(3 оценок, среднее: 4,67 из 5)
Загрузка...
Учебная работа № 1061. Планетная система
ПЛАНЕТНАЯ СИСТЕМА
Сама по себе планетная система Солнца изучена очень хорошо. И не только методами наблюдательной астрономии, но и прямыми исследованиями с помощью межпланетных автоматических станций. Как она устроена, мы знаем очень хорошо. Но что касается того, как она возникла, единого мнения нет до сих пор. На протяжении последних триста лет, начиная от Рене Декарта (1596 1650), было высказано несколько десятков космогонических гипотез, в которых рассмотрены самые разнообразные варианты ранней истории Солнечной системы. Теория, рассматривающая происхождение планетной системы, должна объяснить следующее: 1) почему орбиты всех планет лежат практически в плоскости солнечного экватора, 2) почему планеты движутся по орбитам, близким к круговым, 3) почему направление обращения вокруг Солнца одинаково для всех планет и совпадает с направлением вращения Солнца и собственным вращением планет вокруг своих осей, 4) почему 99,8% массы Солнечной системы находятся на Солнце, и лишь 0,2% на планеты, тогда как планеты обладают 98% момента количества движения всей солнечной системы, 5) почему планеты делятся на две группы, резко различающиеся между собой средней плотностью, 6) почему вещество планет обладает таким большим относительным количеством химических элементов от железа и более тяжёлых, включая и уран, 7) почему до сих пор надёжно не обнаружены планетные системы у других звёзд?
Чаще всего приводятся три гипотезы:
1) планеты образуются из того же газопылевого облака, что и Солнце (Кант),
2) это облако было захвачено Солнцем при его обращении вокруг центра Галактики (О.Ю.Шмидт), и
3) оно отделилось от Солнца в процессе его эволюции (Лаплас, Джинс и др.).
Однако ни одна из этих гипотез на все вышеприведенные вопросы не отвечает. Поэтому попробуем и мы изобрести свою гипотезу. Как известно, порядка 30% звёзд входят в кратные системы, чаще всего двойные. Мы можем допустить, что 7 миллиардов лет назад сформировалась двойная звёздная система, где меньшей звездой было Солнце. Другая звезда была значительно больше, поэтому она быстро прошла свой путь эволюционного развития и взорвалась, вспыхнув сверхновой звездой и оставив вместо себя нейтронную звезду. Затем эта нейтронная звезда почему то разрушилась. Единственной причиной её разрушения было столкновение с достаточно плотным объектом, которым вряд ли было другое тело, кроме как 
белый карлик – железная звезда.
Белый карлик проходил настолько близко мимо системы Солнце – нейтронная звезда, что был захвачен их гравитационным полем. При этом, в процессе их взаимного вращения, нейтронная звезда и белый карлик настолько сблизились, что или столкнулись, или гравитационное поле нейтронной звезды настолько деформировалось, что она потеряла устойчивость. Последовал грандиозный взрыв. Разрушились и нейтронная звезда, и белый карлик. Возможно, при этом и Солнцу досталось. Часть его короны была сорвана. Безусловно, что продукты взрыва приобрели такие скорости, что 99% процентов их покинули окрестности Солнца. И только около одного процента центральной области взрыва осталось в области гравитационного влияния Солнца, образовав диск обломков разной величины и газа.
Далее, под действием солнечного ветра газовая составляющая была оттеснена на периферию диска. Обломки сначала двигались по разным эллиптическим орбитам. Но, сталкиваясь и объединяясь с другими обломками, стали приобретать орбиты всё более близким к круговым. А, объединяясь, обломки стали формировать планеты. Далее по гипотезе Шмидта. В конечном счёте, сформировались планеты. Причем, более дальние образовались конденсацией водорода и его соединений (метана) и азота на твёрдых небольших периферийных планетах.
Такая гипотеза отвечает на все вопросы, поставленные выше. В том числе и на вопрос об аномально высоком содержании тяжёлых элементов в веществе планет. Действительно, белый карлик состоит в основном из железа. И мы имеем много железа в недрах планет. Нейтронная же звезда, разрушаясь, порождала весь спектр элементов таблицы Менделеева, в том числе и уран. Эта гипотеза объясняет и происхождение метеоритов, а также комет. Известно например, что метеориты представлены двумя основными видами – железные метеориты (5,7%), каменные хондриты (85,7) и каменные ахондриты(7,1%). Причём железные метеориты имеют кристаллическую структуру которая может сформироваться в недрах объекта радиусом 100200 км. То есть быть крупными астероидами. Такими же размерами обладали и объекты из которых образовались и каменные хондриты. То есть они образовались из тел, которые в свою очередь образовались из остатков белого карлика и нейтронной звезды.
Такая катастрофа, как описанная выше, исключительно редкое явление. Несколько позже мы подсчитаем вероятность такого события. По крайней мере, и сейчас мы можем понять почему планетные системы так редко могут встречаться, что, по крайней мере до настоящего времени, они ещё надёжно не обнаружены.
Сейчас (не в масштабе) планетная система имеет примерно такой вид (Рис.1): Обломки разрушившихся звёзд располагались в области от Меркурия до Юпитера, где и сформировались планеты земного типа. Дальше, на основе небольших железокаменных планетах конденсировалась газовая составляющая, оттеснённая на периферию системы солнечным ветром. После взрыва, не все конечно остатки звёзд приобрели орбиты в области эклиптики. Но большая часть, сталкиваясь в течение почти миллиарда лет и образовав планеты, определила орбиты планет лежащих в среднем в плоскости эклиптики. А небольшая часть до сих пор вращается по самым разным орбитам, формируя сферу комет. В области между Марсом и Юпитером, обломки до сих пор, в силу законов небесной механики, не смогли сформировать планету, а образовали пояс астероидов.
То, как происходили столкновения обломков взорвавшихся звёзд, можно наблюдать и до сих пор. Ведь до сих пор продолжается падения на Землю метеоритов и пыли. Что же творилосьземлепять миллиардов лет назад, можно только представить. В зависимости от соотношения скоростей и масс обломков, они не только объединялись в планеты, но и разрушались, порождая небольшие метеориты.
Зародышами планет, по всей видимости, были наиболее крупные обломки белого карлика, размером от сотен до тысячи километров. Даже сформировавшись, планеты двигались по орбитам не совсем круговым (да и сейчас они не очень круговые, а быстрее эллиптические). Поэтому они могли подходить довольно близко друг к другу. По всей видимости это явилось причиной появления Луны, но на этом мы остановимся несколько позже. Теперь остановимся подробнее на том, что населяет нашу планетную систему, и начнём с больших планет.
Меркурий. По своим размерам эта ближайшая к Солнцу планета лишь немногим больше Луны. Её радиус равен 2437 км. Движется она вокруг Солнца по вытянутой эллиптической орбите.
Поэтому он то приближается к Солнцу на расстояние 45,9 млн. км, то удаляется от него до 69,7 млн. км, совершая полный оборот за 87,97 суток. Сутки на Меркурии равны 58,64 земных суток, а ось вращения перпендикулярна к плоскости её орбиты. В полдень температура на экваторе достигает 420°С, ночью она уменьшается до 180°С. Средняя плотность Меркурия равна 5,45 г/см2 . Атмосферы практически нет. Поверхность Меркурия щедро усеяна кратерами (Фото 1). В общем, Меркурий очень похож на Луну. Конечно, нет никаких оснований предполагать, что на этой планете возможна жизнь.
Венера. Это ближайшая к нам планета, плотно укутанная облаками, долго была планетой загадок. Сейчас мы о ней знаем следующее:
Средний радиус – 6052 км. Масса в долях массы Земли – 0,815. Среднее расстояние от Солнца 108,21 млн. км, или 0, 723 астрономической единицы (астрономическая единица равна среднему расстоянию от Земли до Солнца – 149,6 млн. км). Период обращения 224,7 земных суток. Период вращения вокруг оси – 243,16 суток, то есть сутки на Венере несколько больше, чем год. Интересно, что при её максимальном сближении с Землёй, Венера оказывается повёрнутой одной и той же стороной к Земле. Кроме того, направление её вращения вокруг оси обратно направлениям вращения других планет. Установлено, что атмосфера планеты состоит на 97,3% из углекислого газа. Азота здесь меньше 2%, кислорода – меньше 0,1%, водяного пара – менее 1%. Температура вблизи поверхности составляет 468 ± 7°С, давление – 93 ± 1,5 атм. Толщина облачного покрова достигает 30 – 60 км. Магнитное поле у Венеры отсутствует. Воды на поверхности, естественно нет. Но есть горы и масса кратеров. Поверхность её мы можем видеть благодаря снимкам сделанным с помощью станции «Венера9» (Фото 2).
Наличие кратеров говорит вопервых о том, что они образовались в ту эпоху (на заре формирования планет), когда атмосферы ещё не было. Вовторых, что процессы эрозии поверхности планеты выражены очень слабо. Всё это говорит о том, что жизни на Венере нет и никогда не было.