Теория образования и исследования тел солнечной системы

     Так, в этой теории, пояс астероидов - это струйный поток, в котором из-за нехватки выпавшего вещества процесс планетообразования прервался на стадии планетезималий. Кольца у крупных планет - это остаточные струйные потоки, оказавшиеся слишком близко к первичному телу и попавшие внутрь так называемого предела Роша, где гравитационные силы «хозяина» так велики, что не позволяют образоваться устойчивому вторичному телу.

     Метеориты и кометы, согласно модели, формировались  на окраине Солнечной системы, за орбитой Плутона. В отдаленных от Солнца областях существовала слабая плазма, в ней механизм выпадения вещества еще работал, но струйные потоки, в которых рождаются планеты, образовываться не могли. Слипание выпавших частиц привело в этих областях к единственно возможному результату - к образованию кометных тел. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Теория образования и исследования тел солнечной системы.

     Сегодня есть уникальные сведения, полученные «Вояджерами» о планетных системах Юпитера, Сатурна, Урана. Можно уверенно говорить о наличии общих характерных  особенностей у них и у Солнечной  системы как целого.

     1. Одинаковая закономерность в  распределении вещества по химическому составу: максимум концентрации летучих веществ (водород, гелий) всегда приходится на первичное тело и на периферийную часть системы. На некотором удалении от центрального тела располагается минимум летучих веществ. В Солнечной системе этот минимум заполнен самыми плотными планетами земной группы.

     2. Во всех случаях на долю  первичного тела приходится более  98% общей массы системы.

     3. Имеются наглядные признаки, указывающие  на повсеместное образование  планетных тел путем слипания частиц (аккреция) во все более крупные тела, вплоть до окончательного оформления планеты (спутника).

     Конечно, это только гипотеза, и она требует  дальнейшей разработки. Так же пока не имеет убедительных доказательств  предположение, что образование  планетных систем является закономерным процессом для Вселенной. Но косвенные данные позволяют утверждать, что, по крайней мере, в определенной части нашей галактики планетные системы существуют в заметном количестве. Так, И.С. Циалковский обратил внимание на то, что все горячие звезды, температура поверхности которых превышает 7000 К, имеют высокие скорости вращения. По мере перехода к все более холодным звездам на определенном температурном рубеже возникает внезапный резкий спад скорости вращения. Звезды, входящие в класс желтых карликов (типа Солнца), температура поверхности у которых порядка 6000 К, имеют аномально низкие скорости вращения, почти равные нулю. Скорость вращения Солнца - 2 км/с. Низкие скорости вращения могут быть результатом передачи 99% первоначального момента количества движения в протопланетное облако. Если это предположение, верно, то наука получит точный адрес для поиска планетных систем.

     Среди больших планет наиболее полно изучена  Земля, являющаяся предметом исследований геофизики. Сведения об остальных восьми планетах до середины 20 в. оставались относительно скудными. Однако развитие исследований, опирающихся на наблюдения с помощью космических зондов, позволит уже в ближайшем будущем изменить это положение. При решении различных задач, связанных с изучением строения и состава планетных атмосфер наземными методами, в А. часто применяют те же наблюдательные и теоретические методы, что и в геофизике (в частности, методы изучения верхних слоев земной атмосферы). Особенный интерес представляют спектральные исследования планет, обладающих атмосферным покровом. В результате таких исследований установлены коренные различия в составе атмосфер планет. В частности, выяснилось, что в атмосфере Юпитера основной составляющей является аммиак, в атмосфере Венеры – углекислый газ, в то время как на Земле преобладают молекулярные азот и кислород. Обнаружение больших кратероподобных образований на Марсе (с помощью космических зондов «Маринер», США) ставит задачу создания общей теории возникновения рельефа на планетах и Луне. Существуют две противоположные теории происхождения кратеров на Луне и Марсе. Одна приписывает их образование вулканизму, другая – удару гигантских метеоритов. В результате открытия новых свидетельств в пользу вулканизма на Луне первая из них находит всё больше сторонников. Сведения об особенностях рельефа планет, а также о законах их вращения и некоторые др. доставляют радиолокационные наблюдения [В. А. Котельников (СССР) и др.]. 

     Большинство спутников  планет, так же как и все малые планеты, не имеет атмосфер, т. к. сила тяжести на их поверхности недостаточна для удержания газов на них. Малые же угловые размеры этих тел не позволяют изучать; детали их поверхностей. Поэтому единственная информация о физике этих тел основана на измерениях их интегральной отражательной способности в различных участках спектра. Изменения их блеска дают нам сведения об их вращении.

     Большой интерес  представляют собой явления, возникающие  при приближении комет к Солнцу. В результате процессов сублимации, происходящих под воздействием солнечного излучения, из ядра кометы выделяются газы, образующие обширную голову кометы. Воздействие солнечного излучения и, по-видимому, солнечного ветра обусловливает образование хвоста, иногда достигающего миллионов километров в длину. Выделенные газы уходят в межпланетное пространство, вследствие чего при каждом приближении к Солнцу комета теряет значительную часть своей массы. В связи с этим кометы, особенно короткопериодические, рассматриваются как объекты, обладающие небольшой продолжительностью жизни, измеряемой тысячелетиями или даже столетиями (С. К. Всехсвятский и др.). Изучение происхождения и развития системы комет позволит сделать заключения, относящиеся к эволюции всей Солнечной системы. 
 
 
 
 
 

     3. Планетные системы и их эволюция.

     Планетные системы формируются в ходе образования  звезд из вещества космических газопылевых  облаков (туманностей), обогащенных  тяжелыми химическими элементами и  сжимающихся под действием сил  тяготения. Момент импульса сжимающегося вращающегося протозвездного облака (L > 10⁵³ г/см^2× с) распределяется в нем неравномерно. Внутренними областям, сосредоточившими в себе до 99% массы облака, передается всего 1-2% начального момента импульса, и они сжимаются в протозвезду. Внешним областям облака передается до 98-99% момента импульса и они преобразуются в протопланетный диск, вращающийся вокруг молодой звезды. Плотность вещества в протопланетном диске превышает 10^-18 г/см^.3, размеры частиц космической пыли составляют около 0,1 мкм.

     Планетные системы - связанные силами взаимного тяготения системы космических объектов, звезд и планетных тел, обладающие общностью происхождения и перемещающиеся в пространстве как единое целое.

     Исходя  из универсальности действия физических законов, следует предположить существование ряда закономерностей для всех планетных систем:

     1. Основная масса планетной системы  заключена в центральной звезде.

     2. Расстояние между звездой и  планетами, между планетными телами  и их спутниками обуславливаются  основными физико-химическими характеристиками, начальным распределением массы, масштабами и особенностями турбулентных движений вещества внутри протопланетного диска, возмущающими взаимодействиями формирующихся протопланет и описываются определенным законом.

     3. Орбиты планетных тел и их спутников эллиптические и лежат в одной плоскости (за исключением орбит мелких метеороидов).

     4. Почти все планетные тела вращаются  вокруг своей оси и вращаются  вокруг центральной звезды в  направлении её осевого вращения - направлении вращения протозвездного облака вследствие статистического осреднения момента импульса всех образовавших звезду и планетные тела частиц протозвездного облака.

     Согласно  современным теориям звездообразования  практически все одиночные медленновращающиеся  звезды спектральных классов F5 - M9 массой менее 10 М_¤ должны обладать планетными системами. Планетные системы должны быть у 30-50% звезд Галактики - у 30-50× 10⁹ звезд! Однако в силу низкой собственной светимости и близости к своим центральным светилам планетные системы представляют очень трудный объект для астрономических наблюдений.

     Поиск планетных систем осуществляется различными способами: о наличии планетных  систем свидетельствуют периодические  микросмешения линий в оптическом или даже радио- спектре звезды (метод лучевых скоростей) или периодические микросмешения в движении данной звезды относительно других звезд (астрометрический метод).  

     Движение  планет в Солнечной системе упорядочено: они вращаются вокруг Солнца в  одном направлении и почти  в одной плоскости. Расстояния от одной планеты до другой возрастают закономерно. Орбиты планет близки к окружностям, что и позволяет им вращаться вокруг Солнца миллиарды лет, не сталкиваясь друг с другом. Если движение планет подчиняется одному и тому же порядку, то процесс их образования должен быть единым. Это показали в XVIII в. Эммануил Кант и Пьер Лаплас. Они пришли к выводу, что на месте планет вокруг Солнца первоначально вращалась туманность из газа и пыли. Но откуда взялась эта туманность? И каким образом газ и пыль превратились в крупные планетные тела? Эти вопросы оставались нерешёнными в космогонии XIX и начала ХХ в. Камнем преткновения была и проблема момента количества движения планет. Масса всех планет системы в 750 раз меньше массы Солнца. При этом на долю Солнца приходится лишь 2% общего момента количества движения, а остальные 98% заключены в орбитальном вращении планет. Вплотную этими проблемами наука занялась лишь во второй половине ХХ в. Почти до конца 80-х гг. раннюю историю нашей планетной системы приходилось "воссоздавать" лишь на основе данных о ней самой. И только к 90-м гг. стали доступны для наблюдений невидимые ранее объекты - газопылевые диски, вращающиеся вокруг некоторых молодых звёзд, сходных с Солнцем.

     Начальная фаза пpoтосолнечной туманности - предмет  исследования астрофизики и звёздной космогонии. Изучение же её эволюции, приведшей к появлению планет, - центральная задача космогонии планетной. Возраст Солнца насчитывает чуть меньше 5 млрд. лет. Возраст древнейших метеоритов почти такой же: 4,5-4,6 млрд. лет. Столь же стары и рано затвердевшие части лунной коры. Поэтому принято считать, что Земля и другие планеты сформировались 4,6 млрд. лет назад. Солнце относится к звёздам так называемого второго поколения Галактики. Самые старые её звёзды значительно (на 8-10 млрд. лет) старше Солнечной системы. В Галактике есть и молодые звезды, которым всего 100 тыс. - 100 млн. лет (для звезды это совсем юный возраст). многие Из них похожи на Солнце, и по ним можно судить о начальном состоянии нашей системы. Наблюдая несколько десятков подобных объектов, ученые пришли к следующим выводам.  
    Размер допланетного облака Coлнечной системы должен был превышать радиус орбиты последней планеты - Плутона. химический состав молодого Солнца и окружавшего его газопылевого облака-диска, по-видимому, был одинаков. Общее содержание водорода и гелия достигало в нем 98%. На долю всех остальных, более тяжелых элементов приходилось лишь 2%; среди них преобладали летучие соединения, включающие углерод, азот и кислород: метан, аммиак, вода, углекислота. Расчеты показывают, что в пределах орбиты Плутона, т.е. диска радиусом 40 а.е., общая масса всех планет вместе с утерянными к настоящему времени летучими веществами должна быть составлять 3-5% от массы Солнца. Такую модель облака называют облаком умеренно малой массы, она подтверждается и наблюдениями околозвездных дисков.  
    Если бы масса облака была сопоставима с массой центрального тела, то должна была бы образоваться звезда - компаньон Солнца (или же надо найти объяснение выбросу огромных излишков вещества из Солнечной системы). Наименее изучена самая ранняя стадия - выделение протосолнечной туманности из гигантского родительского молекулярного облака, принадлежащего Галактике.

                                                               Заключение. 

     Ещё в XVI в. Джордано Бруно предположил, что звезды, подобно Солнцу, окружены свитой планет и эти миры непрерывно рождаются, развиваются и умирают. Два века спустя в работах немецкого философа Эммануила Канта и французского математика Пьера Симона Лапласа зародилась космогония - наука о происхождении небесных тел. Существует космогония планетная - она изучает проблемы возникновения Земли и планет вообще. С ней тесно связана космогония: звёздная, рассматривающая происхождение звёзд, и прежде всего Солнца - ближайшей к нам звезды.

       Методологические представления  Аристотеля, реализуемые им в  естественнонаучном познании, связаны с его философскими взглядами. Считая сущностью вещей природу, представляющую собой гармоническое совершенство, Аристотель предписывает искать начала. Иными словами, понятие начала играет в сформулированном выше методологическом требовании ключевую роль. Но точного определения данного понятия мы у Аристотеля не находим. Он указывает только, что “для всех начал обще то, что они суть первое, откуда то или иное есть, или возникает, или познается; при этом одни начала содержатся в вещи, другие находятся вне ее. Поэтому и природа, и элемент, и замысел (dianoia), и решение, и сущность, и цель суть начала: у многого благое и прекрасное суть начало познания и движения”.

     Традиционно считается, что Ф.Бэкон, Г.Галилей, Р.Декарт и И.Ньютон полностью разрушили методологию Аристотеля, создав нечто принципиально новое, а современная физика полностью разрушает методологию механицизма. Видимо, с таким утверждением целиком нельзя согласиться. Разрушая аристотелевскую картину мира, механика не отказалась от ее методологии, продолжая развивать последнюю не путем частичного или полного отрицания, а путем дополнения. Поистине революционным было дополнение этой методологии идеей фундаментальной роли в научном познании эксперимента, но не более того. Дело в том, что имея правильные методологические принципы, пусть даже максимально полный их набор, можно получать абсолютно недостоверные результаты. Такое положение определяется исходным материалом, который мы анализируем либо с целью получения нового знания, либо с целью построения теории.