Godiershop.ru

Гудиер Шоп
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Происхождение Солнечной системы

Происхождение Солнечной системы

Заработок в интернете без вложений

Один из важнейших вопросов, который связан с изучением нашей планетной системы – проблема происхождения Солнечной системы. Решение этого вопроса имеет естественно-научное, мировоззренческое и философское значение. Многие века ученые делали попытки выяснить прошлое, настоящее и будущее Вселенной, в том числе и Солнечной системы. Но возможности планетной космологии и в наши дни остаются довольно ограниченными – для экспериментов в лабораторных условиях доступны только метеориты и образцы лунных пород. Ограничена и возможность сравнительного метода исследований: строение и закономерности других планетных систем пока еще мало изучены.

Астрономы древности

Древние астрономы считали, что Вселенная и Солнечная система существуют вечно и будут существовать еще столько же в неизменном виде. С появлением христианства возраст Солнечной системы в значительной мере сократился. Джордано Бруно первым сделал предположение, что звезды, подобно Солнцу, окружены планетными системами, которые постоянно рождаются и умирают. 1745 год — французским ученым Бюффоном была высказана гипотеза, что планеты образовались из вещества, выброшенного из Солнца после столкновения Солнца с кометой.

Гипотеза Канта–Лапласа

Сейчас известно много гипотез о происхождении Солнечной системы, в том числе предложенные независимо, немецким философом Иммануилом Кантом (1724–1804 гг.) и французским математиком и физиком Пьером-Симоном Лапласом (1749–1827 гг.) Точка зрения Канта заключалась в эволюционном развитии холодной пылевой туманности, входе которого вначале появилось центральное массивное тело – Солнце, а после возникли и планеты. Лаплас считал первоначальную туманность газовой и очень горячей, находящейся в состоянии быстрого вращения. Сжимаясь под воздействием силы всемирного тяготения, туманность вследствие закона сохранения момента импульса вращалась все быстрей и быстрей.

Формирование Солнечной системы-1

Под воздействием больших центробежных сил, появляющихся при быстром вращении в экваториальном поясе, от него последовательно отделялись кольца, превращаясь в результате охлаждения и конденсации в планеты. Так, по теории Лапласа, планеты образовались раньше Солнца. Несмотря на такого рода различия между двумя рассматриваемыми гипотезами, обе они исходят от одной идеи – Солнечная система возникла в результате закономерного развития туманности. И потому эта идея иногда называется гипотезой Канта–Лапласа.

Более поздние гипотезы

• 1916 год — Джеймсом Джинсом была предложена новая теория, по которой вблизи Солнца прошла звезда и ее притяжение смогло вызвать выброс солнечного вещества, из которого с течением времени образовались планеты. Эта гипотеза должна была объяснить парадокс распределения момента импульса. Но в наше время специалисты не поддерживают такую теорию.

• 1935 год — Рассел сделал предположение, что Солнце было двойной звездой. Вторую звезду разорвало силами гравитации при тесном сближении с другой, третьей звездой. Девятью годами позднее Хойл высказал теорию, что Солнце было двойной звездой, при этом вторая звезда прошла весь путь эволюции и взорвалась как сверхновая, сбросив всю оболочку. Из остатков этой оболочки и была образована планетная система.

Формирование Солнечной системы-2

• Так, согласно представлениям в наше время, планеты солнечной системы образовались из холодного газопылевого облака, окружавшего Солнце миллиарды лет назад. Эта точка зрения более последовательно отражена в гипотезе российского ученого, академика Отто Юльевича Шмидта (1891–1956 гг.), который показал, что проблемы космологии возможно решить совместными усилиями астрономии и наук о Земле, в первую очередь географии, геологии, геохимии. В основании гипотезы Шмидта лежит мысль об образовании планет путем объединения твердых тел и пылевых частиц. Появившееся около Солнца газопылевое облако вначале состояло на 98 % из водорода и гелия. Остальные элементы конденсировались в пылевые частицы. Беспорядочное движение газа в облаке быстро прекратилось: оно изменилось на спокойное движение облака вокруг Солнца.

Читайте так же:
Что такое боди рок тренировки Немного об одежде

Пылевые частицы сконцентрировались в центральной плоскости, чем образовали слой повышенной плотности. Когда-же плотность слоя смогла достигнуть некоторого критического значения, его собственное тяготение начало «соперничать» с тяготением Солнца. Слой пыли оказался неустойчив и распался на отдельные пылевые сгустки. Сталкиваясь между собой, ими было образовано множество сплошных плотных тел. Те из них что были крупней приобретали почти круговые орбиты и в своем росте стали обгонять другие тела, став потенциальными зародышами будущих планет. Как более массивные тела, новообразования присоединяли к себе остававшееся вещество газопылевого облака. В итоге сформировалось 9 больших планет, и их движение по орбитам остается устойчивым в течении миллиардов лет.

Формирование Солнечной системы-3

Формирование планет

Учитывая физические характеристики все планеты делятся на две группы. В одной из них сравнительно небольшие планеты земной группы – Меркурий, Венера, Земля и Mapc. Их вещество имеет сравнительно высокую плотность: в среднем около 5,5 г/см3, что в 5,5 раза превышает плотность воды. В другую группу входят планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Эти планеты имеют огромную массу.

Так, масса Урана равняется 15-ти земным массам, а Юпитера – 318-ти. Состоят планеты-гиганты в основном из водорода и гелия, а средняя плотность их вещества близка к плотности воды. Как видно, у этих планет нет твердой поверхности, по типу планет земной группы. Особенное место занимает девятая планета – Плутон, которая была открыта в марте 1930 года. По своим размерам она приближается к планетам земной группы. Не так давно обнаружили, что Плутон – двойная планета: она состоит из центрального тела и очень большого спутника. Оба небесных тела обращаются вокруг общего центра масс.

В процессе формирования планет их разделение на две группы обусловливается тем, что в далеких от Солнца частях облака температура была низкой и все вещества, кроме водорода и гелия, образовали твердые частицы. Среди них преобладал метан, аммиак и вода, определившие состав Урана и Нептуна. В состав самых массивных планет – Юпитера и Сатурна, кроме этого, вошло значительное количество газов. В области планет земной группы температура была в значительной степени выше, и все летучие вещества (в том числе метан и аммиак) оставались в газообразном состоянии, и, как следствие, в состав планет не вошли. Планеты этой группы сформировались главным образом из силикатов и металлов.

Читайте так же:
Высокие теплые гольфы как называются

Процесс образования Солнечной системы нельзя считать досконально изученным, а предложенные гипотезы – совершенными. К примеру, в рассмотренной гипотезе не учитывали влияние электромагнитного взаимодействия при формировании планет. Выяснение этого и других вопросов – дело будущего.

Гипотеза Жоржа Бюффона

Французский учёный Жорж Бюффон предположил, что наша Земля была образована в результате катастрофы. Некогда в Солнце врезалась огромная комета, в результате чего разлетелись многочисленные брызги. Впоследствии эти брызги стали остывать, и из самых крупных образовались планеты, в том числе и Земля.

open uri20150909 7816 gc384b

open uri20150909 7816 134o1ac

Рис. 2. Гипотеза возникновения Солнечной системы

Жорж Бюффон родился в семье богатого помещика и был старшим из 5 его детей. Трое его братьев достигли в церковной иерархии высокого положения. Жоржа в 10 лет отдали учиться в колледж, но учился он с неохотой. И интересовался только математикой. В этот период Бюффон перевел труды Ньютона. Позже он был назначен интендантом королевского сада и занимал этот пост в течение 50 лет, до самой своей смерти.

Теория Канта-Лапласа получила признание около 100 лет назад. Томас Зее в 1893 году подробно изменил его, чтобы объяснить происхождение множества двойных и кратных звездных систем, обнаруженных из первичной туманности и вращающихся фигур равновесия .

Однако в конце 19 века в теории Канта-Лапласа были обнаружены серьезные недостатки. Джеймс Клерк Максвелл утверждал, что, если бы вещество известных планет когда-то было распределено в форме дисков вокруг Солнца, силы дифференциального вращения предотвратили бы конденсацию отдельных планет во внешней области. Другое возражение заключалось в том, что Солнце имеет меньший угловой момент, чем должно быть согласно теории.

Вот уже несколько десятилетий большинство астрономов предпочитают теорию близких столкновений : планеты образовались, когда другая звезда приблизилась к Солнцу. Взаимные приливные силы оторвали большое количество вещества от Солнца и другой звезды, которое затем сконденсировалось в планеты.

В 1940-е годы теория Канта-Лапласа снова была несколько изменена. Масса исходных протопланет была оценена как большая, а отсутствие углового момента объяснялось действием магнитных сил . В этой модифицированной форме теория снова стала общепринятой примерно в 1960 году и до сих пор принимается.

Более современные теории

Как мы уже видели, со времен первоначальных постулатов Декарта было много изменений и вариантов, внесенных другими учеными и мыслителями..

Некоторые из более поздних, такие как Lyman Spitzer’s, предполагают, что вещество подвергалось давлению от излучения соседних звезд..

Таким образом, в некоторых регионах была создана группировка материи, раскрывающая механизм создания путем аккреции..

Эти теории постоянно пересматриваются и обновляются, хотя первоначальный подход Декарта и последующие обновления Канта и Лапласа по-прежнему принимаются в качестве эталона в области физики и астрономии при изучении происхождения планет..

Суть небулярной теории заключается в том, что в центре формирования системы лежит газовое и пылевое облако. Полагают, что 4.5 млрд. лет назад это стало началом для появления всех объектов и небесных тел, которые мы видим в современной Солнечной системе.

Читайте так же:
Боди шоп европейский этаж Немного об одежде

Газовое облако

Теория солнечной туманности

Полагают, что до момента формирования Солнца и планет в этом участке проживала масштабная туманность. Это межзвездное облако пыли и газа. Гравитация набирала силу и запустила конденсацию газа в различные плотности. Более плотные участки стали сливаться в материи, которые позже станут основами для звезды, планет и спутников.

Газовая конденсация повысила скорость вращения, распространив облако на вращающийся диск, сформировавший плоскость системы. Это подтверждает тот факт, что планеты вращаются в одной направленности и плоскости.

Появление Солнца

Наименьшее количество центростремительной силы выпало на центр диска, что позволило притянуть больше всего массы. Сейчас примерно 99.85% массы всей Солнечной системы приходится на Солнце.

Гравитация продолжала уплотнять материал (водород в газообразном состоянии), повышая давление и температуру в газе. Примерно 4.5 млрд. лет назад для массы наступила критическая точка, а водород так сдавило, что он слился с другим атомом водорода и создал гелий. Это слияние и стало моментом солнечного рождения.

Планеты и астероиды

Ранними планетами были планетезималии. Они вырастали из небольших осколков, сливающихся при ударах. Наш спутник Луна появился при столкновении Земли с крупным небесным телом.

Небулярная гипотеза — что это?

Согласно данной модели, Солнце и все планеты нашей Солнечной системы начали свою историю с гигантского молекулярного облака из газа и пыли. Затем, около 4,47 миллиарда лет назад что-то произошло, что привело к коллапсу облака. Возможно, причиной стала пролетающая мимо звезда или взрывные волны сверхновой, точно никто не знает, но конечным результатом стал гравитационный коллапс в центре облака.

С этого момента из облаков газа и пыли начали формироваться более плотные сгустки. Достигнув определенной плотности, сгустки согласно закону сохранения импульса начали вращаться, а повышающееся давление их разогрело. Большая часть материи собралась в центральном сгустке, в то время как оставшаяся материя образовала вокруг этого сгустка кольцо.

Сгусток в центре со временем превратился в Солнце, а остальная материя образовала протопланетарный диск.

Планеты же образовались из материи этого диска. Притягивающиеся друг к другу частицы пыли и газа собрались в более крупные тела. Рядом с Солнцем смогли сформироваться в более плотные объекты только те сгустки, в которых присутствовала наибольшая концентрация металлов и силикатов. Так появились Меркурий, Венера, Земля и Марс. Поскольку металлические элементы слабо присутствовали в первичной солнечной туманности, планеты не смогли очень сильно вырасти.

Это был удар молнии, а Дарвин — неправ: странные теории о происхождении жизни на Земле

Жизнь на Земле зародилась более 3 млрд лет назад, со временем превратившись из простой бактериальной в невероятно сложную. Но как это произошло, — достоверно неизвестно до сих пор, есть только научные гипотезы. «Хайтек» рассказывает о самых удивительных и необычных из них (они могут противоречить общепринятому взгляду на то, как зародилась жизнь на Земле).

Читайте так же:
Что такое стоун бридж
Читайте «Хайтек» в

Около 4,5 млрд лет назад, когда возникла Земля, она была раскаленным безжизненным шаром. Сегодня же на ней в изобилии встречаются разные формы жизни. В связи с этим возникает вопрос: какие изменения происходили на нашей планете с момента ее образования и по сегодняшний день, и главное — как на безжизненной Земле появились первые одноклеточные?

Все началось с электрической искры

В 1953 году в Чикагском университете два ученых — Гарольд Юри, на тот момент уже Нобелевский лауреат, и Стэнли Миллер, аспирант — поставили уникальный эксперимент. Цель состояла в том, чтобы проверить идею о том, что сложные молекулы жизни (в данном случае аминокислоты) могли возникнуть на молодой планете в результате простых естественных химических реакций с участием разрядов молний. Стэнли Миллер смоделировал условия, которые были на древней Земле.

В лаборатории сконструировали специальный аппарат из стеклянной сферической колбы и трубок, в котором испаряющиеся вещества циркулировали бы по замкнутому контуру: охлаждались и вновь поступали в колбу. Миллер заполнил колбу газами, которые, по мнению Юри и русского биохимика Александра Опарина, присутствовали в атмосфере на заре формирования Земли. А именно — водяным паром, водородом, метаном и аммиаком. Также ученые имитировали тепло, воспользовавшись горелкой. Сверху ученые разместили вольфрамовые электроды, которые генерировали искровой разряд. Моделируя таким образом условия грозы в окрестностях действующего прибрежного вулкана, Миллер надеялся получить в ходе синтеза биологические молекулы.

И ему это удалось. Первичный анализ выявил в конечной смеси пять аминокислот. А более подробный, который ученые провели в 2008 году, показал, что эксперимент привел к образованию 22 аминокислот и пяти молекул аминов, которые Миллер просто не мог идентифицировать полвека назад. Теперь у ученых теперь есть основания полагать, что газы, используемые в моделировании Миллера — Юри, на самом деле не были такими же, как те, из которых состояла древняя атмосфера.

С тех пор другие исследователи провели десятки экспериментов, чтобы проверить широкий спектр атмосфер и различных условий окружающей среды, в которых может появиться жизнь. Результаты удивляют: молекулы жизни могут формироваться в самых разных условиях, а не только в тех, что характерны для древней Земли. Еще предстоит ответить на многие вопросы о происхождении жизни, но все это подтверждает главную мысль — первые живые клетки на Земле могли возникнуть в результате естественных химических реакций, а еще такие процессы не уникальны для нашей планеты.

Дарвин ошибался

В 1920-х годах советский биолог Александр Опарин выдвинул теорию «первичного бульона», согласно которой жизнь зародилась из произвольного соединения аминокислот, полипептидов, азотистых оснований и нуклеотидов под воздействием ультрафиолета или электрических разрядов. Все эти вещества накапливались в древнем океане и вступали в реакции между собой. Однако недавно биохимик Ник Лейн из Университетского колледжа Лондона выдвинул теорию о том, что жизнь образовалась не на поверхности океана, а в глубине, вблизи гидротермальных источников.

Читайте так же:
Каким клеем лучше клеить джинсы

В ходе эксперимента, который он провел вместе с коллегами, выяснилось, что высокая температура и щелочная среда не препятствуют образованию протоклеток, а, напротив, способствуют ему. Теория глубоководных источников предполагает, что жизнь могла начаться в подводных гидротермальных источниках, которые выбрасывают богатые водородом молекулы. Поверхность этих скал, покрытая глиной, обеспечивала минеральные катализаторы для критических реакций. Даже сейчас эти источники, наполненные химической и термальной энергией, поддерживают разнообразные экосистемы.

Исследователи из Университетского колледжа Лондона подтвердили возможность зарождения жизни на дне океана, вблизи глубоководных гидротермальных источников. В горячей морской воде они смогли вырастить протоклетки. Биологи показали, что протоклетки способны спонтанно образовываться в горячей щелочной среде, характерной для морской воды поблизости от гидротермальных источников океанов.

Это идет вразрез с теорией Дарвина и других ученых, считающих, что жизнь зародилась в мелких водоемах. Как писал ученый, организмы могли возникнуть в небольшом пруду, содержащем все необходимые вещества. В настоящее время такой процесс невозможен, поскольку все сложные органические вещества мгновенно поглощаются уже существующими живыми существами. Стоит отметить, что через год уже другие ученые провели исследование в пользу теории Дарвина.

При этом, согласно теории Стэнли Миллера, одного из авторов эксперимента Миллера — Юри, и его прежнего студента Джеффри Бада, аминокислоты и нуклеиновые кислоты, даже если бы и появились, почти сразу разрушились бы. Сахара бы расплавились. Жизнь никак не могла начаться в таком враждебном окружении. «Источники были бы важным инструментом разрушения, а не синтеза органических компонентов в примитивных океанах», — заявляли они.

Зачем нам знать, как появилась жизнь на Земле?

Как возникла жизнь на третьей каменистой планете, вращающейся вокруг ничем не примечательной звезды в центре Солнечной системы? Люди до сих пор ищут ответ на этот вопрос, и даже десятки исследований не дают точного ответа.

Может показаться, что нечто столь сложное, как жизнь, должно быть явлением невероятно редким и что для его возникновения, вероятно, потребовалось много времени. Но в 2015 году ученые доказали, что жизнь появилась на Земле на 300 млн лет раньше, чем считалось ранее. Это значит, что после формирования планеты на формирование жизни потребовалось всего 400 млн лет. По сравнению с возрастом планеты в 4,5 млрд это очень мало. Что это нам дает? Каждое новое исследование процессов формирования жизни на Земле упрощает для астробиологов поиск ее на других планетах. И если все доступные для наблюдений планеты безжизненны, так не будет длиться вечно и люди больше не будут одиноки.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector