Лекция 11.
мегамир. основные космологические и космогонические представления ( I )
3. Гипотезы о
происхождении планет Солнечной системы
Вопросами происхождения планет Солнечной системы
занимается космогония. Полного и исчерпывающего ответа на этот вопрос наука не
дает. Пока нет возможности проверить выводы современных теорий применительно к
какой-либо другой планетной системы. Рассмотрим наиболее известные
космогонические гипотезы.
Гипотеза Канта-Лапласа. Кант предположил, что Солнечная система образовалась из
космического облака, или «хаоса». Формируясь из сгущений, возникших в первичной
туманности, планеты отдалялись от нее и от Солнца центробежными силами.
Интересно, что Кант изложил эти идеи в трактате, посвященном доказательству
бытия Божия. По мнению Канта «Бог вложил
в силы природы тайное искусство самостоятельно развиваться из хаоса в совершенное
мироздание». У Канта, таким образом,
образование планет происходило из холодного газопылевого облака.
Идею Канта поддержал Лаплас, однако, согласно его
гипотезе планеты образовались в результате отделения от раскаленного
протосолнца[1]
газовых колец, их охлаждения и конденсации. Кольца разделялись на несколько
масс, образовавших затем разные планеты.
Эта гипотеза получила название небулярной (от лат nebula – туманность) гипотезы Канта Лапласа. Поскольку
формирование колец и планет происходило в условиях вращения туманности и
действия центробежных сил, эта гипотеза называется еще и ротационной (лат. rotatio – вращение).
Момент количества
движения Солнечной системы. Момент количества
движения, или кинетический момент вычисляется для вращающихся тел. Он
количественно характеризует это вращение. Тела могут вращаться как вокруг своей
оси, так и вокруг другого тела. Для планет подходит второй случай. Так как
размеры планет невелики в сравнении с радиусами их орбит, то их можно
приближенно считать точечными. Тогда значение момента количества движения,
присущего планете, вычисляется перемножением массы планеты, радиуса ее орбиты и
скорости движения по ней (L=m.r.v).
Суть закона сохранения момента количества движения
заключается в том, что никакие события внутри изолированной системы
взаимодействующих вращающихся тел не приводят к изменению общего для системы
момента количества движения. Чтобы не происходило в прошлом в Солнечной системе,
эта физическая величина и миллиарды лет назад была такой же, как и сейчас.
Для Солнца, которое находится в центре Солнечной системы
и вращается вокруг своей оси, момент количества движения вычисляется сложнее.
Весь объем Солнца мысленно разбивается на бессчетное количество частиц и момент
количества движения рассчитывается путем интегрирования. Важной характеристикой всей Солнечной системы
является особенность этого распределения между планетами и Солнцем. На Солнце,
в 750 раз превосходящее по массе все, что вокруг него вращается, приходится
меньше 2% всего момента количества движения Солнечной системы.
Гипотеза Джинса. Гипотеза Канта-Лапласа не объясняла больших размеров
орбит планет-гигантов. Она не могла объяснить также и тот факт, что момент
количества движения (кинетический момент) планет приблизительно в 29 раз больше
момента количества движения Солнца, а это противоречит закону сохранения кинетического
момента. Для разрешения этого противоречия появились так называемые
«катастрофические гипотезы», к которым относится гипотеза Джинса. Согласно ей
некая звезда прошла неподалеку от Солнца и вызвала мощные приливы на нем, принявшие
форму газовых струй, из которых впоследствии образовались планеты. Из этой гипотезы следовал вывод об уникальности
Солнечной системы.
Гипотеза О.Ю. Шмидта. Советский ученый О.Ю. Шмидт (1891-1956) предположил, что
Солнце, вращаясь вокруг центра Галактики, могло захватить материю, обладающую
достаточным моментом количества движения. Расчеты Шмидта, в частности,
показали, что начальный период обращения Солнца был очень большим, а затем должен был уменьшиться до 20 суток. В действительности
он равен 25 суткам, и такое совпадение считается хорошим.
В настоящее время ученые склоняются к различным вариантам
небулярной гипотезы. Получены интересные результаты на численных моделях с
использованием мощных ЭВМ. Для Земли, например, предложена следующая схема (см.
рис. 2).
Ожидается, что новый свет на загадку образования
Солнечной системы прольют дальнейшие исследования планет земной группы и
планет-гигантов с помощью автоматических космических станций.
