Открыть главное меню

Космогонические гипотезы

Основная статья: Космогония

Космогонические гипотезы имеют целью объяснить однообразие движения и состава небесных тел. Они исходят из понятия о первоначальном состоянии материи, заполняющей всё пространство, которой присущи известные свойства, вызывающие все дальнейшие эволюции.

История появления и развития гипотезПравить

Ранние идеи построены на законе притяжения Ньютона. Гипотеза Сведенборга (1732) замечательна как последняя и наиболее разработанная из построенных не на законе притяжения. Сведенборг исходил из вихревой теории Декарта и в своих «Principia rerum naturalium» (отдел «de Chao Universali solis et planetarum») так рассказывает происхождение мира: вследствие давления мировой материи местами появляются довольно плотные агломераты (зародыши звёзд), а в них вследствие присущей частицам материи наклонности двигаться по спиралям образуются вихри. Эти вихри захватывают частицы материи иного порядка, и из них формируется нечто вроде шаровой темной корки, вращающейся около уже сияющего центра — солнца. Вследствие центробежной силы эта корка становится тоньше, наконец лопается, из её осколков образуется кольцо около солнца, оно в свою очередь разрывается на части, которые и дают начало планетам.] и на так называемой гипотезе первичной туманности — бесформенного, крайне разрежённого однородного [Химический состав туманности Крукс назвал протилом; из этого протила, по его мнению, сложились все химические элементы.] скопления вещества. Канту принадлежит в этом направлении первый опыт («Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels», 1755); за ним следовал Лаплас. Совершенно ложно расхожее мнение, по которому гипотезы Канта и Лапласа совпадают. В них различны уже свойства первичной туманности и коренным образом расходятся все её эволюции. Гипотеза Лапласа благодаря работам Роша («Essai sur la constitution et l’origine du système solaire», 1875) имеет некоторое право на место в астрономических трактатах. Гипотеза Канта в слишком многих пунктах идёт вразрез с основными законами механики и представляет лишь исторический интерес. Вообще все космогонические гипотезы не могут считаться принадлежащими к астрономии как к точной науке. В них совершенно произвольны как начальные обстоятельства, так и условия развития, многие детали противоречат друг другу и существующим явлениям. Эти гипотезы — лишь образец того, как без особенных натяжек и почти без явных противоречий законам механики могли бы развиться системы, подобные солнечной. Переходя от Сведенборга и Канта к Лапласу и Рошу, а затем к Д. Дарвину, задача сужается — от всего мироздания к солнечной системе и к образованию одного спутника. В то же время рассуждения постепенно переходят на более твёрдую почву.

Гипотеза КантаПравить

Первичная туманность состоит из отдельных частиц. Более тяжелые начинают притягивать сравнительно легкие, местами образуются центры притяжения, вся туманность разбивается на участки, на шаровидные, более плотные скопления материи — будущие звезды. В каждой звездной туманности появляется центральное сгущение; частицы, стремясь к центру, сталкиваются; одни из них при этом падают к центру, другие получают боковое движение. Случайно накапливается перевес движения в одну сторону, и все частицы, как падающие к центру, так и остающиеся в туманности во взвешенном состоянии, получают вращательное движение, общее для всей массы. Вследствие вращения туманность сплющивается, частицы, не упавшие на солнце, начинают группироваться около местных, случайных центров притяжения — зарождаются планеты. В зависимости от положения зародыша планеты над экватором туманности орбиты планет будут более или менее наклонены к нему. Увлеченные общим вращением массы, все планеты движутся в одну сторону. Вопрос о вращательном движении планет вокруг их осей изложен у Канта весьма темно, и во всяком случае вращение должно бы происходить в обратную сторону существующему. Небольшие комки первичной туманности, далекие от её экватора, образуют кометы. У Канта нет ни постепенного сокращения объема всей туманности, ни выделения колец — этих характерных особенностей гипотезы Лапласа. Кольца же Сатурна Кант объясняет как продукт рассеивания атмосферы планеты.

Гипотеза Лапласа-РошаПравить

Эта гипотеза не касается звёздных миров, а только солнечной системы. Первичная туманность есть газообразная раскалённая атмосфера Солнца, которая простиралась далеко за пределы нынешней планетной системы. Солнце уже вырисовывалось как довольно плотное сгущение в центре. Вся планетарная система подобна туманным звёздам или планетарным туманностям с центральным сгущением. Солнцу и его атмосфере от вечности присуще равномерное вращение. Атмосфера ограничена поверхностью, где центробежная сила уравновешена притяжением центрального ядра и всей атмосферы. Под влиянием притяжения, частью же вследствие внешнего охлаждения атмосфера сжимается. Тогда вращение ускоряется; увеличивается центробежная сила; поверхность равновесия обеих сил отступает внутрь всей массы, и слой туманной материи должен отделиться под экватором в виде туманного вращающегося кольца. При этом частицы, которые были расположены вне экватора, стекают к нему; но, обладая недостаточными скоростями, чтобы оторваться от общей массы, впитываются обратно в туманность и образуют эллиптические потоки около солнца внутри самой атмосферы, образуют внутренние туманные кольца. Часть их падает на солнце и увеличивает его массу. Попеременное увеличение центрального сгущения, сменяясь внешним сокращением объёма вследствие охлаждения и сжатия, вызывает то, что поверхность равновесия отступает скачками, а отделение туманных колец происходит ритмично — материя не выделяется безостановочно на экваторе. Каждое кольцо склубилось в один ком — будущую планету, образование одной планеты из кольца составляет самый слабый пункт гипотезы; кольцо должно бы распасться на множество мелких телец (как астероиды). Вращение планет вокруг осей было первоначально обратно движению планет вокруг солнца, но тут выступил новый фактор — приливы, вызванные солнцем в планетной массе. Трение их постепенно замедляет это обратное вращение, наступает момент, когда вращение исчезает, затем, в благоприятных случаях, может получиться прямое вращение. Приливы на Уране и Нептуне слишком малы, чтобы уничтожить их первоначальное обратное вращение. Период обращения планеты около солнца равен времени вращения атмосферы солнца в момент выделения кольца. Внутренние же кольца объясняют быстрое обращение спутников Марса и колец Сатурна. Образование спутников идёт в каждой планетной массе совершенно аналогично образованию самих планет. Приливы препятствуют образованию спутников второго порядка. Наклонности и эксцентриситеты орбит планет вызваны последующими взаимными возмущениями планет. — Гельмгольц ввёл в гипотезу Лапласа-Роша закон сохранения энергии, и указал на сжатие как на единственно достаточный источник лучистой энергии солнца.

Недостатки теории Лапласа-Роша:

  • Плотность первичной туманности должна быть так мала, что она не могла бы вращаться как твёрдое тело (равномерно);
  • Отрыв вещества не может происходить скачками и только в экваториальной плоскости, а должен происходить либо квазинепрерывно, либо центрально симметрично, как сброс оболочки при образовании планетарной туманности;
  • Кольца с массой, равной массе планет не могли бы сгуститься, а рассеялись бы в пространстве;
  • Источником энергии Солнца является не сжатие, а термоядерный синтез в солнечных недрах.

Гипотеза ФаяПравить

Допускает предвечное существование «хаоса» как темной и холодной туманности. Вследствие начавшегося сжатия, вызванного притяжением, материя нагрелась и стала слабо светиться, совершенно подобно туманностям, открытым фотографией. По различным направлениям хаос бороздят «потоки» материи. Местами вследствие встречи противоположных потоков получаются вихри — родоначальники спиральных туманностей, а за ними и различных звездных систем. Основным типом этих систем служат тесные двойные и кратные звезды, где массы распределены довольно равномерно, а составляющие звезды вращаются вокруг общего центра тяжести. Для образования системы, подобной нашей солнечной, требовались исключительно благоприятные условия. Фай настаивал, что планетные системы — редкое исключение среди звездных миров. Там, где в хаосе не было встречи движений, образовались не вихри, а медленно сгущающиеся облака мелких раскаленных телец (пример тому в созв. Геркулеса, Центавра). В такой системе равнодействующая сила ньютонианского взаимного притяжения отдельных частиц всегда направлена к центру системы и прямо пропорциональна расстоянию частицы до него. Такой же закон сил господствовал и в нашей системе до сложения солнца. Вследствие этого кольца, образовавшиеся внутри туманности, дают начало планетам с прямым вращением вокруг осей. Между тем формируется центральное сгущение — солнце, масса которого, наконец, далеко превосходит массу оставшейся туманности, и закон сил изменяется: начинает преобладать центральное притяжение, обратно пропорциональное квадрату расстояния. Все частицы туманности движутся уже по законам Кеплера. Планеты, которые еще не успели сложиться из колец, получают вращение обратное. Таким образом, по гипотезе Фая, земля и внутренние планеты старше солнца, а оно старше Урана и Нептуна. Несмотря на удачное замечание о перемене закона сил, гипотеза Фая объясняет некоторые пункты (напр. образование колец) менее удовлетворительно, чем гипотеза Лапласа-Роша. Даже главная цель её — объяснить аномальное вращение Урана и Нептуна — не вполне достигнута.

Гипотеза ДжинсаПравить

В 1919 году английский астрофизик Дж. Джинс выдвинул гипотезу, согласно которой все объекты солнечной системы образовались из вещества Солнца, которое было вырвано из него в результате близкого прохождения рядом c ним какой-то звезды. Вырванное вещество изначально двигалось по очень вытянутой траектории, но, со временем, в результате сопротивления среды, состоявшей из мелких капелек того-же солнечного вещества, орбиты крупных сгустков стали почти круговыми. Исходя из этой гипотезы следовало, что образование планетных систем вокруг звезд является чрезвычайно редким событием, поскольку большинство звезд в галактике не испытывают таких сближений ни разу за всё время своего существования.

С физической точки зрения гипотеза Джинса оказалась несостоятельной. Экспериментальные данные показывают, что удельный момент количества движения, заключенный в Солнце на порядок меньше, чем таковой для планет. Расчеты Н.Н. Парийского подтвердили, что вещество, вырванное из Солнца должно было либо упасть обратно на него, либо увлечься вырвавшей его звездой.


Гипотезы ФесенковаПравить

Академик В. Г. Фесенков, являясь противником космогонической теории О. Ю. Шмидта, сам создал несколько гипотез образования Солнечной системы, ни одна из которых, однако, не была детально проработана.

Так в одной из ранних гипотез В. Г. Фесенков предполагал, что планеты образовались из газовых масс, отделившихся от Солнца при его вращении. Сделать такое предположение позволяло то, что в то время предполагалось, что все звезды рождаются горячими, но, со временем, сбрасывают часть своего вещества, уменьшают температуру, перемещаясь по главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Рассела.

К середине 50-х годов положение теории Шмидта о том, что планеты сформировались из холодной газо-пылевой среды, стало общепризнанным. На основе этого В. Г. Фесенков предположил, что планеты образовались из холодного газо-пылевого облака, окружавшего то облако, из которого образовалось Солнце, уже обладающего избыточным запасом вращения. Истечении вещества в экваториальной плоскости образующегося Солнца увеличило плотность газо-пылевой среды в этой плоскости, что позволило образоваться зародышам планет, плотностью около 10−5 г/см3. Образование планет должно было начаться с периферии солнечной системы.

Гипотезы форм планетПравить

Во времена Лапласа считалось, что вращающаяся жидкая масса для равновесия должна принять форму тела вращения. Отсюда гипотетическое деление массы на части неизбежно происходила в виде круговых колец. Якоби (1856) первый указал на трехосный эллипсоид как на форму равновесия вращающейся жидкости и тем положил начало новым исследованием. Пуанкаре (1890) нашел, что при увеличении скорости вращения эллипсоид Якоби переходит в иную, «грушевидную» (апиоид) форму равновесия; дальнейшее же увеличение скорости должно вызвать разрыв всей массы на две неравные части. Д. Дарвин пришел к тем же результатам обратным путём. Исследуя приливное взаимодействие двух близких масс, он вывел, что подобные массы должны были раньше составлять одну, фигура которой близко подходит к апиоиду Пуанкаре. Ни одна из вышеизложенных гипотез не объясняет сформирование планеты из кольца; тем вероятнее новый вывод, по которому образование кольца — совершенно аномальное явление и имело место в солнечной системе только раз (для астероидов), все же планеты и спутники произошли путём отделения клуба материи. Если оторванный клуб был слишком мал, он не успевал удалиться от большей массы и был разорван её приливным действием. Пример тому — кольца Сатурна, истинный генезис которых, как рассеянного спутника, был выяснен еще Рошем (1848). Для системы луна — земля исследования Дарвина можно назвать весьма удачными; меньше значения они имеют для эволюции других планет. Лишь для системы спутников Марса они дают новые разъяснения. Си (See) приложил вывод Д. Дарвина к звездным системам. Он указал (1893) сходство фигур, найденных Пуанкаре и Дарвином, с двойными туманностями и объяснил приливным действием значительные эксцентриситеты орбит большинства двойных звезд. Си подтверждает взгляд Фая, по которому планетные системы составляют исключение во вселенной, господствует же тип двойных звезд, лишенных планет. У всех изложенных космогонических теорий имеются общие слабые пункты, которые, быть может, следует отнести на счет самой гипотезы первичной туманности. Зачатки этой гипотезы видны в объяснении новых звезд 1572 и 1606 годов Тихо Браге и Кеплером. Галлей в 1714 г. говорит о повсеместном и предвечном существовании материи в разреженном состоянии. Параллельно с умозрениями Канта и Лапласа к гипотезе туманной материи пришел В. Гершель, из наблюдений. Он думал проследить в различных туманностях все стадии развития звезд. Несколько времени спустя лорд Росс показал, что многие из этих туманностей распадаются на отдельные звезды, и тем поколебал было доверие к гипотезе. Однако спектральный анализ подтвердил, что существуют светящиеся газообразные массы с очень слабым сплошным спектром, на котором выделяются блестящие линии. Но нужно признать, что гипотеза эволюции всех небесных светил из первичной туманности совершенно эмпирична и не имеет еще никакого фактического подтверждения.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить


СсылкиПравить