Походження сонячної системи 2

Частина 1: Космогонія.

Космогонія - наука, що вивчає походження і розвиток небесних тіл, наприклад планет і їх супутників, Сонця, зірок, галактик. Астрономи спостерігають космічні тіла на різній стадії розвитку, що утворилися недавно і в далекому минулому, швидко "старіючі" або майже "застиглі" у своєму розвитку. Зіставляючи численні дані спостережень фізичними процесами, які можуть відбуватися за різних умов у космічному просторі, вчені намагаються пояснити, як виникають небесні тіла. Єдиної, завершеної теорії утворення зірок, планет або галактик поки не існує. Проблеми, з якими зіткнулися вчені, часом важко вирішувані. Вирішення питання про походження Землі і Сонячної системи в цілому значно ускладнюється тим, що інших подібних систем ми поки не спостерігаємо. Нашу сонячну систему немає з чим поки ще порівнювати, хоча системи, подібні до неї, мають бути досить поширені і їх виникнення повинно бути не випадковим, а закономірним явищем.

В даний час при перевірці тієї чи іншої гіпотези про походження Сонячної системи значною мірою грунтується на даних про хімічний склад і вік порід Землі та інших тіл Сонячної системи. Найбільш точний метод визначення віку порід полягає в підрахунку кількості радіоактивного урану до кількості свинцю, що знаходиться в даній породі. Швидкість цього процесу відома точно, і її не можна змінити ніякими способами. Найдавніші гірські породи мають вік кілька мільярдів років. Земля в цілому, очевидно, виникла дещо раніше, ніж земна кора.

У середині XVIII століття німецький філософ І. Кант запропонував свою теорію утворення Сонячної системи, засновану на законі всесвітнього тяжіння. Вона передбачала виникнення Сонячної системи з хмари холодних пилинок, що знаходяться в безладному хаотичному русі. У 1796 році французький учений П. Лаплас докладно описав гіпотезу утворення Сонця і планет з вже обертається газової туманності. Лаплас врахував основні характерні риси Сонячної системи, які повинна була пояснити будь-яка гіпотеза про її походження. У даний період найбільш розробленою є гіпотеза О. Ю. Шмідта, розроблена в середині століття.

Частина 2: Туманність.

Давайте перенесемося в далеке минуле, приблизно на 7 мільярдів років тому. Сучасна наука, як кажуть вчені, з достатнім ступенем ймовірності дозволяє нам уявити що відбувалися тоді події. Одним словом ми "висимо" в космосі і спостерігаємо за життям однієї з газово-пилових, воднево-гелієвих (з домішкою важких елементів) туманностей. Тієї, яка в майбутньому дасть початок нашій Сонячній системі, Сонцю, Землі і нам з вами. Туманність темна і непрозора, як дим. Зловісної невидимкою повільно повзе вона на фоні чорної безодні, і про її рваних, розмитих обрисах можна тільки здогадуватися по тому, як поступово тьмяніють і гаснуть за нею далекі зірки. Через деякий час ми виявляємо, що туманність повільно повертається навколо свого центру, ледве помітно обертається. Ми помічаємо так само, що вона поступово зменшується, стискається, очевидно, ущільнюючись при цьому. Діє тяжіння, збираючи до центру частинки туманності. Обертання туманності при цьому прискорюється. Якщо ви хочете зрозуміти механіку цього явища, згадайте простий земний приклад - обертається на льоду спортсмена-фігуриста. Не роблячи ніякого додаткового поштовху, він прискорює своє обертання лише тим, що руки, до цього розкриті в сторони, притискає до тіла. Працює "Закон збереження кількості руху". Йде час. Туманність обертається все швидше. А від цього виникає і збільшується відцентрова сила, здатна боротися з тяжінням. Відцентрова сила нам добре знайома. Вона, наприклад, "працює" в будь-якому автобусі, коли на крутому завороту валить стоячих пасажирів. Боротьба двох сил, тяжіння і відцентрової, починається в туманності при прискоренні її обертання. Тяжіння стискає туманність, а відцентрова сила прагне роздути її, розірвати. Але тяжіння тягне частинки до центру з усіх сторін однаково. А відцентрова сила відсутня на "полюсах" туманності й найсильніше виявляється на її "екваторі". Тому саме на "екваторі" вона виявляється сильнішою за тяжіння і роздуває туманність в сторони. Туманність, продовжуючи обертатися все швидше, сплющується, з кулі перетворюється на плоску "коржик", Схожу на спортивний диск. Настає момент, коли на зовнішніх краях "диска" відцентрова сила врівноважує, а потім і пересилює тяжіння. Клапті туманності тут починають відділятися. Центральна частина її продовжує стискатися, все прискорюючи своє обертання, і від зовнішнього краю продовжують відходити все нові і нові шматки, окремі газопилові хмари.

Частина 3: Народження Сонця.

І ось туманність придбала зовсім інший вигляд. У середині величаво обертається величезна темне, трохи сплющене хмара. А навколо нього на різних відстанях пливуть по кругових орбітах, розташованих приблизно в одній площині, що відірвалися від нього невеликі "хмари-супутники". Постежимо за центральним хмарою. Воно продовжує ущільнюватися. Але тепер з силою тяжіння починає боротися нова сила - сила газового тиску. Адже в середині хмари накопичується все більше частинок речовини. Там виникає "страшна тіснота" і "неймовірна штовханина" частинок. Вони метушаться, все сильніше ударяючи один одного. Мовою фізиків - в центрі підвищуються температура і тиск. Спочатку там стає тепло, потім жарко. Зовні ми цього не помічаємо: хмара величезне і непрозоро. Тепло назовні не виходить. Але ось щось всередині сталося. Хмара перестало стискатися. Могутня сила зрослого від нагрівання газового тиску зупинила роботу тяжіння. Різко війнуло нестерпним жаром, як з жерла раптово відкрилася печі! В глибині чорної хмари стали слабо просвічувати рвуться назовні клуби тьмяного червоного полум'я. Вони все ближче і яскравіше. Куля величаво кипить, перемішуючи вирвався вогонь ядра з чорним туманом своїх околиць. Спопеляючий жар змушує нас відскочити ще подальшого тому. Однак, вирвавшись назовні, гарячий газ послабив протидію тяжінню. Хмара знову стало стискатися. Температура в його центрі знову почала зростати. Вона дійшла вже до сотень тисяч градусів! У цих умовах речовина не може бути навіть газоподібним. Атоми розвалюються на свої частини. Речовина переходить в стан плазми. Але і плазма - скажена штовханина атомних ядер і електронів - не може виносити нагрів до нескінченності. Коли її температура підніметься вище десяти мільйонів градусів, вона як би "запалюється". Удари часток один про одного стають такі сильні, що ядра атомів водню вже не відскакують один від одного, як м'ячики, а врізаються, вдавлюються один в одного і зливаються один з одним. Починається "ядерна реакція". З кожних чотирьох ядер атомів водню утворюється одне ядро гелію. При цьому виділяється величезна енергія. Таке ось "ядерне горіння" водню почалося і в наш розпеченому кулі. Цей "пожежа" тепер вже не зупинити. "Плазма" розбушувалася. Газовий тиск в центрі запрацювало з подесятереною силою. Плазма рветься назовні, як пара з котла. З дивовижною силою вона тисне зсередини на зовнішні шари кулі і зупиняє їх падіння до центру.

Встановилася рівновага. Плазмі вдається розірвати кулю, розкидати його уривки в сторони. А тяжінню вдається зломити тиск плазми і продовжити стискання кулі. Сліпуче світиться біло-жовтим світлом куля перейшов у стійку стадію. Він став зіркою. Став нашим Сонцем! Тепер воно буде мільярдами років, не змінюючи розміру, що не охолоджуючись і не перегріваючись, світити однаково яскравим біло-жовтим світлом. Поки всередині не вигорить весь водень. А коли він весь перетвориться на гелій, зникне "підпора" усередині Сонця, воно стиснеться. Від цього температура в його надрах знову підвищиться. Тепер вже до сотень мільйонів градусів. Але тоді "запалати" гелій, перетворюючись на більш важкі елементи. І стиск знову припиниться.

Є в запасі у зірок ще кілька ядерних реакцій, що вимагають для свого початку все більш високих тисків і температур. У них "варяться" ядра все більш складних і важких елементів. Зрештою, всі можливі реакції будуть вичерпані. Зірка стиснеться, стане крихітним "білим карликом". Потім поступово охолоне, потьмяніє. Нарешті, згасне зовсім. Мовчазний невидимкою буде плисти в космосі "чорний карлик" - Холодна "головешка", Що залишилася від колись вирував потужного багаття. Як бачимо з вихідного матеріалу - водню - в надрах зірок, в ядерних реакціях синтезу "варяться" ядра атомів усіх елементів. І, мабуть, можна сказати, що саме там, у надрах зірок, закладається початок життя. Адже саме там виникають ядра "атома життя" вуглецю. А за ним і ядра атомів усіх інших необхідних для життя елементів таблиці Менделєєва. Не обов'язково це цінне "вариво" виявляється потім похованим у остившіх "чорних карликів". У багатьох зірок, що утворилися з більших згустків туманностей, ядерне горіння проходить дуже бурхливо. Газовий тиск виявляється набагато сильніше тяжіння. Воно роздуває зірку, рве її на шматки, розкидаючи на всі боки.

Ці грандіозні вибухи в зоряному світі іноді спостерігаються з Землі і називаються спалахами "наднових зірок". В результаті вибуху зірка розсіюється в міжзоряному просторі, збагачуючи його важкими елементами. Це основне джерело тієї таємничої, життєво важливої домішки, про яку ми говорили раніше. Тепер про виділення цієї домішки.