Сравнительная характеристика основных теорий происхождения Солнечной Системы

Контрольная работа №1 
 

Тема:   Сравнительная характеристика основных теорий происхождения Солнечной Системы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Студент: Батракова Кристина

Группа АП212 
 
 

Волгоград 2009

Введение  

Теория возникновения галактик представляет  
собой одну из самых  
трудных проблем астрофизики,  
проблем, еще очень далеких от разрешения. 
 
С. Вайнберг

Вот уже  два века проблема происхождения  Солнечной системы волнует выдающихся мыслителей нашей планеты. Этой проблемой  занимались, начиная от философа Канта  и математика Лапласа, плеяда астрономов и физиков XIX и XX столетий.

И все  же мы до сих пор довольно далеки от решения этой проблемы. Но за последние  три десятилетия прояснился вопрос о путях эволюции звезд. И хотя детали рождения звезды из газово-пылевой  туманности еще далеко не ясны, мы теперь четко представляем, что с ней происходит на протяжении миллиардов лет дальнейшей эволюции.

В своей  работе я рассмотрю несколько теорий зарождения солнечной системы. Путем обработки огромного числа научной литературы и статей, я попробовала выбрать самые основные из всего множества гипотезы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Христианские интерпретации Книги Бытия не являются единственной альтернативой современным космологическим теориям. Одна из таких альтернативных теорий изложена в Ведах — священных писаниях Древней Индии, которые подробно освещают вопрос о строении космоса и нашем месте в нем. Космологическое учение Вед очень подробно разработано. Некоторые концепции Вед радикально отличаются от современных взглядов, а другие на удивление созвучны с последними научными открытиями. К. Саган, например, снимая в Индии один из эпизодов своей телевизионной серии «Космос», отметил: «Наиболее развитые космологические представления древнего мира сложились в Индии. Индуизм [основанный на учении Вед] — это единственная религия, в которой сроки существования Вселенной приблизительно совпадают с оценками научной космологии».

Так же как и в современной физике, согласно учению Вед, мельчайшей структурной  единицей материи является атом, но Веды так же говорят о существовании атомов сознания, и вводят понятие высшего интегрирующего принципа, наделенного сознанием, — Параматмы (Сверхдуши). Верховное. Вся Вселенная покоится в Верховном Творце, и вместе с тем Он находится в каждом атоме Вселенной. Эти идеи позволяют составить более полное представление о природе и происхождении Вселенной. В частности, сознание является фундаментальным аспектом реальности и не может быть исключено из теорий, претендующих на исчерпывающее описание космоса.

Сейчас, когда ученые обсуждают модели бесконечно делящихся вселенных, говорят о пространственно-временных туннелях, соединяющих разные области космоса, о вселенных, в которых время течет вспять, об одиннадцатом измерении пространства-времени и т.д., трансцендентные концепции Вед не должны отвергаться без внимательного рассмотрения. Инфляционная модель Вселенной и теория большого взрыва, которые построены на очень зыбком математическом и теоретическом фундаменте, не смогли дать удовлетворительные ответы на основные вопросы, касающиеся природы Вселенной, галактик, планет и форм жизни, существующих на них. Поэтому разумный человек не должен отвергать возможность того, что окончательное объяснение природы Вселенной, которая сейчас кажется практически необъяснимой, будет получено на основе представлений о сверхсознании и разумном создателе, сотворившем ее.

Логически нельзя исключить возможность участия  нефизических факторов в деятельности Солнечной системы, как нельзя исключить возможность существования областей космоса, где вообще не действуют известные нам физические законы. Физик Д. Бём признается:   «Всегда имеется вероятность того, что будут обнаружены принципиально иные свойства, качества, структуры, системы, уровни, которые подчиняются совсем другим законам природы».

Гипотеза  Бюффона

В  1749 году французский ученый Бюффон в первом томе его книги "Естественная история" предложил одну из первых космогонических гипотез, ставших известных в научном мире после того, как Коперник "поместил" Солнце в центр мира. По его мнению, однажды большая комета столкнулась с Солнцем, благодаря чему произошёл выброс солнечного вещества. Это вещество, разбившись на части, образовало планеты и их спутники. Рассмотрим подробности этой идеи.

Бюффон  не задаётся вопросом о происхождении  комет и Солнца. Он считал кометы телами, не принадлежащими Солнечной  системе. Кроме того, он, как мы теперь знаем, ошибочно полагает, что Солнце и кометы являются твёрдыми телами. При скользящем столкновении гигантской кометы с таким Солнцем, последнее должно было приобрести вращение и потерять часть своей массы, которая, расплавившись при ударе, смогла бы образовать вращающиеся вокруг Солнца тела. При этом все будущие планеты должны приобрести то движение, которое и наблюдается в Солнечной системе: в одном направлении, в плоскости, близкой к плоскости экватора Солнца. Как мы видим, Бюффон попытался объяснить наиболее значимые особенности существования нашей планетной системы.

По Бюффону, спутники планет образовались ещё на той стадии, когда сами планеты были жидкими и имели значительную скорость вращения вокруг собственной оси. Из-за быстрого вращения от экваторов планет должны были отделяться частицы вещества, которое и пошло на образование спутников. В других космогонических гипотезах эта идея отрыва вещества от быстро вращающихся тел не останется не замеченной.

Доказано, что благодаря такому сближению  звёзд образование значительного  количества материи, вращающейся вокруг Солнца, невозможно. К тому же (и это тоже доказано), планеты не переживали стадию полного расплавления.

Очевидны  ошибки Бюффона. Солнце, конечно, вовсе  не твёрдое, а кометы обладают столь  ничтожными массами, что хоть как-то повлиять своим столкновением с  гигантским светилом они просто не в состоянии. Исследования Земли говорят нам, что наша планета никогда не переживала время жидкого (расплавленного) состояния, что тоже противоречит идеям Бюффона. Кроме того, выброшенное вещество неминуемо должно было, описав эллиптическую дугу, "упасть" обратно на Солнце. И уж совсем невероятно, что все планеты после столь неуправляемой катастрофы стали двигаться по почти круговым орбитам, подчиняясь при этом некому правилу (закон Тициуса-Боде). Очень скоро гипотеза Бюффона попала под критические молнии Пьера Симона Лапласа и навсегда покинула научную сцену.

Наиболее  известными монистическими теориями стали  теории Лапласа и Канта. Трудности, с которыми встретились в конце 19 в. монистические теории, способствовали успеху дуалистических, однако развитие истории снова вернуло нас к монистической теории. Такие колебания вполне понятны, поскольку в распоряжении исследователей было очень уж мало данных: распределение расстояний до планет, подчиненное определенному закону (закон Боде), знание того, что планеты движутся вокруг Солнца в одну сторону, да еще некоторые теоретические соображения, касающиеся углового момента Солнечной системы. Точки зрения Канта и Лапласа в ряде важных вопросов резко отличались.

Кант, например, исходил из эволюционного развития холодной пылевой туманности, в ходе которого сначала возникло центральное массивное тело - будущее Солнце, а потом уже планеты, в то время как Лаплас считал первоначальную туманность газовой и очень горячей, находящейся в состоянии быстрого вращения. Сжимаясь под действием силы всемирного тяготения, туманность, вследствие закона сохранения момента количества движения, вращалась все быстрее и быстрее (об этом подробнее речь будет идти ниже). Из-за больших центробежных сил, возникающих при быстром вращении в экваториальном поясе, от него последовательно отделялись кольца. В дальнейшем эти кольца конденсировались, образуя планеты. Таким образом, согласно гипотезе Лапласа, планеты образовались раньше Солнца. Однако, несмотря на такое резкое различие между двумя гипотезами, общей их важнейшей особенностью является представление, что Солнечная система возникла в результате закономерного развития туманности. Поэтому и принято называть эту концепцию "гипотезой Канта - Лапласа".

Уже в  середине XIX столетия стало ясно, что эта гипотеза сталкивается с фундаментальной трудностью. Дело в том, что наша планетная система, состоящая из девяти планет весьма разных размеров и массы, обладает одной замечательной особенностью. Речь идет о необычном распределении момента количества движения Солнечной системы между центральным телом - Солнцем и планетами.

Момент  количества движения есть одна из важнейших  характеристик всякой изолированной  от внешнего мира механической системы. Именно как такую систему мы можем  рассматривать Солнце и окружающую его семью планет. Момент количества движения может быть определен как "запас вращения" системы. Это вращение складывается из орбитального движения планет и вращения вокруг своих осей Солнца и планет.

Момент  количества движения вращающегося Солнца равен всего лишь б-10⁴⁸. Все планеты земной группы - Меркурий, Венера, Земля и Марс - имеют суммарный момент в 380 раз меньший, чем Юпитер. Львиная доля момента количества движения Солнечной системы сосредоточена в орбитальном движении планет-гигантов Юпитера и Сатурна.

С точки  зрения гипотезы Лапласа, это совершенно непонятно. В самом деле, в эпоху, когда от первоначальной, быстро вращающейся  туманности отделялось кольцо, слои туманности, из которых впоследствии сконденсировалось  Солнце, имели (на единицу массы) примерно такой же момент, как вещество отделившегося кольца). Так как масса последнего была значительно меньше массы основной части туманности ("протосолнца"), то полный момент количества движения у кольца должен быть много меньше, чем у "протосолнца". В гипотезе Лапласа отсутствует какой бы то ни было механизм передачи момента от "протосолнца" к кольцу. Поэтому в течение всей дальнейшей эволюции момент количества движения "протосолнца", а затем и Солнца должен быть значительно больше, чем у колец и образовавшихся из них планет. Но этот вывод находится в разительном противоречии с фактическим распределением момента количества движения между Солнцем и планетами.

Для гипотезы Лапласа эта трудность оказалась непреодолимой. На смену ей стали выдвигаться другие гипотезы.

Гипотеза  В.Ольберса

Вильгельм Ольберс (1758-1840) первый предложил гипотезу, объясняющую существование малых планет Солнечной Системы.

Согласно  его предположениям, малые планеты  находятся в зоне, где пролегала  орбита гипотетической планеты Фаэтон. Эта гипотеза находит широкий отклик в среде учёных того времени и широкой общественности, привлекая внимание к имени этого человека. Согласно распространенным представлениям, эта гипотетическая планета находилась на гравитационно неустойчивой орбите в зоне одновременного воздействия гравитационного поля Юпитера и Солнца.

До появления  в 40-х годах гипотезы О.Шмидта, была общепринятой.

В настоящее  время подвергается критике и  обвинению в несостоятельности  и антинаучности. Тем не менее, несмотря на приводимые аргументы, сторонники этой гипотезы по – прежнему многочисленны. Приводимые ими факты сводятся к тому, что астероиды, о физико-химических характеристиках которых судят по изучению метеоритов, имеют высокую плотность (от 2 г/см³ до 8 г/см³), которые не могли возникнуть в ходе естественного процесса зарождения планет.

Однако  яростное сопротивление сторонников  этой гипотезы  вызвано даже не этим фактом. Среди метеоритов выделяют один тип, называемый углистыми хондритами («хондры» - сферические образования внутри метеоритов с относительно высоким содержанием сложных органических веществ).  До 60-х годов прошлого века широко обсуждалась вероятность того, что данные образования внутри метеоритов представляют собой внеземную палеобактериальную форму жизни.

Это предположение  также подверглось жёсткой критике. От неё постепенно отказались. Тем  не менее, эта мысль пробивает себе дорогу самым неожиданным образом. Свидетельством тому можно считать участившиеся появления в СМИ (пока только) «сенсационной» информации об обнаружении в Антарктиде марсианских метеоритов со следами жизни (сенсацией здесь можно считать утверждения, что такие метеориты имеют вулканическое происхождение. При извержении вулканов эти обломки – вместе с формами псевдожизни – приобретают вторую космическую скорость). Эти периодически возникающие «сенсации» в СМИ позволяют утверждать, что идея о гипотетической планете, разрушенной в результате катаклизма, всё-таки подспудно, не отвергнута и в научных кругах.