Происхождение солнечной системы

Разогревание  Земли сопровождалось выделением газов  и водяных паров, содержащихся в  небольшом количестве в земных каменистых веществах. Прорвавшись на поверхность, водяные пары сконденсировались  в воды морей и океанов, а газы образовали атмосферу, состав к-рой первоначально существенно отличался от современного. Состав совр. земной атмосферы в значит. мере обусловлен существованием на Земле жизни (биосферы). Нек-рую роль в образовании гидросферы и атмосферы, возможно, сыграли падавшие на Землю ледяные ядра комет.

Процесс хим. расслоения земных недр происходит и сейчас. Легкие расплавы в виде магмы поднимаются  из мантии в кору. Они частично застревают и застывают внутри земной коры, а частично прорывают кору и в  виде лавы изливаются наружу при вулканич. извержениях. Перемещения вещества в недрах Земли проявляются в виде подъемов и опусканий больших участков поверхности, горизонтальных перемещений отдельных плит, на к-рые расчленена земная кора, в виде процессов вулканизма и горообразования, а также землетрясений.

Лит.: 
Шмидт О.Ю., Четыре лекции о теории происхождения Земли, 3 изд., М., 1957; Левин Б.Ю., Происхождение Земли и планет, 4 изд., М., 1964; Сафронов В.С., Эволюция допланетного облака и образование Земли и планет, М., 1969; Вуд Дж., Метеориты и происхождение солнечной системы, пер. с англ., М., 1971; Рускол Е.Л., Происхождение Луны М., 1975; Альвен X., Аррениус Г. Эволюция солнечной системы, пер. с англ. М., 1979; Спутники планет, пер. с англ., М. 1980; Протозвезды и планеты, пер. с  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение  в космогонию

Безусловно, взгляд науки на то, каким же образом  возникла Земля, Солнце и вообще всё-всё-всё, несколько отличается от того, как  эти события описывают, к примеру, в Библии. Но у науки есть право  иметь своё мнение, давайте его уважать. И давайте, наконец, узнаем о том, как это было. С научной точки зрения.

Мы не в состоянии  о делах столь давно минувших дней расспросить кого-либо из очевидцев. Жизнь возникла позже, чем образовались Солнце и планеты, что само по себе и не удивляет никого. В то же время, учёные имеют вполне ясное представление обо всём произошедшем благодаря изучению косвенных свидетельств небесных тел. Оказывается, всё в Солнечной системе носит отпечаток тех давних свершений.

Издавна совершались  попытки обрисовать рождение Солнечной системы или, хотя бы, Земли. Эти гипотезы, со временем, не выдерживали критики. Наблюдение Солнца, Луны, планет и Вселенной вообще говорило о несостоятельности той или иной версии лучше любого живого свидетеля. Самое большое заблуждение, которое мы простим великим умам античного мира, заключалось в том, что они полагали Землю центром мира, а порою, Землю вовсе даже не  шарообразную. Трудно ждать верных суждений о происхождении Земли, Солнца, планет от людей, не знающих верного "положения вещей". В наше время, гипотеза о рождении Солнечной системы должна объяснять все те наблюдаемые факты, которые накопились за века. И далее мы опишем обстоятельства существования Солнца, Луны, планет, их спутников и малых тел Солнечной системы, которые обязательно должна не обойти вниманием современная модель рождения планетной системы.

Многое из того, что сейчас будет сказано, уже  было затронуто здесь, так что можете полюбопытствовать. 

Итак, астрономические  наблюдения говорят нам о том, что:

1. Все планеты и подавляющее число астероидов вращаются вокруг Солнца в одну сторону, совершая свой путь по почти круговым орбитам (последнее неверно для Плутона и Меркурия);

2.  Все планеты, кроме Венеры, Урана, и Плутона вращаются вокруг своей оси в ту же сторону, в которую движутся по своей орбите;

3.  Почти все спутники вокруг своих планет также соблюдают постоянство вращения в одну сторону, однако, тут исключений гораздо больше;

4. Орбиты планет  расположены вблизи одной плоскости,  близкой к плоскости экватора  Солнца;

5. Средние расстояния  от Солнца до планет подчиняются закону Тициуса-Боде, за исключением расстояний до Нептуна и Плутона;

6. Плоскости  орбит спутников, за несколькими  исключениями,  совпадают или близки к плоскости экваторов своих планет;

7. Планеты разделились  на две группы: земную и гигантов, при этом, первые меньше по  размерам и массе, у них мало  спутников, больше плотность,  особый химический состав и  они расположены ближе к Солнцу;

8. Планеты земной  группы, имеющие твердую поверхность, по форме близки к шару; подобное же свойство есть и у планет-гигантов, которые, однако, больше сплюснуты у полюсов и твердой поверхности не имеют;

9.  Б'ольшая часть астероидов расположилась между орбитами Марса и Юпитера, а также за орбитой Нептуна;

10. Почти все кометы имеют вытянутые орбиты, иногда даже параболические и гиперболические. Эти орбиты могут быть по-разному ориентированы в пространстве;

11. На Солнце  приходится почти вся масса  Солнечной системы, однако, момент количества движенияее почти весь "достался" планетам.

Наука, занимающаяся вопросами образования и существования  небесных тел, называется космогонией. Именно эта наука выдвигает гипотезы зарождения и развития Солнечной системы - некоторого собрания небесных тел. Эти гипотезы называют космогоническими.  
 

От  газопылевого диска  до планет

В середине 20-го века Отто Юльевич Шмидт, советский учёный, изложил теорию, которая и по сей день лежит в основе представлений человека о происхождении планетной системы, нашей и любой ей подобной.

Отсылая Вас  к этой странице, мы не станем здесь распространяться на тему возникновения вокруг молодого Солнца газопылевого диска. Оговоримся лишь, что диск этот являл собою остаток того облака, из которого возникло само Солнце. Ещё на ранних стадиях возникновения этого облака оно приобрело вращение, благодаря которому возник именновращающийся сплюснутый диск, а не шар.

Начальный диск на 98-99% состоял из водорода и гелия. Остальные элементы были представлены в ничтожном количестве, однако именно с их наличием сегодня связывают возникновение планет.

При остывании  облака тугоплавкие вещества (такие  как железо, кремний, титан, никель, их соединения и др.) начинали конденсироваться  в пылинки. Конденсироваться означает переходить из газообразного состояния в твердое или жидкое. Образование росы, запотевание стёкол является следствием конденсации водяных паров при охлаждении воздуха. Но для конденсации таких газов как водород и гелий понадобились бы столь низкие температуры и высокие давления, что в естественных условиях газопылевого облака такой конденсации никогда бы не произошло. Кроме того, в допланетном облаке не было подходящих условий для существования большинства веществ в жидком состоянии, поэтому газы, более тяжёлые, чем гелий и водород, сразу образовывали твёрдые частицы, минуя жидкую фазу. Так же, к примеру, ведут себя пары воды на Марсе.

Благодаря относительно большой массе, пылинки стремились приобрести более устойчивое движение, перемещаясь к центру диска. Постепенно образовался тонкий пылевой диск внутри толстого газопылевого. С охлаждением  облака, число и размеры пылинок росли, плотность пылевого диска увеличивалась, а остальная часть начального диска становилась всё разреженнее. В конце концов, пылевой диск стал во много раз тоньше своего диаметра.

Состав этого пылевого диска был неодинаков в разных его частях и зависел от расстояния до Солнца. Внутренние прогретые Солнцем области состояли почти только из пылинок тугоплавких веществ. С удалением от центрального светила температура падает, и всё больше веществ могло образовывать твёрдые частички. Водяные пары, например, судя по современным исследованиям, могли активно переходить в лёд только где-то в районе орбиты Юпитера. С удалением от Солнца падала также и плотность диска. В то же время, солнечный ветер выдувал легкие молекулы газа из внутренних частей Солнечной системы быстрее, чем из внешних. Из-за этого газ вскоре почти покинул близкие к Солнцу области.

Постепенное охлаждение облака способствовало образованию  бессчётного количества соединений, по большей части входивших в растущие пылинки. По законам физики, газы "охотнее" конденсируются именно на уже существующих пылинках и менее "охотно" образуют новые.

Ко времени, когда  завершилось образование тонкого  пылевого диска, его плотность в  десятки раз превышала плотность окружающего газа. Размеры твёрдых частиц достигли нескольких сантиметров. Диск стал, как говорят, гравитационно неустойчивым: случайные уплотнения в нём не рассеивались, а наоборот росли, а разрежения - опустошались за счёт увеличения уплотнений. Этот процесс завершился образованием миллионов тел размером в несколько километров. Такие тела и стали зародышами планет. Их назвали планетезималями. Состав их был неодинаков, в соответствие с температурными условиями и плотностью изначального диска, которые, напомним, зависели от расстояния до Солнца.

В течение последующих  нескольких сот миллионов лет  шел рост самых больших допланетных  тел, что сопровождалось разрушением  малых. Малые допланетные тела также  выбрасывались из Солнечной системы  гравитационным влиянием массивных планетезималей. 

Рост будущего Юпитера шёл быстрее всего: он находился в той области Солнечной  системы, где уже образовывались ледяные водные частицы. Они-то и  способствовали быстрому начальному росту  гиганта. Вторым важным обстоятельством роста Юпитера, давшим ему преимущество перед остальными планетами-гигантами, было более близкое его расположение к Солнцу, где плотность пылевого диска была выше. Зародыши Сатурна, Урана и Нептуна из-за меньшей плотности диска в районах их образования отстали в росте от Юпитера. Юпитер успел вобрать в свою атмосферу огромное количество газа, пока тот ещё не был рассеян солнечным ветром. Сегодня мы видим, что Юпитер больше всех остальных планет вместе взятых по массе.

Планеты земной группы, хотя и образовывались в  самой плотной части допланетного диска, не смогли стать самымимассивными планетами Солнечной системы. Близко к Солнцу из-за высокой температуры и плотных потоков солнечного ветра твёрдые частицы образовывались без особого энтузиазма. А тяжёлые вещества (железо и кремний) в начальном облаке, как мы помним, были в явном меньшинстве.

Так Солнечная  система получила маленькие планеты  около Солнца, состоящие, в основном из кремния, железа и их соединений. Среди этих планет только Венера и Земля обладают достаточными массами, чтобы удерживать возле себя атмосферу, да и то состоящую лишь из тяжёлых газов, молекулы которых не так проворны. Поэтому Луна и Меркурий почти не имеют газовой оболочки, а Марс почти всю её уже растерял. 

Планеты-гиганты  имеют твёрдые ядра в 2-3 массы  Земли и мощную газовую оболочку. После того, как зародыши этих планет достаточно выросли, чтобы удерживать молекулы газа, они создали себе газовую одежду. Так как газа с каждым годом становилось всё меньше, атмосферы планет-гигантов развились по-разному. Первым вырос зародыш Юпитера, ему и досталось больше остальных. Ко времени, когда нужную массу обрёл Сатурн, газа осталось значительно меньше, и теперь Сатурн втрое уступает по массе Юпитеру. Уран и Нептун ещё в шесть раз беднее своими атмосферами. В то же время, атмосферы гигантов отличаются и по химическому составу. Пока в одиночестве быстро рос Юпитер, Солнце еще не успело вытеснить легкие гелий и водород из его окрестностей. Отставший на десятки миллионов лет Сатурн приобрел атмосферу с более значительным содержанием тяжелых газов: гелия и водорода оставалось немного. Уран и Нептун вообще поспели к шапочному разбору: лишь десятая часть их атмосфер приходится на легкие газы, зато в изобилии аммиак, метан и все та же вода.