Возникновение і еволюція Вселенной

[pic].

По астрономии На тему: «Виникнення і еволюція всесвіту «.

Павленко Ярослава МОУ СОШ № 16 11 А класс.

План.

1.Инфляционная теорія виникнення Вселенной.

2.Богословная теорія виникнення Вселенной.

3.Возникновение і еволюція звезд.

4. Виникнення і еволюція планет.

Дізнавшись про теорії Великого Вибуху, я поставив собі запитання, звідки узялася те, що вибухнуло? Питання походження Всесвіту із її відомими і що невідомими властивостями споконвіку хвилює людини. Однак у ХХІ столітті, після виявлення космологічного розширення, питання еволюції Всесвіту став потроху проясняться. Останні наукові дані дозволили дійти невтішного висновку, що наш Всесвіт народилася 15 мільйонів років тому у результаті Великого вибуху. Але саме вибухнуло на той час І що, власне, існувало до Великого Вибуху, як і залишалося загадкою. Створена в ХХІ столітті інфляційна теорія появи нашого світ дозволила істотно просунуться у вирішенні цих питань, загальну картину перших миттєвостей Всесвіту сьогодні її вже непогано промальована, хоча багато хто проблеми ще чекають свого часа.

На початок минулого було усього дві погляду походження нашої Всесвіту. Вчені вважали, що вона вічна і незмінна, а богослови казали, що Світ створений і вона буде кінець. Двадцяте століття, зруйнувавши дуже багато речей, що було створене попередніми тисячоліття, зумів дати свої відповіді більшість питань, займали уми учених минулого. І може, однією з найбільших досягнень минулого століття є прояснення питання у тому, як виник Всесвіт, у якій живемо, і які існують гіпотези щодо її майбутнього. Простий астрономічний факт — розширення нашого Всесвіту — призвів до повного перегляду всіх космогонічних концепцій та розробки нової фізики — фізики виникаючих і зникаючих світів. Усього 70 років як розв’язано Едвін Хаббл виявив, що світ далекі галактик «червоніше» світла з більш близьких. Причому швидкість розбігання виявилася пропорційна відстані від Землі (закон розширення Хаббла). Виявити це зробити завдяки ефекту Доплера (залежності довжини хвилі світла від швидкості джерела світла). Позаяк більше далекі галактики видаються більш «червоними», то припустили, як і видаляються вони з більшої швидкістю. До речі, розбігаються не зірки й навіть окремі галактики, а скупчення галактик. Найближчі ми зірки й галактики пов’язані один з одним гравітаційними силами й утворюють стійкі структури. Причому якому напрямку не кинь оком, скупчення галактик розбігаються від Землі з однаковим швидкістю, і може бути, що наш Галактика є центром Всесвіту, але це негаразд. Хоч би де перебував спостерігач, він скрізь бачити все таку ж картину — все галактики розбігаються від цього. Але така розліт речовини зобов’язаний мати початок. Отже, все галактики мали народитися лише у точці. Розрахунки показують, що сталося це приблизно 15 млрд. років тому я. У час такого вибуху температура була великий, і мало з’явитися дуже багато квантів світла. Звісно, згодом дедалі вистигає, а кванти розлітаються по яка виникає простору, але відзвуки Великого Вибуху мали зберегтися донині. Перше підтвердження факту вибуху прийшов у 1964 року, коли американські радіоастрономи Р. Вільсон й О. Пензіас виявили реліктове електромагнітне випромінювання з температурою близько 3° за шкалою Кельвіна (-270°С). Саме ця відкриття, несподіване науковцям, переконало їх у цьому, що Великий вибух справді мала місце і Всесвіт була дуже гарячої. Теорія Великого Вибуху дозволила пояснити безліч проблем, що стояли перед космологією. Але, на жаль, і може, і на щастя, вона ж поставила і кілька нових питань. Зокрема: Що до Великого вибуху? Чому наше простір має нульову кривизну і правильна геометрія Евкліда, яку вивчають у шкільництві? Якщо теорія Великого Вибуху справедлива, то чому нинішні розміри нашого Всесвіту вулицю значно більше пророкованого теорією 1 сантиметри? Чому Всесвіт навдивовижу однорідна, тоді як із будь-якому вибуху речовина розлітається врізнобіч вкрай нерівномірно? Останнє призвело до початковому нагріванню Всесвіту до неуявної температури понад десять 13 К?

Все це вказувало те що, що теорія Великого Вибуху неповна. Тривалий час здавалося, що просунутися далі вже неможливо. Тільки чверть століття тому завдяки роботам російських фізиків Еге. Глинера й О. Старобинского, і навіть американця А. Гуса було описане нове явище — сверхбыстрое інфляційний розширення Всесвіту. Опис цього явища полягає в добре вивчених розділах теоретичної фізики — загальної теорії відносності Ейнштейна і квантової теорії поля. Сьогодні вважають загальноприйнятим, що саме період, який отримав назву «інфляція», передував Великому взрыву.

При спробі дати уявлення про про сутності початкового періоду життя Всесвіту доводиться оперувати такими сверхмалыми і сверхбольшими числами, що зараз уяву ніяк не їх сприймає. Спробуємо скористатися певної аналогією, аби зрозуміти суть процесу инфляции.

Представим собі покритий снігом гірський схил, куди поцяткували різнорідні дрібні предмети — камінчики, гілки і кубики льоду. Хтось, які перебувають на вершині цього схилу, зробив невеличкий сніжок і пустив його котитися з гори. Рухаючись вниз, сніжок збільшується у розмірі, бо в нього налипают нові верстви снігу з усіма включеннями. І чим більше розмір сніжку, то швидше воно збільшуватиметься. Незабаром з маленького сніжку він перетвориться на величезний кому. Якщо схил закінчується прірвою, він полетить у ній з усе більш дедалі більшого швидкістю. Досягнувши дна, кому вдариться про дно прірви та її складові розлетяться в різні боки (до речі, частина кінетичною енергії кулі у своїй почне робити нагрівання довкілля та разлетающегося снега).

Тепер опишемо основні тези теорії, використовуючи наведену аналогію. Насамперед фізикам довелося запровадити гіпотетичне полі, що було названо «инфлатонным» (від слова «інфляція»). Це полі заповнювало всі простір (у разі — сніг на схилі). Завдяки випадковим коливань воно приймало різних значень в довільних просторових областях й у різні моменти часу. Нічого істотного не відбувалося, поки випадково не утворилася однорідна конфігурація цього поля розміром як 10 -33см. Що ж до що спостерігається нами Всесвіту, вона у перших миті свого життя, очевидно, мала розмір 10 -27 див. Передбачається, що у такі масштаби вже справедливі основні закони фізики, знані нами сьогодні, тому треба передбачити подальше поведінка системи. Виявляється, що відразу після цього просторова область, зайнята флуктуацией (від латів. fluctuatio — «коливання», випадкові відхилення можна побачити фізичних величин від своїх середніх значень), починає нас дуже швидко збільшуватися у розмірі, а инфлатонное полі прагне зайняти становище, у його енергія мінімальна (снігова куля покотився). Таке розширення триває всього 10 -35 секунди, і цього часу виявляється цілком достатньо, щоб діаметр Всесвіту зріс як мінімум 10 27 раз і до закінчення інфляційного періоду наш Всесвіт придбала розмір приблизно див. Інфляція закінчується, коли инфлатонное полі сягає мінімуму енергії — далі падати нікуди. У цьому нагромадження кінетична енергія перетворюється на енергію народжуваних і разлетающихся частинок, інакше кажучи, відбувається нагрівання Всесвіту. Саме це початок і називається сьогодні Великим взрывом.

Гора, яку зазначалося вище, може мати дуже складний рельеф—несколько різних мінімумів, долини унизу й всякі пагорби і купини. Снігові грудки (майбутні всесвіти) безупинно народжуються нагорі гори з допомогою флуктуацій поля. Кожен кому може скотитися у кожній із мінімумів, породивши у своїй свою всесвіт зі специфічними параметрами. Причому всесвіти можуть суттєво різнитися один від друга. Властивості нашого Всесвіту чудодійним способом пристосовані до того що, щоб у ній виникло розумна життя. Іншим всесвітам, можливо, пощастило меньше.

Еще раз хотілося би підкреслити, що описаний процес народження Всесвіту «практично з нічого» спирається на суворо наукові розрахунки. Проте у кожної людини, вперше знайомився з інфляційним механізмом, описаним вище, виникає чимало вопросов.

Сегодня наш Всесвіт складається з значної частини зірок, а вже про прихованої масі. І можливо видатися, що — повна енергія і безліч Всесвіту величезні. І зовсім незрозуміло, як це усе могло поміститися в початковому обсязі 10−99см3. Однак у Всесвіту існує лише матерія, а й гравітаційного поля. Відомо, що енергія останнього негативною як і виявилося, з нашого Всесвіту енергія гравітації з точністю компенсує енергію, закладену в частинках, планетах, зірок і інших масивних об'єктах. Отже, закон збереження енергії чудово виконується, і сумарна енергія і безліч нашої Всесвіту практично рівні нулю. Саме ця обставина почасти пояснює, чому молода Всесвіт відразу після появи не величезну чорну діру. Її сумарна була цілком микроскопична, і спочатку просто нічому було коллапсировать. І тільки пізніших стадіях розвитку з’явилися локальні згустки матерії, здатні створювати поблизу собі такі гравітаційні поля, із котрих може вирватись навіть світло. Відповідно, і частинок, у тому числі «зроблено» зірки, у початковій стадії розвитку просто більше не існувало. Елементарні частки почали народжуватися у період розвитку Всесвіту, коли инфлатонное полі досягло мінімуму потенційної енергії і тут почався Великий взрыв.

Область, зайнята инфлатонным полем, розросталася зі швидкістю, істотно більшої швидкості світла, але це анітрохи який суперечить теорії відносності Ейнштейна. Швидше світла що неспроможні рухатися лише матеріальні тіла, а тому випадку рухалася уявна, нематеріальна кордон тій галузі, де народжувалася Всесвіт (прикладом сверхсветового руху є переміщення світлового плями поверхнею Місяця при швидкому обертанні що висвітлює її лазера).

Причем довкілля не опиралася розширенню області простору, охопленого дедалі більше швидко разрастающимся инфлатонным полем, бо її хоч як мене існує для виникає Миру. Загальна теорія відносності стверджує, що фізична картина, яку бачить спостерігач, залежить від цього, саме він як і рухається. Отож, описана вище картина справедлива для «спостерігача», який би всередині цій галузі. І цей спостерігач будь-коли дізнається, що відбувається поза тій галузі простору, саме він. Інший «спостерігач», дивиться з цього область зовні, ніякого розширення зовсім не від знайде. У найкращому випадку він побачити лише невелику іскорку, котра, за його годинах зникне майже миттєво. Навіть саме вишукане уяву відмовляється сприймати таку картину. Та все ж вона, очевидно, правильна. По крайньої мері, його відзначили сучасні вчені, черпаючи упевненість у вже відкритих законах Природи, правильність яких багаторазово проверена.

Надо сказати, що це инфлатонное полі, і зараз продовжує існувати й флуктуировать. Але тільки ми, внутрішні спостерігачі, неспроможна цього побачити — адже нам маленька область перетворилася на колосальну Всесвіт, кордонів якої може сягнути навіть свет.

Итак, відразу по закінченні інфляції гіпотетичний внутрішній спостерігач побачив б Всесвіт, заповнену енергією як матеріальних частинок і фотонів. Якщо всю енергію, яку міг би виміряти внутрішній спостерігач, перекласти на масу частинок, ми одержимо приблизно 10 80 кг. Відстані між частинками швидко збільшуються через загального розширення. Гравітаційні сили тяжіння між частинками зменшують їх швидкість, тому розширення Всесвіту після завершення інфляційного періоду поступово замедляется.

Сразу після народження Всесвіт вона продовжувала рости і псуватися. У цьому охолодження відбувався за тому однині і завдяки банального розширенню простору. Електромагнітне випромінювання характеризується довжиною хвиль, що можна пов’язати з температурою — що більше середня довжина хвилі випромінювання, тим менше температура. Але якщо простір розширюється, то відбудеться і відстань між двома «горбами» хвилі, і, отже, її довжина. Отже, в розширенні просторі і температура випромінювання повинна зменшуватися. Що й підтверджує вкрай низька температура сучасного реліктового излучения.

У міру розширення змінюється від і склад матерії, що сповнює перед людством. Кварки об'єднують у протони і нейтрони, і Всесвіт виявляється заповненою вже знайомими нам елементарними частинками — протонами, нейтронами, електронами, нейтрино і фотонами. Присутні ще й античастинки. Властивості частинок і складу практично ідентичні. Здається, і кількість їх має бути однаковим відразу після інфляції. Але всі частинки й античастинки взаємно уничтожились ще й будівельного матеріалу для галактик і самих не залишилося б. І тут знову пощастило. Природа подбала у тому, щоб частинок було небагато більше, ніж складу. Саме завдяки цій невеликій різниці і є перед людством. А реліктове випромінювання — це саме наслідок анігіляції (тобто взаємознищення) частинок і складу. Звісно, на початковому етапі знають енергія випромінювання була великою, але шляхом розширення простору й як наслідок — охолодження випромінювання цю енергію швидко убувала. Зараз енергія реліктового випромінювання приблизно десять тисяч разів (104 раз) менше енергії, закладеною у масивних елементарних частицах.

Постепенно температура Всесвіту впала до 1010 До. На той час вік Всесвіту становив приблизно хвилину. Лише тепер протони і нейтрони змогли об'єднуватись у ядра дейтерію, тритію і гелію. Це завдяки ядерним реакцій, які люди якого добре вивчили, підриваючи термоядерні бомби і експлуатуючи атомні реактори Землі. Тому можна впевнено пророкувати, скільки та яких елементів може з’явитися у такому ядерному казані. Виявилося, що зараз безліч легких елементів добре цілком узгоджується з розрахунками. Це означає, відомі нам фізичні приписи однакові в усій що спостерігається частини Всесвіту роздивилися й були ними вже у перші секунди після появи нашого світу. Причому близько 98% існуючого у природі гелію утворилося саме у перші секунди після Великого взрыва.

Сразу після народження Всесвіт проходила інфляційний період розвитку — все відстані стрімко збільшувалися (з погляду внутрішнього спостерігача). Проте щільність енергії у різних точках простору не можливо, у точності однаковою — якісь неоднорідності завжди присутні. Припустимо, що у якійсь області енергія значно більше, ніж у сусідніх. Але якщо все розміри швидко ростуть, те й розмір цій галузі також має зростати. Після закінчення інфляційного періоду ця разросшаяся область матиме трохи більше частинок, ніж навколишнє її простір, так і його температура буде трохи выше.

Зрозумівши неминучість виникнення таких областей, прибічники інфляційної теорії звернулися до експериментаторам: «необхідно знайти флуктуації температури…» — констатували вони. І на 1992 року це побажання було виконано. Практично одночасно російський супутник «Реликт-1» і американський «COBE» виявили необхідні флуктуації температури реліктового випромінювання. Як мовилося раніше, сучасна Всесвіт має температуру 2,7 До, а знайдені вченими відхилення температури від середнього становили приблизно 0,3 До. Не дивно, такі відхилення важко було знайти раніше. Так інфляційна теорія дістала ще одне подтверждение.

С відкриттям коливань температури з’явився ще один захоплююча можливість — пояснити принцип формування галактики. Адже щоб гравітаційні сили стискали матерію, необхідний вихідний зародок — область з підвищеної щільністю. Якщо матерія розподілено у просторі рівномірно, то гравітація, подібно Буриданову ослу, не знає, у напрямі їй діяти. Але саме області з головою енергії і породжує інфляція. Тепер гравітаційні сили знають, потім впливати, саме, більш щільні області, створені в час інфляційного періоду. Під впливом гравітації ці спочатку трохи більш щільні області будуть стискатися і саме їх у майбутньому утворюються зірки й галактики.

Современный нам момент еволюції Всесвіту вкрай вдало пристосований для життя, і тривати він ще багато мільярдів років. Зірки народжуватимуться і вмирати, галактики обертатися і зіштовхуватися, а скупчення галактик — летіти дедалі більше друг від друга. Тому часу для самовдосконалення у людства предосить. Щоправда, саме поняття «зараз» на таку величезної Всесвіту, як наша, погано визначено. Приміром, що спостерігається астрономами життя квазарів, віддалених від Землі на 10—14 млрд. світлових років, віддалений від нашого «зараз» саме тих самі 10—14 млрд. років. І що далі вглиб Всесвіту ми зазираємо з допомогою різних телескопів, тим ближчий період його розвитку ми наблюдаем.

Сегодня вчені може пояснити більшість властивостей нашого Всесвіту, починаючи з удесятеро -42 секунди і по нашого часу і навіть далі. Вони можуть також простежити освіту галактик і досить впевнено передбачити майбутнє Всесвіту. Проте ряд «дрібних» незрозумілостей ще залишається. Це насамперед — сутність прихованої маси (темній матерії) і темній енергії. З іншого боку, є багато моделей, пояснюють, чому наш Всесвіт містить вулицю значно більше частинок, ніж складу, і це хотілося б визначитися зрештою з однієї правильної модели.

Как вчить нас історія науки, зазвичай саме «дрібні недоробки» і відкривають подальші шляхів розвитку, отже майбутніх поколінь учених напевне буде чим зайнятися. З іншого боку, глибші питання також стоять на повістці дня фізиків і математиків. Чому наше простір тривимірно? Чому всі константи у природі як «підігнано» те щоб виникла розумна життя? І що таке гравітація? Вчені вже намагаються знайти відповідь і ці вопросы.

Ну й, звісно, залишимо місце для несподіванок. Не слід забувати, такі основні відкриття, як розширення Всесвіту, наявність реліктових фотонів і енергія вакууму, було зроблено, можна сказати, випадково і очікувалися ученим сообществом.

Можливі сценарії розвитку нашого мира.

1. Пульсуюча модель Всесвіту, коли він за періодом розширення настає час стискування і закінчується Великим хлопком.

2. Всесвіт із суворо підігнаної середньої щільністю, з точністю рівної критичної. І тут перед людством Евклидов, та її розширення постійно замедляется.

3. Рівномірно дедалі ширша за інерцією Всесвіт. Саме користь такий відкритої моделі світу досі свідчили даних про підрахунку середньої щільності нашої Вселенной.

4. Світ, дедалі ширший з усе наростаючою швидкістю. Новітні експериментальні дані і теоретичні пошуки свідчать, що Всесвіт розлітається дедалі швидше, і, попри евклидовость нашого світу, більшість галактик у майбутньому нам недоступна. І у такому дивному улаштуванні світу той самий темна енергія, що сьогодні пов’язували з певної внутрішньої енергією вакууму, що заповнює все пространство Что чекає наш Всесвіт надалі? Ще кілька років тому в теоретиків у зв’язку були лише дві можливості. Якщо щільність енергії у Всесвіті мала, вона буде вічно розширюватися та поступово остигати. Якщо ж щільність енергії більше деякого критичного значення, то стадія розширення зміниться стадією стискування. Всесвіт буде стискатися у розмірах та нагріватися. Отже, однією з ключових параметрів, визначальним розвиток Всесвіту, середня щільність енергії. Так ось, астрофізичні спостереження, проведені до 1998 року, казали про те, що щільність енергії становить приблизно 30% від критичної позначки. А інфляційні моделі передбачали, що щільність енергії мусить бути дорівнює критичної. Апологетів інфляційної теорії не дуже бентежило. Вони відмахувалися від опонентів і казали, що відсутні 70% «як-небудь знайдуться». І вони справді знайшлися. Це була велика перемога теорії інфляції, хоча знайдена енергія виявилася такій дивацькій, що викликала більше питань, ніж відповідей. Схоже, що бажана темна енергія — це енергія самого вакуума.

В поданні людей, які пов’язані з фізикою, вакуум — «це коли нічого немає» — ні речовини, ні частинок, ні полів. Але це ні так. Стандартне визначення вакууму — цей стан, у якому немає частки. Оскільки енергія міститься саме у частинках, те, як резонно вважали майже все, зокрема й учених, немає частинок — немає і. Отже, енергія вакууму дорівнює нулю. Усе це милостива картина впала в 1998 року, коли астрономічні спостереження показали, що розбігання галактик трошки збочує з закону Хаббла. Спричинений цими спостереженнями у космологів шок тривало недовго. Дуже швидко стали публікуватися статті з цього факту. Найбільш простим й природним їх виявилася ідея про існування позитивної енергії вакууму. Адже вакуум, зрештою, означає просто відсутність частинок, але чому лише частки може бути енергією? Виявлена темна енергія виявилася розподіленої у просторі навдивовижу однорідний. Таку однорідність важко здійснити, якби цю енергію укладено в якихось невідомих частинках, гравітаційна взаємодія змушувало та їхні зібратися в грандіозні конгломерати, подібні галактикам. Тому енергія, захована в пространстве-вакууме, дуже вишукано пояснює організацію нашого мира.

Однако можливі й інші, більш екзотичні, варіанти мироустроения. Наприклад, модель Квінтесенції, елементи якому було запропоновані радянським фізиком А. Д. Борговим в 1985 року, передбачає, що ми ще скочуємося із тієї самої гірки, яку йшлося у початку нашої розповіді. Причому котимося ми готуємося вже дуже довго, і кінця цього процесу немає. Незвичний назва, запозиченого у Аристотеля, позначає якусь «нову сутність», покликану пояснити, чому світ влаштований так, а чи не иначе.

Сегодня варіантів відповіді питання про майбутнє нашого Всесвіту стало значно більше. І вони значно залежить від того, яка теорія, пояснює приховану енергію, є правильною. Припустимо, що правильне найпростіше пояснення, у якому енергія вакууму позитивна і змінюється згодом. І тут Всесвіт вже будь-коли стиснеться і ми не загрожує перегрів і Великий бавовну. Але на хороше доводиться платити. І тут, як свідчать розрахунки, ми майбутньому будь-коли зможемо досягти всіх зірок. Понад те, кількість галактик, видимих з Землі, зменшуватиметься, і крізь 10—20 млрд. років у розпорядженні людства залишиться усього кілька сусідніх галактик, разом із нашою — Чумацький Шлях, а також сусідню Андромеду. Людство не зможе збільшуватися кількісно, і тоді доведеться зайнятися своєї якісну складову. У розрада можна сказати, кілька сотень мільярдів зірок, які нам доступні у такому віддаленому майбутньому, — це теж немало.

Впрочем, знадобляться нам зірки? 20 мільярдів років — великий термін. Адже всього кілька сотень мільйонів років життя розвинулася від трилобітів до сучасної людини. Отже наші далекі нащадки, можливо, іронізуватимуть з зовнішнім виглядом і можливостям відрізнятиметься від нас ще більше, чому ми від трилобітів. Що й казати обіцяє їх чекає ще віддаленішу майбутнє, за прогнозами сучасних учених? Зрозуміло, що зірки будуть тим чи іншим способом «вмирати», але якому будуть утворюватися і призначає нові. Цей процес відбувається також нескінченний — приблизно через 10 14 років, за припущенням учених, у Всесвіті залишаться тільки слабосветящиеся об'єкти — білі і темні карлики, нейтронні зірки й чорні діри. Майже всі також загинуть через 10 37 років, вичерпавши все запаси своєї енергії. На той час залишаться чорні діри, що поглинули всю іншу матерію. Що це може зруйнувати чорну діру? Будь-які наші спроби зробити це лише збільшують її масу. Але «ніщо вічне під Місяцем». Виявляється, чорні діри повільно, але випромінюють частки. Отже, їх маса поступово зменшується. Усі чорні діри також мають зникнути приблизно 10 100 років. Після цього залишаться елементарні частки, відстань між якими буде набагато перевершувати розміри сучасної Всесвіту (приблизно 1090 раз) — либонь усе це час Всесвіт розширювалася! І, звісно, залишиться енергія вакууму, яка абсолютно домінувати в Всесвіту. До речі, властивості таких теренів вперше вивчив У. Де Ситтер ще 1922 року. Отож наших нащадків доведеться або змінити фізичні закони Всесвіту, або переметнутися на інші всесвіти. Нині це видається неймовірним, але хочеться вірити в могутність людства, як воно, людство, це виглядає у такому віддаленому майбутньому. Оскільки у нього предостаточно.

Кстати, можливо, що й тепер ми, самі того і не відаючи, створюємо нові всесвіти. Щоб на вельми маленькій області виникла нова всесвіт, необхідно ініціювати інфляційний процес, імовірний лише за високих плотностях енергій. Адже експериментатори віддавна створюють такі області, зіштовхуючи частки на прискорювачах… І хоча ці енергії надто далекі від інфляційних, ймовірність створення всесвіту на прискорювачі не дорівнює нулю. На жаль, ми є те самим «віддаленим спостерігачем», котрій тривалість життя цієї «рукотворної» всесвіту замало, і впровадитися у ній і подивитися, що в ній відбувається, ми можем…

Хотя це єдина теорія виникнення Миру. Богослови вважали, що Всесвіт створена Богом, Творцем. Причому в різних народів існували різні теорії, наприклад біблійна теорія. Створення світу відбувалося шість дней.

В першого дня «Спочатку бог створив небо і землю. Але земля була бездонна і порожня, і пітьма над бездною… », потім сказав Бог: «Хай буде світло! «.

Во наступного дня Бог сказав: «Хай буде твердь посеред води, і так відокремлює вона воду від води! «.

Третього дня Бог сказав: «Так соберётся вода, що під небом за одну місце, і так з’явиться суша! «.

Настал четвертий день, Бог сказав: «Щоб світила на тверді небесної, для відділення дні й ночі, й у знамень і часів, і днів і років; і були вони світильниками на тверді небесної, що світити на Землю! «Це означало появу Сонця, відвідин Місяця й звезд.

В п’яти день Бог створив плазунів, тварин, риб і «будь-яку птицю пернату », а шостий день створив першого человека.

З іншого священної книги—Корана—тоже можна почути про шестиденному створенні Миру, у тому, як Бог (Аллах) створив «сім небес «і «сім земель », причому спочатку небесне землі з'єднали, і потім разъединились.

Инфляционная і богословная теорії найпоширеніші Землі, і завжди будуть прибічники тій чи іншій теорії. Я хотів ближче розглянути тему походження і еволюції зірок і планет. Обговоримо докладніше, що є зірки — ці світні крапки над небокраї - у світі сучасної концепции.

Сначала формується протозвезда. Частинки гігантського рушійної газопилового хмари у певній області простору притягуються між собою рахунок гравітаційних сил. Відбувається це надзвичайно повільно, адже сили, пропорційні масам які входять у хмару атомів (переважно атомів водню) і порошин, надзвичайно малі. Однак поступово частки зближуються, щільність хмари наростає, вона стає непрозорим, утворений сферичний «кому «починає потроху обертатися, росте, і сила тяжіння, адже нині маса «кулі «велика. Дедалі більше частинок захоплюється, дедалі більше щільність речовини. Зовнішні верстви тиснуть на внутрішні, тиск у глибині зростає, отже, росте, і температура. (Саме такими ситуація з газами, хто був докладно вивчені Землі). Нарешті, температура стає такої великої - кілька градусів, — що у ядрі цього що утворюється тіла створюються умови для перебігу ядерної реакції синтезу: водень починає перетворюватися на гелій. Про це можна почути, реєструючи потоки нейтрино — елементарних частинок, що виділяються за такої реакції. Реакція супроводжується потужним потоком електромагнітного випромінювання, яке тисне (силою світлового тиску, вперше вимірюваною в Земний лабораторії П. Лебедевым) на зовнішні верстви речовини, протидіючи гравітаційному стиску. Нарешті, стиснення припиняється, оскільки тиску врівноважуються, і протозвезда стає зіркою. Щоб пройти цю стадію своєї еволюції протозвезде треба кілька мільйонів років, коли його маса більше сонячної, і кілька сотень мільйонів років, коли його маса менше сонячної. Зірок, маси котрих значно менша сонячної удесятеро, дуже мало.

Масса є одним із важливих характеристик зірок. Цікаво зазначити, що досить поширені подвійні зірки — які утворюються поблизу одне одного й обертові навколо загального центру. Їх налічується від 30 до 50 відсотків від загальної кількості зірок. Виникнення подвійних, мабуть, пов’язані з розподілом моменту кількості руху вихідного хмари. Якщо в такий пари утворюється планетна система, то рух планет можна досить мудрим, а умови з їхньої поверхнях будуть дуже змінюватися в залежність від розташування планети на орбіті стосовно світилам. Дуже ймовірно, що стаціонарних орбіт, на кшталт того, що може існувати в планетних системах одинарних зірок (і є в Сонячну систему), не виявиться зовсім. Звичайні, одинарні зірки у свого освіти починають обертатися навколо своєї оси.

Другой важливою характеристикою є радіус зірки. Існують зірки — білі карлики, радіус яких становить менше радіуса Землі, є і такі - червоні гіганти, радіус яких нині сягає радіуса орбіти Марса. Щодо хімічного складу зірок по спектроскопическим даним загалом такий: на 10 000 атомів водню доводиться 1000 атомів гелію, 5 атомів кисню, 2 атома азоту, 1 атом вуглецю, інших елементів ще менша. Через високих температур атоми ионизируются, отже речовина зірки в основному водородно-гелиевой плазмою — загалом електрично нейтральній сумішшю іонів і електронів. Залежно від безлічі та хімічного складу вихідного хмари яка утворювалася зірка потрапляє мали на той чи іншого ділянку, так званої головною послідовності з діаграми Герцшпрунга-Рессела. Остання є координатну площину, на вертикальної осі якої відкладається світність зірки (тобто. кількість енергії, випромінюваної їй у одиницю часу), але в горизонтальній — її спектральний клас (що характеризує колір зірки, який у часи чергу залежить від температури його поверхні). У цьому «сині «зірки більш гарячі, ніж «червоні «, а наше «жовте «Сонце має проміжну температуру поверхні порядку 6000 градусів) (мал.2). Традиційно спектральні класи від гарячих до холодним позначаються літерами O, B, A, F, G, K, M, у своїй кожен клас ділиться до 10 підкласів. Так, наше Сонце має спектральний клас G2. На діаграмі видно, більшість зірок має плавній кривій, які сягають лівого верхнього кута у праву нижній. Це і головна послідовність. Наше Сонце є також у ньому. Принаймні «вигоряння «водню у центрі зірки її маса трохи змінюється від і зірка трохи зміщується вправо уздовж головної послідовності. Зірки з масами порядку сонячної перебувають у головною послідовності 10−15 млрд. років (наше Сонце перебуває в ній близько 4,5 млрд. років). Поступово енергії в центрі зірки виділяється дедалі менше, тиск падає, ядро стискається, і температура у ньому зростає. Ядерні реакції протікають лише тоді в тонкому шарі за українсько-словацьким кордоном ядра всередині зірки. Через війну зоря у цілому починає «розбухати », та її світність збільшуватися. Зірка з головною послідовності і перебирається у праву верхній кут діаграми Герцшпрунга-Рессела, перетворюючись на так званий «червоний гігант ». Після того, як температура сжимающегося (сьогодні вже гелиевого) ядра червоного гіганта досягне 100−150 млн. градусів, починається нова ядерна реакція синтезу — перетворення гелію в вуглець. Коли навчався і ця реакція вичерпає себе, відбувається скидання оболонки — значна частина маси зірки перетворюється на планетарну туманність. Гарячі внутрішні верстви зірки виявляються «зовні «, та його випромінювання «роздмухує «отделившуюся оболонку. Через кілька десятків тисяч літ оболонка розсіюється, і залишається невеличка дуже гаряча щільна зірка. Повільно вихолодаючи, вона перетворюється на лівий нижній кут діаграми і перетворюється на «білий карлик ». Білі карлики, повидимому, є завершальний етап нормальної еволюції більшості звезд.

Но трапляються й дещо аномалії. Деякі зірки раз у раз спалахують, перетворюючись на нові зірки. Водночас щоразу втрачають близько сотої частки відсотка своєї маси. З добре відомі зірки можна згадати нову в сузір'ї Лебєдя, яка спалахнула у серпні 1975 року й пробывшую на небосхилі кілька років. Та інколи трапляються і спалахи наднових — катастрофічні події, які ведуть повної руйнації зірки, у яких швидко випромінюється енергії більше, ніж від мільярдів зірок тієї галактики, до якої підключено наднова. Таке подія зафіксовано у китайських хроніках 1054 року: на небосхилі з’явилася така яскрава зірка, що її було бачити навіть вдень. Результат цієї події відомий нам тепер як Крабовидная туманність (рис.3), «повільне «поширення якій із небу ми бачимо останні 300 років. Швидкість розльоту її газів у вибуху становить близько 1500 м/с, але він є дуже далеко. Зіставляючи швидкість розльоту з очевидною розміром Крабовидної туманності, ми можемо розрахувати час, коли вона була точковим об'єктом, і знайти його місце на небокраї - ці час і важливе місце відповідають часу й місцеві появи зірки, згаданої на хрониках.

Если маса зірки, що залишилася після скидання оболонки «червоним гігантом «перевершує сонячну в 1,2−2,5 разу, те, як показують розрахунки, стійкий «білий карлик «утворитися неспроможна. Зірка починає стискатися, і його радіус сягає незначних розмірів удесятеро км, а щільність речовини такий зірки вища, ніж атомного ядра. Передбачається, що ця зірка складається з щільно упакованих нейтронів, тому так і називається — нейтронна зірка. Відповідно до цієї теоретичної у нейтронної зірки є сильне магнітне полі, а само собою воно обертається з величезної швидкістю — кілька десятків чи сотень обертів за секунду. І лише виявлені (саме у Крабовидної туманності) в 1967 року пульсари — точкові джерела імпульсного радіовипромінювання високої стабільності - мають саме такими властивостями, яких чи слід очікувати від нейтронних зірок. Бачимо явище підтвердило концепцию.

Если ж що залишилося маса ще більше, то гравітаційне стиснення нестримно стискує речовина і далі. Вступає на дію одна з пророцтв загальної теорії відносності, за яким речовина стиснеться в точку. Це явище називається гравітаційним колапсом, яке результат — «чорної дірою ». Цю саму назву пов’язана з тим, що гравітаційна маса такого об'єкта настільки велике, сили тяжіння настільки значні, що українці якесь речовинне тіло неспроможна залишити околиця чорної діри, але навіть світло — електромагнітний сигнал — неспроможна ні позначитися, ні вийти «назовні «. Отже, безпосередньо спостерігати чорну діру неможливо, можна лише здогадатися про її існування по непрямим ефектів. Рухаючись в просторі у напрямку до чорну дірку (яку ми що щось знаємо), можна знайти, що малюнок сузір'їв, розташованих прямо по курсу починає змінюватися. Це з тим, що світло, що йде від зірок і проходить неподалік чорної діри, відхиляється її тяжінням. Принаймні наближення до дірку виникне порожня область, оточена світними точкамизірками, зокрема і такими, які раніше немає. Світло від деяких зірок може, проходячи повз діри, повертати навколо, та був потраплятимуть у прийомні устрою спостерігача. Отже, одна зірка здатна родити кілька зображень на різних роботах. Усе це, звісно, суперечить як нашому життєвого досвіду, і класичним уявленням, за якими світло поширюється прямолінійно. Проте на користь існування чорних дір каже низку непрямих астрономічних спостережень, а відхилення світла під впливом гравітаційного тяжіння реєструється вже за часів проходженні променя повз такого «нормального «об'єкта, як Солнце.

Теперь можна можливість перейти до темі виникнення планет.

Движение планет в Сонячну систему впорядкування: вони обертаються навколо Сонця одному напрямку і майже площині. Відстані від однієї планети до інший зростають закономірно. Орбіти планет близькі до окружностям, що дозволяє їм обертатися навколо Сонця мільярди, не зіштовхуючись друг з другом.

Если рух планет підпорядковується одному й тому порядку, те й процес їх освіти має бути єдиним. Це зробили у XVIII в. Іммануїл Кант і П'єр Лаплас. Вони дійшли висновку, на місці планет навколо Сонця спочатку спілкувалась туманність з газу та пыли.

Но звідки взялася ця туманність? І як на газ і пил перетворилися на великі планетні тіла? Це питання залишалися нерешёнными в космогонії XIX і міст початку XX в. Каменем спотикання був і проблема моменту кількості руху планет. Маса всіх планет системи в 750 разів менша маси Сонця. У цьому частку Сонця припадає лише 2% загального моменту кількості руху, інші ж 98% укладено в орбітальному обертанні планет.

Вплотную цими проблемами наука зайнялася лише у другій половині XX в. Майже остаточно 80-х рр. ранню історію нашої планетної системи доводилося «відтворювати «тільки основі даних неї самої. І тільки до 90-му рр. стали доступні для спостережень приховані раніше об'єкти — газопилові диски, обертові навколо деяких молодих зірок, подібних з Солнцем.

Газопылевую туманність, у якій виникли планети, їх супутники, дрібні твёрдые тіла — метеорити, астероїди і комети, називають протопланетным (чи допланетным) хмарою. Планети обертаються навколо Сонця майже однієї площині, отже, і саме газопылевое хмару мало уплощённую, чечевицеобразную форму, тому її називають ще диском. Вчені вважають, як і Сонце, і диск утворилися з одному й тому ж обертовою маси межзвёздного газу — протосолнечной туманности.

Начальная фаза протосолнечной туманності - предмет дослідження астрофізики і звёздной космогонії. Вивчення ж її еволюції, що привів його до появи планет, — центральна завдання космогонії планетной.

Возраст Сонця налічує трохи менше 5 млрд. років. Вік найдавніших метеоритів майже той самий: 4,5−4,6 млрд. років. Так само старі і раніше затверділі частини місячної кори. Тому було прийнято вважати, що земля та інші планети сформувалися 4,6 млрд. років тому я. Сонце належить до зіркам так званої другої покоління Галактики. Найбільш старі її зірки значно (на 8−10 млрд. років) старше Сонячної системи. У Галактиці і молоді зірки, яким усього сто тис. — 100 млн років (для зірки це ще юний вік). Чимало їх ми нагадують Сонце, і за ними можна будувати висновки про початковому стані нашої системи. Спостерігаючи кілька десятків подібних об'єктів, вчені дійшли наступним выводам.

Размер допланетного хмари Сонячної системи мав перевищувати радіус орбіти останньої планети — Плутона. Щодо хімічного складу молодого Сонця і навколишнього його газопилового облака-диска, очевидно, був однаковий. Загальне зміст водню і гелію досягало у ньому 98%. Перед решти, більш важких елементів припадало лише 2%; у тому числі переважали леткі сполуки, які включають вуглець, азот і кисень: метан, аміак, вода, вуглекислота. Іншими методами та інших галузях знания.

Расчёты показують, що протягом орбіти Плутона, т. е. диска радіусом 40 а. е., загальна маса всіх планет разом із втраченими на сьогодні летючими речовинами мала становити 3−5% від безлічі Сонця. Таку модель хмари називають хмарою помірковано малої маси, її підтверджує і спостереженнями околозвёздных дисков.

Если б маса хмари можна було порівнювати з безліччю центрального тіла, має було б утворитися зірка — компаньйон Сонця (або ж треба знайти пояснення викиду величезних надлишків речовини з Сонячної системы).

Наименее вивчена сама рання стадія — виділення протосолнечной туманності з гігантського батьківського молекулярного хмари, належить Галактиці. У 40-х рр. академік Отто Юлійович Шмідт висунув що стала загальноприйнятої гіпотезу про утворення Землі та інших планет з холодних твердих допланетных тіл — планетезымалей. Поширене раніше точка зору, що планети «- це невеликі залишки колись раскалённых гігантських газових згустків сонячного складу, втратили леткі речовини, прийшла б у в протиріччя з науками про Земле.

Земля, як свідчать дослідження, будь-коли проходила через вогненнорідке, т. е. повністю розплавлене стан. Досліджуючи крок по кроку еволюцію допланетного диска, вчені отримали послідовність основних етапів розвитку газопилового диска, навколишнього Сонце, до системи планет.

Первоначальный розмір хмари перевищував сучасний розмір планетної системи, яке склад відповідав тому, що спостерігається в межзвёздных туманностях: 99% газу та 1% частинок пилу розмірами від часткою мікрометра до сотень мікрометрів. Під час колапсу, т. е. падіння газу з пилюкою на центральне ядро (майбутнє Сонце), речовина сильно розігрівалася, і межзвёздная пил могла частково чи цілком випаруватися. Отже, на першої стадії хмару полягала майже повністю з газу, притому добре перемішаного завдяки високої турбулентності - разнонаправленному, хаотичного руху частиц.

По мері формування диска турбулентність стихає. Це забирає небагато часу — близько 1000 років. У цьому газ охолоджується й у ньому знову утворюються твёрдые пилові частки. Такий перший етап еволюції диска.

Для остывающего допланетного хмари характерно дуже низька тиск — менш десятитисячної частки атмосфери. За такої тиску речовина з газу вони вбирають у твёрдые частинки, минаючи рідку фазу. Першими конденсуються самі тугоплавкі сполуки кальцію, магнію, алюмінію і титану, потім магнієві силікати, залізо і нікель. Після цього, у газової середовищі залишаються всього лише сірка, вільний кисень, азот, водень, все інертні гази і пояснюються деякі леткі элементы.

В процесі конденсації стають активними пари води, окисляющие залізо і що утворюють гидраризованные сполуки. Основні ж космічні елементи — водень і гелій — залишаються у газоподібної формі. Для їх конденсації знадобилися б температури, близькі до нуля, ані за яких умовах недосяжні в облаке.

Химический склад порошин в допланетном диску визначався температурою, яка падала у міру віддалення від поверхні Сонця. На жаль, розрахувати зміна температури в допланетном хмарі дуже важко. Щодо хімічного складу планет земної групи показує, що вони перебувають у основному з речовин, конденсировавшихся при високих температур. У складі ближньої частини пояса астероїдів переважають кам’янисті тіла. Віддаляючись від поверхні Сонця в поясі астероїдів збільшується кількість тіл, які містять обогащённые водою мінерали і пояснюються деякі леткі речовини. Їх пощастило знайти у метеоритах, є осколками астероїдів. Серед малих планет, очевидно, немає або дуже мало крижаних тіл. Отже, кордон конденсації водяного льоду мала проходити по них, не ближче зовнішнього краю пояса астероїдів — в з лишком рази далі від поверхні Сонця, ніж Земля.

В той час найбільші супутники Юпітера — Ганімед і Каллісто — наполовину складаються із води. Вони пропускати значно більшому відстані від поверхні Сонця, ніж пояс астероїдів. Отже, водяний лід конденсировался в усій зоні освіти Юпітера. Починаючи з орбіти Юпітера і далі в допланетном хмарі мали переважати крижані порошини з вкрапленнями більш тугоплавких речовин. У сфері зовнішніх планет, при ще більше низької температури, в складі порошин виявилися льоди метану, аміаку, твёрдая вуглекислота і інші замёрзшие леткі сполуки. Такий склад нині мають кометні ядра, залетающие на околиці Землі з далеку периферії Сонячної системы.

Первые конденсаты — порошини, крижинки — відразу після своєї появи починали рухатися крізь газ до центральної площині хмари. Що більше були частки, то швидше вони осідали, бо за своєму русі більш великі частки (на відміну дрібних) зустрічають менше опір газу на одиницю їх массы.

На другому етапі завершувалося освіту тонкого пилового шару — пилового субдиска — у центральній площині хмари. Розшарування хмари супроводжувалося збільшенням розмірів частинок за кілька сантиметрів. Зіштовхуючись друг з іншому, частки сліпалися, у своїй їхнє руху до центральної площині збільшувалася і зростання теж ускорялся.

В певний момент щільність пилу в субдиске наблизилася до критичного значенням, перевищивши щільність газу вдесятеро. При досягненні критичної щільності пилової шар робиться гравітаційно хистким. Навіть дуже слабкі ущільнення, випадково що у ньому, не розсіюються, а, навпаки, згодом насунуться. Спершу ньому могла утворитися система кілець, які, ущільнюючи, також втрачали свою стійкість і етапі еволюції диска розпадалися силою-силенною окремих дрібних згустків. Через обертання, успадкованого від обертового диска, ці згустки що неспроможні відразу стиснутися до щільності твердих тіл. Але, зіштовхуючись друг з одним, вони об'єднуються і більш ущільнюються. На четвертому етапі утворюється рій допланетных тіл близько кілометра; початкове кількість їх сягає багатьох миллионов.

Описанный шлях освіти тіл може бути, якщо пилової субдиск дуже плаский: його товщина мусить бути в багато разів менше діаметра. Такі об'єкти є і нині, наприклад кільця Сатурна.

Другой шлях формування допланетных тіл крім гравітаційної конденсації - це їхнє прямий зростання при зіткненнях дрібних частинок. Вони можуть злипатися лише за невеликих швидкостях зіткнень, за досить разрыхлённой поверхні контакту чи разі підвищеної сили сцепления.

Такие тіла, хоч би яким з цих двох шляхів вони виникли, послужили будівельним матеріалом на формування планет, супутників і метеорних тел.

Учёные припускають, що допланетные тіла, які утворилися на периферії хмари за дуже низької температури, збереглися досі в кометному хмарі, куди вони занедбані гравітаційними обуреннями планетгигантов.

Образование допланетных тіл в газопылевом хмарі тривало десятки тисяч років — вкрай незначний термін в один космогонічної шкалою часу. Подальше об'єднання тіл в планети — акумуляція планет — значно більше тривалий процес, котрий зайняв сотні мільйонів років. Детально відновити його дуже важко: наступна геологічна стадія, що триває вже зібрано понад 4 млрд. років, на сьогодні стёрла особливості початкового стану планет.

Допланетный рій був складна система значної частини тіл планетезималей. Вони мали неоднаковими масами і рухалися з різними швидкостями. Крім спільної всіх тіл цьому відстані від поверхні Сонця за швидкістю обороту орбітою ці тіла мали додаткові індивідуальні швидкості зі випадково распределёнными напрямами. У допланетном хмарі найчисленнішими завжди, були дрібні частинки й тіла. Меншу частку становили тіла проміжних розмірів. Великих тіл, порівнянні з Місяцем чи Марсом, було зовсім мало.

Эволюция хмари призводила до з того що саме у небагатьох великих тілах зосереджувалася переважна більшість всього планетної речовини. Ця ієрархія збереглася й донині: сукупна маса планет набагато вища загальної маси всіх малих тіл — супутників, астероїдів, комет й частиц.

Крупные тіла своїм гравітаційним впливом поступово збільшують хаотичні швидкості планетезималей. Кожне зближення двох тіл змінює характер їх руху по околосолнечным орбітам. Зазвичай, орбіти стають більш витягнутими і більше наклонёнными до центральної площині. Отже, упродовж такого етапу йде «галоп «системи від дуже плоского диска до більш утолщённому. У цьому тіла набувають то більші хаотичні швидкості, що менше їх маса, і наоборот.

Растут тіла дуже нерівномірно. Найбільша з них же в будь-який кільцевої зоні, де орбіти інших тіл перетинаються з його орбітою, отримує привілейоване ситуацію і у найближчій перспективі може бути зародком планеты.

Роль зіткнень можна пояснити з прикладу сучасного пояса астероїдів, де наслідки ударів неоднакові до різних тіл. У нинішній час хаотичні швидкості астероїдів становить приблизно 5 км/с; із швидкостями вони наштовхуються на дрібними тілами. Енергія удару під час падіння тіла на поверхню астероїда зазвичай такою є, що руйнується як саме впале тіло, а й частину астероїда. Утворюється ударний кратер, викиди з яких розлітаються зі швидкостями сотні метрів в секунду. Разлетающееся речовина знову вихоплює поверхню астероїда в тому разі, коли він має достатнім тяготением.

Все астероїди сучасного пояса втрачають масу при зіткненнях. Лише кілька найбільших (з радіусами більш 200 км) у разі здатні зберегти свою масу. Так само і силові сутички планетезималей наводили до зростання лише найбільших з них.

Внутреннюю частина Сонячної системи утворюють планети земної групи — Меркурій, Венера, Земля і Марс. Склад цих планет свідчить, що й зростання відбувався відсутність легких газів рахунок кам’янистих частинок і тіл, котрі містили різне кількість заліза та інших металлов.

Главное умова зростання тіл при зіткненнях — їх низькі відносні швидкості на початковому етапі знають. Щоб тіла досягли кілометрових розмірів, хаотичні швидкості нічого не винні перевищувати 1 м/с. Це можна, лише коли немає сильного впливу ззовні. У зоні зростання планет земної групи зовнішні впливу були слабкі, лише зоні Марса позначилося вплив Юпітера, замедлявшее його зростання і уменьшавшее масу. У поясі астероїдів, навпаки, явно простежується що вплив сусідньої планети-гіганта Юпітера. Стадія об'єднання планетезималей в планети та його зростання тривала більше 100 млн лет.

Период диссипации (розсіювання) газу із зони земних планет тривав не понад десять млн років. Здебільшого газ выдувался сонячним вітром, т. е. потоками заряджених частинок (протонів і електронів), що викидаються із поверхні Сонця зі швидкостями сотні кілометрів на секунду.

Солнечный вітер очистив від газу як область планет земної групи, але і більше віддалені простору планетної системи. Проте планети-гіганти Юпітер і Сатурн встигли увібрати у собі дуже багато речовини, переважну частину маси всієї планетної системы.

Как ж формувалися планети-гіганти? Їх зародки могли виникати двома шляхами: через гравітаційну нестійкість газових мас допланетного диска чи шляхом наростаючого захоплення газової атмосфери на масивному ядрі з планетезималей.

В першому випадку маса допланетного хмари мала становити значну частину маси Сонця, а склад планет-велетнів повинен збігатися з сонячним. Ні перше ні інше відповідає фактам. Дослідження останніх років виявили, що у ядрах Юпітера і Сатурна, очевидно, присутні елементи важче водню і гелію, складові по меншою мірою 5−6% маси планети. Це значно більше, ніж було б очікувати при сонячному змісті хімічних елементів. Отже, більше ймовірний другий шлях: спочатку, як і в планет земної групи, утворюється масивне ядро-зародыш з кам’янистих і крижаних планетезималей, та був воно нарощує водородногелиевую оболочку.

Процесс приєднання речовини називають аккрецией. Починаючи з однієї-двох мас Землі, тіло може лише утримувати газову атмосферу на поверхні, а й у ускоряющемся темпі захоплювати нові порції газу, якщо по дорозі його руху є газова середовище. Акреція припиняється лише тоді, коли повністю вичерпаний. Тривалість цього процесу набагато коротше, ніж стадія освіти ядра-зародыша. По розрахунками вчених, зростання ядра Юпітера тривав десятки, а ядра Сатурна — сотні мільйонів лет.

Пока ядро, погружённое в газ, невелика, воно приєднує лише незначну атмосферу, розташовану за рівновазі. Але у деякою критичній масі (2- 3 маси Землі) газ розпочинає зростаючу котячу темпі випадати на тіло, сильно збільшуючи його масу. На стадії швидкої акреції всього кілька сотень років Юпітер виріс до маси, перевищує 50 мас Землі, поглинувши газ зі сфери свого гравітаційного впливу. Потім швидкість акреції впала, оскільки газ міг надходити до планеті лише з допомогою повільної дифузії з ширшим зони диска.

Одновременно Юпітер продовжував зростати рахунок твердих планетезималей, інші ж, що ні були ним поглинені, були відкинуті його тяжінням або всередину, в зону астероїдів зоною Марса, або геть із Сонячної системи. Юпітер повідомляв твердим тілах швидкості більше швидкості звільнення: щоб залишити у Сонячній системі з орбіти Юпітера, досить швидкості лише 18 км/с, а тіло, пролетающее від Юпітера з відривом кількох його радіусів, розганяється до десятків кілометрів на секунду.

Сатурн формувався аналогічно. Але його ядро зростало негаразд швидко і досягло критичної маси пізніше. На той час через дію сонячного вітру газу залишилося менше, ніж у зоні Юпітера до початку його акреції. Саме тому проти Юпітером Сатурн містить у кілька разів більше конденсируемого речовини і ще сильніше відрізняється за складом від Солнца.

Уран і Нептун росли ще повільніше, а газ із зовнішнього зони диссипировал швидше. Коли ці планети досягли критичної маси, газу їх зонах майже залишилося. Тому на згадуваній частку водню і гелію припадає лише близько 10% маси Урана, Нептун ж містить їх ще менше. Головними складовими цих тіл є вода, метан і аміак, і навіть окисли важких елементів; гази входить у планетні атмосферы.

Двухступенчатая схема освіти планет-велетнів (формування ядер з конденсованих речовин і газова акреція для цієї ядра) підтверджується фактами. По-перше, з’ясувалося, що маси ядер Юпітера і Сатурна, і навіть маси Урана і Нептуна і їх атмосфер мають близькі значення: 14−20 мас Землі, тоді як частка газів — водню і гелію — у яких закономірно зменшується у міру віддалення від поверхні Сонця. По-друге, існують такі «речові докази «ранню історію планет-велетнів, як його супутники і кільця. Акреція газу на планети супроводжується освітою навколо них газопылевых дисків, у яких формуються спутники.

На стадії швидкої акреції звільнялося дуже багато енергії, і верхні верстви планет сильно нагрівались. Максимальна температура поверхні Юпітера і Сатурна, очевидно, становив кілька тисяч градусів — майже у зірок. У диску Юпітера, де формувалися його супутники, на близьких відстанях від планети температура була вищою точки конденсації водяної пари, але в більш далеких — нижче. І це дійсно, ближні супутники Юпітера, включаючи Іо та Західну Європу, складаються з кам’янистих речовин, причому більше віддалені - Ганімед і Каллісто — наполовину з водяного льоду. У Сатурна в диску температура була нижчою від, тому лід там конденсировался усім відстанях (частки кілець Сатурна і всі його близькі супутники — ледяные).

Список літератури :

. Журнал «Навколо світу «лютий 2004 р., стор. 56−65.

. Зингель Ф. Ю. Астрономія: все розвитку, 1988.

. Левітан Е.П. Астрономія. Просвітництво, 1994/Левитан Е. П. Твоя.

Всесвіт. Просвітництво 1995.

. Чернин А. Д. Зірки і фізика. М.:Наука, 1994.

. Шкловський І.С. Зірки: їх народження, життя, смерть. М., 1984.