Что такое космогония?
Исследование земных пород радиоактивными методами показало, например, что возраст Земли составляет несколько миллиардов лет. Такую же давность имеют метеориты и образцы лунных пород. Окаменелые останки животных, обнаруженные в различных геологических отложениях, рассказали об эволюции жизни па Земле — медленной смене растительного и животного мира. Да и сама Земля в течение своей долгой геологической истории претерпела колоссальные изменения. Еще М. В. Ломоносов писал: «...твердо помнить должно, что все видимые телесные на Земле вещи и весь мир не в таком состоянии были с начала от созидания, как ныне находим».
Развитие астрономии и других естественных наук послужило оспиной для создания научных космогонических гипотез. Что же такое космогония и космогонические гипотезы?
Слово «космогония» происходит от греческого «космос», что означает Мир, Вселенная. Космогония — это наука, которая изучает происхождение и развитие небесных тел, и 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.
Знакомясь с устройством Солнечной системы, мы могли уже убедиться в том, что она не является случайным собранием небесных тел. Напротив, в ее строении усматривается целый ряд определенных закономерностей.
1. Все большие планеты движутся вокруг Солнца по орбитам, близким к круговым.
2. Орбиты больших планет лежат почти в одной плоскости, практически совпадающем с плоскостью солнечного экватора.
3. Все вез исключения планеты обращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении — противоположном вращению часовой стрелки (если Солнечную систему наблюдать со стороны ее северного полюса). В эту же сторону вращается и Солнце вокруг своей оси.
Общее направление движения такого большого числа небесных тел (одних малых планет — сотни тысяч!) указывает на то, что вес они некогда были приведены в упорядоченное движение каким-то единым космическим механизмом.
4. Кроме того, Солнце и шесть больших планет — Меркурий, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн и Нептун — вращаются вокруг своей оси в направлении орбитального движения, то есть с запада на восток. Исключением из этой закономерности являются Венера, Уран и Плутон. Они вращаются вокруг оси в обратном направлении — с востока па запад.
5. Спутники планет движутся в плоскостях, близких к плоскостям планетных экваторов.
Отмеченные закономерности свидетельствуют о том, что Солнечная система действительно единая семья. На это указывает также связь между физическими свойствами больших планет и их расположением в порядке удаления от центрального светила. Ближайшие к Солнцу образуют группу земноподобных планет (Меркурий, Венера, Земля и Марс), а далекие от Солнца — группу планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).
Особняком стоит далекий Плутон. По своим физическим характеристикам и составу он похож на крупные спутники планет-гигантов. Возможно, что в прошлом Плутон был спутником Нептуна. Таким образом, есть все основания предполагать, что тела Солнечной системы образовались в результате какого-то единого процесса. Иначе невозможно объяснить, почему они подчиняются общим закономерностям. И любая гипотеза, раскрывающая происхождение Солнечной системы, лишь тогда может стать настоящей теорией, если она только объясняет современное состояние Солнечной системы, но и может прогнозировать ее эволюцию.
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. По 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.
Анализируя основные закономерности движения планет, академик О.Ю. Шмидт (1891 — 1956) пришел к заключению, что выводы Канта и Лапласа об образовании планет из рассеянного вещества в своей основе были верны. Только сам процесс формирования планет был представлен неправильно. Каким же представляется он автору новой гипотезы?
Сейчас большинство космологов придерживается взгляда о совместном образовании Солнца и планет из одного и того же газопылевого облака.
Неоценимую услугу в этом вопросе оказывают ученым метеориты. Ведь метеоритное вещество мало изменилось с тех пор, как около 4,5 млрд лет назад оно участвовало в образовании тел астероидных размеров. В последние годы выяснилось, что метеоритное вещество хранит в зашифрованном виде «запись» даже тех событий, которые предшествовали началу эволюции допланетного облака.
Итак, исходным материалом для формирования планет явилось допланетное облако. В гипотезе Шмидта это облако не пылевое и не газовое, а газопылевое, что существенно меняет процесс его развития. Поначалу частицы газа и пыли, составлявшие облако, обладали хаотическими движениями и поэтому часто сталкивались между собой.
В рамках планетной космогонии Шмидта прекрасное объяснение получило четкое разделение больших планет на две группы по своим физико-химическим особенностям. Вначале газопылевое облако было однородно и, подобно Солнцу, состояло в основном из водорода и гелия. К этим двум газам в небольшом количестве были подмешаны другие химические элементы. Твердое вещество в виде пылинок составляло около 1 % первоначальной массы допланетного облака.
Па первом этапе эволюции облака, когда пылевые частицы собрались в плоский непрозрачный диск, солнечные лучи не могли прогреть всю его толщу одинаково. В зоне современной орбиты Плутона температура внутри диска была ненамного выше абсолютного пуля. В зоне орбиты Земли она была близка к О °С. А части диска, расположенные около Солнца, сильно нагревались его лучами, и из пылинок выделялись газы.
Наиболее легкие, особенно водород и гелий, рассеивались в пространстве, а также под действием давления света и мощных корпускулярных потоков (солнечного ветра) устремлялись в холодную зону. Там газы обильно намерзали на пылевых частицах и быстро их укрупняли. С течением времени и прогреваемой зоне остались лишь частицы тугоплавких силикатов и металлов. Из этих тяжелых веществ и образовались сравнительно небольшие планеты: земной группы.
А вдали от Солнца, где в изобилии скопился водород и другие летучие вещества, возникли планеты-гиганты с малой средней плотностью. Так произошло разделение планет па две группы.
Такова в общих чертах картина образования планет и их спутников по гипотезе академика О. Ю. Шмидта, дополненной результатами новейших исследований.
Современные космогонические гипотезы включают в себя такие важнейшие научные проблемы, как происхождение самой туманности, послужившем исходным «строительным материалом» для формирования небесных тел Солнечной системы.
Радиоастрономические наблюдения свидетельствуют о том, что примерно в половине межзвездных газопылевых облаков водород связан в молекулы, поэтому такие облака принято называть молекулярно-пылевыми. На протяжении всего своего существования они «питаются» веществом, истекающим из соседних звезд.
Большую роль в эволюции молекулярно-пылевых облаков играют взрывающиеся поблизости сверхновые звезды. Мощная ударная волна, порожденная взрывом массивной сверхновой, вызывает стремительное сжатие облака и превращение его в туманность. Подобного рода история произошла, видимо, и с родительским облаком Солнечной системы. Об этом свидетельствуют обнаруженные аномалии изотопного состава метеоритного вещества — углистых хондритов. Такие отклонения можно объяснить инжекцией (впрыскиванием) вещества взорвавшейся звезды в туманность. Измерив в метеоритах содержание радиоактивных ядер и продуктов их распада, ученые пришли к выводу, что в окрестностях протосолпечной туманности сверхновые взрывались три раза: более чем за 5, примерно за 5 и за 2 млрд лет до начала формирования Солнечной системы. Это имело исключительно важную, можно сказать, принципиальную роль для качественного развития нашей планетной системы.
Дело в том, что в звездах так называемого первого поколения, сформировавшихся из водорода и гелия (первичного газа Вселенной), в результате термоядерных реакций образовались химические элементы от углерода до железа включительно. А вот более тяжелые элементы появились благодаря взрывным процессам новых и сверхновых звезд. Эти элементы выбрасывали в межзвездную среду вспышки сверхновых. Поэтому Солнце (звезда второго поколения) и наша планетная система (особенно планеты земной группы!) впитали в себя тяжелые элементы, которые синтезировались при вспышечных процессах. И так уж получилось, что тяжелые элементы стали непременной составной, частью человеческого организма, правда в самых небольших количествах. Как сказал один ученый: «...каждый из нас и все мы воистину в действительности являемся малой частью звездной пыли!» Если бы не было звезд, не было бы ни растений, пи животных, ни человека.
Самым уязвимым местом в гипотезе О. Ю. Шмидта является все та же проблема с распределением момента количества движения между Солнцем и планетами. Чтобы решить ее, Шмидт делает искусственное предположение о захвате Солнцем межзвездного газопылевого облака, уже обладавшего необходимым моментом. Хотя такой захват возможен, но вероятность его очень мала.
|
|
Читайте в рубрике «Космогония»: |