы большой редкостью" . Иными словами, почти наверняка практически все звезды типа Солнца, которых пока считают одиночными, имеют невидимые спутники с достаточно малой массой и светимостью. И среди них можно ожидать звезды, окруженные семьей планет. 

Исследование земных пород радиоактивными методами показало, например, что возраст Земли составляет несколько миллиардов лет. Такую же давность имеют метеориты и образцы лунных пород. Окаменелые останки животных, обнаруженные в различных геологических отложениях, рассказали об эволюции жизни на Земле — медленной смене растительного и животного мира. Да и сама Земля в течение своей долгой геологической истории претерпела колоссальные изменения. Еще М. В. Ломоносов писал: «...твердо помнить должно, что все видимые телесные на Земле вещи и весь мир не в таком состоянии были с начала от созидания, как ныне находим». 
Устройство Солнечной системы не является случайным собранием небесных тел. Напротив, в ее строении усматривается целый ряд определенных закономерностей.

1.  Все большие планеты движутся вокруг Солнца по орбитам, близким к круговым.

2.  Орбиты больших планет лежат почти в одной плоскости, практически совпадающей с плоскостью солнечного экватора.

3.   Все без исключения планеты обращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении — противоположном вращению часовой стрелки (если Солнечную систему наблюдать со стороны ее северного полюса). В эту же сторону вращается и Солнце вокруг своей оси.

Общее направление движения такого большого числа небесных тел (одних малых планет — сотни тысяч!) указывает на то, что все они некогда были приведены в упорядоченное движение каким-то единым космическим механизмом.

4.  Кроме того, Солнце и шесть больших планет — Меркурий, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн и Нептун — вращаются вокруг своей оси в направлении орбитального движения, то есть с запада на восток. Исключением из этой закономерности являются Венера, Уран и Плутон. Они вращаются вокруг оси в обратном направлении — с востока на запад.

5.  Спутники планет движутся в плоскостях, близких к плоскостям планетных экваторов.

Отмеченные закономерности свидетельствуют о том, что Солнечная система действительно единая семья. На это указывает также связь между физическими свойствами больших планет и их расположением в порядке удаления от центрального светила. Как говорилось выше, ближайшие к Солнцу образуют группу земноподобных планет (Меркурий, Венера, Земля и Марс), а далекие от Солнца — группу планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).

Особняком стоит далекий Плутон. По своим физическим характеристикам и составу он похож на крупные спутники планет-гигантов. Возможно, что в прошлом Плутон был спутником Нептуна. Таким образом, есть все основания предполагать, что тела Солнечной системы образовались в результате какого-то единого процесса. Иначе невозможно объяснить, почему они подчиняются общим закономерностям. И любая гипотеза, рассматривающая происхождение Солнечной системы, лишь тогда может стать настоящей теорией, если она не только объясняет современное состояние Солнечной системы, но и может прогнозировать ее эволюцию.

                       

                                                

Список литературы

1.      Горелов А.А. Концепции современного естествознания.[текст] Издательство «Центр», Москва, 1997. – 43-47 с.

2.      Зигель Ф.Ю. Астрономия в ее развитии.[текст] Издательство «Просвещение», Москва, 1988. – 143-144с.

3.      Каплан С.А. Физика звезд.[текст]Издательство «Наука», Москва, 1970. – 36-37с.

4.      Коротцев О.Н. Астрономия для всех.[текст] Издательство «Азбука-классика», Санкт-Петербург, 2004. - 277-284с.

5.      Новиков И.Д.Эволюция Вселенной.[текст] Издательство «Наука», Москва, 1983.  - 46с.

6.Ходьков А.Е. Виноградова М.Г. От атома водорода до Солнечной системы или основы новой космогонической теории. СПб.: Изд-во «Недра», 1996. 
7. Миессеров К.Г. Новый взгляд на образование Солнечной системы и эволюцию Вселенной. М.: Изд-во «Машиностроение»,1993. 
8. Брандт Дж. Ходж П. Астрофизика Солнечной системы. М.: Изд-во «Мир»,1999.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

47553. Методические рекомендации. Менеджмент организации 224 KB
  Выбор темы проекта Требования к структуре и содержанию проекта Процедура сдачи и защиты проекта ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ ПО СПЕЦИАЛИЗАЦИИ ИНВЕСТИЦИОННЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ Приложение Образец титульного листа отчета по преддипломной практике Приложение Образец титульного листа дипломного проекта Приложение Образец задания на выполнение дипломного проекта
47556. Менеджмент организации. Учебно-методическое пособие 619 KB
  В учебно-методическом пособии сформулированы основные требования предъявляемые к организации и проведению преддипломной практики содержанию дипломного проекта его оформлению и защите. Предложена примерная тематика исследований и приведены формы основных документов необходимых для оформления отчета по преддипломной практике и дипломного проекта. Цель дипломного проектирования [2. Выбор темы дипломного проекта [2.
47557. ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА МЕНЕДЖЕРА 949.5 KB
  Методические указания освещают вопросы выбора темы и написания выпускной квалификационной работы дипломного проекта требования по оформлению и защите а также содержат примерный перечень тем дипломных проектов рекомендуемую литературу и критерии оценки дипломных проектов. Организация выполнения дипломного проекта 4 1.1 Цели и задачи дипломного проекта 1.3 Основные этапы выполнения дипломного проекта 1.
47560. Принципи та технології легування, спеціальні сталі 198.5 KB
  Спеціальні сталі – це сталі властивості яких на відміну від звичайних вуглецевих сталей обумовлені як способом виробництва так і способом обробки та хімічним складом. В останньому випадку сталі називають легованими і вони є найбільш розповсюдженими спеціальними сталями....