Происхождение сонячної системи (гіпотеза Про. Ю. Шмидта)

Кабардино-Балкарская СельскоГосподарська Академия.

Контрольна робота на тему:

Походження Сонячної системи (гіпотеза Про. Ю. Шмидта).

Всесвіт настільки грандіозна, що почесно грати навіть скромну роль.

Харлоу Шепли.

Виконав: студент 1 курсу ЗО Андреюк Г. М.

Преподаватель:__________________________.

Нальчик 1999 г.

ПЛАН:

Часть 1: Космогония Часть 2: Туманность.

Часть 3: Народження Солнца.

Часть 4: Освіта планет:

а) Етап перший — злипання частиц.

б) Етап второй-разогревание.

в) Етап третий-вулканическая деятельность.

Частина 1: Космогония.

Космогонія — наука, вивчає походження та розвитку небесних тіл, наприклад планет та його супутників, Сонця, зірок, галактик. Астрономи спостерігають космічні тіла на різної стадії розвитку, які утворилися нещодавно Грузія й у далекому минулому, швидко «старіючі «чи вводити майже «застиглі «в своєму розвитку. Зіставляючи численні дані спостережень фізичними процесами, що відбуватимуться за умов осіб у космічному просторі, вчені намагаються пояснити, як виникають небесні тіла. Єдиної, завершённой теорії освіти зірок, планет чи галактик доки існує. Проблеми, на які наштовхнулися вчені, часом важко можна розв’язати. Питання походження Землі та Сонячної системи в цілому значно не може тим, що інших схожих систем ми що не спостерігаємо. Нашу сонячну систему ні з чим поки ще порівнювати, хоча системи, подібні до неї, мають бути досить поширені й їх виникнення має не випадковим, а закономірним явлением.

Нині під час перевірки тій чи іншій гіпотези про походження Сонячної системи значною мірою полягає в даних про хімічному складі - й віці порід Землі та інших тіл Сонячної системи. Найбільш точний метод визначення віку порід полягає у підрахунку відносини кількості радіоактивного урану до кількості свинцю, що у даної породі. Швидкість цього процесу відома точно, і її не можна змінити ніякими способами. Найдавніші гірські породи мають вік кілька мільярдів років. Земля загалом, очевидно, виникла трохи раніше, ніж земна кора.

У XVIII століття німецький філософ І. Кант запропонував свою теорію освіти Сонячної системи, засновану на законі всесвітнього тяжіння. Вона передбачала виникнення Сонячної системи із хмари холодних порошин, що у безладному хаотичному русі. У 1796 року французький учений П. Лаплас докладно описав гіпотезу освіти Сонця і планет з вже обертовою газової туманності. Лаплас врахував основні характерні риси Сонячної системи, які була пояснити будь-яка гіпотеза — про її походження. У цей період найбільш розробленої є гіпотеза Про. Ю. Шмідта, розроблена у середині века.

Частина 2: Туманность.

Давайте перенесемося у часи, приблизно за 7 мільярдів років тому. Сучасна наука, кажуть вчені, з достатньою мірою ймовірності дозволяє нам уявити що відбувалися тоді події. Одним словом ми «висимо «у космосі і спостерігаємо за життям одній з газово-пылевых, водородно-гелиевых (з додатком важких елементів) туманностей. Тієї, що у майбутньому дасть початок нашої Сонячну систему, Сонцю, Землі нас із вами. Туманність темна і непрозора, як дим. Лиховісної невидимкою повільно повзе на тлі чорної безодні, і про її драних, розмитих обрисах можна тільки здогадуватися у тій, як поступово тьмяніють і гаснуть з ним далекі зірки. Невдовзі ми виявляємо, що туманність повільно повертається навколо свого центру, ледве помітно обертається. Ми помічаємо як і, що вона поступово съеживается, стискається, очевидно, ущільнюючи у своїй. Діє тяжіння, збираючи до центру частки туманності. Обертання туманності у своїй пришвидшується. Якщо собі хочете зрозуміти механіку цього явища, згадайте простий земної приклад — обертового на льоду спортсмена-фигуриста. Не роблячи ніякого додаткового поштовху, він прискорює своє обертання тільки тим, що руки, доти розкриті убік, притискає до тіла. Працює «Закон збереження кількості руху ». Минає час. Туманність обертається дедалі швидше. А від цього і його збільшується відцентрова сила, здатна боротися з тяжінням. Відцентрова сила нам добре відома. Вона, наприклад, «працює «у кожному автобусі, коли на крутому завороте валить що стоять пасажирів. Боротьба двох сил, тяжіння і відцентровій, починається у туманності при прискоренні її обертання. Тяжіння стискує туманність, а відцентрова сила прагне роздмухати її, розірвати. Але тяжіння тягне частки до центра зусебіч однаково. А відцентрова сила відсутня на «полюсах «туманності і підлітків найсильніше проявляється її «екваторі «. Саме тому на «екваторі «вона є сильніше тяжіння і роздмухує туманність убік. Туманність, продовжуючи обертатися дедалі швидше, сплющується, з кулі перетворюється на пласку «корж », схожу на спортивний диск. Однак настає час, коли на зовнішніх краях «диска «відцентрова сила врівноважує, і потім і пересилює тяжіння. Жмути туманності тут починають відокремлюватися. Центральна частина її продовжує стискатися, все прискорюючи своє обертання, і південь від зовнішнього краю продовжують відходити дедалі нові жмути, окремі газопилові облака.

Частина 3: Народження Солнца.

І тепер туманність придбала зовсім інша вид. У величаво обертається величезне темне, трохи сплющене хмару. А навколо неї на різних відстанях пливуть по круговим орбітам, розташованим приблизно площині, що відірвалися від цього невеликі «облака-спутники ». Постежимо за центральним хмарою. Воно продовжує ущільнюватися. Але тепер із силою тяжіння починає боротися нова сила — сила газового тиску. Адже середині хмари накопичується дедалі більше частинок речовини. Там виникає «страшна тіснота «і «неймовірна товкотнеча «частинок. Вони метаються, дедалі більше поворухнувши одне одного. Мовою фізиків — у центрі підвищуються температура і тиск. Спочатку там стає тепло, потім спекотно. Зовні ми не помічаємо: хмару величезна і непрозоро. Тепло назовні теж не виходить. Але щось всередині сталося. Хмару перестало стискатися. Потужна сила зрослого від нагріву газового тиску зупинила роботу тяжіння. Різко війнуло нестерпним запалом, що з жерла раптово яка відкрилася печі! У глибині чорної хмари стали слабко просвічувати які прагнуть назовні клуби тьмяного червоного полум’я. Вони дедалі ближчою і яскравіше. Куля величаво кипить, перемішуючи вырвавшийся вогонь ядра з чорним туманом своїх околиць. Спопеляючий жар змушує нас зморщуватися ще дальне тому. Проте, вирвавшись назовні, гарячий газ послабив протидія тяжіння. Хмару знову стало стискатися. Температура у його центрі знову почала зростати. Вона до сотень тисяч градусів! У умовах речовина не може навіть газоподібним. Атоми розвалюються за свої частини. Речовина перетворюється на стан плазми. Але й плазма — скажена товкотнеча атомних ядер і електронів — неспроможна виносити нагрівання нескінченно. Коли її температура підніметься вище десяти мільйонів градусів, вона ніби «воспламеняется ». Удари частинок друг про друга стають були такими сильними, що ядра атомів водню не відскакують друг від одну немов м’ячики, а врізаються, удавлюються один одного і зливаються друг з одним. Починається «ядерна реакція ». З кожних чотирьох ядер атомів водню утворюється одне ядро гелію. У цьому виділяється величезна енергія. Таке ось «ядерне горіння «водню розпочалося і до нашого розпеченому кулі. Цей «пожежа «сьогодні вже не зупинити. «Плазма «розбушувалася. Газове тиск у центрі почали працювати з удесятеренной силою. Плазма рветься назовні, як пар з казана. З жахливої силою вона тисне зсередини на зовнішні верстви кулі і призупиняє їхнє падіння до центру.

Усталилася рівновагу. Плазмі вдається розірвати кулю, розкидати його шматки убік. А тяжіння вдасться зломити тиск плазми та продовжити стискання кулі. Сліпучо світний білим-жовтим світлом кулю перейшов у стійку стадію. Він був зіркою. Став нашим Сонцем! Тепер воно мільярдами років, не змінюючи розміру, не прохолоджуючи і перегреваясь, світити однаково яскравим білим-жовтим світлом. Поки всередині не вигорить весь водень. Коли він весь перетвориться на гелій, зникне «підпірка «всередині Сонця, воно стиснеться. Від цього температура в його надрах знову підвищиться. Нині вже до мільйонів градусів. Але тоді «багаття «гелій, перетворюючись на важчі елементи. І стиснення знову прекратится.

Є у запасі в зірок ще кілька ядерних реакцій, потребують для свого початку всі вищих тисків і температур. Вони «варяться «ядра дедалі об'ємніших і тяжких елементів. Зрештою, всіх можливих реакції вичерпаються. Зірка стиснеться, стане крихітним «білим карликом ». Потім поступово охолоне, потьмяніє. Нарешті, погасне зовсім. Мовчазній невидимкою буде плисти у космосі «чорний карлик «- холодна «головешка », що залишилося від колись бушевавшего потужного багаття. Як з вихідний матеріал — водню — у надрах зірок, в ядерних реакціях синтезу «варяться «ядра атомів всіх елементів. І, мабуть, можна сказати, що став саме там, у надрах зірок, закладається початок життя. Адже саме там виникають ядра «атома життя «вуглецю. А них і ядра атомів від інших необхідні життя елементів таблиці Менделєєва. Не обов’язково цінне «вариво «виявляється потім похованим в охололи «чорних карликів ». Багато зірках, які утворилися з більших згустків туманностей, ядерне горіння проходить занадто бурхливо. Газове тиск виявляється значно сильніше тяжіння. Воно роздмухує зірку, рве їх у жмути, розкидаючи в усі стороны.

Ці грандіозні вибухи в зоряному світі іноді спостерігаються з Землі та називаються спалахами «наднових зірок ». Через війну вибуху зірка розсіюється в міжзоряному просторі, збагачуючи його важкими елементами. Це основне джерело тієї таємничої, життєво важливою домішки, про якої ми говорили раніше. Тепер виділення цієї примеси.

Частина 4: Освіта планет.

Повернімося до супутникам за наше Сонце, до тих шматків туманності, які відірвалися Центрального згустку під впливом відцентровій сили і почали кружляти навколо неї. Саме створюються умови, які б поділу легень і важких частинок туманності. Відбувається щось таке як наш древній спосіб видобутку золота промиванням з золотоносного піску чи просіювання збіжжя у молотилках. Струмінь води чи повітря забирає легкі частки, залишаючи важкі. Облака-спутники перебувають у дуже різних відстанях від поверхні Сонця. Далекі планети воно майже не гріє. Натомість у близьких планетах — його жар випаровує все здатне випаруватися. А його сліпучий найяскравіший світло, працюючи як своєрідний «вітер », видуває їх все испарившееся, взагалі усе легке, залишаючи лише те, що важче, що «не зрушиш з місця ». Тож тут майже залишається легких газів — водню і гелію, основною складовою газопылевой туманності. Мало залишається інших «летючих «речовин. Усе це несеться гарячим «вітром «вдалину. Через війну кілька днів хімічний склад облаков-спутников стає зовсім різних. У далеких планетах — майже посутньо не змінився. На тих, що кружляють поблизу источающего жар і світло Сонця, залишився лише «прожарений «і «обдутий «матеріал — виділена «дорогоцінна життєво важлива домішка «важких елементів. Матеріал до створення населеної планети готовий. Починається процес перетворення «матеріалу «в «виріб », частинок туманності - в планеты.

а). Етап перший — злипання частинок. У далеких облаках-спутниках багато чисельні молекули легких газів і рідкісні легкі порошини потроху збираються в величезні пухкі кулі малої щільності. Це планети групи Юпітера. У облаках-спутниках, близьких до Сонцю, важкі порошини злипаються в щільні кам’янисті грудки. Вони об'єднують у величезні масивні скелясті брили, жахливими сірими незграбними громадами які пливли по орбітам навколо своєї зірки. Рухаючись з різних, іноді пересекающимся орбітам, ці «астероїди », площею десятки кілометрів кожен, зіштовхуються. Коли невеличкий відносної швидкості, те, як б «удавлюються «як інший, «нагромаджуються », «налипают «одного інший. Об'єднуються до більших. Коли великий швидкості, то мнуть, кришать одне одного, породжуючи нову «дрібниця », незліченні уламки, осколки, які знову проходять довгий шлях об'єднання. Сотні мільйонів років іде той процес злиття дрібних частинок в великі небесні тіла. По збільшення своїх розмірів вони стають дедалі більше кулястими. Зростає маса — зростає гравітація з їхньої поверхні. Верхні верстви тиснуть на внутрішні верстви. Виступаючі частини виявляються вантажем більш тяжким поступово занурюються у товщу нижележащих мас, розсовуючи їх під собою. Ті, відходячи убік, заповнюють собою западини. Грубий «кому «поступово згладжується. Внаслідок чого поблизу Сонця утворюються кілька порівняно невеликих за величиною, проте не вельми щільних, які з дуже важкого матеріалу, планет земної групи. У тому числі - Земля. Усі вони суттєво різняться від планет групи Юпітера багатством хімічного складу, безліччю важких елементів, великим питому вагу. Тепер подивімося на Землю. На зоряному тлі, освітлений з одного боку яскравими сонячними променями, пливе маємо величезний кам’яний кулю. Він не гладкий не рівний. Ще стирчать де-не-де виступи слепивших його брил. Ще «читаються «не повністю заплилі «шви «з-поміж них. Поки що це «груба робота ». Але ось що цікаво. Вже є атмосфера. Трохи каламутна, очевидно, від пилу, але не матимуть хмар. Це видавлені у надрах планети водень і гелій, які свого часу прилипнули до кам’янистим частинкам і виявилася якимось дивом збереглися, не були «сдуты «сонячним промінням. Первинна атмосфера Землі. Довго вона протримається. «Не києм, то палицею «Сонце знищить її. Легкі рухливі молекули водню і гелію під впливом нагріву сонячним промінням будуть поступово випаровуватиметься до космосу. Цей процес відбувається називається «диссипацией » .

б). Етап второй-разогревание. Усередині планети, в суміші коїться з іншими виявляються затиснутими, «замкненими «радіоактивні речовини. Вони відрізняються тим, що безупинно виділяють тепло, трохи помітно нагріваються. Однак у товщі планети цьому теплу нікуди вийти, немає вентиляції, немає омывающей вологи. Із них — потужна «шуба «з вышележащих верств. Тепло накопичується. Від цього радіоактивного розігріву починається розм’якшення всієї товщі планети. У размягченном вигляді речовини, свого часу хаотично, безсистемно слепившие її, починають тепер розподіляться на вагу. Важкі поступово опускаються, тонуть до центра. Легкі видушуються ними, піднімаються вище, спливають усе ближче до. Поступово планета набуває будова, подібне нинішньої нашій землі, — у центрі, вузьке жахливим вагою навалившихся згори верств, важке ядро. Воно оточене «мантією «- товстим шаром речовини легше вагою. І, насамкінець, зовні зовсім тонка, завтовшки лише кількох десятків кілометрів, «кора », що складається з найбільш легких гірських порід. Радіоактивні речовини переважно містяться у легенях породах. Тому тепер вони зібралися у «корі «, гріють її. Основне тепло із поверхні планети іде у космос, — від планети «трохи повіяло теплом ». На глибині десятків кілометрів тепло зберігається, розігріваючи гірські породы.

в). Етап третій — вулканічна діяльність. У певних місцях надра планети розпалюються до червоного. Потім ба більше. Камені плавляться, перетворюються на розпечену, підсвічену оранжево-белым світлом вогненну кашу- «магму ». У товщі кори їй тісно. У ньому повно стиснутих газів, які готові були йти б підірвати, розкидати усю цю магму в різні боки вогненними бризками. Але сил при цьому бракує. Занадто міцна і важка навколишня і придавившая згори кора планети. І вогненна магма, намагаючись хоч як-небудь вирватися нагору, волю, намацує між стискаючими її брилами слабких місць, них протискується в щілини, розплавляючи її стінку своїм запалом. І, потрохи з роками, століттями набираючи сили, піднімається з глибин поверхні планети. І тепер перемога! «Канал «пробитий! Потрясаючи скелі, з гуркотом виривається у надрах стовп вогню. Клуби диму і кілька здіймаються догори. Летять вгору камені та попіл. Вогняна магма, яка називається тепер «лава », виливається лежить на поверхні планети, розтікається в боку. Відбувається виверження вулкана. Таких «пробитих зсередини дірок «на планеті багато. Вони допомагають молодий планеті «боротися з перегрівом ». Через них вона звільняється з накопиченої вогненної магми, «видихає «распирающие її гарячі гази — переважно вуглекислий на газ і водяну пару, і з ними — різні домішки, такі, як метан, аміак. Поступово у атмосфері майже зникли водень і гелій, і вона почала належати до основному з вулканічних газів. Кисню у ній поки що і близько. Для життя ця атмосфера цілком непридатна. Дуже важливо було, що вулкани викидають на поверхню дуже багато водяної пари. Він збирається у хмари. З них як на поверхню планети ллються дощі. Вода стікає в низини, накопичується. І, потрохи планети утворюються озера, моря, океани, в яких може розвинутися жизнь.

Тут слід обмовитися. З кількох гіпотез походження життя найбільш поширену, що здається нам найбільш обгрунтованою, гіпотезу самовільного зародження життя запропонував академік А. І. Опаркин.

У у Сонячній системі входить Сонце, 9 великих планет разом із їхніми 34 супутниками, понад сто тисяч малих планет (астероїдів), порядку 1011 комет, і навіть незліченну кількість дрібних, про метеорних тіл (поперечником від 100 метрів до мізерно малих порошин). Центральне становище у Сонячну систему займає Сонце. Його маса приблизно в 750 разів перевищує масу решти тіл, входять до системи. Гравітаційне тяжіння сонця є головним силою, визначальною рух всіх обертаються навколо неї тіл Сонячної системи. Середнє відстань від поверхні Сонця аж до далекою від нього планетиПлутон 39, 5 а. е., т. е. 6 мільйонів кілометрів, що обмаль проти відстанями до найближчих зірок. Тільки які комети видаляються від Сонця на 100 тисяч а. е. піддаються впливу тяжіння зірок. Рухаючись в Галактиці, Сонячна система раз у раз пролітає крізь міжзоряні газопилові хмари. У результаті крайньої разряженности речовини цих хмар занурення Сонячної системи у хмару може проявитися лише за невеличкому поглинанні і розсіянні сонячних променів. Прояви цього ефекту у минулому історії Землі доки встановлено. Усі великі планети — Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун і Плутонзвертаються навколо сонця щодо одного напрямі (в напрямі осьового обертання самого Сонця), по майже круговим орбітам, мало нахиленим друг до друга (і сонячного екватору). Площину земної орбіти екліптика приймається за основну площину при отсчёте нахилень орбіт планет та інших тіл, обертаються навколо Сонця. Відстані від планет до Сонця утворюють закономірну послідовність, проміжки між сусідніми орбітами зростають з видаленням від поверхні Сонця. Ці закономірності руху планет разом із розподілом їх у дві групи по фізичним властивостями зазначають, що Сонячна система має не є випадковим зборами космічних тіл, а виникла єдиному процессе.

Завдяки майже кругової формі планетних орбіт та очі великою проміжкам з-поміж них, виключена можливість тісного зближення між планетами, при що вони міг би істотно змінювати свій рух внаслідок взаємного тяжіння. Це забезпечує тривале існування планетної системи. Планети обертаються як і навколо своєї осі, причому майже в усіх планет, крім Венери й Урана, обертання відбувається у тому самому напрямі, що та його звернення навколо Сонця. Надзвичайно повільне обертання Венери відбувається у напрямку, а Уран обертається хіба що лежачи при боці. Більшість супутників звертаються навколо своїх планет у тому напрямі, у якому відбувається осьове обертання планети. Орбіти таких супутників зазвичай кругові і поблизу площині екватора планети, створюючи зменшене подобу планетної системи. Такі, наприклад, система супутників Урана і системи галилеевских супутників Юпітера. Зворотними рухами мають супутники, розташовані далеке від планеты.

Сатурн, Юпітер і Уран крім окремих супутників помітних розмірів мають безліч дрібних супутників, хіба що які зливаються в суцільні кільця. Ці супутники рухаються по орбітам, настільки близько розташованим до планеті, що її приливна сила Демшевського не дозволяє їм об'єднатись у єдине тіло. Переважна більшість орбіт нині відомих малих планет розташований у проміжку між орбітами Марса і Юпітера. Усі малі планети звертаються навколо Сонця тому самому напрямі, як і великі планети, та їх орбіти, зазвичай, витягнуті і нахилені до площині екліптики. Комети рухаються переважно по орбітам, близькими до параболическим. Деякі комети мають витягнутими орбітами порівняно невеликих розмірів — кілька десятків і сотні а. е. У цих комет, званих періодичними, переважають прямі руху, т. е. руху на напрямі звернення планет. Будучи обертовою системою тіл, Сонячна система має моментом кількості руху (МКД). Головна частину його пов’язані з орбітальним рух планет навколо Сонця, причому масивні Юпітер і Сатурн дають близько 90 відсотків%. Осьове обертання Сонця укладає у собі лише 2% загального МКД всієї Сонячної системи, хоча маса самого Сонця становить більш 99, 8% загальної массы.

Таке розподіл МКД між Сонцем і планетами пов’язані з повільним обертанням Сонця і величезними розмірами планетної системи — її поперечник кілька тисяч разів більше поперечника Сонця. МКД планети придбали у свого освіти: перейшов до них із того речовини, із якого вони утворилися. Планети діляться на дві групи, відмінні щодо маси, хімічним складом (виявляється в розбіжностях їх щільності), швидкості обертання і кількості супутників. Чотири планети, найближчі до Сонцю, планети Земний групи, невеликі, складаються зі щільного кам’янистого речовини і металів. Планети-гіганти — Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун — набагато массивнее, перебувають у основному з легких речовин і тому, попри величезний тиск у їх надрах, мають малу щільність. У Юпітера і Сатурна головну частку їх маси становлять водень і гелій. Вони міститься як і до 20% речовин і легень сполук кисню, вуглецю і азоту, здатних при низьких температурах концентруватися у кригу. Надра планет і спроби деяких супутників перебувають у раскалённом стані. У планет земної групи і супутників через недостатню теплопровідності зовнішніх шарів внутрішнє тепло надто повільно просочується назовні, і не надає помітного впливу температуру поверхні. У планет-велетнів конвекція в їх надрах призводить до помітному потоку тепла у надрах, переважаючому потік, отримуваний від Сонця. Венера, Земля і Марс мають атмосферами, які з газів, виділилися з їхньої надр. У планет-велетнів атмосфери є безпосереднє продовження їх надр: ці планети немає твердої чи рідкої поверхні. При зануренні всередину атмосферні гази поступово переходить до конденсированное стан. Дев’яту планету-Плутон, по — видимому, не можна зарахувати до жодної з цих двох груп. По хімічним складом він близький до групи планет-велетнів, а, по розмірам до земної групі. Ядра комет за своїм хімічним складу близькі планет гігантам: вони складаються з водяного криги й льодів різних газів з додатком кам’янистих речовин. Майже всі малі планети по своєму сучасному складу ставляться до кам’янистим планет земної групи. Порівняно нещодавно відкритий Хирон, рухомий переважно між орбітами Сатурна і Урана, мабуть, подібний до крижаним ядрам комет і невеликим супутникам далеких від поверхні Сонця планет. Уламки малих планет, які утворюються за її зіткненні друг з одним, іноді випадають на Землю як метеоритів. У малих планет, саме через їх малих розмірів, надра підігрівалися значно менше, ніж в планет земної групи, і тому їх речовина найчастіше зазнало лише невеликі зміни від часу етапі їх утворення. Вимірювання віку метеоритів (за змістом радіоактивних елементів і продуктів їх розпаду) показали, що вони, а отже вся Сонячна система, є близько 5 мільярдів років. Цей вік Сонячної системи перебуває у злагоді із вимірами найдавніших земних і місячних образцов.

1. Енциклопедичний словник юного астронома, М.:Педагогика, 1980 г.

2. Астрономія: Підручник для 11 класу середньої школи, М: Просвещение, 1990 г.

3. Клушанцев П. В. «Самотні ми у Всесвіті? » ,.

Дитяча литература, 1981 г.

4. Эврика-89,.

М: Молода гвардия, 1991 г.

5. Пошук життя жінок у Сонячну систему: Переклад з англійської, М.:Мир, 1988.