Теории происхождения Солнечной системы

3.2 Образование планет

 

Итак, согласно наиболее распространенной гипотезе, планеты и Солнце образовались из единой "солнечной" туманности. Сторонниками этой гипотезы были Хойл, И. Шкловский и др. Эта гипотеза, по сути, развивает классическую космогоническую традицию и связана с фундаментальной проблемой происхождения звезд из межзвездной газово-пылевой среды. По поводу же деталей прохождения этого процесса единого мнения нет.

Согласно одним ученым, планеты произошли после образования Солнца. Солнце же было окружено обширным облаком пыли, состоявшей из песчинок графита (как в карандаше) и кремния (тончайший песок), а также, возможно, окислов железа, смерзшихся вместе с аммиаком, метаном и другими углеводородами. Столкновения этих песчинок привели к образованию камешков побольше, диаметром до нескольких сантиметров, рассеянных по колоссальному комплексу колец вокруг Солнца.[16]

Вычисления, проделанные Голдрайхом, показали, что эти кольца были нестабильны из-за взаимного притяжения, и поэтому камешки на ранних стадиях объединились в большие тела типа астероидов, заполняющих пространство между Марсом и Юпитером и имеющих в диаметре несколько километров. В свою очередь нестабильной оказалась и система астероидов. Большие массы объединились в группы, которые, наконец, коллапсировали, образуя планеты.[14]

Поэтому вначале Солнечная система состояла из планет и множества астероидов, еще не объединенных вместе и распределенных по очень сложным орбитам. Три миллиарда лет назад падение астероида на планету должно было быть явлением довольно частым; те небесные тела Солнечной системы, которые практически лишены атмосферы (как Луна, Марс и Меркурий), до сих пор несут на себе следы этих ужасных бомбардировок. На Земле воздействие атмосферы уничтожило следы таких событий, и только недавно образованные кратеры еще видны (один такой кратер имеется в штате Аризона) [Приложение1. Рис.10].

Наиболее близкие к Солнцу планеты сформировались в более горячей области, нежели дальние планеты; более того, вскоре после своего рождения Солнце пережило период большой активности, когда его масса, уносимая горячим солнечным ветром, уменьшалась с огромной скоростью (всего за несколько миллионов лет масса Солнца уменьшилась вдвое).

Речь здесь идет о "стадии Тельца", получившей название по имени звезды, видимой в созвездии Тельца. Раскаленное дыхание Солнца очищало межпланетное пространство от газов и остаточной пыли, перемещая их в сторону внешнего пространства. Действительно, около дальних планет (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) и теперь встречаются в изобилии различные элементы, в то время как около внутренних каменистых планет их сравнительно мало. А вот единого мнения насчет происхождения комет до сих пор нет [8].

Согласно другим ученым (Камерон, И. Шкловский), образование протопланет предшествует образованию протосолнца. Процесс этот имеет следующий вид: образовавшийся из "солнечной туманности" диск обладает, как уже говорилось, неустойчивостью, которая еще в ранней стадии эволюции диска, когда еще не сформировалось центральное тело (будущее Солнце), приводит к образованию нескольких (2-3) газовых колец, которые довольно скоро превращаются в гигантские газовые протопланеты. "Образование таких протопланет в ситуации, когда протосолнце еще не образовалось, имело весьма существенное значение для дальнейшей эволюции Солнечной системы. В частности, этот вариант гипотезы "солнечной туманности", по-видимому, решает классическую проблему распределения вращательного момента Солнечной системы" [10].

Большим достоинством этого варианта гипотезы "солнечной туманности" является естественное объяснение происхождения загадочных стекловидных включений, давно наблюдаемых у ряда меторитов - так называемых "хондр", местом образования которых могут лишь быть недра гигантских газовых протопланет.

Помимо перечисленных, существует гипотеза о "гравитационном захвате" комет солнечной системой. Ее придерживался О.Ю. Шмидт, в 1952 г. возможность частичного захвата обосновал математик К.А. Ситников, а в 1956 г. - В.М. Алексеев - обмена. Но оставался открытым главный вопрос: возможен ли полный захват. В 1968 г. В.М. Алексеев, основываясь на идеях академика А.Н. Колмогорова, построил точный пример полного захвата, доказав полную возможность этого явления. Придерживается этой точки зрения и некоторые и современные ученые [7]. Однако был ли на деле реально осуществлен захват кометы Солнечной системы - пока вопрос открытый. Скорее всего, в образовании планетного ряда Солнечной системы участвовали многие факторы: от захвата (например, Луны) до образования из метеоритной пыли.

На сегодняшний момент Солнечная система состоит из 9 планет: Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, Плутона [Приложение1. Рис.1]. 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.

 

 

 

 

 

 

3.2.1 Планет земного типа[6]

 

Планеты земной группы - 4 планеты Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Планеты земной группы [Приложение1. Рис.11] обладают высокой плотностью и состоят преимущественно из силикатов и металлического железа (в отличие от газовых планет и каменно-ледяных карликовых планет, объектов пояса Корпера и облака Оорта). Наибольшая планета земной группы - Земля - более чем в 14 раз уступает по массе наименее массивной газовой планете - Урану, но при этом примерно в 400 раз массивнее наибольшего известного объекта пояса Койпера.

Планеты земной группы состоят главным образом из кислорода, кремния, железа, магния, алюминия и других тяжёлых элементов.

Все планеты земной группы имеют следующее строение: [Приложение1. Рис.12]

1. в центре ядро из железа с примесью никеля.
2. мантия, состоит из силикатов.
3. кора, образовавшаяся в результате частичного плавления мантии и состоящая также из силикатных пород, но обогащённая несовместимыми элементами.
4. Из планет земной группы коры нет у Меркурия, что объясняют её разрушением в результате метеоритной бомбардировки. Земля отличается от других планет земной группы высокой степенью химической дифференциации вещества и широким распространением гранитов в коре.
5. Две дальние из планет земной группы (Земля и Марс) имеют спутники и (в отличие от всех планет-гигантов) ни одна из них не имеет колец.

Меркурий [15]

Меркурий [Приложение1. Рис.13] – это ближайшая к Солнцу планета. Температура поверхности стороны планеты, повёрнутой к светилу, достигает 427 °С. Из-за отсутствия атмосферы поверхность в тени быстро остывает до -173°С на «ночной» стороне. У полюсов в некоторые кратеры никогда не заглядывает Солнце, поэтому под поверхностью там может сохраняться лёд. Вода могла попасть на Меркурий при столкновениях с ледяными кометами.

Снимки космического зонда «Маринер-10» 1974-1975гг. показали, что поверхность планеты похожа на лунную [Приложение1. Рис.14]. Ее поверхность покрыта кратерами и бассейнами. У Меркурия огромное железное ядро, вероятно, служащее источником магнитного поля, которое в 100 раз слабее земного.

Год на Меркурии длится 88 земных суток, а земные сутки в 59 раз длиннее земных.

 

Таблица 1 характеристика планеты [составлена автором по материалам [8]]

ПОЧЕМУ ТАК НАЗЫВАЕТСЯ	Меркурием римляне звали вестника богов
РАССТОЯНИЕ ОТ СОЛНЦА	58 млн. км.
ДИАМЕТР	4875 км.
АТМОСФЕРА	Отсутствует
МАССА	55% массы Земли
СПУТНИКИ	Отсутствует
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ СУТОК (ЧИСЛО ЗЕМНЫХ)	Звёздные (период вращения): 59/ Солнечные: 176
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ГОДА (ПЕРИОД ОБРАЩЕНИЯ)	88 земных суток

 

Венера[15]

Венера [Приложение1. Рис.15] – вторая от солнца планета, по размерам и самая близкая к Земле. Её можно видеть как яркую точку в восточной части неба утром и в западной вечером. Яркость объясняется отражением солнечного света слоем в 50-70 км облаков из серной кислоты. Плотная атмосфера из углекислого газа создаёт давление почти в 100 раз большее, чем на Земле. Она пропускает солнечные лучи к поверхности планеты, но удерживает тепловое излучение нагретой поверхности, создавая парниковый эффект, который обеспечивает здесь самую высокую в солнечной системе температуру поверхности 470°С.

Планета вращается вокруг оси по часовой стрелке, и один оборот занимает больше времени, чем путь вокруг Солнца.

Таблица 2 характеристика планеты [составлена автором по материалам [8]]

ПОЧЕМУ ТАК НАЗЫВАЕТСЯ	Венерой римляне называли богиню любви и красоты
РАССТОЯНИЕ ОТ СОЛНЦА	108 млн. км
ДИАМЕТР	12104 км
АТМОСФЕРА	Углекислый газ; в 96 раз плотнее атмосферы Земли.
МАССА	82% массы Земли
СПУТНИКИ	Отсутствует
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ СУТОК (ЧИСЛО ЗЕМНЫХ)	Звёздные (период вращения): 243/ Солнечные: 177
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ГОДА (ПЕРИОД ОБРАЩЕНИЯ)	225 земных суток

 

Система Земля-Луна

Земля [14]

Третья от Солнца Земля [Приложение1. Рис.16] – самая крупная из каменных планет. На Земле вода встречается в трёх формах: твёрдой (лёд), жидкой и газообразной (пар). Океаны (71% поверхности планеты) обеспечивают более равномерное нагревание Земли, поглощая солнечное тепло в жарких областях (ближе к экватору) и перенося его к полюсам. Разница в температуре земной поверхности объясняет климатические и погодные условия.

Земля при формировании была горячей, и горные породы плавились. Тяжёлые железо и никель образовали в центре планеты её ядро, а более лёгкие материалы – средний слой (мантию) и кору. Внешнее ядро остаётся расплавленным, а кора, остыв, затвердела и раскололась на гигантские плиты, подогнанные друг к другу, как кусочки мозаики. Под океанами толщина льда плит меньше, а под континентом больше. Тепло ядра генерирует в породах мантии медленные конвективные течения, которые двигают эти плиты, сталкивая их или раздвигая. Тектоника плит приводит к «дрейфу» континентов и изменению их формы и рельефа.

Таблица 3 характеристика планеты [составлена автором по материалам [8]]

ПОЧЕМУ ТАК НАЗЫВАЕТСЯ	Древнеславянское
РАССТОЯНИЕ ОТ СОЛНЦА	150 млн. км
ДИАМЕТР	12756 км
АТМОСФЕРА	Азот 78%, кислород 21% , примеси 1%
МАССА	5.5×1024
СПУТНИКИ	Луна
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ СУТОК	Звёздные (период вращения): 23 часа 56 минут; солнечные: 24 часа.
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ГОДА (ПЕРИОД ОБРАЩЕНИЯ)	365,25 солнечных суток

 

Луна [14]

Луна [Приложение1. Рис.17] – единственный естественный спутник Земли. Она образовалась из обломков, которые выбросило в космос при падении на нашу планету другого небесного тела. Метеориты оставили на её поверхности бесчисленные кратеры. От самых молодых кратеров как бы расходятся лучи – светлые полосы грунта, разлетевшегося во все стороны при ударе.

В старину астрономы думали, что ровные участки – дно высохших водоёмов, поэтому назвали их морями. В 1959 году один из первых советских искусственных спутников сфотографировал обратную сторону Луны, не видимую с Земли. Оказалось, что почти все моря сосредоточены на обращённой к нам поверхности.

Лунное притяжение в 6 раз слабее земного. Этого недостаточно, чтобы удерживать атмосферу, поэтому небо на Луне всегда чёрное, даже днём. Отсутствие атмосферы приводит также к резким перепадам температуры: освещённые солнцем участки разогреваются до 117°С, а попавшие в тень остывают до -153°С.

 Таблица 4 характеристика планеты [составлена автором по материалам [8]]

ПОЧЕМУ ТАК НАЗЫВАЕТСЯ	Латинское слово
РАССТОЯНИЕ ОТ ЗЕМЛИ	384401 км
ДИАМЕТР	3476 км
АТМОСФЕРА	Отсутствует
МАССА	1.2% массы Земли
СПУТНИКИ	Отсутствует
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ СУТОК	солнечные: 29,5

 

Марс[2]

Марс [Приложение1. Рис.18]– это планета, больше всего похожая на Землю: четыре времени года, ледяные полярные шапки, проточенные водой каньоны и сутки (период вращения) всего на 41 минуту длиннее наших. Марс – самая изученная планета. Учёные считают, если живые организмы на планете и были, то они уже давно погибли, поскольку среда стала для них слишком суровой.