Меню

Автором гипотезы происхождения земли из холодного газопылевого облака был

Когда и как появилась планета Земля: теория большого взрыва

Происхождение планеты Земля уже много веков исследуется учеными. Первыми, кто выдвинул более-менее правдоподобные теории, были И. Кант и П. Лаплас. Это произошло в XVIII веке. Сегодня наиболее достоверной и популярной считается теория Большого Взрыва. Советский ученый академик О. Ю. Шмидт предлагал свою версию происхождения нашей планеты, по его мнению, она возникла из газопылевого облака.

Начиная с XVIII века астрономы стали выдвигать достаточно стройные теории относительно происхождения Вселенной. Больше всего их интересовало, как образовалась наша планета. Образование Земли как элемента Солнечной системы важно, поскольку дает возможность понять суть происходящих процессов. Зная это, можно будет предположить, какое будущее ждет нашу планету.

Солнечная система

Для нас Солнечная система является уникальным комплексом, несмотря на то, что в космосе он, несомненно, не единственный. Тем не менее, научные знания людей пока ограничены ее пределами.

Говоря о Солнечной системе, принято иметь в виду Солнце, планеты и малые тела. Рассматривая возраст Земли и других планет, исследуются образцы пород. При этом учитывается соотношение количества радиоактивного урана к содержанию свинца. Свинец — конечный продукт распада урана, и скорость такого распада известна. Соответственно, можно рассчитать, как давно этот грунт возник.

Древнейшие горные породы Земли насчитывают миллиарды лет. Солнцу же, по последним научным данным, 5 млрд лет. Следовательно, Земля возникла ненамного позже Солнца.

Первые гипотезы

Первые научные предположения относительно возникновения Земли были сделаны И. Кантом и П. Лапласом в XVIII веке.

Теория сторонника материализма И. Канта сформировалась на законе всемирного тяготения. По его мнению, планета образовалась из облака холодных частиц-пылинок, которые хаотично двигались.

П. Лаплас изложил более аргументированный взгляд на происхождение Земли. Он считал, что основой явилась вращающаяся газовая туманность. Лаплас ссылался на то, что основная часть массы системы сосредоточена в Солнце, а орбиты планет лежат практически в одной плоскости. Также он учел и вращение планет как вокруг Солнца, так и вокруг собственной оси. В отличие от Канта Лаплас считал, что частицы не были холодными, но, напротив, находились в горячем, практически расплавленном состоянии.

Современные знания опровергают обе эти теории.

Большой Взрыв

Наиболее популярной в настоящее время является гипотеза о Большом Взрыве. Суть ее в следующем. До начала расширения Вселенная находилась в состоянии сингулярности, то есть очень высокой плотности материи. Она представляла собой невероятно горячий огненный сгусток-шар. В определенный момент он взорвался, разбросав с огромным ускорением и на очень большое расстояние частицы материи и энергетические потоки. При такой колоссальной температуре и скорости частицы не могли соединиться между собой в течение примерно миллиона лет. Но постепенно их температура снижалась.

Когда частицы «остыли» примерно до 4 000 °С, стали образовываться атомы. Первыми возникли наиболее легкие химические элементы — водород и гелий. Чем больше снижалась температура, тем более тяжелые соединения атомов возникали. Ученые считают, что, поскольку температура Солнца чрезвычайно высока, в нем до сих пор происходит процесс образования элементов. Это же относится и к другим звездам.

Из возникших атомов образовались облака газа и пыли. Эти частицы сталкивались, гравитационные силы притягивали их друг к другу. Такое притяжение мелких объектов к более крупным создало в результате Солнце, планеты и галактики.

Ученые считают, что Вселенная до сих пор продолжает свое расширение. Расстояние от Земли до далеких галактик продолжает постепенно увеличиваться.

Читайте также:  Земля с людьми картинка для детей

Если обобщить сказанное, теория Большого Взрыва основана на том, что изначально Вселенная была необычайно горячей. Научные знания позволяют установить, насколько она охладилась к настоящему моменту. К началу XXI века температура Вселенной признана равной -270 °С.

От газа к твердому телу

Заслуживает внимания гипотеза советского ученого академика О. Ю. Шмидта. Согласно его теории, планеты Солнечной системы возникли из газопылевого облака. Его частицы достаточно хаотично двигались, каждая по своей орбите, вокруг недавно возникшего Солнца. Постепенно их орбиты стабилизировались и оказались примерно в одной плоскости, облако как бы сплющилось. Частицы двигались теперь в одном направлении. Мелкие частицы присоединялись к более крупным, образуя сгустки материи. Так постепенно возникли планеты.

Формирование планеты

Земля, согласно гипотезе О. Ю. Шмидта, на поверхности была холодной, но внутри нее шел процесс распада радиоактивных элементов. Температура была так высока, что в центре произошло расплавление и родилось ядро. Более легкие вещества поднялись к поверхности и образовали кору.

Эта теория объясняет также, откуда взялись различия в строении планет земной группы и планет-гигантов. Из-за сильного нагрева вблизи Солнца атомы водорода и гелия разлетались далеко в стороны. Поскольку температура там была значительно ниже, они достаточно быстро скапливались в отдаленных участках газопылевого облака и примерзали к твердым частицам. Так создавались планеты-гиганты, имеющие большую массу и больший объем.

Ставьте лайки, если статья вам понравилась, подписывайтесь на канал, у нас еще много удивительных фактов. Задавайте вопросы в комментариях и делитесь статьей в соц. сетях.

Источник

Гипотеза газопылевого облака

Гипотезы о том, как сформировалась Солнечная система, относятся к области космогонии — одного из старейших разделов теоретической астрономии. Первым такую гипотезу, исходя из общих умозрительных соображений, выдвинул немецкий философ Иммануил Кант (Immanuel Kant, 1724–1804), однако по-настоящему научное развитие она получила в трудах Пьера Симона Лапласа, первым предпринявшего попытку объяснить механику образования Солнечной системы в рамках Закона всемирного тяготения Ньютона.

В начале сценария предполагается наличие газопылевой туманности. По чистой случайности отдельные области этой туманности оказываются плотнее окружающего их вещества и, следовательно, обладают большей массой. Тут в действие вступает сила тяготения, и окружающая материя начинает устремляться к этим центрам повышенной плотности, масса которых всё возрастает. В конечном итоге материя в области каждого такого центра уплотняется настолько, что в результате гравитационного коллапса в каждой такой точке образуется звезда. Сегодня астрономы наблюдают в нашей Галактике достаточно много подобных центров формирования звезд.

В целом, остаточное газопылевое облако вокруг формирующейся звезды ведет себя хаотично, и частицы материи движутся внутри него во всех направлениях. И тут, опять же по чистой случайности, может оказаться, что большая часть газа и пыли оказываются «закрученными» в одну сторону. Соответственно, газопылевое облако вокруг формирующейся звезды приобретает чистый угловой момент количества движения. В соответствии с законом сохранения момента импульса дальнейшее сжатие (конденсация) облака в направлении центра приводит к увеличению угловой скорости вращения материи вокруг центральной части. В итоге, после завершения стадии коллапса газопылевого облака, подавляющая часть его массы оказывается сосредоточенной в центре (где впоследствии сформируется звезда), а незначительная периферийная масса облака оказывается распределенной в экваториальной плоскости вращения протозвезды вокруг собственной оси. Происходит это в результате «сплющивания» остатков распыленного раскрученного вещества под действием центробежной силы. Из вещества этого остаточного диска в дальнейшем формируются планеты.

Читайте также:  Изменение категории земли в дачном

В окружающем протозвезду остаточном газопылевом диске в результате хаотичных соударений частиц также начинают формироваться сгустки материи, которые в свою очередь начинают служить центрами притяжения для распыленного вокруг вещества. Вокруг них сначала формируются протопланеты, которые также выступают в роли источников гравитационного притяжения, в результате чего околосолнечное вещество расслаивается в кольца, а затем собирается в сгустки на определенных орбитах, из которых, в конечном итоге, и формируются планеты. Типоразмеры планет зависят от расстояния до новорожденной звезды. На небольшом удалении от нее температуры из-за начавшейся внутри звезды термоядерной реакции (см. Эволюция звезд) оказываются слишком высокими, и все легкоплавкие летучие вещества в основном просто испаряются в пространство, не имея возможности сконденсироваться в жидкое или твердое состояние. В результате ближние планеты земного типа оказываются небольшими и относительно плотными из-за преобладания в их составе тяжелых химических элементов — в Солнечной системе к этой категории относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс.

Вообще, этот период в эволюции Солнечной системы выглядит несколько странно, если исходить из основных современных гипотез и результатов компьютерного моделирования, полученных согласно этим гипотезам. С одной стороны, накопление вещества вокруг ядер-зародышей современных планет действительно должно было происходить в соответствии с вышеописанной моделью; с другой — такое моделирование предсказывает образование еще 10-12 планет размером с Марс. Сегодня выдвигается гипотеза, что эти протопланеты попросту рассыпались в результате затяжной партии в небесный бильярд, в которую они оказались втянутыми, после чего часть их вещества осела на «успешно» сформировавшихся планетах, избежавших разрушения в результате череды соударений, а часть вещества была буквально вышвырнута на периферию Солнечной системы под воздействием мощного гравитационного поля Юпитера. Таким образом, в нашей Солнечной системе, скорее всего, до сих пор кружится, по большей части на большом удалении от Солнца, значительная масса протопланетных тел.

Луна — естественный спутник Земли — часто также классифицируется астрономами как самостоятельная планета земного типа, однако последние данные свидетельствуют, скорее, в пользу гипотезы гигантского столкновения, согласно которой Луна сформировалась позже других планет земного пояса в результате падения на раннюю Землю еще одной планеты размером с Марс и последующего выброса вещества на околоземную орбиту. Вообще, подобные столкновения на ранней стадии формирования Солнечной системы были явлением распространенным. Это, кстати, объясняет и еще одну загадку Солнечной системы. Угловые скорости вращения планет вокруг собственной оси (иными словами, продолжительность солнечных «суток» на планетах) варьируют в весьма широких пределах. В случае Венеры наблюдается уникальное явление ретроградного суточного вращения: эта планета вращается в противоположную по сравнению со всеми прочими планетами сторону. Такое отличие трудно увязать с размеренным, упорядоченным формированием планетной системы. Однако, если предположить, что итоговое собственное вращение планеты вокруг оси сложилось в результате суммы импульсов, полученных ею в результате мощных соударений с другими протопланетами, всё становится на свои места.

На большем удалении от молодого Солнца на ранней стадии формирования планетной системы было не так жарко, и там сформировались планеты иного типа. Достаточно низкие температуры не препятствовали конденсации и кристаллизации относительно легких химических элементов, в результате чего сформировались сверхмассивные твердокристаллические ядра из скальных пород и льда. Обладая мощным гравитационным полем, они захватили из окрестных газопылевых скоплений значительные объемы легких и летучих веществ — гелия и водорода, образовавших их океаны и/или атмосферу, — и стали еще массивнее (планеты земного типа с их слабым гравитационным полем на это оказались не способны). К категории так называемых газовых гигантов нашей Солнечной системы относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. При огромных по сравнению с планетами земного типа размерах эти планеты характеризуются очень низкой средней плотностью вещества. Плотность Сатурна, например, вообще ниже плотности воды, так что, если бы нашелся океан сопоставимых с этой планетой размеров, Сатурн плавал бы в нем, как поплавок. Тем не менее, согласно современным гипотезам, внутри этих газожидкостных гигантов все-таки есть достаточно массивное плотное ядро из твердого вещества, напоминающее собой планету земного типа и образовавшееся аналогичным образом.

Читайте также:  Физический закон лежит в основе гравитационной дифференциации недр земли

Особый случай представляет собой Плутон, — последняя из открытых «настоящих» планет Солнечной системы. По размеру он сопоставим с планетами земной группы и представляет собой, по сути, огромную глыбу льда летучих элементов. Долгое время ученые считали Плутон не то курьезным недоразумением, не то захваченным Солнечной системой инородным телом. Однако открытие в 1990-х годах так называемого «пояса Койпера», подобного поясу астероидов, — еще одного пояса малых планет, многие из которых движутся по очень вытянутым, «неправильным» орбитам, — заставило астрофизиков пересмотреть свои взгляды. Расположенный за орбитой Нептуна пояс Койпера — основной «поставщик» комет, залетающих в окрестности Солнца. Согласно современным взглядам, Плутон скорее всего представляет собой все-таки самое крупное небесное тело пояса Койпера — зародыш так и не сформировавшейся крупной планеты, вращающийся среди миллионов более мелких «отбросов» Солнечной системы.

Такая картина формирования планетной системы хорошо объясняет многие наблюдаемые характеристики Солнечной системы: небольшие размеры, тяжелый элементный состав и конденсированное состояние внутренних планет; большие размеры, легкий элементный состав и жидкостно-газообразное состояние внешних планет; единое направление движения планет по орбитам вокруг Солнца. В 1995 году астрономами были получены первые доказательства существования планетных систем у других звезд и выяснены некоторые их характеристики (это удалось сделать по замерам циклических отклонений звезд от их среднестатистического положения в пространстве, вызванных силой гравитационного притяжения обращающихся вокруг них планет). Благодаря этому сегодня мы точно знаем о том, что за пределами Солнечной системы планет существует гораздо больше, чем внутри нее: на момент написания этой статьи открыто 83 планеты в 71 звездной системе (теперь, когда вы читаете эти строки, число открытых планет еще возросло). Однако лишь одна из открытых планетных систем похожа на нашу Солнечную систему. Во всех остальных, судя по всему, планеты движутся вокруг своей звезды по сильно вытянутым эллиптическим траекториям, в то время как в нашей Солнечной системе орбиты всех планет, за исключением Плутона, приближаются к круговым. Кроме того, в большинстве этих систем все планеты обращаются вокруг звезд на расстояниях, не превышающих радиус орбиты Меркурия. У некоторых планет период обращения вокруг их солнца и вовсе составляет всего несколько земных суток.

Кроме планетных систем астрономам на сегодняшний день удалось открыть целый ряд околозвездных дисков — сплющенных газопылевых облаков вокруг молодых звезд. А это служит хорошим подтверждением гипотезы образования планетных систем из газопылевых облаков, пусть даже планетных систем, подобных нашей, открыты лишь считанные единицы.

Источник

Adblock
detector