Як з’явилася сонячна система

Скільки пам'ятає себе людство, воно ніколи не вважало Землю і Сонце вічними, не мають початку в часі. Яку б міфологію ми не взяли, скрізь є спроба відповісти на питання: як виникла Земля, звідки взялося Сонце? Людству довелося пройти шлях довжиною в кілька тисячоліть, щоб з'явився науковий відповідь на це питання.

Перша спроба дати таку відповідь належить шведському природодослідникові Е.Сведенборгу і німецькому філософу І. Канту. У XVIII столітті Е.Сведенборг вперше висловив, а І. Кант розвинув думку, що Сонячна система (тобто Сонце і все те, що навколо нього обертається) утворилася з газо-пилової туманності. Дещо пізніше подібну гіпотезу висунув французький астроном, математик і фізик П.С.Лаплас. Чи не в усьому ці мислителі були згодні між собою: І. Кант вважав, що туманність складалася з пилу і була холодною, П.С.Лаплас - що вона складалася з газу і була гарячою, І. Кант вважав, що спочатку виникло Сонце, а потім планети, П.С.Лаплас - зовсім навпаки. У головному їх погляди збігалися - Сонце разом з планетами формувалося з газо-пилової туманності, і це дало право згодом говорити про «гіпотезі Канта-Лапаласа».

Гіпотеза ця залишала безліч невирішених питань, що спонукало шукати інші. Так, на початку XX століття американський астрофізик Дж.Джінс представив народження Сонячної системи в такий спосіб: Сонце, вже цілком сформувалася, пройшло поблизу від якоїсь зірки, чия гравітація вирвала з нього частину речовини, ось з цієї речовини і сформувалися планети. Ця гіпотеза не витримала перевірки фактами і математичними розрахунками: і ймовірність такого події дуже мала, і вирване речовина мало або впасти назад на Сонце, або притянуться тієї самої зіркою, планет би в будь-якому випадку не вийшло.

Нарешті, ще одну гіпотезу запропонував в 1944 р Радянський дослідник О.Ю.Шмидт: рухаючись по галактиці, Сонце зіткнулося з газо-пилової туманністю, яку захопило своєю гравітацією, з неї планети і сформувалися. Проти цієї гіпотези знайшлися серйозні заперечення: для можливості такого гравітаційного захоплення знову ж доводилося допустити «участь», інший зірки.

Отже, на сьогоднішній день найбільш обгрунтованою вважається т.зв. небулярная гіпотеза, «виросла» з гіпотези Канта-Лапласа.

Приблизно п'ять мільярдів років тому нашою Сонячною системою ще не було, було тільки гігантську хмару міжзоряного газу. Такі хмари називаються молекулярними: щільність речовини в них така, що можуть утворюватися молекули. Сотні мільйонів років воно пересувалося в космічному просторі, і раптом щось з цим хмарою сталося ... що саме? Можливо, через нього пройшла ударна хвиля від вибуху наднової, вона викликала в хмарі хвилі, і хмара почала стискуватися під дією власної гравітації. У міру стиснення в ньому утворювалися згустки, які поглинали все більше речовини. Стискаючись, воно почало обертатися, і тут в дію вступив універсальний принцип - збереження моменту кількості руху: чим менше стає обертовий об'єкт, тим швидше він обертається. При цьому розрізнялися швидкості стиснення хмари по різних осях, так що воно приймало форму диска.

Особливо сильним було гравітаційне стиснення в центрі хмари, частинки речовини більш інтенсивно стикалися один з одним, росла температура. Коли вона досягла кількох тисяч К, речовина початок світитися - так в центральній області виникла протозвезда, яка мала стати Сонцем. Тепер нашу газо-пилову туманність можна було назвати зоряної колискою. Протозірка продовжувала притягати речовина, температура продовжувала зростати, поки не досягла кількох мільйонів К, і тоді був «запущений» термоядерний синтез - нова зірка народилася!

Новонароджена зірка увібрала в себе більшу частину речовини молекулярного хмари, але не все. Частина речовини під дією відцентрових сил розподілилася навколо її екватора - так виник протопланетний диск. Такі диски виявляють у молодих зірок, наприклад, у Т Тельця.

Щільність цієї речовини була занадто низькою, щоб сила гравітації могла притягнути їх один до одного, але це зробила сила статичної електрики - такий процес називається приростом. Приблизно за мільйон років згустки, утворені збільшенням з'єднуються в більші тіла - планетозімалі, розмір яких обчислювався кілометрами, і вони вже могли під дією гравітації притягатися один до одного і стикатися, об'єднуючись в щось ще більш велике. Зрозуміло, чим більший об'єкт, тим сильніше його гравітаційне тяжіння. Не забудемо ще про одну властивість гравітації: вона діє однаково в усіх напрямках, рівномірно притягаючи матерію до центру тіла, тому планетозімалі, об'єднуючись один з одним, поступово утворювали сферичні об'єкти - при діаметрі більше 480 км ніякої іншої форми бути не може. Ось так виникли планети. Чому вони виявилися такими різними?

Для того, щоб газова планета могла притягати газ, її маса повинна перевищувати масу Землі в десять разів, а далі слідував «ефект снігової кулі»: чим більше планета, тим сильніше її гравітація, тим більше газу вона притягує. Ось чому газові - Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун - планети стали гігантами. Рекордсмен серед них, звичайно, Юпітер, і нам пощастило, що Сатурн не сравнялся з ним за розмірами! Якби в одній системі виникли дві такі планети, як Юпітер, гравітація такого «тандему» могла б «засмоктати» і знищити б всі інші планети - і така небезпека на зорі існування Сонячної системи була цілком реальна.

«На задвірках» Сонячної системи - в 45 мільярдах кілометрів від Сонця - в т.зв. поясі Койпера скупчилися залишки речовини, а ще далі - в хмарі Оорта - величезна кількість комет. Мабуть, вони сформувалися ближче до Сонця, але потім гравітація Юпітера «вигнала» їх на дальні рубежі.

Ось так на сьогоднішній день ми уявляємо собі народження Сонячної системи. Чи все тут ясно? Ні не все! Так, Уран і Нептун обертаються там, де - відповідно до цієї теорії - було недостатньо матеріалу для їх формування, не цілком вписується в неї і пояс Койпера. Нові питання поставило відкриття екзопланет: виявляється, в планетарних системах інших зірок газові гіганти обертаються так близько до зірки, де вони, згідно наведеної теорії, взагалі не могли сформуватися! Значить, небулярная модель вірна тільки для нашої Сонячної системи? Або і тут все було не так? Відповіді на ці питання дадуть майбутні дослідження.