Современные теории образования солнечной системы и планет

     МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное Образовательное Учреждение Высшего  Профессионального Образования 

 «Кемеровский  государственный университет» (КемГУ)

Экономический факультет 
 
 
 
 
 
 

Реферат на тему:

Современные теории образования Солнечной системы  и планет 
 
 
 

                                                  
 

        
 
 
 
 
 
 

                                                                     Выполнил:

                                                                               Моисеенко А.А.,

                                                                        1 курс, Э-103

                                                                    Проверил:

                                                                     Сущёв Д.В.

                                            

                                                         
 
 
 

Кемерово

2010

Содержание:

I.Введение……………………………………………………………………………………3стр.

II. Первые теории образования Солнечной системы и планет…………………………..4стр.

1. Гипотеза Иммануила Канта…………………………………………………………4стр.
2. Гипотеза Пьера Симона Лапласа…………………………………………………...4стр.
3. Гипотеза Джеймса Джинса………………………………………………………….4стр.

III. Современные теории образования Солнечной системы и планет……………………6стр.

1. Гипотеза Ханнеса Альвена………………………………………………………….6стр.
2. Гипотеза Фреда Хойла………………………………………………………………6стр.
3. Гипотеза В. А. Амбарцумяна……………………………………………………….7стр.
4. Планетная космогония Шмидта…………………………………………………….7стр.

IV. Солнечная система……………………………………………………………………..11стр.

Заключение……………………………………………………………………………….…12стр

Список  используемой литературы………………………………………………………..14стр. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                               Введение 

     С начала времен людей интересовало происхождение Земли, Солнца, звезд и планет. Как они возникли, как развиваются и чем всё закончится? На протяжении человеческой истории существовало множество самых различных гипотез происхождения Солнца и планет - от мифологической и божественной до космологических. Ученые выдвигали множество гипотез: хорошо обоснованных и не очень, правдоподобных и невероятных, но большинство из них так и не смогли приблизиться к тому, чтобы стать настоящей теорией. По сей день единой, завершённой теории образования звёзд, планет или галактик не существует.

    Об истории возникновения Солнечной системы, происхождении звезд, Солнца и Земли с давних времен создавалось много учений, и во многих из них содержалась доля истины, объяснявшая какую-либо особенность космогенеза.

  Развитие  астрономии и других естественных наук послужило основой для создания научных космогонических гипотез. Слово «космогония» происходит от греческого «космос», что означает Мир, Вселенная. Космогония — это наука, которая  изучает происхождение и развитие небесных тел, в частности нашей Солнечной системы.

  В вопросе происхождения Солнечной  системы еще много неясного. Поэтому для объяснения недостаточно изученных явлений обычно выдвигают то или иное научное предположение, или гипотезу. Следовательно, космогоническая гипотеза — это научное предположение о происхождении и развитии небесных тел.

        Открытие Ньютоном в XVII веке закона всемирного тяготения лежит в основе главных идей первых эволюционных космогонических гипотез Канта, Гершеля, Лапласа. Их смысл — в постепенном изменении гравитирующей материи, непрерывной эволюции космических образований путем их уплотнения и ведущей роли в этом процессе сил гравитации.

         Начиная уже с Vв. до новой эры проблемой образования Солнечной системы интересовался Гераклид Понтийский. Из наиболее ранних теорий происхождения Солнечной системы известно учение Рене Декарта 1644 года. Но только со второй половины XVIII века порождаются эволюционные космогонические гипотезы такими учеными, как Бюффон, Кант, Лаплас, Рош, Мейер, Лоньер, Бикертон. И начиная с ХХ века, начинают образовываться современные модели образования Солнечной системы и планет. 
 
 

 

                 Первые теории образования Солнечной системы и планет.

  Одна  из первых попыток научного объяснения происхождения небесных тел принадлежит известному немецкому философу Иммануилу Канту (1724—1804).

  В 1755 году была напечатана его книга  «Всеобщая естественная история  и теория неба». В ней Кант образно  сказал: «Дайте мне материю, и я покажу вам, как из нее должен образоваться мир». Подобно древним грекам, он считал, что первоначальным состоянием мира был хаос, когда пространство Вселенной было заполнено холодными пылевыми частицами. Но вследствие притяжения, действовавшего между ними, хаос распался на отдельные сгущения. В течение долгого времени сгущения росли и уплотнялись. Из более крупного (центрального) сгущения образовалось Солнце, а из других, малых сгущений, — планеты и их спутники.

  Знаменитый  французский астроном и математик  Пьер Симон Лаплас (1749—1827) ничего не знал о гипотезе своего современника Канта: космогонические идеи немецкого философа еще не успели проникнуть во Францию. Создавая собственную гипотезу, Лаплас учел основные особенности строения Солнечной системы и, опираясь на известные ему факты, описал процесс образования Солнечной системы из вращающейся раскаленной газовой туманности...

    Главная же несостоятельность  гипотезы Лапласа вскрылась лишь  после того, как был сделан  подсчет моментов количества  движения в Солнечной системе. 

Как известно, момент количества движения планеты  равен произведению ее массы на скорость движения по орбите и на расстояние планеты от Солнца.

     Когда ученые подсчитали все орбитальные и вращательные моменты в Солнечной системе, то оказалось, что на долю планет и их спутников приходится более 98% момента количества движения, а на долю массивного Солнца — только около 2%. Это прямой результат слишком медленного вращения нашего дневного светила, что полностью исключает возможность отделения колец от протосолнца. В самом деле, зная скорость вращения Солнца вокруг своей оси (линейная скорость на солнечном экваторе около 2 км/с), можно, исходя из закона сохранения момента количества движения, подсчитать угловую скорость, которой должно было обладать первичное Солнце. Она действительно оказалась совершенно недостаточной.

       Для гипотезы Лапласа эта трудность оказалась непреодолимой. На смену ей стали выдвигаться другие гипотезы. В частности, гипотеза Джинса, предложенная в 1916 году Джеймсом Джинсом, согласно которой вблизи Солнца прошла звезда и ее притяжение вызвало выброс солнечного вещества, из которого в последующем образовались планеты, должна была объяснить парадокс распределения момента импульса. Эта гипотеза во всех отношениях представляет собой полную противоположность гипотезе Канта - Лапласа. Если последняя рисует образование планетных систем (в том числе и нашей Солнечной) как единый закономерный процесс эволюции от простого к сложному, то в гипотезе Джинса образование таких систем есть дело случая и представляет редчайшее, исключительное явление.

      Согласно гипотезе Джинса, исходная материя, из которой в дальнейшем образовались планеты, была выброшена из Солнца (которое к тому времени было уже достаточно "старым" и похожим на нынешнее) при случайном прохождении вблизи него некоторой звезды. Это прохождение было настолько близким, что практически его можно рассматривать как столкновение. При таком очень близком прохождении благодаря приливным силам, действовавшим со стороны налетевшей на Солнце звезды, из поверхностных слоев Солнца была выброшена струя газа. Эта струя останется в сфере притяжения Солнца и после того, как звезда уйдет от Солнца. В дальнейшем струя сконденсируется и даст начало планетам.

      Эта гипотеза, владевшая умами астрономов в течение трех десятилетий, предполагает, что образование планетных систем, подобных нашей Солнечной, есть процесс исключительно маловероятный. В самом деле, как подсчитано, столкновения звезд, а также их близкие взаимные прохождения в нашей Галактике могут происходить чрезвычайно редко.

      Отсюда следует, что, если бы гипотеза Джинса была правильной, то планетных систем, образовавшихся в Галактике за 10 млрд. лет ее эволюции, можно было пересчитать буквально по пальцам. А так как это, по-видимому, не соответствует действительности и число планетных систем в Галактике достаточно велико, гипотеза Джинса оказывается несостоятельной.

      Несостоятельность этой гипотезы следует также и из других соображений. Прежде всего, она страдает тем же фатальным недостатком, что и гипотеза Канта - Лапласа: гипотеза Джинса не в состоянии объяснить, почему подавляющая часть момента количества движения Солнечной системы сосредоточена в орбитальном движении планет.       Математические расчеты, выполненные в свое время Н. Н. Парийским, показали, что при всех случаях в рамках гипотезы Джинса образуются планеты с очень маленькими орбитами. Еще раньше на эту классическую космогоническую трудность применительно к гипотезе Джинса указал американец Рессел.

      Наконец, ниоткуда не следует, что выброшенная из Солнца струя горячего газа может сконденсироваться в планеты. Наоборот, расчеты ряда известных астрофизиков, в частности, Лаймана Спитцера, показали, что вещество струи рассеется в окружающем пространстве и конденсации не будет. Таким образом, космогоническая гипотеза Джинса оказалась полностью несостоятельной. Это стало очевидным уже в конце тридцатых годов ХХ столетия.

  Прогрессивное значение этих гипотез огромно, ибо  впервые в истории науки на основе известных в то время законов  природы была сделана попытка объяснить происхождение Солнечной системы. И начиная с ХХ века, начинают образовываться современные модели образования Солнечной системы и планет.

      Из таких гипотез происхождения солнечной системы наиболее известна электромагнитная гипотеза шведского астрофизика X. Альвена, усовершенствованная Ф. Хойлом.. Альвен исходил из предположения, что некогда Солнце обладало очень сильным электромагнитным полем. Туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных атомов. Под действием излучений и столкновений атомы ионизировались. Ионы попадали в ловушки из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло свой вращательный момент, передавая его газовому облаку. 

     Слабость предложенной гипотезы заключалась в том, что атомы наиболее легких элементов должны были ионизироваться ближе к Солнцу, атомы тяжелых элементов - дальше. Значит, ближайшие к Солнцу планеты должны были бы состоять из наилегчайших элементов - водорода и гелия, а более отдаленные - из железа и никеля.       Наблюдения говорят об обратном. Чтобы преодолеть эту трудность, английский астроном Ф. Хойл предложил новый вариант гипотезы. Солнце зародилось в недрах туманности. Оно быстро вращалось, и туманность становилась все более плоской, превращаясь в диск.   Постепенно диск начинал тоже разгоняться, а Солнце тормозилось. Момент количества Движения переходил к диску. Затем в нем образовались планеты. Если предположить, что первоначальная туманность уже обладала) магнитным полем, то вполне могло произойти перераспределение углового момента .

     Трудностями и противоречиями гипотезы Хойла являются следующие: во-первых, нелегко представить, как могли "отсортироваться" избыточный водород и гелий в первоначальном газовом диске, из которого образовались планеты, поскольку химический состав планет явно отличен от химического состава Солнца; во-вторых, не совсем ясно, каким образом легкие газы покинули Солнечную систему (процесс испарения, предлагаемый Хойлом, сталкивается со значительными трудностями); в-третьих, главной трудностью гипотезы Хойла является требование слишком сильного магнитного поля у "протосолнца", резко противоречащее современным астрофизическим представлениям.

      Вторая гипотеза, выдвинутая акад. В. А. Амбарцумяном, состоит в том, что звезды образуются из некоторого сверхплотного вещества. Основой этого кажущегося неожиданным предположения является вывод, что в наблюдаемой Вселенной процессы распада преобладают над процессом соединения. Если это так, то наиболее важный космогонический процесс - образование звезд - должен быть переходом вещества из более плотного состояния в менее плотное, а не наоборот, как предполагает гипотеза образования звезд из газа.