text31

Автор: Прокопенко А.Е. (Ангарск)

3. НАША ПЛАНЕТНАЯ СИСТЕМА

3.1 Трудности небулярных гипотез

3.1 Трудности небулярных гипотез

К настоящему времени о Солнечной системе собран достаточно большой объём разнообразных данных. Однако понять основные законы происхождения и характер развития системы на их основе не просто из-за противоречивости их. Поэтому то проблема происхождения и Солнечной системы в целом, и Земли не может считаться окончательно решенной. Продолжающиеся дискуссии на эту тему, дальнейшая разработка гипотез приблизят время, когда все сложные проблемы будут решены и из множества космогенных планетных гипотез, двойственность которых сегодня существует, родится стройная теория.

Удовлетворительная теория должна учитывать существование планет и их спутников, комет и астероидов. Она должна обеспечить возможность их развития, чтобы объяснить многочисленные изменения, которые происходят в этих телах в процессе эволюции. Теория должна объяснить законы движения планет и наблюдаемое распределение момента количества движения (момента импульса, кинетического момента) вращающейся Солнечной системы.

Все планеты вращаются вокруг Солнца в одну и ту же сторону, а их орбиты лежат почти в одной плоскости, очень близкой к плоскости его экватора. Как будто все они образовались из плоского вращающегося газопылевого диска, и их движение до сих пор отражает его вращение. Такая же закономерность в большинстве случаев наблюдается и в системах спутников планет. Это обстоятельство является решающим аргументом в пользу космогенных небулярных («туманных») гипотез, господствующих в настоящее время в науке.

Небулярные гипотезы объясняют возникновение нашей планетной системы результатом длительного постоянного сгущения первичной туманности, когда-то окружавшей Солнце, под действием гравитационных сил последнего. Согласно гипотезе П.Лапласса, одной из первых небулярных гипотез, с самого начала образования Солнце вращалось с всё возрастающей скоростью, в результате чего от облака (Протосолнца) должна была отделиться серия колец, из которых сформировались планеты и их спутники.

Гипотеза Лапласса не объясняла аномальное распределение момента количества движения в Солнечной системе. Солнце вращается очень медленно (один оборот почти за месяц) и потому на его долю приходится только 0,5% суммарного момента количества движения системы. На долю же планет-гигантов, составляющих всего 0,2% от солнечной массы, приходится 99%. Возможно существуют механизмы, с помощью которых может осуществляться перенос злополучного момента от центральной области газопылевого диска к периферии?

Как и Лаплас, английский астрофизик Ф.Хойл считает, что планеты образовались из вещества, истекшего из экватора очень быстро вращающегося Солнца под действием центробежных сил. Протопланетное облако в этом случае имело бы форму сплющенного диска. В дальнейшем Протосолнце продолжало сжиматься, но скорость вращения при этом уменьшалась из-за сильного «магнитного сцепления» сильного магнитного поля Протосолнца и намагниченного этим полем ионизированного протопланетного облака. Расчеты учёных, однако, показывают, что магнитное поле звезды почти полностью находится внутри звезды, и намагнитить протопланетное облако оно не могло.

Развивая старую гипотезу Лапласа, Э.Шацман предполагал, что истечение вещества из экватора сгущавшегося Протосолнца началось еще тогда, когда его размеры соответствовали орбите Плутона и закончились, когда Протосолнце сжалось до современной орбиты Меркурия. При этом предполагалось так же, что вещество протопланетной туманности изначально находилось в состоянии конвективно-турбулентного перемешивания. Сжатие происходит под действием гравитационных сил, но большие центробежные силы на экваторе препятствуют этому. Получается плоский вращающийся диск, в центре которого рождается Солнце, а на периферии планеты.

Конвективно-турбулентное перемешивание протопланетного облака трудно чем либо обосновать. Хотя плотность вещества в туманностях в десятки тысяч раз выше, чем в космическом пространстве, ее все же недостаточно для поддержания турбулентности, если она в силу каких-то причин и возникнет в отдельных частях облака. А расчеты на ЭВМ варианта без учета турбулентности облака дают прямо противоположный результат. Облако сплющивается, но совсем не так, как предполагал Шацман. Получается диск, экваториальный радиус которого в десятки раз больше радиуса современной орбиты Плутона, а основная масса вещества сосредоточена в кольце, а не в центре, где должно было бы образоваться Солнце. И причиной всему является момент количества движения вращающегося вещества газопылевого облака.

Из современных небулярных гипотез наибольшей популярностью пользуется гипотеза «захвата» академика О.Ю.Шмидта, согласно которой планеты образовались из сгущения газопылевого облака, захваченного Солнцем при его обращении вокруг центра Галактики. Однако ни ему самому, ни его последователям (В.С.Сафронову, В.Ю. Левину и др.) не удалось убедительно доказать, что такой захват возможен. Из теоретических расчетов следует, что солнечный ветер весьма эффективно выметает за пределы солнечной системы крайне разряженный газ, а давление излучения препятствует выпадению мелкой межзвездной пыли на Солнце. Поэтому при движении через относительно плотное межзвездное облако Солнце проложило бы себе в нём «туннель».

И на сегодняшний день сторонники небулярных гипотез не знают наверняка, что им делать с моментом импульса во вращающемся газово-пылевом диске. А без обоснования механизма переноса момента количества движения из центра облака к его периферии невозможно на базе небулярных гипотез создать строгую теорию рождения нашей планетной системы.

Непонятное распределение момента количества движения - это главная, но не единственная трудность небулярных гипотез. Не удается убедительно обосновать и распределение планетных расстояний и масс с номером планеты. А между орбитами Марса и Юпитера находится пояс астероидов. Их там только зарегистрированных более 2,5 тысяч. А астероидов с поперечником больше километра, по мнению астрономов, в поясе больше миллиона. Что это, не сформировавшаяся планета или развалившаяся?

Почти все планеты вращаются в одном направлении. Восход Солнца на планетах виделся бы, как и на Земле. И только на Венере, по земным понятиям, Солнце всходит на западе, а садится на востоке. У Венеры «обратное» вращение. А у Урана ось вращения расположена в плоскости его орбиты, а поскольку все его 5 спутников обращаются в плоскости экватора, плоскость обращения спутников перпендикулярна эклиптике. Из чего же они тогда образовались?

И в системах спутников планет в отдельных случаях нарушаются общие закономерности планетной системы. Речь идет об обратном направлении обращения некоторых спутников на фоне «закономерного» обращения подавляющего большинства других. Наиболее уникальным фактом является обратное движение по близкой к Нептуну орбите его наибольшего спутника Тритона (его диаметр не менее 4400 км). Обратное движение по отношению к своей планете имеют девятый спутник Сатурна Феба и удалённая более чем на 24 млн. км внешняя группа из четырёх спутников Юпитера. Орбиты последних имеют довольно большие эксцентриситеты (до 0,4) и сильно наклонены к плоскости экватора Юпитера.

Как и большинство планет, Земля имеет свой спутник. Среди спутников планет Луна занимает скромное пятое место. Радиус ее составляет 1738 км, а масса в 81 раз меньше массы земного шара. Но по отношению к Земле Луна имеет аномально большие размеры. И чем объяснить, что вблизи образовался спутник, плотность вещества которого более чем в полтора раза меньше земного. Ведь плотности всех спутников от Марса до Нептуна включительно заметно выше, чем плотности их планет. Да и сама Земля представляет собой планетное тело с существенной аномалией плотности. Средняя плотность её вещества (5,52 г/см куб.) наибольшая из планетных и однозначно не определяется ни номером планеты ни её массой. К тому же Земля ещё и асимметрична. Как показали измерения, произведенные с помощью искусственных спутников, северный радиус короче южного на 100 м. Асимметрия не могла появиться, если бы только гравитационные и центробежные силы участвовали в формировании Земли.

Согласно современной теории звёздного горения плотность ядра звезды постепенно увеличивается, а газовый шар раздувается, т. е. звезда развивается к гигантизму. Если бы это было так, то 4 млрд. лет назад радиус Солнца должен был бы быть на 8% меньше современного, и температура его поверхности на 3 - 4% меньше нынешней. Из расчётов следует, что светимость Солнца в то время была бы на треть меньше сегодняшней. И инфракрасное излучение Земли было бы существенно больше падающего на Землю потока солнечного излучения. Тогда 4 млрд. лет назад вычисленная радиационная температура нашей планеты должна была бы быть отрицательной (в шкале Цельсия) и вся водная поверхность была бы покрыта льдом, а суша снеговым покровом. А исследования американского геохимика Д.Марэ доказывают, что температура поверхности Земли в то время превышала 100 градусов Цельсия.

Небулярные гипотезы не дают ответов на эти загадки. Трудности небулярных гипотез заставляют некоторых исследователей искать решение проблемы образования планет в другом направлении - в катастрофических причинах. Сторонники катастрофических гипотез от Ж .де Бюффи до современного исследователя комет К.С.Всехсвятского считают, что наша планетная система родилась в результате катастрофы, вызванной либо падением на Солнце, либо близкого от него пролета огромного космического тела: кометы, астероида или небольшой звезды-спутника.

Главная страница

Web-страница geostar31