Гипотеза Лапласа
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. [10]
Для гипотезы Лапласа эта трудность оказалась непреодолимой На смену ей стали выдвигаться другие гипотезы. В частности, гипотеза Джинса, получившая повсеместное распространение в первой трети текущего столетия. Эта гипотеза во всех отношениях представляет собой полную противоположность гипотезе Канта - Лапласа. Если последняя рисует образование планетных систем (в том числе и нашей Солнечной) как единый закономерный процесс эволюции от простого к сложному, то в гипотезе Джинса образование таких систем есть дело случая и представляет редчайшее, исключительное явление. [12]
Гипотеза Джинса
Согласно гипотезе Джинса, [Приложение 1. Рис. 5] исходная материя, из которой в дальнейшем образовались планеты, была выброшена из Солнца (которое к тому времени было уже достаточно "старым" и похожим на нынешнее) при случайном прохождении вблизи него некоторой звезды. Это прохождение было настолько близким, что практически его можно рассматривать как столкновение. При таком очень близком прохождении благодаря приливным силам, действовавшим со стороны, налетевшей на Солнце звезды, из поверхностных слоев Солнца была выброшена струя газа. Эта струя останется в сфере притяжения Солнца и после того, как звезда уйдет от Солнца. В дальнейшем струя сконденсируется и даст начало планетам.
|
|
Эта гипотеза, владевшая умами астрономов в течение трех десятилетий, предполагает, что образование планетных систем, подобных нашей Солнечной, есть процесс исключительно маловероятный. В самом деле, как подсчитано, столкновения звезд, а также их близкие взаимные прохождения в нашей Галактике могут происходить чрезвычайно редко.
Отсюда следует, что, если бы гипотеза Джинса была правильной, то планетных систем, образовавшихся в Галактике за 10 млрд. лет ее эволюции, можно было пересчитать буквально по пальцам. А так как это, по-видимому, не соответствует действительности и число планетных систем в Галактике достаточно велико, гипотеза Джинса оказывается несостоятельной.
Несостоятельность этой гипотезы следует также и из других соображений. Прежде всего, она страдает тем же фатальным недостатком, что и гипотеза Канта - Лапласа: гипотеза Джинса не в состоянии объяснить, почему подавляющая часть момента количества движения Солнечной системы сосредоточена в орбитальном движении планет. Математические расчеты, выполненные в свое время Н.Н. Парийским, показали, что при всех случаях в рамках гипотезы Джинса образуются планеты с очень маленькими орбитами. Еще раньше на эту классическую космогоническую трудность применительно к гипотезе Джинса указал американец Рессел.
|
|
Наконец, ниоткуда не следует, что выброшенная из Солнца струя горячего газа может сконденсироваться в планеты. Наоборот, расчеты ряда известных астрофизиков, в частности, Лаймана Спитцера, показали, что вещество струи рассеется в окружающем пространстве и конденсации не будет. Таким образом, космогоническая гипотеза Джинса оказалась полностью несостоятельной. Это стало очевидным уже в конце тридцатых годов ХХ столетия.
Тем более удивительным представляется возрождение идеи Джинса на новой основе, которое произошло в последние годы. Если в первоначальном варианте гипотезы Джинса планеты образовались из газового сгустка, выброшенного из Солнца приливными силами при близком прохождении мимо него звезды, то новейший вариант, развиваемый Вулфсоном, предполагает, что газовая струя, из которой образовались планеты, была выброшена из проходившего мимо Солнца космического объекта. В качестве последнего принимается уже не звезда, а протозвезда - "рыхлый" объект огромных размеров (в 10 раз превышающий радиус нынешней земной орбиты) и сравнительно небольшой массы ~ 0,25. mq.
Гипотеза Джинса в модификации Вулфсона, по существу, связывает образование планет с образованием звезд. Последние образуются из межзвездной газово-пылевой среды группами в так называемых "звездных ассоциациях". В таких группах, как показывают наблюдения, сперва образуются сравнительно массивные звезды, а потом всякая "звездная мелочь", которая эволюционирует в карлики. Это хорошо согласуется с гипотезой Джинса - Вулфсона. Расчеты показывают, однако, что если, этот механизм был бы единственной причиной образования планетных систем, то их количество в Галактике было бы весьма мало (одна планетная система, примерно, на 100 000 звезд), хотя и не так катастрофически мало, как в первоначальной гипотезе Джинса. По существу, это является единственным уязвимым пунктом современной модификации гипотезы Джинса. Если с достоверностью будет доказано, что около хотя бы некоторых ближайших к нам звезд имеются планетные системы, эта гипотеза будет окончательно похоронена.
|
|
Гипотеза Шмидта
В 1944 г. советский ученый О.Ю. Шмидт предложил свою теорию происхождения Солнечной системы. [Прилржение1. Рис.6] Согласно О.Ю. Шмидту наша планетная система образовалась из вещества, захваченного из газово-пылевой туманности, через которую некогда проходило Солнце, уже тогда имевшее почти "современный" вид. При этом никаких трудностей с вращательным моментом планет не возникает, так как первоначальный момент вещества облака может быть сколь угодно большим. Начиная с 1961 г. эту гипотезу развивал английский космогонист Литтлтон, который внес в нее существенные улучшения. Нетрудно видеть, что блок-схема "аккреционной" гипотезы Шмидта - Литтлтона совпадает с блок-схемой "гипотезы захвата" Джинса-Вулфсона. В обоих случаях "почти современное" Солнце сталкивается с более или менее "рыхлым" космическим объектом, захватывая части его вещества. Следует, впрочем, заметить, что для того, чтобы Солнце захватило достаточно много вещества, его скорость по отношению к туманности должна быть очень маленькой, порядка ста метров в секунду. Если учесть, что скорость внутренних движений элементов облака должна быть не меньше, то, по существу, речь идет о "застрявшем" в облаке Солнце, которое, скорее всего, должно иметь общее с облаком происхождение. Тем самым образование планет связывается с процессом звездообразования [10].
Квазар (англ. quasar – сокращение от QUASi stellAR radio source – «квазизвёздный радиоисточник») – класс объектов вселенной, которые отличаются достаточно высокой светимостью и таким малым угловым размером, что на протяжении нескольких лет после обнаружения их не получалось отличить от «точечных источников» – звёзд.
Квазары являются весьма удивительными и загадочными внегалактическими объектами; судя по всему, это самые сильные источники энергии в космосе. Впервые квазар был обнаружен астрономом Маартен Шмидтом, во время своей работы в обсерватории Маунт - Паломар, 5 августа 1962 года. За последние 50 лет найдено более чем 5000 квазаров, но благодаря современным телескопам вполне возможно обнаружить ещё миллионы квазаров.
Название квазар (quasar) – обозначает "звездообразный радиоисточник", хотя на данный момент обнаружено, что многие квазары не так уж и активны в радиодиапазоне. В оптическом диапазоне большая часть квазаров напоминают звезды, несмотря на это их излучение наблюдается и в других диапазонах спектра, порой даже не только в оптическом. У квазаров находящихся на небольшом расстоянии в оптическом диапазоне достаточно сложно обнаружить некоторое строение, а в радиодиапазоне почти все квазары имеют достаточно сильно развитое строение, которое выходит далеко за рамки оптического изображения.
Основные этапы развития астрономии.
Основныеэтапыразвитияастрономии3 тыс. лет до н.э. (Египет) – по наблюдениям за появлением Сириуса довольно точно была определена продолжительность тропического года
2 тыс. лет до н.э. (Китай) – видимые движения Солнца и Луны были изучены до такой степени, что можно было предсказывать солнечные и лунные затмения
II век до н.э., Гиппарх (Др. Греция, Родос) составил первый каталог звёзд и создал геометрическую теорию эпициклов, которая легла в основу геоцентрической системы мира
II век н.э., Птолемей (Др. Греция, Александрия) – автор труда «Мегале Синтаксис», или «Альмагест»
В средние века астрономия развивалась в основном в Средней Азии
Эпоха великих географических открытий, промышленная революция и Реформация подтолкнули развитие астрономической науки в ЕвропеНиколай Коперник (1473 – 1543) в труде «Об обращениях небесных сфер» (1543) разработал гелиоцентрическую систему мираИоганн Кеплер (1571 – 1630) установил законы движения планет (1609 – 1618)
телескоп для астрономических целей (1609), открыл четыре спутника Юпитера (1610)
Исаак Ньютон (1643 – 1727) установил основные законы механики, а также закон всемирного тяготения
XVII – XIX века – открытия новых планет, спутников, астероидов
Середина XIX века и далее – спектральный анализ и фотографирование (в видимом диапазоне)
XX век – астрофизика, ОТО, теория гравитации
С 1940-х годов – радиоастрономия
1957-й – первый искусственный спутник
1961-й – первый полёт человека в космос
1969-й – высадка людей на Луну
1970-е – 1990-е – исследования Марса, Венеры, далёких планет
1990-е – 2000-е – космический телескоп им. Хаббла (Hubble Space Telescope), открытие планет у других звёзд
Астрономия в системе естественных наук
Астрономия – «колыбель» всей современной физики, части химии и других естественных наук
Гелио и гео центризм
два противоположных учения о строении солнечной системы и движении ее тел. Согласно гелиоцентрич. системе мира, Земля, вращающаяся вокруг собств. оси, является одной из планет ивместе с ними обращается вокруг Солнца. В противоположность этому геоцентрич. система мира () основана на утверждении о неподвижности Земли, покоящейся в центре Вселенной; Солнце, планетыи все небесные светила обращаются вокруг Земли. Борьба между этими двумя концепциями, приведшая кторжеству гелиоцентризма, наполняет собой историю астрономии и имеет характер столкновения двухпротивоположных филос. направлений.
Законы Кеплера.
Немецкий астроном Иоганн Кеплер обладал незаурядными математическими способностями. В начале XVII века в результате многолетних наблюдений за движением планет, а также на основе анализа астрономических наблюдений Тихо Браге, Кеплер открыл три закона, названных впоследствии его именем.
Первый закон Кеплера (закон элипсов). Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
Второй закон Кеплера (закон равных площадей). Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, заметает собой равные площади.
Третий закон Кеплера (гармонический закон). Квадраты периодов обращений планет вокруг Солнца пропорциональны кубам больших полуосей их эллиптических орбит.
Структура Млечного Пути
Млечный Путь по представлению Эдвина Хаббла является спиральной галактикой, хотя и более поздние материалы свидетельствали о том, что это может быть спиральная галактика. Млечный Путь имеет больше 200 миллиардов звезд. В диаметре это примерно 100 000 световых лет, а Солнце находится около 28 000 световых лет от центра.
Если внимательно рассмотреть структуру Млечного Пути, то мы увидим следующее:
Графическое представление структуры Млечного Пути
1. Галактический диск. Здесь сосредоточено большинство звезд Млечного Пути.
Диск в основном составляют старые и молодые звезды, а также в его состав входит огромное количество газа и пыли.
Из звезд внутри диска образуется галактический центр с круговыми орбитами. Гравитационные взаимодействия между звездами вызывает круговые движения, с некоторым движение вверх-вниз, как лошади на карусель.
Сам диск разбит на следующие части:
· Ядро это центр диска;
· Дуги - области вокруг ядра, в том числе непосредственно области выше и ниже плоскости диска.
· Спиральные рукава - это области, которые выступают наружу от центра. Наша Солнечная Система находится в одном из спиральных рукавов Млечного Пути.
Система рукавов Млечного Пути
2. Шаровые скопления. несколько сотен из них разбросаны выше и ниже плоскости диска. Шаровидные группы, возле галактических центров в кратких орбитах, не имеют направления и беспорядочно рассыпаны. Звезды в шаровых скоплениях намного старше, чем звезды в галактическом диске, и имеют мало или совсем не имеют газа и пыли.
3. Гало. Это большая, тусклая область, которая окружает всю галактику.
Гало состоит из газа большой температуры и, возможно, темной материи.
Все эти составляющие вертятся вокруг ядра и удерживаются вместе под действием силы тяжести.
Так как сила тяжести зависит от массы, вы думаете, что большинство массы галактики будет находиться в галактическом диске или недалеко от центра диска. Однако, изучая кривые вращения Млечного Пути и других галактик, астрономы пришли к выводу, что большая часть массы находится в наружных частях галактики (в гало), где мало света выделяется из звезд и газов. Гравитация Млечного Пути действует на две небольшие галактики-спутники, называемых Большое и Малое Магеллановы Облака (названные в честь Фердинанда Магеллана, португальского исследователя).
Галактика Млечный Путь и Большое и Малое Магеллановы Облака на ночном небе
Они находятся ниже плоскости Млечного Пути и видны в южном полушарии. Большое Магелланово Облако имеет 70 000 световых лет в диаметре и расположено на расстоянии 160 000 световых лет от Млечного Пути. Астрономы считают, что Млечный Путь на самом деле отнимает газ и пыль от этих спутниковых галактик, так как они вращаются.
