Сонячна система складається з центрального небесного тіла – зірки Сонця, 9 великих планет, що обертаються навколо нього, їх супутників, безлічі малих планет – астероїдів, численних комет та міжпланетного середовища. Великі планети розташовуються в порядку віддалення від Сонця таким чином: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.Три останні планетиможна спостерігати із Землі лише у телескопи. Інші видно як більш менш яскраві гуртки і відомі людям з часів давнини.
Один з важливих питань, пов'язаних із вивченням нашої планетної системи – проблема її походження. Вирішення цієї проблеми має природничо-наукове, світоглядне та філософське значення. Протягом століть і навіть тисячоліть вчені намагалися з'ясувати минуле, сьогодення та майбутнє Всесвіту, у тому числі й Сонячна система. Однак можливості планетної космології і досі залишаються дуже обмеженими – для експерименту в лабораторних умовах доступні поки що лише метеорити та зразки місячних порід. Обмежені та можливості порівняльного методудосліджень: будова та закономірності інших планетних систем поки що недостатньо вивчені.
До цього часу відомі багато гіпотез про походження Сонячної системи, в тому числі запропоновані незалежно німецьким філософом І. Кантом (1724–1804) та французьким математиком та фізиком П. Лапласом (1749–1827). Позиція І. Канта полягала в еволюційному розвитку холодної пилової туманності, вході якого спочатку виникло центральне масивне тіло - Сонце, а потім народилися і планети. П. Лаплас вважав початкову туманність газової та дуже гарячої, що у стані швидкого обертання. Стискаючись під дією сили всесвітнього тяжіння, Туманність внаслідок закону збереження моменту імпульсу оберталася все швидше та швидше. Під дією великих відцентрових сил, що виникають при швидкому обертанні в екваторіальний пояс, від нього послідовно відділялися кільця, перетворюючись в результаті охолодження та конденсації на планети. Таким чином, згідно з теорією П. Лапласа, планети утворилися раніше за Сонце. Незважаючи на таку різницю між двома аналізованими гіпотезами, обидві вони походять від однієї ідеї – Сонячна система виникла внаслідок закономірного розвитку туманності. І тому таку ідею іноді називають гіпотезою Канта-Лапласа.
Згідно сучасним уявленням, планети сонячної системи утворилися з холодної газопилової хмари, що оточує Сонце мільярди років тому. Така думка найпослідовніше відбито у гіпотезі російського вченого, академіка О.Ю. Шмідта (1891-1956), який показав, що проблеми космології можна вирішити узгодженими зусиллями астрономії та наук про Землю, насамперед географії, геології, геохімії. У основі гіпотези О.Ю. Шмідта лежить думка про утворення планет шляхом поєднання твердих тіл та пилових частинок. газопилова хмара, що виникла біля Сонця, спочатку складалася на 98% з водню і гелію. Інші елементи конденсувалися в пилові частинки. Безладний рух газу у хмарі швидко припинився: воно змінилося спокійним рухом хмари навколо Сонця.
Пилові частинки сконцентрувалися в центральній площині, утворивши шар підвищеної густини. Коли щільність шару досягла деякого критичного значення, його власне тяжіння стало «суперничати» з тяжінням Сонця. Шар пилу виявився нестійким і розпався на окремі пилові згустки. Зіткнувшись один з одним, вони утворили безліч суцільних щільних тіл. Найбільші з них набували майже кругових орбіт і у своєму зростанні почали обганяти інші тіла, ставши потенційними зародками майбутніх планет. Як масивніші тіла, новоутворення приєднували до себе речовину газопилової хмари, що залишилася. Зрештою сформувалося дев'ять великих планет, рух яких по орбітах залишається стійким протягом мільярдів років.
З урахуванням фізичних характеристиквсі планети поділяються на дві групи. Одна з них складається з порівняно невеликих планет земної групи- Меркурія, Венери, Землі та Mapca. Їхня речовина відрізняється відносно високою щільністю: у середньому близько 5,5 г/см 3 , що у 5,5 рази перевищує щільність води. Іншу групу складають планети-гіганти: Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун. Ці планети мають величезні маси. Так, маса Урана дорівнює 15 земним масам, а Юпітера - 318. Складаються планети-гіганти головним чином водню і гелію, а середня щільність їх речовини близька до щільності води. Зважаючи на все, у цих планет немає твердої поверхні, подібної поверхніпланет земної групи. Особливе місце займає дев'ята планета - Плутон, відкрита в березні 1930 р. За своїми розмірами вона ближча до планет земної групи. Нещодавно виявлено, що Плутон - подвійна планета: вона складається з центрального тіла і дуже великого супутника. Обидва небесні тіла звертаються навколо загального центру мас.
У процесі утворення планет їх розподіл на дві групи обумовлюється тим, що в далеких від Сонця частинах хмари температура була низькою і всі речовини, крім водню та гелію, утворили тверді частки. Серед них переважав метан, аміак та вода, що визначили склад Урану та Нептуна. У складі найпотужніших планет – Юпітера та Сатурна, крім того, виявилася значна кількість газів. В області планет земної групи температура була значно вищою, і всі леткі речовини (у тому числі метан та аміак) залишилися в газоподібному стані, і, отже, до складу планет не ввійшли. Планети цієї групи сформувалися в основному із силікатів та металів.
Процес утворення Сонячної системи не можна вважати досконало вивченим, а запропоновані гіпотези – досконалими. Наприклад, у розглянутій гіпотезі не враховувався вплив електромагнітної взаємодії для формування планет. З'ясування цього та інших питань – справа майбутнього.
Сонце
Центральне тіло нашої планетної системи Сонце- Найближча до Землі зірка, що є розпеченою плазмовою кулею. Це гігантське джерело енергії: потужність випромінювання дуже велика – близько 3,86·10 23 кВт. Щомиті Сонце випромінює таку кількість тепла, якого цілком вистачило б, щоб розтопити шар льоду, що оточує земну кулю, завтовшки в тисячу км. Сонце відіграє виняткову роль у виникненні та розвитку життя на Землі. На Землю потрапляє мізерна частина сонячної енергіїзавдяки якій підтримується газоподібний стан земної атмосфери, постійно нагріваються поверхні суші та водойм, забезпечується життєдіяльність тварин і рослин. Частина сонячної енергії запасена надрах Землі як кам'яного вугілля, нафти, газу.
Нині прийнято вважати, що у надрах Сонця при найбільших температурах –близько 15 млн. градусів – і жахливих тисках протікають термоядерні реакції, які супроводжуються виділенням величезної кількості енергії. Однією з таких реакцій може бути синтез ядер водню, у якому утворюються ядра атома гелію. Підраховано, що кожної секунди в надрах Сонця 564 млн. т водню перетворюються на 560 млн. т гелію, інші ж 4 млн. т водню перетворюються на випромінювання. Термоядерна реакціявідбуватиметься доти, доки не вичерпаються запаси водню. Нині вони становлять близько 60 % маси Сонця. Такого резерву має вистачити щонайменше кілька мільярдів років.
Майже вся енергія Сонця генерується у центральній області, звідки переноситься випромінюванням, та був у зовнішньому шарі – передається конвекцією. Ефективна температура поверхні Сонця – фотосфери – близько 6000 Кт.
Наше Сонце – джерело не тільки світла та тепла: його поверхня випромінює потоки невидимих ультрафіолетових та рентгенівських променів, а також елементарних частинок. Хоча кількість тепла і світла, що посилається на Землю Сонцем, протягом багатьох сотень мільярдів років залишається постійним, інтенсивність його невидимих випромінювань значно змінюється: вона залежить від рівня сонячної активності.
Спостерігаються цикли, протягом яких сонячна активністьдосягає максимального значення. Їхня періодичність становить 11 років. У роки найбільшої активності збільшується кількість плям та спалахів на сонячної поверхні, Землі виникають магнітні бурі, посилюється іонізація верхніх шаріватмосфери тощо.
Сонце помітно впливає не тільки на такі природні процеси, як погода, земний магнетизм, але і на біосферу– тварина та рослинний світЗемлі, зокрема й у людини.
Передбачається, що вік Сонця щонайменше 5 млрд років. Таке припущення ґрунтується на тому, що згідно з геологічними даними наша планета існує не менше 5 млрд років, а Сонце утворилося ще раніше.
Місяць
Подібно до того, як наша Земля обертається навколо Сонця, навколо Землі рухається Місяць– природний супутник нашої планети. Місяць менше Землі, його діаметр становить близько однієї чверті земного діаметра, а маса в 81 раз менше маси Землі. Тому сила тяжіння на Місяці у 6 разів менша, ніж на нашій планеті. Слабка силатяжіння не дозволила Місяцю утримати атмосферу, з тієї ж причини не може бути на її поверхні та воді. Відкриті водоймища швидко випарувалися б, а водяна пара вилетіла б у космос.
Поверхня Місяця вельми нерівна: вона вкрита гірськими хребтами, кільцевими горами – кратерами та темними хребтами рівнинних областей, які називаються морями, на яких спостерігаються дрібні кратери. Передбачається, що кратери мають метеоритне походження, тобто утворилися у місцях падіння гігантських метеоритів.
Починаючи з 1959 р., коли поверхні Місяця вперше досягла радянська автоматична станція «Місяць-2», і досі космічні апарати принесли чимало інформації про наше природному супутнику. Зокрема, визначено вік місячних порід, які доставлені на Землю космічними апаратами. Вік наймолодших порід – близько 2,6 млрд. років, а вік найдавніших порід вбирається у 4 млрд. років.
На поверхні Місяця утворився пухкий шар, що покриває основну породу – раголіт, що складається з уламків магматичних порід, шлакоподібних частинок і крапель розплавленої магми, що застигли. Передбачається, що близько 95% порід, що покривають поверхню місячну, знаходиться в магматичному стані.
Температура місячної поверхністановить 100-400 К. Місяць знаходиться на середній відстані від Землі 384 400 км. Подолавши таку відстань, 21 липня 1969 р. американський астронавтН. Армстронг вперше ступив на поверхню Місяця – здійснилася давня казкова мрія польоту людини на Місяць.
Планети земної групи
Об'єднані в одну групу планети: Меркурій, Венера, Земля, Марс, – хоч і близькі за деякими характеристиками, проте кожна з них має свої неповторні особливості. Деякі характерні параметри планет земної групи представлені у табл. 5.1.
Таблиця 5.1
Середня відстань у табл. 5.1 дано в астрономічних одиницях (а.е.); 1 а. дорівнює середній відстані Землі від Сонця (1 а.о. = 1,5 · 10 8 км.). Найпотужніша з даних планет - Земля: її маса 5,89 · 10 24 кг.
Істотно відрізняється планети та складом атмосфери, що видно з табл. 5.2, де наведено хімічний склад атмосфери Землі, Венери та Марсу.
Таблиця 5.2
Меркурій- Сама мала планетау земній групі. Ця планета не змогла зберегти атмосферу у тому складі, який характерний для Землі, Венери, Марсу. Її атмосфера вкрай розріджена та містить Ar, Ne, Не. З табл. 5.2 видно, що атмосфера Землі відрізняється відносно великим вмістом кисню та водяної пари, завдяки яким забезпечується існування біосфери. на Венеріі Марсів атмосфері міститься велика кількість вуглекислого газу при дуже малому вмісті кисню та водяної пари – все це характерні ознакивідсутність життя на цих планетах. Немає життя і на МеркуріїВідсутність кисню, води та висока денна температура (620 К) перешкоджають розвитку живих систем. Залишається відкритим питання про існування якихось форм життя на Марсі у минулому.
Планети Меркурій та Венера супутників не мають. Природні супутники Марса Фобосі Деймос.
Планети-гіганти
Юпітер, Сатурн, Уран та Нептун відносяться до планет-гігантів. Юпітер- п'ята на відстані від Сонця і сама велика планетаСонячної системи - знаходиться на середній відстані від Сонця 5,2 а. Юпітер – потужне джерело теплового радіовипромінювання, має радіаційний пояс і велику магнітосферу. Ця планета має 16 супутників і оточена кільцем завширшки близько 6 тис. км.
Сатурн- Друга за величиною планета в Сонячній системі. Сатурн оточений кільцями (див. рис. 5.4), які добре видно телескоп. Їх уперше спостерігав у 1610 р. Галілей за допомогою створеного ним телескопа. Кільця є плоскою системою безлічі дрібних супутників планети. Сатурн має 17 супутників і має радіаційний пояс.
Уран- Сьома по порядку віддалення від Сонця планета Сонячної системи. Навколо Урану обертається 15 супутників: 5 із них відкриті із Землі, а 10 – спостерігалися за допомогою космічного апарату «Вояджер-2». Уран має систему кілець.
Нептун- Одна з найвіддаленіших від Сонця планет - знаходиться на відстані від нього близько 30 а. Період звернення на орбіті – 164,8 року. Нептун має шістьох супутників. Відстань від Землі обмежує можливості його дослідження.
Планета Плутонне відноситься ні до земної групи, ні до планет-гігантів. Це порівняно невелика планета: її діаметр близько 3000 км. Плутон прийнято вважати подвійною планетою. Його супутник, приблизно в 3 рази менший за діаметром, рухається на відстані всього близько 20000 км від центру планети, здійснюючи один оборот за 4,6 діб.
Особливе місце у Сонячній системі займає Земля – єдина жива планета.
5.7. Земля – планета Сонячної системи
Текст роботи розміщено без зображень та формул.
Повна версіяроботи доступна у вкладці "Файли роботи" у форматі PDF
Вступ
Сонячна система утворилася близько 4,6 млрд років тому. Вона складається з небесних тіл - це зірки, у тому числі і Сонце, 8 планет та їх супутників, а також астероїди та комети. Планети розташовуються в порядку віддалення від Сонця так: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Усі небесні тіла звертаються навколо масивної зірки (Сонце) по еліптичних (рис.15) орбіт.
Центральним об'єктом Сонячної системи є Сонце, до якої зосереджена переважна частина всієї маси системи, воно утримує своїм тяжінням планети та інші тіла, що належать до Сонячної системи. Іноді Сонячну систему поділяють на регіони. Внутрішня частина Сонячної системи включає чотири планети земної групи та пояс астероїдів. Зовнішня частина починається за межами пояса астероїдів і включає чотири газові гіганти. Планети всередині області астероїдів іноді називають внутрішніми, а поза поясом зовнішніми.
Одне з важливих питань, пов'язаних із вивченням нашої планетної системи, — проблема її походження. В даний час при перевірці тієї чи іншої гіпотези про походження Сонячної системи значною мірою ґрунтується на даних про хімічний склад та вік порід Землі та інших тіл Сонячної системи. Вирішення цієї проблеми має природничо-наукове, світоглядне та філософське значення. Наша мета – встановити хронологію розвитку уявлень про походження Сонячної системи.
Аналіз розвитку гіпотез про походження Сонячної системи
|
Час |
Особистість |
Історія особистості |
Суть гіпотези |
|
384 р. до зв. е. |
Арістотель (рис.1) |
Давньогрецький філософ, учень Платона. |
Стверджував, що Земля – це центр Всесвіту. |
|
Клавдій Птолемей (рис.2) |
Птолемей жив і працював у Олександрії, де проводив астрономічні спостереження. Він був астрономом, астрологом, математиком, механіком, оптиком, теоретиком музики та географом. У джерелах немає жодних згадок про його життя та діяльність. |
Птолемей перший запропонував модель Всесвіту. Відповідно до цієї моделі, центральне становищеу Всесвіті займає нерухома Земля, а навколо неї в різних сферахобертаються Сонце, Місяць, планети та зірки. Його модель була прийнята християнськими богословами і, по суті, канонізована – зведена до рангу абсолютних істин. |
|
|
Микола Коперник (рис.3) |
Польський астроном, математик, механік, економіст, канонік доби Відродження. Він найбільш відомий як автор геліоцентричної системисвіту, що поклала початок першої наукової революції. Геліоцентрична система світу (геліоцентризм) - це уявлення про те, що Сонце є центральним небесним тілом, навколо якого звертається Земля та інші планети. |
Микола Коперник спростував гіпотезу Клавдія Птолемея та науково довів, що Земля не є центром Всесвіту. У центр Коперник помістив Сонце та створив геліоцентричну модель Всесвіту. Коперник боявся гонінь церкви і тому віддав до друку свою працю незадовго до смерті. Але церква офіційно заборонила його книгу. |
|
|
Галілео Галілей (рис.4) |
Італійський фізик, механік, астроном, філософ, математик, який вплинув на науку свого часу. Він першим використав телескоп для спостереження небесних тіл і зробив низку видатних астрономічних відкриттів. |
Галілео Галілей був прихильником вчення Коперника. Він вперше використав для вивчення зоряного неба телескоп і побачив, що Всесвіт значно більший, ніж передбачалося раніше, і що навколо планет є супутники, які, подібно до планет навколо Сонця, обертаються навколо своїх планет. Галілей експериментально вивчав закони руху. Але церква влаштувала гоніння на вченого та вчинила над ним суд інквізиції. |
|
|
Джордано Бруно (рис.5) |
Італійський монах-домініканець, філософ-пантеїст і поет, а також визнаний видатним мислителем епохи Відродження. |
Джордано Бруно створив вчення про те, що зірки подібні до Сонця, що навколо зірок по орбітах рухаються теж планети. Також він стверджував, що у Всесвіті існує безліч заселених світів, що крім людини у Всесвіті є й інші мислячі істоти. Але за це Джордано було засуджено християнською церквоюі спалено на багатті. |
|
|
Рене Декарт (рис.6) |
Французький філософ, математик, механік, фізик та фізіолог, творець аналітичної геометріїта сучасної алгебраїчної символіки. |
Декарт вважав, що Всесвіт повністю заповнений матерією, що рухається. За його уявленнями, Сонячна система утворилася з первинної туманності, що мала форму диска і складалася з газу та пилу. Ця теорія має помітну схожість з теорією, визнаною нині. |
|
|
Бюффон Жорж Луї Леклерк (рис.7) |
Французький натураліст, біолог, математик, натураліст і письменник. У 1970 р. на честь Бюффона названо кратера на Місяці. |
У 1745 р. Бюффон припустив, що речовина, з якої утворені планети, була відторгнута від Сонця якоюсь надто близько проходила великою кометою або зіркою. Але якби Бюффон мав рацію, то поява такої планети, наприклад, як наша, була б подією надзвичайно рідкісною, а ймовірність знайти життя десь у Всесвіті стала б мізерно мала. |
|
|
Іммануїл Кант (рис.8) |
Німецький філософ та родоначальник німецької класичної філософії. Кантом були написані фундаментальні філософські роботи, що принесли вченому репутацію одного з видатних мислителів XVIII століття і вплинули на подальший розвиток світової філософської думки. |
Відомими теоріями стали теорії математика Лапласа та філософа Канта, суть яких у тому, що зірки та планети утворилися з космічного пилушляхом поступового стиснення первісної газопилової туманності. Але гіпотези Канта та Лапласа відрізнялися. Кант виходив із еволюційного розвиткухолодної пилової туманності, під час якого спочатку виникло центральне тіло - Сонце, та був планети. А ось гіпотеза Лапласа… |
|
|
П'єр-Сімон Лаплас (рис.9) |
Французький математик, механік, фізик та астроном. Він відомий роботами в галузі небесної механіки, один із творців теорії ймовірностей та “Парадоксу демона Лапласа”. Його ім'я внесено до списку найбільших вчених Франції, розміщеного на першому поверсі Ейфелевої вежі. |
Згідно з Лапласом, планети утворилися раніше, ніж Сонце. Тобто початкова туманність була газовою та гарячою і швидко оберталася. Через відцентрові сили в екваторіальному поясі від неї послідовно відділялися кільця. Надалі ці кільця конденсувалися, і вийшли планети. (рис.17) |
|
|
Джеймс Хопвуд Джинс (рис.10) |
Британський фізик-теоретик, астроном та математик. Зробив важливий внесоку кількох областях фізики, включаючи квантову теорію, теорію теплового випромінюваннята еволюції зірок. |
Гіпотеза Джинса повністю протилежна гіпотезі Канта та Лапласа. Вона пояснює утворення Сонячної системи випадковістю, вважаючи її рідкісним явищем. Речовина, з якої у подальшому утворилися планети, була викинута з досить "старого" Сонця. Завдяки приливним силам, що діяли з боку зірки, що налетіла, яка випадково проходила поблизу Сонця, з поверхневих шарів Сонця був викинутий струмінь газу. Цей струмінь залишився у сфері тяжіння Сонця. Надалі струмінь сконденсувався, і вийшли планети. Але якби гіпотеза Джинса була правильною, то планетних систем у Галактиці було б значно менше. Тому гіпотезу Джинса слід відкинути. (рис.16,19) |
|
|
Вулфсон припускав, що газовий струмінь, з якого утворилися планети, був викинутий з пухкої зірки величезних розмірів, що пролетіла повз. Розрахунки показують, що якби планетні системи утворювалися в такий спосіб, їх у Галактиці було дуже мало.(рис.19) |
|||
|
Ханнес Улоф Єста Альвен (рис.12) |
Шведський фізик, спеціаліст з фізики плазми, а також лауреат Нобелівської преміїз фізики в 1970 році за роботи в галузі теорії магнітогідродинаміки. У 1934 році викладав фізику в університеті Упсали і в 1940 році став професором з теорії електромагнетизму та електричних вимірів у Королівському. технологічному інститутіу Стокгольмі. |
Рятуючи гіпотезу Канта та Лапласа, Альвен припустив, що Сонце мало дуже сильне. електромагнітним полем. Туманність, що оточує Сонце, складалася з нейтральних атомів. Під впливом випромінювань і зіткнень - атоми іонізувалися. А іони потрапляли у пастки з магнітних. силових лінійі захоплювалися слідом за Сонцем, що обертається. Поступово Сонце втрачало свій крутний момент, передаючи його газовій хмарі. |
|
|
Отто Юлійович Шмідт (рис.13) |
Радянський математик, географ, геофізик, астроном. Один із засновників та головний редакторВеликої радянської енциклопедії. З 28 лютого 1939 по 24 березня 1942 був віце-президентом АН СРСР. |
У 1944 р. Шмідт запропонував гіпотезу, згідно з якою планетна система утворилася з речовини, захопленої з газово-пилової туманності, через яку колись проходило Сонце, яке вже мало майже "сучасний" вигляд. У цій гіпотезі немає труднощів із обертальним моментом.(рис.18,20) |
|
|
Літлтон Реймонд Артур (рис.14) |
Починаючи з 1961 р., гіпотезу Шмідта розвивав англійський космогоніст Літлтон. Слід зазначити: щоб Сонце захопило досить багато речовини, його швидкість по відношенню до туманності має бути дуже маленькою, близько ста метрів за секунду. Просто Сонце має застрягти в цій хмарі і рухатися разом з нею. У цій гіпотезі утворення планет не пов'язується із процесом зіркоутворення. |
Ось ми й дійшли висновку проекту. Процес утворення Сонячної системи не можна вважати досконало вивченим. Походження Сонячної системи, формування галактик та виникнення Всесвіту ще далеко до завершення. А річ у тому, що вчені спостерігають за величезною кількістю зірок, що знаходяться на різних стадіях еволюції. Про сонячну систему та її походження вивчаються у багатьох інститутах світу. Цій темі приділяється важливе місце у житті.
З проекту можна виділити дві теорії походження Сонячної Системи та самого Всесвіту в цілому. Перша говорить про теорію Великого вибухуа друга про те, що матерія, енергія, простір і час існували завжди.
Всі ми маємо право вважати, що є й інші планети, на яких може існувати життя, у тому числі й розумне. На початку проекту ми говорили, що нашою метою є встановлення хронології розвитку уявлень про походження Сонячної системи. І ось ми можемо з упевненістю сказати, що нашої мети досягнуто.
Список літератури
Агекян Т.А. Зірки, Галактики, Метагалактика. - М: Наука, 1970.
Вайнберг С. Перші три хвилини. Сучасний погляд на походження Всесвіту (пров. з англ. Я. Зельдовича). - М: Енерговидав, 1981.
Горєлов А.А. Концепція сучасного природознавства. - М: Центр, 1997.
Каплан С.А. Фізика зірок. - М: "Наука", 1970.
Ксанфомаліті Л.В. Планети, відкриті знову. - М: Наука, 1978.
Новіков І.Д. Еволюція Всесвіту. - М: Наука, 1983.
Осипов Ю.С. Гравітаційне захоплення // Кварк. – 1985. – № 5.
Редж Т. Етюди про Всесвіт. - М: Мир, 1985.
Філіппов Є.М. Всесвіт, Земля, життя. – Київ: "Наукова думка", 1983.
Шкловський І.С. Всесвіт, життя, розум. - М: Наука, 1980
http://mirznanii.com/a/183/proiskhozhdenie-solnechnoy-sistemy 1
http://ukhtoma.ru/universe8.htm 2
https://ua.wikipedia.org 3
4. 5. 6. 7. 8. 9.
1 Зірка проходить поряд із Сонцем, витягуючи з нього речовину (рис. А і В); планети формуються
з цього матеріалу (рис. С)
ВНЗ: не вказано
Вступ 3
Походження Сонячної системи 4
Еволюція Сонячної системи 6
Висновок 9
Список литературы 10
Вступ
Розділ астрономії, у якому вивчаються питання походження та розвитку небесних тіл, називається космогонією. Космогонія досліджує процеси зміни форм космічної матерії, що призводять до утворення окремих небесних тіл та їх систем, та напрямок їхньої подальшої еволюції. Космологічні дослідження призводять і до вирішення таких проблем, як виникнення хімічних елементів та космічних променів, поява магнітних полів та джерел радіовипромінювання.
Вирішення космогонічних проблем пов'язане з великими труднощами, так як виникнення і розвиток небесних тіл відбувається настільки повільно, що простежити ці процеси шляхом безпосередніх спостережень неможливо; терміни протікання космічних подій настільки великі, що історія астрономії проти їх тривалістю представляється миттю. Тому космогонії зі зіставлення одночасно спостерігаються фізичних властивостейнебесних тіл встановлює характерні рисипослідовних стадій розвитку.
Недостатність фактичних даних призводить до необхідності оформляти результати космогонічних досліджень як гіпотез, тобто. наукових припущень, заснованих на спостереженнях, теоретичних розрахунках та основних законах природи. Подальший розвитокгіпотези показує, якою мірою вона відповідає законам природи та кількісної оцінки передбачених нею фактів.
Астрономи минулого запропонували безліч теорій утворення Сонячної системи, а в сорокових роках ХХ століття радянський астроном Отто Шмідт припустив, що Сонце, обертаючись навколо центру Галактики, захопило хмару пилу. З речовини цієї величезної холодної пилової хмари сформувалися холодні щільні допланетні тіла - планетезималі.
Походження Сонячної системи
Вік найдавніших порід, виявлених у зразках місячного ґрунту та метеоритах, становить приблизно 4,5 млрд років. Розрахунки віку Сонця дали близьку величину – 5 млрд років. Прийнято вважати, що всі тіла, які нині становлять Сонячну систему, утворилися приблизно 4,5-5 млрд. років тому.
Згідно з найбільш розробленою гіпотезою, всі вони сформувалися в результаті еволюції величезної холодної газопилової хмари. Ця гіпотеза досить добре пояснює багато особливостей будови Сонячної системи, зокрема значні відмінності двох груп планет.
Протягом кількох мільярдів років сама хмара і речовина, що входить до його складу, значно змінювалися. Частинки, з яких складалася ця хмара, зверталися навколо Сонця по різних орбітах.
В результаті одних зіткнень частки руйнувалися, а за інших - об'єднувалися в більші. Виникали більші згустки речовини - зародки майбутніх планет та інших тіл.
Підтвердженням цих уявлень можна вважати і метеоритне «бомбардування» планет - по суті, воно є продовженням того процесу, який у минулому призвів до їхньої освіти. В даний час, коли в міжпланетному просторі метеоритної речовини залишається все менше і менше, цей процес йде значно менш інтенсивно, ніж на початкових стадіяхформування планет.
Водночас у хмарі відбувався перерозподіл речовини, її диференціація. Під впливом сильного нагріву з околиць Сонця випаровувалися гази (в основному це найпоширеніші у Всесвіті - водень і гелій) і залишалися лише тверді тугоплавкі частинки. З цієї речовини сформувалися Земля, її супутник- Місяць, а також інші планети земної групи.
У процесі формування планет і пізніше протягом мільярдів років у їх надрах і поверхні відбувалися процеси плавлення, кристалізації, окислення та інші фізико-хімічні процеси. Це призвело до суттєвої зміни початкового складу та будови речовини, з якої утворені всі нині існуючі тілаСонячна система.
Вдалині від Сонця на периферії хмари ці леткі речовини намерзали на пилові частки. Відносний вміст водню та гелію виявився підвищеним. З цієї речовини сформувалися планети-гіганти, розміри та маса яких значно перевищують планети земної групи. Адже обсяг периферійних частин хмари був більшим, а отже, більшим і маса речовини, з якої утворилися далекі від Сонця планети.
Дані про природу та хімічний склад супутників планет-гігантів, отримані в Останніми рокамиза допомогою космічних апаратів, стали ще одним підтвердженням справедливості сучасних уявлень про походження тіл Сонячної системи. В умовах, коли водень і гелій, що пішли на периферію протопланетної хмари, увійшли до складу планет-гігантів, їх супутники виявилися схожими на Місяць та планети земної групи.
Однак не вся речовина протопланетної хмари увійшла до складу планет та їх супутників. Багато згустків його речовини залишилися як усередині планетної системи у вигляді астероїдів і ще дрібніших тіл, так і за її межами у вигляді ядер комет.
Еволюція Сонячної системи
Теоретично планети сформувалися разом із Сонцем приблизно одночасно і перебували у плазмовому стані. Єдина система сформувалася під час гравітаційних взаємодій, які підтримують її в даний час. У надалі планетиЯк менш енергоємні системи швидше перейшли до процесів ядерного та молекулярного синтезу, утворення кори та інформаційної еволюції.
Процес остигання, втрати енергії почався з периферії системи. Далекі планети остигали раніше, матерія переходила в молекулярний стан, відбувалося формування кори. Тут до енергетичної обумовленості процесів підключається зовнішній інформаційний чинник як космічного випромінювання. Ось що писав В. І. Вернадський у 1965 році: …в історії планети Землі - безперервно, реально стикаємося з енергетичним та матеріальним проявом Чумацького шляху - у формі космічної речовини - метеоритів та пилу (що нерідко враховувалося геологами) та матеріально-енергетичними, невидимими оку і свідомо людиною не відчуваються проникаючими космічними випромінюваннями. Інший авторитетний дослідник минулого століття Гесс у 1933 році довів, що ці випромінювання – потоки – постійно приносять на нашу планету, у її біосферу елементарні частинки, що викликають іонізацію повітря, значення яких в енергетиці земних оболонокпершорядне.
Утворення кори планети - енергоінформаційна взаємодія, після якої планетна система входить у процес галактичного інформаційного обміну. Наступний квант втрати енергії планетною системоюзаміщується підвищенням рівня інформації, що зберігає енергію. Біополімери під підвищеним зовнішнім інформаційним впливом утворюють складні молекулярні конгломерати, розвиток яких призводить до появи живої клітини та органічного життя. Роль зовнішнього факторапід час зародження життя давно обговорювалася вченими. Одна з перших версій була висунута Арреніусом (1859-1927 рр.), Що серед космічного пилу, розсіяного у вакуумі повинні бути незліченні суперечки - зародки живої речовини, що виходять з планет, земних планет, і них знову потрапляють під час. Іншою версією було перенесення живих істот з допомогою метеоритів. Ми не відкидаючи ці версії, схильні вважати, що основна передача не просто матеріальна, а матеріально-інформаційна, хвильові та польові впливи.
Як для будь-якої енергоінформаційної структури, для Сонячної системи характерне підвищення інформаційного рівня організації матерії при падінні енергетичного потенціалу системи. Безперечно, що в процесі охолодження далеких планетзагальний енергетичний потенціал Сонячної системи був вищим, ніж зараз, тому інформаційний рівень життя далеких планет був, безумовно, нижчим від того, що ми спостерігаємо зараз на Землі.
Зростання рівня інформаційних взаємодій у Сонячній системі збільшувалося у міру падіння загального рівня енергії системи. Прийом зовнішньої інформації далекими планетами відбувся при відповідній взаємодії внутрішнього енергетичного рівнясистеми та зовнішнього інформаційного рівня. У той період галактична система енергоінформаційного обміну лише приходила до рівноваги. Далі в міру розвитку Сонячної системи та всього Всесвіту енергоінформаційний обмін збагачувався інформацією вищого рівня, енергетичний потенціал як окремих інформаційних атомів(Яким є Сонячна система), так і всієї галактики знижувався.
Повертаючись до Сонячної системи необхідно відзначити, що швидше за все еволюція далеких планет проходила в більш стислі терміниоскільки швидкість охолодження їх була вищою. При цьому високий енергетичний потенціал Сонячної системи не давав їм дійти рівноваги. Усі ці фактори, безумовно, не сприяли інформаційному розвиткуцих систем. Тому розвиток швидко досягло свого інформаційного піку, тобто. такого еволюційного стану системи, коли щільна фізична матерія, що пов'язує енергію не здатна утримувати систему від енергетичного розпаду. Це стан енергетичного мінімуму цілісної системи. Починаються процеси розпаду вищих рівніворганізації матерії із енергії.
У масштабах Сонячної системи процеси розпаду йдуть дуже довго, всі шість планет Сонячної системи, що остигають (Плутон, Нептун, Уран, Сатурн, Юпітер, Марс) знаходяться в стані молекулярного розпаду, постійного зниження енергетичного рівня переходу енергії у фізичний вакуум. Надалі процеси молекулярного розпаду переходять у ядерний розпад, міжядерні відстані скорочуються, утворюється надщільна матерія. На цих стадіях розпаду у вакуум виділяється максимальна кількістьенергії.
Висновок
Відповідно до сучасних уявлень, формування Сонячної системи почалося близько 4,6 млрд років тому з гравітаційного колапсу невеликої частини гігантської міжзоряної молекулярної хмари. Більша частинаречовини опинилася в гравітаційному центрі колапсу з подальшим утворенням зірки Сонця. Речовина, що не потрапила в центр, сформувала протопланетний диск, що обертається навколо нього, з якого надалі сформувалися планети, їх супутники, астероїди та інші малі тіла Сонячної системи.
Гіпотеза про утворення Сонячної системи з газопилової хмари – небулярна гіпотеза – спочатку була запропонована у XVIII столітті Еммануїлом Сведенборгом, Іммануїлом Кантом та П'єром-Сімоном Лапласом. Надалі її розвиток відбувався за участю множини наукових дисциплін, у тому числі астрономії, фізики, геології та планетології. З початком космічної ериу 1950-х роках, а також з відкриттям у 1990-х роках планет за межами Сонячної системи (екзопланет), ця модель зазнала багаторазових перевірок та покращень для пояснення нових даних та спостережень.
Друзі! Ви маєте унікальну можливість допомогти таким же студентам як і ви! Якщо наш сайт допоміг вам знайти потрібну роботу, то ви, безумовно, розумієте, як додана вами робота може полегшити працю іншим.
Якщо Реферат, на Вашу думку, поганої якості, або цю роботу Ви вже зустрічали, повідомте про це нам.
Гіпотеза про утворення Сонячної системи з газопилової хмари – небулярна гіпотеза – спочатку була запропонована у XVIII столітті Еммануїлом Сведенборгом, Іммануїлом Кантом та П'єром-Сімоном Лапласом. Надалі її розвиток відбувався за участю багатьох наукових дисциплін, у тому числі астрономії, фізики, геології та планетології. З початком космічної ери у 1950-х роках, а також з відкриттям у 1990-х роках планет за межами Сонячної системи (), ця модель зазнала багаторазових перевірок та покращень для пояснення нових даних та спостережень.
Згідно з загальноприйнятою в даний час гіпотезою, формування Сонячної системи почалося близько 4,6 млрд років тому з гравітаційного колапсу невеликої частини гігантської міжзоряної газопилової хмари. У загальних рисах, цей процес можна описати так:
- Спусковим механізмом гравітаційного колапсу стало невелике (спонтанне) ущільнення речовини газопилової хмари ( можливими причинамичого могли стати як природна динаміка хмари, так і проходження крізь речовину хмари ударної хвилі від вибуху, та ін), яка стала центром гравітаційного тяжіннядля навколишнього речовини – центром гравітаційного колапсу. Хмара вже містила як первинні водень і гелій, а й численні важкі елементи (Металличность), що залишилися після зірок попередніх поколінь. Крім того, хмара, що колапсує, мала деякий початковий кутовий момент.
- В процесі гравітаційного стискурозміри газопилової хмари зменшувалися і, в силу закону збереження кутового моменту, зростала швидкість обертання хмари. Через обертання швидкості стиснення хмари паралельно та перпендикулярно осі обертання розрізнялися, що призвело до сплощення хмари та формування характерного диска.
- Як наслідок стиснення зростала щільність і інтенсивність зіткнень одна з одною частинок речовини, у результаті температура речовини безупинно зростала у міру стискування. Найбільше нагрівалися центральні області диска.
- При досягненні температури в кілька тисяч кельвінів центральна область диска почала світитися - сформувалася протозірка. Речовина хмари продовжувала падати на протозірку, збільшуючи тиск та температуру в центрі. Зовнішні області диска залишалися відносно холодними. За рахунок гідродинамічних нестійкостей, у них почали розвиватися окремі ущільнення, які стали локальними гравітаційними центрами формування планет із речовини протопланетного диска.
- Коли температура в центрі протозірки досягла мільйонів кельвінів, у центральній області почалася реакція термоядерного синтезугелію з водню. Протозірка перетворилася на звичайну зірку головної послідовності. У зовнішній області диска великі згущення утворили планети, що обертаються навколо центрального світила приблизно в одній площині та в одному напрямку.
Наступна еволюція
Раніше вважалося, що всі планети сформувалися приблизно на тих орбітах, де знаходяться зараз, проте наприкінці XX - на початку XXI століття ця думка радикально змінилася. Зараз вважається, що на зорі свого існування Сонячна система виглядала зовсім не так, як вона виглядає зараз. За сучасними уявленнями, зовнішня Сонячна Система була набагато компактнішою за розміром ніж зараз, був набагато ближчим до Сонця, а у внутрішній Сонячній системі крім тих, що дожили до теперішнього часу, небесних тіл існували й інші об'єкти, за розміром не менші ніж .
Планети земного типу
Гігантське зіткнення двох небесних тіл, що, можливо, породило супутник Землі Місяць
Наприкінці епохи формування планет внутрішня Сонячна система була населена 50-100 протопланетами з розмірами, що варіюються від місячного до марсіанського. Подальше зростання розмірів небесних тіл було зумовлене зіткненнями та злиттями цих протопланет між собою. Так, наприклад, в результаті одного зі зіткнень Меркурій втратив більшу частину своєї мантії, тоді як в результаті іншого т.зв. гігантського зіткнення (можливо, з гіпотетичною планетою Тейя) був народжений супутник. Ця фаза зіткнень тривала близько 100 мільйонів років, поки на орбітах не залишилося 4 масивних небесних тіла, відомих зараз.
Однією з невирішених проблем даної моделі є той факт, що вона не може пояснити, як початкові орбіти протопланетних об'єктів, які повинні були мати високий ексцентриситет, щоб стикатися між собою, змогли в результаті породити стабільні і близькі до кругових орбіти чотирьох планет, що залишилися. За однією з гіпотез, ці планети були сформовані в той час, коли міжпланетний простір ще містив значну кількість газопилового матеріалу, який за рахунок тертя знизив енергію планет і зробив їх орбіти гладкішими. Однак цей самий газ повинен був запобігти виникненню великої витягнутості в початкових орбітах протопланет. Інша гіпотеза припускає, що корекція орбіт внутрішніх планет відбулася не за рахунок взаємодії з газом, а за рахунок взаємодії з дрібнішими тілами системи, що залишилися. У міру проходження великих тіл крізь хмару дрібних об'єктів останні через гравітаційний вплив стягувалися в регіони з більш високою щільністю, і таким чином створювали «гравітаційні гребені» на шляху проходження великих планет. Гравітаційний вплив цих «гребенів», що збільшується, згідно з цією гіпотезою, змушував планети сповільнюватися і виходити на більш округлу орбіту.
Пояс астероїдів
Зовнішня межа внутрішньої Сонячної системи розташовується між 2 і 4 а. від Сонця і є. Висувались, але в результаті не були підтверджені гіпотези про існування планети між і (наприклад, гіпотетичної планети Фаетон), яка на ранніх етапахформування Сонячної системи зруйнувалася так, що її осколками стали астероїди, які сформували пояс астероїдів. Відповідно до сучасних поглядів, єдиної протопланети-джерела астероїдів не було. Спочатку астероїдний пояс містив достатню кількість матерії, щоб сформувати 2-3 планети розміром із Землю. Ця область містила велику кількість планетозималей, які злипалися між собою, утворюючи все більше великі об'єкти. В результаті цих злиттів у поясі астероїдів сформувалося близько 20-30 протопланетів з розмірами від місячного до марсіанського. Однак починаючи з того часу, коли у відносній близькості від пояса сформувалася планета Юпітер, еволюція цієї області пішла іншим шляхом. Потужні орбітальні резонанси з Юпітером та , а також гравітаційні взаємодіїз більш потужними протопланетами цієї області руйнували вже сформовані планетозимали. Потрапляючи в дію резонансу при проходженні поблизу планети-гіганта планетозимали отримували додаткове прискорення, врізалися в сусідні небесні тіла і дробилися замість того, щоб плавно зливатися.
У міру міграції Юпітера до центру системи обурення, що виникали, мали все більше виражений характер. В результаті цих резонансів планети зимували міняли ексцентриситет і спосіб своїх орбіт і навіть викидалися за межі астероїдного поясу. Деякі з масивних протопланет також були викинуті Юпітером за межі поясу астероїдів, у той час як інші протопланети, ймовірно, мігрували у внутрішню Сонячну систему, де зіграли фінальну роль у збільшенні маси кількох планет, що залишилися. земного типу. Протягом цього періоду виснаження вплив планет-гігантів і масивних протопланет змусило астероїдний пояс «схуднути» до всього лише 1% від Земної маси, яку становили переважно маленькі планетозимали. Ця величина, однак, у 10-20 разів більша сучасного значеннямаси астероїдного поясу, що тепер становить 1/2000 маси Землі. Вважається, що другий період виснаження, який і привів масу астероїдного поясу до поточних значень, настав, коли Юпітер та Сатурн увійшли до орбітального резонансу 2:1.
Цілком ймовірно, що період гігантських зіткнень в історії внутрішньої Сонячної системи відіграв важливу роль в отриманні Землею її запасів води (6-10 21 кг). Справа в тому, що вода - надто летюча речовина, щоб виникнути природним чином під час формування Землі. Швидше за все вона була занесена на Землю із зовнішніх, холодніших областей Сонячної системи. Можливо, саме протопланети та планетозимали, викинуті Юпітером за межі астероїдного поясу, занесли воду на Землю. Іншими кандидатами на роль головних постачальників води є також головного поясу астероїдів, виявлені в 2006 році, у той час як комети з пояса Койпера та інших віддалених областей імовірно занесли на Землю не більше 6 % води.
Планетна міграція
Відповідно до небулярною гіпотезою, дві зовнішні планети Сонячної системи перебувають у «неправильному» місці. і, «крижані гіганти» Сонячної системи, розташовуються в області, де знижена щільність речовини туманності та тривалі орбітальні періоди робили формування таких планет дуже малоймовірною подією. Вважається, що ці дві планети спочатку сформувалися на орбітах поблизу Юпітера і Сатурна, де було набагато більше будівельного матеріалу, і лише сотні мільйонів років мігрували на свої сучасні позиції.
Симуляція, що показує розташування зовнішніх планет і пояса Койпера: a) Перед орбітальним резонансом 2:1 Юпітера і Сатурна b) Розкидання об'єктів стародавнього пояса Койпера за Сонячною системою після зсуву орбіти Нептуна c) Після викидання Юпітером об'єктів пояса Койпера
Планетна міграція може пояснити існування та властивості зовнішніх регіонів Сонячної системи. За Нептуном Сонячна система містить пояс Койпера, і , що являють собою розсіяні скупчення маленьких крижаних тіл і дають початок більшості комет, що спостерігаються в Сонячній системі. Зараз пояс Койпера розташовується на відстані 30-55 а. від Сонця, розсіяний диск починається в 100 а. від Сонця, а хмара Оорта - 50 000 а. від центрального світила. Однак у минулому пояс Койпера був набагато щільнішим і ближче до Сонця. Його зовнішній край знаходився приблизно в 30 а. від Сонця, у той час як його внутрішній край розташовувався безпосередньо за орбітами Урана і Нептуна, які у свою чергу були також ближчими до Сонця (приблизно 15-20 а.е.) і, крім того, розташовувалися в протилежному порядку: Уран був далі від Сонця ніж Нептун.
Після формування Сонячної системи орбіти всіх планет-гігантів продовжували повільно змінюватись під впливом взаємодій з великою кількістюрешти планетозималей. Через 500-600 мільйонів років (4 мільярди років тому) Юпітер та Сатурн увійшли до орбітального резонансу 2:1; Сатурн робив один оборот навколо Сонця точно за той час, за який Юпітер робив 2 обороти. Цей резонанс створив гравітаційний тиск на зовнішні планети, внаслідок чого Нептун вирвався за межі орбіти Урана та врізався у давній пояс Койпера. З цієї ж причини планети стали відкидати навколишні крижані планетизимали всередину Сонячної системи, тоді як самі стали віддалятися зовні. Цей процес тривав аналогічно: під впливом резонансу планетозимали викидалися всередину системи кожної наступної планетою, що вони зустрічали своєму шляху, а орбіти самих планет віддалялися дедалі далі. Цей процес тривав, поки планетозимали не увійшли до зони безпосереднього впливу Юпітера, після чого величезна гравітація цієї планети відправила їх на високоеліптичні орбіти або навіть викинула їх за межі Сонячної системи. Ця робота своєю чергою трохи зрушила орбіту Юпітера всередину. Об'єкти, викинуті Юпітером на високоеліптичні орбіти, сформували хмару Оорта, а тіла, викинуті нептуном, що мігрує, сформували сучасний пояс Койпера і розсіяний диск. Цей сценарій пояснює, чому розсіяний диск та пояс Койпера мають малу масу. Деякі з катапультованих об'єктів, включаючи , згодом увійшли до гравітаційного резонансу з орбітою Нептуна. Поступово тертя з розсіяним диском зробило орбіти Нептуна та Урана знову гладкими.
Існує також гіпотеза про п'ятий газовий гігант, що зазнав радикальної міграції і виштовхнутого при формуванні сучасного вигляду Сонячної системи на її далекі околиці (що став гіпотетичною планетою Тюхе або іншою «Планетою X») або навіть за її межі (що стала планетою-сиротою).
Підтвердження теорії про масивну планету за орбітою Нептуна знайшли Костянин Батигін та Майкл Браун 20 січня 2016 року на основі орбіт шести транснептунових об'єктів. Її маса, що використовується в розрахунках становила приблизно 10 земних мас, а оборот навколо Сонця, ймовірно, займав від 10.000 до 20.000 земних років.
Вважається, що на відміну від зовнішніх планет внутрішні тіласистеми не зазнавали значних міграцій, оскільки після періоду гігантських зіткнень їх орбіти залишалися стабільними.
Пізнє важке бомбардування
Гравітаційна руйнація древнього астероїдного поясу, ймовірно, започаткувала період важкого бомбардування, що відбувався близько 4 мільярдів років тому, через 500-600 мільйонів років після формування Сонячної системи. Цей період тривав кілька сотень мільйонів років і його наслідки видно досі на поверхні геологічно неактивних тіл Сонячної системи, таких як Місяць або Меркурій, у вигляді численних кратерів ударного походження. А найдавніше свідчення життя на Землі датується 3,8 мільярдами років тому - майже відразу після закінчення періоду пізнього важкого бомбардування.
Гігантські зіткнення є нормальною (хоч і рідкісною в Останнім часом) частиною еволюції Сонячної системи. Доказами цього є зіткнення комети Шумейкера-Леві з Юпітером в 1994, падіння на Юпітер небесного тіла в 2009 і метеоритний кратерв Арізона. Це говорить про те, що процес акреції в Сонячній системі ще не закінчений, і, отже, становить небезпеку для життя на Землі.
Формування супутників
Природні супутники утворилися у більшості планет Сонячної системи, а також у багатьох інших тіл. Розрізняють три основні механізми їх формування:
- формування з навколопланетного диска (у разі газових гігантів)
- формування з уламків зіткнення (у разі досить великого зіткнення під малим кутом)
- захоплення пролітаючого об'єкту
Юпітер і Сатурн мають багато супутників, таких як , і , які, ймовірно, сформувалися з дисків навколо цих планет-гігантів за тим же принципом, як і самі ці планети сформувалися з диска навколо молодого Сонця. На це вказують їх великі розмірита близькість до планети. Ці властивості неможливі для супутників, придбаних шляхом захоплення, а газоподібна структура планет унеможливлює і гіпотезу формування місяців шляхом зіткнення планети з іншим тілом.
Майбутнє
За оцінками астрономів Сонячна система не зазнаватиме екстремальних змін доти, доки Сонце не витратить запаси водневого палива. Цей рубіж започаткує переход Сонця з головної послідовності діаграми Герцшпрунга - Рассела у фазу . Однак і у фазі головної послідовності зірки Сонячна система продовжує еволюціонувати.
Довготривала стійкість
Сонячна система є хаотичною системою, де орбіти планет непередбачувані на дуже довгому відрізку часу. Одним із прикладів такої непередбачуваності є система Нептун-Плутон, яка перебуває в орбітальному резонансі 3:2. Незважаючи на те, що сам по собі резонанс залишатиметься стабільним, неможливо передбачити бодай з якимось наближенням становище Плутона на орбіті більш ніж на 10-20 мільйонів років (час Ляпунова). Іншим прикладом може бути нахил осі обертання Землі, який через тертя всередині Земної мантії, викликаного приливними взаємодіями з Місяцем, неможливо вирахувати починаючи з деякого моменту між 1.5 і 4.5 мільярдами років у майбутньому.
Орбіти зовнішніх планет хаотичні на великих часових масштабах: їхній час Ляпунова становить 2-230 мільйонів років. Це не тільки означає, що позицію планети на орбіті починаючи з цього моменту в майбутньому неможливо визначити хоч з якимось наближенням, а й орбіти власними силами можуть екстремально змінитися. Найбільш сильно хаос системи може проявитися у зміні ексцентриситету орбіти, у якому орбіти планет стають більш менш еліптичними.
Сонячна система є стійкою тому, що жодна з планет не може зіткнутися з іншою або бути викинутою за межі системи в найближчі кілька мільярдів років. Однак за цими тимчасовими рамками, наприклад, протягом 5 мільярдів років, ексцентриситет орбіти Марса може зрости до значення 0,2, що призведе до перетину орбіт Марса і Землі, а отже, і до реальної загрозизіткнення. У цей же період ексцентриситет орбіти Меркурія може збільшитися ще більше, і згодом близьке проходження може викинути Меркурій за межі Сонячної системи, або вивести на курс зіткнення з самою Венерою або з Землею.
Супутники та кільця планет
Еволюція місячних систем планет визначається припливними взаємодіями між тілами системи. Через різницю сили гравітації, що впливає планету із боку супутника, у різних її областях (віддаленіші області притягуються слабше, тоді як ближчі - сильніше), форма планети змінюється - вона хіба що злегка витягується у бік супутника. Якщо напрям звернення супутника навколо планети збігається з напрямом обертання планети, і при цьому планета обертається швидше ніж супутник, цей «приливний бугор» планети постійно «втікатиме» вперед по відношенню до супутника. У цій ситуації кутовий момент обертання планети передаватиметься супутникові. Це призведе до того, що супутник отримуватиме енергію і поступово віддалятиметься від планети, тоді як планета втрачатиме енергію і обертатиметься все повільніше і повільніше.
Земля та Місяць є прикладом такої конфігурації. Обертання Місяця приливно-закріплено по відношенню до Землі: період обертання Місяця навколо Землі (нині приблизно 29 днів) збігається з періодом обертання Місяця навколо своєї осі, і тому Місяць завжди повернутий до Землі однією і тією ж стороною. Місяць поступово віддаляється від Землі, тоді як обертання Землі поступово сповільнюється. Через 50 мільярдів років, якщо вони переживуть розширення Сонця, Земля і Місяць стануть приливно-закріплені один до одного. Вони увійдуть до так званого спін-орбітального резонансу, при якому Місяць звертатиметься навколо Землі за 47 днів, період обертання обох тіл навколо своєї осі буде однаковий, і кожне з небесних тіл завжди буде видно лише з одного боку для свого партнера.
Іншими прикладами такої конфігурації є системи Галілеєвих супутників Юпітера, а також більшість великих місяцівСатурна.
Нептун та його супутник Тритон, знятий під час прольоту місії Вояджер-2. У майбутньому, мабуть, цей супутник буде розірваний на частини припливними силами, породивши нове кільце навколо планети.
Інший сценарій очікує системи, в яких супутник рухається навколо планети швидше, ніж вона обертається навколо себе, або в яких супутник рухається у протилежному напрямку обертання планети. У разі приливна деформація планети постійно відстає від позиції супутника. Це змінює напрямок перенесення кутового моменту між тілами на протилежне. що у свою чергу призведе до прискорення обертання планети та скорочення орбіти супутника. З часом супутник буде наближатися по спіралі до планети, поки в якийсь момент або не впаде на поверхню або в атмосферу планети, або не буде розірваний приливними силами на частини, породивши таким чином планетарне кільце. Така доля чекає на супутник Марса (через 30-50 мільйонів років), супутник Нептуна (через 3,6 мільярда років), і Юпітера, і, як мінімум, 16 дрібних місяців Урана і Нептуна. Супутник Урана при цьому можливо навіть зіткнеться з місяцем-сусідкою.
Ну і, нарешті, у третьому типі зміни планета та супутник припливно-закріплені по відношенню один до одного. У цьому випадку «приливний бугор» завжди розташований точно під супутником, передача кутового моменту відсутня, і, як наслідок, орбітальний період не змінюється. Прикладом такої конфігурації є Плутон та .
Питання, як виникла Земля, займає уми людей не одне тисячоліття. Відповідь на нього завжди залежала від рівня знань людей. Спочатку існували наївні легенди про створення світу якоюсь божественною силою. Потім Земля в роботах учених набула контуру кулі, яка була центром Всесвіту. Потім у XVI столітті з'явилося вчення Н., яке помістило Землю в низку планет, що обертаються навколо Сонця. Це був перший крок у справді науковому рішенніпитання про походження Землі В даний час є кілька гіпотез, кожна з яких по-своєму описує періоди становлення Всесвіту та положення Землі.
Гіпотеза Канта-Лапласа
Це була перша серйозна спроба створити картину походження Сонячної системи з наукової точкизору. Вона пов'язана з іменами французького математика П'єра Лапласа та німецького філософа Іммануїла Канта, які працювали наприкінці XVIII ст. Вони вважали, що прабатькою Сонячної системи є розпечена газово-пилова туманність, що повільно оберталася навколо щільного ядра в центрі. Під впливом сил взаємного тяжіння туманність почала сплющуватися і перетворюватися на величезний диск. Щільність його була рівномірною, у диску відбулося розшарування окремі газові кільця. Надалі кожне кільце почало згущуватися і перетворюватися на єдиний газовий потік, що обертається навколо своєї осі. Згодом згустки охолонули і перетворилися на планети, а кільця навколо них – на супутники.
Основна частина туманності залишилася у центрі, досі не охолонула і стала Сонцем. Вже у ХІХ столітті виявилася недостатність цієї гіпотези, оскільки вона завжди могла пояснити нові дані у науці, але цінність її досі велика.
Радянський геофізик О.Ю.Шмідт дещо по-іншому уявляв собі розвиток Сонячної системи, працюючи в першій половині XX століття. Згідно з його гіпотезою, Сонце, подорожуючи Галактикою, проходило крізь газопилову хмару і захопило частину його за собою. Згодом тверді частинки хмари зазнали злипання і перетворилися на планети, спочатку холодні. Розігрівання цих планет відбулося пізніше внаслідок стиснення, а також надходження сонячної енергії. Розігрів Землі супроводжували масові виливання лав на поверхню внаслідок діяльності. Завдяки цьому виливу сформувалися перші покрови Землі.
З лав виділялися. Вони утворили первинну сировину, яка ще не містила кисню. Більше половиниобсяг первинної атмосфери становили пари води, а температура її перевищувала 100°С. За подальшого поступового остигання атмосфери відбулася , що призвело до випадання дощів і утворення первинного океану. Це сталося близько 4,5-5 млрд років тому. Пізніше почалося формування суші, яка є потовщеними, відносно легкими частинами, що піднімаються вище рівня океану.
Гіпотеза Ж.Бюффона
Не всі були згодні з еволюційним сценарієм походження планет навколо Сонця. Ще у XVIII столітті французький дослідник природи Жорж Бюффон висловив припущення, підтримане і розвинене американськими фізикамиЧемберленом та Мультоном. Суть цих припущень така: колись на околицях Сонця промайнула інша зірка. Її тяжіння викликало на Сонце величезну , що витяглася у просторі на сотні мільйонів кілометрів. Відірвавшись, ця хвиля стала закручуватися навколо Сонця і розпадатися на згустки, кожен із яких сформував свою планету.
Гіпотеза Ф.Хойла (XX століття)
Англійським астрофізиком Фредом Хойлом було запропоновано свою гіпотезу. Відповідно до неї Сонце мала зірку-близнюку, яка вибухнула. Більшість уламків помчала в космічний простір, менша - залишилася на орбіті Сонця та утворила планети.
Всі гіпотези по-різному трактують походження Сонячної системи та споріднені зв'язки між Землею і Сонцем, але вони єдині в тому, що всі планети походять з єдиного потік матерії, а далі доля кожної з них вирішувалася по-своєму. Землі мав пройти шлях у 5 млрд. років, випробувати низку фантастичних перетворень, перш ніж ми побачили її в сучасному вигляді. Однак слід зауважити, що гіпотези, яка не має серйозних недоліків і відповідає на всі питання про походження Землі та інших планет Сонячної системи, поки що немає. Але можна вважати встановленим, що Сонце і планети утворилися одночасно (або майже одночасно) з єдиного матеріального середовища, з єдиної газово-пилової хмари.