Эволюция газопылевой туманности (небулярная теория)
В противовес катастрофической теории образования Земли и планет Жоржа Луи Леклерка Бюффона(1707 - 1788 г.г.) с вполне мирной гипотезой данного события выступает немецкий философ Иммануил Кант (1724 - 1804 г.г.). В 1775 году Кант предположил, что Земля образовалась эволюционным путем из первичной холодной газопылевой туманности. Он не был ни астрономом, ни физиком, ни математиком. Эта гипотеза носила чисто умозрительный характер и ученый мир не обратил внимания на его, к тому же вышедшую анонимно, книгу. Философ не соглашался с выводами Исаака Ньютона о том, что необходим был божественный первотолчок для возникновения орбитального движения планет. Нет, атеистом Кант не был, но роль Всевышнего сводил только к созданию материи. В целом, образование Земли его воображению представлялось следующим образом.
Холодная газопылевая туманность состоит из отдельных частиц. Более тяжелые притягивают сравнительно мелкие, образуя отдельные центры притяжения. Туманность разбивается на отдельные шаровые образования - будущие звезды. В каждом таком образовании центральная область уплотняется за счет частиц, падающих к центру. При сжатии туманность нагревается. Но некоторые частицы получают боковое движение. Случайно накапливается преобладание движения в одну сторону и вся система начинает вращаться вокруг общего центра. Вследствие вращения туманность сплющивается, частицы, не упавшие на Солнце, начинают группироваться вокруг ближайших центров притяжения - формируются планеты. Отдельные комки туманности, далекие от ее экватора, образуют кометы.
Концепция Канта выглядела как фантазия видного философа и в качестве серьезной научной гипотезы не могла быть приемлема. Наивно выглядят попытки описать самопроизвольное возникновение вращения изолированной системы, которая первоначально находилась в покое. Нет объяснения противоречию распределения момента количества движения в Солнечной системе, где на единицу масс планет приходится в десятки тысяч раз больше момента количества движения, чем на такую же массу Солнца.
В отличие от философа Канта, француз Пьер- Симон Лаплас(1749 - 1827 г.г.) был астрономом, механиком и физиком. Будучи специалистом, он прекрасно понимал сложность объяснения видимого движения планет и изначально говорил о вращающейся горячей туманности. Свою космогоническую теорию Лаплас строит на известных фактах: планеты вращаются вокруг Солнца, оставаясь примерно в одной плоскости; спутники вокруг планет движутся в том же направлении, что и сами планеты; орбиты всех тел близки к окружности; Солнце, планеты и их спутники вращаются вокруг собственных осей тоже в прямом направлении. Впрочем, Лаплас не знал, что не все спутники планет имеют прямое вращение и обращение.
Итак, перенесемся на миллиарды лет назад, когда на месте Солнечной системы находилась большая, горячая и не очень плотная туманность. Она вращалась в прямом направлении вокруг оси, проходящей через ее центр. Охлаждаясь, она начала сжиматься. По мере уменьшения размеров туманности, скорость вращения увеличивается. Вместе с этим, нарастает центробежная сила. Частицы, находящиеся в экваториальной плоскости туманности, будут выброшены этой силой на периферию облака, где продолжат участвовать во всеобщем движении, находясь на таком расстоянии от оси вращения, где центробежная сила уравновешивается гравитационным притяжением. По мере охлаждения и уплотнения туманности, отброшенные частицы образуют концентрические кольцевые структуры вокруг центрального сгущения. Из него и образуется Солнце, а из колец - планеты. Лаплас считал, что кометы не имели никакого отношения к первичному облаку, а захватывались уже сформированными, при случае. Отсюда и их сильно вытянутые орбиты, и разные наклоны орбит к плоскости эклиптики. Гипотеза Лапласа не могла объяснить распределения моментов количества движения в Солнечной системе, где значительная доля его сосредоточена в орбитальном движении планет- гигантов Юпитера и Сатурна. Что было довольно странно - ведь при отделении кольца вещества от центральной части туманности, на единицу своей массы оно имело примерно такой же момент количества движения, как и оставшаяся часть. То есть, общий суммарный момент количества движения у планет должен быть много меньше, чем у Солнца.
Попытку спасти гипотезу Канта и Лапласа предпринял в прошлом веке шведский физик и астрофизик, обладатель Нобелевской премии по физике 1970 года за исследование плазмы Ханнес Улоф Йеста Альфвен (1908 - 1995 г.г.). Он предположил, что некогда у Солнца было очень сильное электромагнитное поле. Туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных атомов. Под действием космического излучения и столкновений атомы ионизировались. Ионы попадали в ловушки из силовых магнитных линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло свой вращающий момент, передавая его газовому облаку. Данная гипотеза имеет слабое звено - атомы наиболее легких элементов должны были ионизироваться вблизи от звезды, а тяжелых дальше. Тогда ближайшие к Солнцу планеты должны быть водородо- гелиевыми, а дальние - состоять из железа и никеля, что не соответствует действительности.
В 1944 году профессор Московского университета, директор Арктического института Отто Юльевич Шмидт опубликовал две статьи, посвященные космогонической гипотезе. Шмидт исходил из различного происхождения Солнца и планет. Он полагал, что планетная система образовалась из вещества, захваченного Солнцем из газопылевой туманности. При этом Солнце было уже в практически готовом виде. Такие встречи во Вселенной нередки. Значительная часть облака была захвачена Солнцем и оно же придало облаку вращающий момент. Чтобы захватить достаточно много вещества, скорость Солнца относительно туманности должна быть небольшой, порядка 100 метров в секунду. Оно просто должно застрять в этом облаке и двигаться вместе с ним. Облако стало вращаться, сплющиваясь и сжимаясь. Отдельные частицы слипались друг с другом. И через какое- то время вокруг Солнца было уже не газопылевое облако, а густой рой метеорных тел. Они продолжали сталкиваться и соединяться, образуя астероидные тела, а затем, и планеты. В теории Шмидта была предпринята попытка использовать наиболее удачные моменты предыдущих гипотез. Кантовская идея пылевого облака и холодного происхождения Земли. Лапласовская мысль о сжатии, уплотнении туманности и роли конденсации газа. Планетозимали из гипотезы Мультона и Чемберлина. И догадка Джинса о том, что момент количества движения планет может быть привнесен извне, в результате встречи Солнца с другим космическим телом. Однако, это не сильно улучшило ситуацию. По идее, захваченное Солнцем облако не вращалось. Так как если было иначе, то центробежная сила должна была рассеять его в космическом пространстве. Итак, если облако не вращалось, то в момент захвата все его части должны получить одинаковый момент количества движения. И планеты должны иметь одинаковый момент количества движения. Чего, собственно, и не наблюдается. А как объяснить тот факт, что треть спутников планет Солнечной системы имеет обратное обращение - Тритон(Нептуна), Феба(Сатурна), четыре внешних спутника Юпитера и пять спутников Урана? Половина планет семейства имеет большой наклон плоскости экватора к плоскости орбиты, что тоже не может объяснить гипотеза Шмидта.
К сожалению, все космогонические теории нельзя считать строго научными. Часто они получаются чисто интуитивными - произвольные начальные условия, разные условия развития, много противоречивых деталей. Безусловно, это связано и со спецификой самого процесса. Ученые вынуждены гадать о начальных условиях в момент формирования Земли, планет и Солнца, о действующих силах. И тем не менее, попытки нельзя назвать бесполезными, каждая теория, пусть и раскритикованная оппонентами, движет науку вперед. Ведь ученые знают, что отрицательный результат тоже результат.
Информация:
Альфвен Х."Миры и антимиры. Космология и антиматерия." М.,1968
Шмидт О. Ю."Метеоритная теория происхождения Земли и планет.",1944
WWW.bioinformer.ru
WWW.12apr.su