Происхождение Солнечной системы и Земли

Все космогонические гипотезы можно разделить на планетные и звездные. Планетные космогонические гипотезы подразделяются на докантовские (до сер. 18 века - Декарт, Ньютон, Бюффон), Канта-Лапласса (вторая пол.18 - нач.19 века) и космогонические концепции катастрофизма (конец 19 - нач. 20 века - Чемберлин-Мультон, Дж.Джинс, Р.Литтлтон, Ф.Хойл).

Гипотеза немецкого философа И.Канта была изложена в небольшой книге «Общая естественная история и теория неба, или опыт об устройстве и механическом происхождении всего мироздания на основании ньютоновских законов» (1755 г.). Учение Канта опровергло идею о начальном «божественном толчке», которым до этого, согласно И.Ньютону, объяснялось возникновение и движение планет Солнечной системы. Кант считал, что материя, наполняющая мир была первоначально «разложена на элементарные части» и заполняла всё пространство вселенной в виде хаотического холодного пылеобразного облака. Частицы были различной крупности и поэтому под влиянием сил тяготения начали слипаться друг с другом, стали приходить в движение, которое постепенно упорядочивалось. Процесс упорядочения захватывал огромные участки Вселенной. Этим Кант объяснял формирование не только планет Солнечной системы, но и звезд.

В центрах сгущения в результате соударения частиц и действия гравитационных центростремительных сил траектории отдельных частиц из прямолинейных превращались в дугообразные, многие движения взаимно погашались, и постепенно вырабатывалось общее вращательное движение всего сгущения в одну сторону. Центробежные силы придали вращающейся туманности сплюснутую форму. Аналогичным образом внутри большого сгущения возникали меньшие, а внутри них еще более мелкие сгустки - планеты и их спутники.

Гипотеза французского астронома и математика П.Лапласа была сформулирована в примечаниях к книге «Изложение системы мира» (1796 г.). Согласно Лапласу, Солнечная система произошла из раскаленной вращающейся туманности, имевшей вид чечевицы и простиравшейся за пределы нынешней орбиты Нептуна. Развитие Солнечной системы началось с гигантской расширяющейся газовой туманности, уже медленно вращавшейся вокруг своей оси как твердое тело и имевшей в центре сгусток - зародыш будущего Солнца.

Охлаждение и притяжение к центру заставляло вращающуюся туманность сжиматься, а её уменьшение, по законам механики, приводило к прогрессирующему ускорению вращения. Наступал, наконец, момент, когда на экваторе туманности, где линейные скорости частиц были больше, центробежные силы уравновешивали силу притяжения к центру. В этот момент вдоль экватора туманности отслаивалось газовое кольцо, вращавшееся в ту же сторону, что и туманность. Продолжавшееся сжатие и ускорение вращения приводили к отслоению кольца за кольцом. В силу неизбежной неоднородности каждого кольца какой-либо сгусток в нем притягивал к себе остальное вещество и образовывался один раскаленный газовый клубок - будущая планета. Наружные части кольца, а впоследствии сгустка, при обращении как бы забегали вперед и приводили сгусток к вращению вокруг оси в ту же сторону.

Охладившись, газовые сгустки затвердели, покрылись корой и превратились в планеты, а центральный сгусток породил Солнце. Так как туманность ко времени отделения от неё колец имела чечевицеобразную форму, то орбиты всех планет оказались лежащими в одной плоскости, совпадающей с экваториальной плоскостью Солнца. Сгустки-зародыши планет аналогичным образом могли отслаивать кольца и порождать спутники. Если же в таких кольцах не было резко выраженных центров сгущения, то они разбивались на множество мелких затвердевших тел (как это можно видеть на примере Сатурна).

Гипотезы Канта и Лапласа, подкупающие своей простотой и логичностью, как бы дополняли друг друга. Они вскоре были объединены и стали именоваться небулярной гипотезой. Она считалась классической и была общепризнанной более ста лет. В 20 веке этой гипотезе, в связи с возросшим уровнем знаний, были противопоставлены серьезнейшие возражения. Наука обогатилась данными, не известными во времена Лапласа. Например: 1) плотность первоначальной газовой туманности была очень мала, в связи с чем туманность не могла вращаться, как твердое тело;

2) отрыв вещества происходил не кольцами, а непрерывно;

3) газообразные кольца с массами, равными массам планет, не могли сгуститься, а рассеялись бы в пространство;

4) вращение планеты Уран и вращение ряда спутников вокруг планет направлено против вращения планет вокруг Солнца;

5) один из спутников Марса обращается вокруг планеты быстрее, чем вращается сам Марс и др.

Все эти противоречия привели к отходу большинства ученых 20 века от гипотезы Канта-Лапласа, в которой, однако, было и остается много истинного (Ботт, 1974). Если очень коротко выразить суть гипотезы Канта-Лапласа о происхождении Вселенной, то получится следующее: вращающееся облако межзвездного газа конденсировалось, Солнце и вся Солнечная система образовались из сжимающейся газовой туманности. Часть газового вещества отделилась от центрального сгустка (Солнца) под действием центробежных сил (в результате ускорения вращения в ходе сжатия) и послужила материалом для формирования планет.

Наиболее распространенной в настоящее время является электромагнитная гипотеза о происхождении Солнечной системы, предложенная Х.Алофвеном и доработанная Ф.Хойлом, в соответствии с которой электромагнитные силы оказали решающее влияние на образование Солнечной системы. Ныне считается, что первоначальное газовое облако - материальная основа Солнца и планет - представляло собой ионизированный газ, испытывавший воздействие электромагнитных сил. Из огромного газового облака в результате концентрации возникло Солнце. На очень большом расстоянии от него остались части этого облака, гравитационные силы стали притягивать эти остатки газа к Солнцу, но его магнитное поле оставило падающий газ на различных расстояниях, что и определило местонахождение планет, образовавшихся их этих остатков газа. Воздействие гравитационных и электромагнитных сил способствовало концентрации, сгущению частей падающего газа и превращению их в планеты.

Солнце - плазменный шар с плотностью 1,4 г/см куб и температурой на поверхности 6000 К. В короне (атмосфере) Солнца происходят вспышки - протуберанцы. Солнечная активность имеет цикл 11 лет. Термоядерные реакции превращения водорода в гелий являются источником солнечной энергии. Скорость движения Солнца вокруг оси галактики составляет 250 км/с. Возраст Солнца и Солнечной системы 5 млрд. лет.