Туманная гіпотэза: Утварэнне Сусвету

З даўніх часоў людзі шукаюць адказ пра тое, якім быў Сусвет. Аднак толькі ў апошнія некалькі стагоддзяў, з навуковай рэвалюцыяй, асноўныя тэорыі насілі эмпірычны характар. Менавіта ў гэты час, з 16 па 18 стагоддзі, астраномы і фізікі пачалі фармуляваць на аснове фактаў тлумачэнні таго, як пачыналася наша Сонца, планеты і Сусвет.

Калі гаворка ідзе пра фарміраванне нашай Сонечнай сістэмы, найбольш шырока распаўсюджаны погляд вядомы як туманнасць Гіпотэза. Па сутнасці, гэтая тэорыя сцвярджае, што Сонца, планеты і ўсе іншыя аб'екты ў Сонечнай сістэме ўтварыліся з туманных матэрыялаў мільярды гадоў таму. Першапачаткова прапанавана растлумачыць паходжанне Сонечнай сістэмы, гэтая тэорыя стала распаўсюджанай уяўленнем пра тое, як ствараліся ўсе зорныя сістэмы.

Туманная гіпотэза:

Згодна з гэтай тэорыяй, Сонца і ўсе планеты нашай Сонечнай сістэмы пачаліся як гіганцкае воблака малекулярнага газу і пылу. Тады, каля 4,57 мільярда гадоў таму, здарылася нешта, што стала прычынай абвалу воблака. Гэта магло быць вынікам праходжання зоркі альбо ўдарнай хвалі звышновай, але канчатковым вынікам стаў гравітацыйны калапс у цэнтры аблокі.

Ад гэтага абвалу кішэні пылу і газу пачалі збірацца ў больш шчыльныя рэгіёны. Па меры таго, як больш шчыльныя рэгіёны ўцягвалі ўсё больш і больш матэрыялаў, захаванне імпульсу стала прычынай павароту, у той час як узмацненне ціску прымусіла яго награвацца. Большая частка матэрыялу апынулася ў цэнтры ў выглядзе шара, а астатняя частка матэрыялу спляскалася ў дыск, які кружыўся вакол яго. У той час як шар у цэнтры ўтвараў Сонца, астатняя частка матэрыялу ўтварылася ў прапланетарны дыск.

Планеты, якія ўтварыліся ў выніку экскрэцыі з гэтага дыска, на якім пыл і газ гравітавалі разам і зліваліся, утвараючы ўсё больш буйныя целы. З-за больш высокіх тэмператур кіпення толькі металы і сілікаты маглі б існаваць у цвёрдым выглядзе бліжэй да Сонца, і ў выніку яны ўтваралі б зямныя планеты Меркурыя, Венеры, Зямлі і Марса. Паколькі металічныя элементы складалі толькі малую долю сонечнай туманнасці, зямныя планеты не маглі вырасці вельмі вялікімі.

У адрозненне ад гэтага, планеты-гіганты (Юпітэр, Сатурн, Уран і Нептун) утварыліся за кропкай паміж арбітамі Марса і Юпітэра, дзе матэрыял досыць прахалодны, каб лятучыя ледзяныя злучэнні заставаліся цвёрдымі (г.зн. Лінія Мароза). Леды, якія ўтваралі гэтыя планеты, былі больш багатымі, чым металы і сілікаты, якія ўтваралі ўнутраныя планеты зямлі, што дазваляла ім расці досыць масіўна, каб захапіць вялікую атмасферу вадароду і гелія. Рэшткі, якія засталіся на планетах, збіраюцца ў такіх рэгіёнах, як Астэроідны пояс, Пояс Кайпера і Ворт Хмар.

На працягу 50 мільёнаў гадоў ціск і шчыльнасць вадароду ў цэнтры пратастар сталі дастаткова вялікімі, каб ён пачаў тэрмаядзерны сінтэз. Тэмпература, хуткасць рэакцыі, ціск і шчыльнасць павялічваліся да дасягнення гідрастатычнага раўнавагі. У гэты момант Сонца стала зоркай галоўнай паслядоўнасці. Сонечны вецер ад Сонца стварыў геліясферу і выкінуў пакінуты газ і пыл з пратапланетнага дыска ў міжзоркавую прастору, заканчваючы працэс фарміравання планеты.

Гісторыя туманнай гіпотэзы:

Ідэя, што Сонечная сістэма ўзнікла з туманнасці, упершыню была прапанавана шведскім навукоўцам і тэолагам Эмануаль Шведэборгам. Імануіл Кант, які быў добра знаёмы з працай Швеборга, распрацаваў тэорыю і апублікаваў яе ў сваёй Універсальнай прыродазнаўчай гісторыі і тэорыі нябёсаў (1755). У гэтым трактаце ён сцвярджаў, што газападобныя аблокі (імглістасці) павольна круцяцца, паступова руйнуючыся і згладжваючыся з-за гравітацыі і ўтвараючы зоркі і планеты.

Аналагічная, але меншая і больш падрабязная мадэль была прапанавана П'ерам-Сайманам Лапласам у трактаце "Экспазіцыя сістэмы свету", які ён выпусціў у 1796 г. Лаплас выказаў меркаванне, што ў Сонца першапачаткова была гарачая атмасфера па ўсёй Сонечнай сістэме, і што гэта "хмара пратастар" астуджаецца і сціскаецца. Паколькі воблака круцілася больш хуткімі тэмпамі, яна выкідвала матэрыял, які ў канчатковым выніку кандэнсаваўся і ўтварыў планеты.

Неплановая мадэль Лаплацыя была шырока прынята ў 19 стагоддзі, але мела некаторыя даволі выяўленыя цяжкасці. Асноўным пытаннем было размеркаванне імпульсу кута паміж Сонцам і планетамі, што туманная мадэль не змагла растлумачыць. Акрамя таго, шатландскі навуковец Джэймс Клерк Максвелл (1831–1879) сцвярджаў, што розныя хуткасці кручэння паміж унутранай і знешняй часткамі кольца не маглі дазволіць кандэнсацыю матэрыялу.

Яго таксама адхіліў астраном сэр Дэвід Браўстэр (1781–1868), які заявіў:

"Тыя, хто верыць у туманнасць Немулара, лічаць гэта пэўным, што наша Зямля атрымала цвёрдае рэчыва і атмасферу з кольца, выкінутага з атмасферы Сонечнай энергіі, якое пасля скарацілася ў цвёрдую вадзяную сферу, з якой Месяца скінула такую ​​ж працэс [Пад такім выглядам] Месяц абавязкова павінен быў вынесці ваду і паветра з воднай і надземнай частак Зямлі і павінен мець атмасферу ".

На пачатку 20-га стагоддзя лаплакійская мадэль выйшла з ласкі, што прымусіла навукоўцаў шукаць новыя тэорыі. Аднак толькі ў 1970-х гадах узнік сучасны і найбольш шырока распаўсюджаны варыянт туманнай гіпотэзы - сонечная дысперсная дыска (SNDM). За гэта заслуга савецкага астранома Віктара Сафронава і ягонай кнігі "Эвалюцыя прапланетнага воблака і фарміраванне Зямлі і планет" (1972 г.). У гэтай кнізе былі сфармуляваны амаль усе асноўныя праблемы планетарнага фарміравання, і многія былі вырашаны.

Напрыклад, мадэль SNDM паспяхова тлумачыць з'яўленне аккреционных дыскаў вакол маладых зорных аб'ектаў. Розныя мадэляванні таксама прадэманстравалі, што накапленне матэрыялу на гэтых дысках прыводзіць да фарміравання некалькіх тэл памеру Зямлі. Такім чынам, паходжанне зямных планет лічыцца амаль вырашанай праблемай.

У той час як першапачаткова прымяняўся толькі да Сонечнай сістэмы, тэарэтыкі лічылі, што SNDM пасля гэтага працуе на працягу ўсёй Сусвету і выкарыстоўваецца для тлумачэння фарміравання многіх экзапланет, якія былі выяўлены па ўсёй нашай галактыцы.

Праблемы:

Хоць туманная тэорыя шырока прымаецца, з ёй усё яшчэ існуюць праблемы, якія астраномы не змаглі вырашыць. Напрыклад, ёсць праблема нахіленых восяў. Згодна з туманнай тэорыяй, усе планеты вакол зоркі павінны нахіляцца аднолькава адносна экліптыкі. Але, як мы даведаліся, унутраная і знешняя планеты радыкальна адрозніваюць восевыя нахілы.

У той час як унутраныя планеты вар'іруюцца ад нахілу амаль на 0 градусаў, іншыя (напрыклад, Зямля і Марс) значна нахілены (23,4 ° і 25 ° адпаведна), знешнія планеты маюць нахілы, якія вагаюцца ад нязначнага нахілу Юпітэра 3,13 °, да Сатурна і Нептуна. ярка выражаны нахіл (26,73 ° і 28,32 °), да крайняга нахілу Урана 97,77 °, пры якім яго полюсы паслядоўна накіраваны да Сонца.

Таксама вывучэнне внесолнечных планет дазволіла навукоўцам заўважыць парушэнні, якія ставяць пад сумнеў туманную гіпотэзу. Некаторыя з гэтых парушэнняў звязаны з існаваннем "гарачых Юпітэраў", якія набліжаюцца да іх зорак з перыядамі ўсяго некалькі дзён. Астраномы скарэктавалі туманную гіпотэзу для ўліку некаторых з гэтых праблем, але яшчэ не вырашылі ўсе аддаленыя пытанні.

На жаль, здаецца, што гэта пытанні, якія маюць дачыненне да вытокаў, на якія складаней за ўсё адказаць. Толькі калі мы думаем, што мы маем здавальняючыя тлумачэнні, застаюцца тыя клопатныя праблемы, якія ён проста не можа растлумачыць. Аднак паміж нашымі сучаснымі мадэлямі адукацыі зорак і планет і нараджэннем нашай Сусвету мы прайшлі доўгі шлях. Калі мы даведаемся больш пра суседнія зорныя сістэмы і вывучым больш космасу, нашы мадэлі, хутчэй за ўсё, саспеюць.

Jyotiraditya