Современные представления о происхождении солнечной системы, Что нужно знать о происхождении Солнечной системы
Он примерно в 20 раз шире и в 20— раз массивнее главного пояса астероидов. Изучение нового материала: 1. Перейти к содержимому. Нижний слой атмосферы, который называется тропосферой, в средних широтах имеет высоту 10—12 км, а в экваториальных — 16—17 км. Вопрос о том, откуда взялась Солнечная система и ее планеты, волновал человечество еще в глубокой древности.
Все тела, которые в настоящее время составляют Солнечную систему, образовались примерно 4,5 - 5 млрд лет тому назад Железный метеорит Лунный метеорит Возраст наиболее древних пород, которые обнаружены в составе метеоритов, составляет примерно 4,5 млрд лет. Породы такой же древности обнаружены в доставленных на Землю образцах лунного грунта.
Расчеты возраста Солнца дали близкую величину — 5 млрд лет. Облако, из которого образовались тела Солнечной системы, представляло собой смесь частиц, которые относились к трем компонентам: скальному, ледяному и летучему.
Именно из этих трех компонентов в различных соотношениях и состоят все тела Солнечной системы Облако сжималось и вращение его ускорялось Под действием усилившихся при этом центробежных сил облако превратилось в диск Вещество уплотнилось и превратилось в кольцо, вращающееся вокруг центра Вначале сжатие облака гравитационными силами привело к образованию центрального горячего ядра — будущего Солнца.
Тяготение образовавшегося Солнца воздействовало на форму оставшейся части облака: оно становилось все более и более плоским диском. В результате столкновений между собой частицы или разрушались, или объединялись в более крупные. Возникали зародыши будущих планет и других тел Эволюция облака привела к тому, что основная масса вещества оказалась сосредоточенной в немногих крупных телах — больших планетах Под влиянием сильного нагрева из окрестностей Солнца улетучивались газы в основном это самые распространенные во Вселенной — водород и гелий и оставались лишь твердые тугоплавкие частицы.
Из этого вещества впоследствии сформировались планеты земной группы, поэтому они оказались небольших размеров Вдали от Солнца летучие вещества намерзали на твердые частицы, относительное содержание водорода и гелия оказалось повышенным.
Объем периферийных частей облака был больше, а стало быть, больше и масса вещества, из которого образовались далекие от Солнца планеты. Не всё вещество протопланетного облака вошло в состав планет и их спутников. Оставшаяся его часть — это малые тела, одни «мигрируют» внутри планетной системы, другие — могут путешествовать и за пределами Солнечной системы Пояс астероидов Не всё вещество протопланетного облака вошло в состав планет и их спутников Кометы — находятся в основном за ее пределами 12 ноября на комету Чурюмова-Герасименко сел зонд Philae Пылевой и ионный хвосты кометы Хейла-Боппа Согласно современным представлениям, образование протопланетного облака связано с процессом формирования звезд Ответить на вопросы: 1.
По каким характеристикам прослеживается разделение планет на две группы? Каков возраст планет Солнечной системы?
Какая гипотеза происхождения Солнечной системы на сегодняшний день считается общепризнанной гипотезой?
А значит за всю историю планетарной системы Девятая планета не приближалась достаточно близко к массивным объектам [27]. Считается, что в отличие от внешних планет внутренние тела системы не претерпевали значительных миграций, поскольку после периода гигантских столкновений их орбиты оставались стабильными [6]. Гравитационное разрушение древнего астероидного пояса, вероятно, положило начало периоду тяжёлой бомбардировки, происходившему около 4 миллиардов лет назад, через — миллионов лет после формирования Солнечной системы.
Этот период длился несколько сотен миллионов лет и его последствия видны до сих пор на поверхности геологически неактивных тел Солнечной системы, таких как Луна или Меркурий, в виде многочисленных кратеров ударного происхождения.
А самое древнее свидетельство жизни на Земле датируется 3,8 миллиардами лет назад — почти сразу после окончания периода поздней тяжёлой бомбардировки. Гигантские столкновения являются нормальной хоть и редкой в последнее время частью эволюции Солнечной системы. Доказательствами этого служат столкновение кометы Шумейкера—Леви с Юпитером в , падение на Юпитер небесного тела в и метеоритный кратер в Аризоне.
Это говорит о том, что процесс аккреции в Солнечной системе ещё не закончен, и, следовательно, представляет опасность для жизни на Земле. Естественные спутники образовались у большинства планет Солнечной системы, а также у многих других тел.
Различают три основных механизма их формирования:. Юпитер и Сатурн имеют много спутников, таких как Ио , Европа , Ганимед и Титан , которые, вероятно, сформировались из дисков вокруг этих планет-гигантов по тому же принципу, как и сами эти планеты сформировались из диска вокруг молодого Солнца. На это указывают их большие размеры и близость к планете. Эти свойства невозможны для спутников, приобретённых путём захвата, а газообразная структура планет делает невозможной и гипотезу формирования лун путём столкновения планеты с другим телом.
По оценкам астрономов, Солнечная система не будет претерпевать экстремальных изменений до тех пор, пока Солнце не израсходует запасы водородного топлива.
Этот рубеж положит начало переходу Солнца с главной последовательности диаграммы Герцшпрунга — Рассела в фазу красного гиганта. Однако и в фазе главной последовательности звезды Солнечная система продолжает эволюционировать. Солнечная система является хаотичной системой [28] , в которой орбиты планет непредсказуемы на очень длинном отрезке времени. Одним из примеров такой непредсказуемости является система Нептун - Плутон , находящаяся в орбитальном резонансе Несмотря на то, что сам по себе резонанс будет оставаться стабильным, невозможно предсказать хоть с каким-нибудь приближением положение Плутона на орбите более чем на 10—20 миллионов лет время Ляпунова [29].
Другим примером может служить наклон оси вращения Земли, который по причине трения внутри земной мантии , вызванного приливными взаимодействиями с Луной , невозможно высчитать начиная с некоторого момента между 1,5 и 4,5 миллиардами лет в будущем [30].
Орбиты внешних планет хаотичны на больших временных масштабах: их время Ляпунова составляет 2— миллионов лет [31].
Это не только означает, что позицию планеты на орбите начиная с этого момента в будущем невозможно определить хоть с каким-нибудь приближением, но и орбиты сами по себе могут экстремально измениться.
Наиболее сильно хаос системы может проявиться в изменении эксцентриситета орбиты , при котором орбиты планет становятся более или менее эллиптическими [32]. Солнечная система является устойчивой в том смысле, что никакая из планет не может столкнуться с другой или быть выброшенной за пределы системы в ближайшие несколько миллиардов лет [31].
Однако за этими временными рамками, например, в течение 5 миллиардов лет, эксцентриситет орбиты Марса может вырасти до значения 0,2, что приведёт к пересечению орбит Марса и Земли, а значит, и к реальной угрозе столкновения.
В этот же период времени эксцентриситет орбиты Меркурия может увеличиться ещё больше, и впоследствии близкое прохождение около Венеры может выбросить Меркурий за пределы Солнечной системы [28] , или вывести на курс столкновения с самой Венерой или с Землёй [33]. Эволюция лунных систем планет определяется приливными взаимодействиями между телами системы.
Из-за разности силы гравитации, воздействующей на планету со стороны спутника, в разных её областях более удалённые области притягиваются слабее, в то время как более близкие — сильнее , форма планеты изменяется — она как бы слегка вытягивается в направлении спутника.
Если направление обращения спутника вокруг планеты совпадает с направлением вращения планеты, и при этом планета вращается быстрее чем спутник, то этот «приливный бугор» планеты будет постоянно «убегать» вперёд по отношению к спутнику.
В этой ситуации угловой момент вращения планеты будет передаваться спутнику. Это приведёт к тому, что спутник будет получать энергию и постепенно удаляться от планеты, в то время как планета будет терять энергию и вращаться все медленнее и медленнее.
Земля и Луна являются примером такой конфигурации. Вращение Луны приливно-закреплено по отношению к Земле: период обращения Луны вокруг Земли в настоящее время примерно 27 дней совпадает с периодом вращения Луны вокруг своей оси, и поэтому Луна всегда повёрнута к Земле одной и той же стороной. Луна постепенно отдаляется от Земли, в то время как вращение Земли постепенно замедляется.
Через 50 миллиардов лет, если они переживут расширение Солнца, Земля и Луна станут приливно-закреплены по отношению друг к другу. Они войдут в так называемый спин-орбитальный резонанс, при котором Луна будет обращаться вокруг Земли за 47 дней, период вращения обоих тел вокруг своей оси будет одинаков, и каждое из небесных тел будет всегда видимо только с одной стороны для своего партнёра [34] [35].
Другими примерами такой конфигурации являются системы Галилеевых спутников Юпитера [36] , а также большинство крупных спутников Сатурна [37]. Иной сценарий ожидает системы, в которых спутник движется вокруг планеты быстрее, чем она вращается вокруг себя, или в которых спутник движется в направлении противоположном направлению вращения планеты. В таких случаях приливная деформация планеты постоянно отстаёт от позиции спутника. Это меняет направление переноса углового момента между телами на противоположное, что в свою очередь приведёт к ускорению вращения планеты и сокращению орбиты спутника.
С течением времени спутник будет приближаться по спирали к планете, пока в какой-то момент либо не упадёт на поверхность или в атмосферу планеты, либо не будет разорван приливными силами на части, породив таким образом планетарное кольцо.
Такая судьба ожидает спутник Марса Фобос через 30—50 миллионов лет [38] , спутник Нептуна Тритон через 3,6 миллиарда лет [39] , Метиду и Адрастею Юпитера [40] , и, как минимум, 16 мелких лун Урана и Нептуна. Спутник Урана Дездемона при этом может быть даже столкнётся с луной-соседкой [41]. Ну и, наконец, в третьем типе конфигурации планета и спутник приливно-закреплены по отношению друг к другу.
В этом случае «приливный бугор» расположен всегда точно под спутником, передача углового момента отсутствует, и, как следствие, орбитальный период не меняется. Примером такой конфигурации является Плутон и Харон [42]. До экспедиции аппарата Кассини — Гюйгенс в году считалось, что кольца Сатурна намного моложе Солнечной системы, и что они просуществуют не более чем миллионов лет.
Предполагалось, что гравитационные взаимодействия с лунами Сатурна будут постепенно передвигать внешний край колец ближе к планете, в то время как гравитация Сатурна и бомбардирующие метеориты закончат начатое, полностью расчистив пространство вокруг Сатурна [43].
Однако данные с миссии Кассини заставили учёных пересмотреть эту точку зрения. Наблюдения зарегистрировали ледяные глыбы материала до 10 км в диаметре, находящиеся в постоянном процессе дробления и переформирования, которые постоянно обновляют кольца.
Эти кольца намного более массивные чем кольца других газовых гигантов. Считается, что именно эта большая масса сохранила кольца в течение 4,5 миллиардов лет, начиная с момента когда сформировался Сатурн, и, вероятно, сохранит их в течение последующих миллиардов лет [44].
В далёком будущем самые большие изменения в Солнечной системе будут связаны с изменением состояния Солнца вследствие его старения. По мере сжигания Солнцем запасов водородного топлива оно будет становиться всё горячее, и, как следствие, будет расходовать запасы водорода всё быстрее.
Спустя 1 миллиард лет из-за увеличения солнечного излучения околозвёздная обитаемая зона Солнечной системы будет смещена за пределы современной земной орбиты. Поверхность Земли постепенно разогреется так сильно, что на ней станет невозможным присутствие воды в жидком состоянии.
Испарение океанов создаст парниковый эффект , который приведёт к ещё более интенсивному разогреву Земли. На этом этапе существования Земли существование жизни на земной поверхности станет невозможным [46] [47]. Однако представляется вероятным, что в этот период начнёт постепенно повышаться температура поверхности Марса. Вода и углекислый газ, замороженные в недрах планеты, начнут высвобождаться в атмосферу, и это приведёт к созданию парникового эффекта, ещё более увеличивающему скорость разогрева поверхности.
В результате атмосфера Марса достигнет условий схожих с земными, и таким образом Марс вполне может стать потенциальным убежищем для жизни в будущем [48]. По прошествии примерно 3,5 миллиардов лет от настоящего времени условия на поверхности Земли будут похожи на современные условия планеты Венеры : океаны в значительной степени испарятся, вся жизнь постепенно вымрет [45]. Приблизительно через 7,7 миллиардов лет от настоящего времени ядро Солнца станет настолько горячим, что запустит процесс горения водорода в окружающей его оболочке [46].
Это повлечёт за собой сильное расширение внешних слоёв звезды, и таким образом Солнце войдёт в новую фазу своей эволюции, превратившись в красный гигант [49]. В этой фазе радиус Солнца составит 1,2 а. Многократное увеличение площади поверхности звезды приведёт к снижению температуры поверхности около К и к увеличению светимости в раз больше современного значения.
Вполне вероятно, что в течение данного периода спутник Сатурна Титан достигнет условий, приемлемых для поддержания жизни [51] [52]. По мере своего расширения Солнце полностью поглотит планеты Меркурий и, вероятно, Венеру [53]. Судьба Земли в настоящее время недостаточно изучена. Несмотря на то, что радиус Солнца будет включать современную земную орбиту, потеря звездой массы и, как следствие, уменьшение силы притяжения приведут к перемещению планетных орбит на более дальние расстояния [46].
Возможно, что это позволит Земле и Венере перейти на более высокую орбиту, избежав поглощения материнской звездой [50] , однако исследования года показывают, что Земля скорее всего всё-таки будет поглощена Солнцем вследствие приливных взаимодействий с его внешней оболочкой [46].
В этот момент его плотность и температура станут такими высокими, что произойдёт гелиевая вспышка и начнётся процесс термоядерного синтеза гелия в углерод. Во время этой фазы Солнце уменьшится в размере от предыдущих до 11 радиусов. Его светимость упадёт с до кратного уровня современного Солнца, а температура поверхности увеличится до К. Фаза синтеза гелия в углерод будет иметь стабильный характер, но продлится всего около миллионов лет.
Постепенно, как и в фазе горения водорода, в реакцию будут захватываться запасы гелия из областей, окружающих ядро, что приведёт к повторному расширению звезды, и она снова станет красным гигантом. Данная фаза переведёт Солнце в асимптотическую ветвь гигантов диаграммы Герцшпрунга-Рассела. В этой стадии светимость Солнца увеличится в раз по сравнению с современной, а температура поверхности упадёт до К [46].
Эта фаза существования Солнца продлится около 30 миллионов лет. В дальнейшем начнёт усиливаться солнечный ветер рассеяние частиц звёздной оболочки и оставшиеся внешние слои Солнца будут сброшены в открытый космос в виде мощных струй звёздного вещества. Отбрасываемая материя образует гало, именуемое планетарной туманностью , которое будет состоять из продуктов горения последних фаз — гелия и углерода.
Эта материя будет участвовать в обогащении межзвёздного пространства тяжёлыми элементами, необходимыми для образования космических тел следующих поколений [54]. Процесс сброса Солнцем внешних слоев является относительно спокойным явлением по сравнению, например, со взрывом сверхновой.
Он представляет собой значительное увеличение силы солнечного ветра, недостаточное для разрушения им близлежащих планет. Однако значительная потеря звездой своей массы заставит планеты сместиться со своих орбит, повергнув Солнечную систему в хаос. Некоторые из планет могут столкнуться между собой, некоторые могут покинуть Солнечную систему, некоторые — остаться на отдалённом расстоянии [55].
Примерно через 75 лет от красного гиганта останется лишь его маленькое центральное ядро — белый карлик , небольшой, но очень плотный космический объект. Размеры этой звезды будут сравнимы с размерами Земли.
Изначально этот белый карлик может иметь светимость в раз превышающую современную светимость Солнца. Он будет полностью состоять из вырожденного углерода и кислорода , но никогда не сможет достичь температур, достаточных для начала синтеза этих элементов. Таким образом, белый карлик Солнце будет постепенно остывать, становясь всё тусклее и холоднее [57]. По мере умирания Солнца его гравитационное влияние на обращающиеся вокруг тела планеты, кометы, астероиды будет ослабевать из-за потери звездой массы.
В этот период будет достигнута заключительная конфигурация объектов Солнечной системы. Орбиты всех сохранившихся планет переместятся на более дальние расстояния: Меркурий прекратит своё существование [58] , если Венера, Земля и Марс будут всё ещё существовать, их орбиты будут лежать приблизительно в 1,4 а.
Эти и все оставшиеся планеты будут представлять собой холодные, тёмные миры, лишённые каких-либо форм жизни [50]. Они продолжат обращаться по орбитам вокруг их мёртвой звезды, а их скорость значительно ослабеет по причине увеличения расстояния от Солнца и уменьшения гравитационного притяжения. В конечном итоге, после ещё многих миллиардов лет как белый карлик, Солнце полностью прекратит излучать в окружающее пространство видимый свет, радиоволны и инфракрасное излучение, превратившись в чёрный карлик [60].
Вся история Солнца от его рождения до смерти займёт примерно 12,4 млрд лет [56]. Период обращения вокруг центра галактики, так называемый галактический год , составляет для Солнечной Системы примерно — миллионов лет.
С начала своего формирования Солнечная система совершила как минимум 20 оборотов вокруг центра галактики [61]. Многие учёные считают, что прохождение Солнечной системы сквозь галактику влияет на периодичность массовых вымираний животного мира в прошлом.
Согласно одной из гипотез, вертикальные осцилляции Солнца на его орбите вокруг галактического центра, приводящие к регулярному пересечению Солнцем галактической плоскости, изменяют мощность воздействия приливных сил галактики на Солнечную систему.
Когда Солнце находится вне галактического диска, влияние галактических приливных сил меньше; когда оно возвращается в галактический диск — а это происходит каждые 20—25 миллионов лет — то попадает под влияние гораздо более мощных приливных сил.
Это, согласно математическим моделям, увеличивает на 4 порядка частоту комет , прибывающих из Облака Оорта в Солнечную систему, а значит, сильно увеличивает и вероятность глобальных катастроф в результате падения комет на Землю [62]. Однако многие оспаривают эту гипотезу, приводя аргумент, что Солнце уже находится вблизи галактической плоскости, однако последнее массовое вымирание было 15 миллионов лет назад. Следовательно, вертикальное расположение Солнечной системы относительно галактической плоскости само по себе не может объяснить периодичность массовых вымираний на Земле, однако выдвигается предположение, что эти вымирания могут быть связаны с прохождением Солнца сквозь спиральные рукава галактики.
Спиральные рукава содержат не только большие скопления молекулярных облаков , гравитация которых может деформировать облако Оорта, но и большое количество ярких голубых гигантов , которые живут относительно недолгое время, и умирают, взрываясь сверхновыми , опасными для всего живого поблизости [63].
Через 2 миллиарда лет Млечный путь и Андромеда столкнутся, и в результате этого столкновения обе галактики деформируются. Внешние спиральные рукава разрушатся, но зато образуются «приливные хвосты», вызванные приливным взаимодействием между галактиками.
По прошествии 7 миллиардов лет Млечный Путь и Андромеда закончат своё слияние и превратятся в одну гигантскую эллиптическую галактику. Во время слияния галактик из-за увеличившейся силы гравитации межзвёздный газ будет интенсивно притягиваться к центру галактики. Если этого газа будет достаточно много, это может привести к так называемой вспышке звездообразования в новой галактике [64].
Падающий в центр галактики газ будет активно подпитывать новообразованную чёрную дыру, превращая её в активное галактическое ядро. В эту эпоху, вероятно, Солнечная система будет вытолкнута во внешнее гало новой галактики, что позволит ей остаться на безопасном расстоянии от радиации этих грандиозных коллизий [64] [65]. Достаточно распространено ошибочное предположение, что столкновение галактик почти наверняка разрушит Солнечную систему, однако это не совсем так.
Несмотря на то, что гравитация пролетающих мимо звёзд вполне в состоянии это сделать, расстояние между отдельными звёздами настолько велико, что вероятность разрушительного влияния какой-нибудь звезды на целостность Солнечной системы во время галактического столкновения весьма незначительна.
Скорее всего Солнечная система испытает на себе влияние столкновения галактик как целое, но расположение планет и Солнца между собой останется непотревоженным [66]. Однако с течением времени суммарная вероятность для Солнечной системы быть разрушенной гравитацией пролетающих мимо звёзд постепенно возрастает. Предполагая, что Вселенная не закончит своё существование в виде большого сжатия или большого разрыва , расчёты предсказывают, что Солнечная система будет полностью разрушена пролетающими звёздами за 1 квадриллион 10 15 лет.
В том отдалённом будущем Солнце и планеты продолжат своё путешествие по галактике, однако Солнечная система как единое целое прекратит своё существование [67]. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии , проверенной 3 января года; проверки требуют 8 правок.
Протосолнце и протопланеты в представлении художника Содержание. Основная статья: Поздняя тяжёлая бомбардировка. Основная статья: Будущее планет Солнечной системы. Основная статья: Устойчивость Солнечной системы. Павел Бардин. Скопировать ссылку. Каковы современные представления о происхождении Солнца и планет? Ответы 2. По рейтингу По дате По рейтингу По дате. Андрей Евдокимов 5 лет назад. Современная наука об образовании планет и Солнца Согласно современной научной теории, вначале было гигантское молекулярное облако.
Древние люди о возникновении Солнца и планет Люди издавна были очень любознательными созданиями. Вот некоторые из них: вначале был Хаос, оттуда появились боги среди них и Земля, и Океан и Солнце , которые стали размножаться, от них родились титаны, чудовища, люди и другие боги Древняя Греция ; мир появился из 2-х половин яйца, вскоре его населили боги, в том числе 2 бога, олицетворяющих Солнце Славянская миология ; во тьме появилось два начала света и тьмы, они разделили мир на Землю и небо, вскоре появился гигантский человек, а когда он умер, то превратился во множество маленьких людей Древний Китай.
Полезно 0 Не очень Комментировать. Комментарии 0. Алина Демченко 7 лет назад. Первые научные представления о происхождении Солнца и планет Научные объяснения и теории происхождения Солнца, Земли и планет начали появляться только в 18 веке. Примечательно, что две нижеупомянутых теории господствовали в науке аж до начала 20 века: теория Канта; теория Лапласа.
Современные представления о происхождении Солнца и планет Современных представлений на этот счет выдвинуто достаточно много, но среди них есть три основополагающих и наиболее вероятных: Гипотеза Шмидта.
В году ученый Шмидт выдвинул свою довольно оригинальную - "метеоритную гипотезу", которую прежде, чем обнародовать, математически обосновали его ученики. Согласно гипотезе Солнце на какой-то стадии своего существования притянуло к себе метеоритное облако, из которого впоследствии образовались планеты иих спутники.
Теория Фесенкова. Согласно его версии г Земля и, Солнце с планетами образовались из-за постепенного уплотнения гигантской туманности, состоящей из очень разреженной материи. Гипотеза В.
