Как появились планеты солнечной системы. Как образовалась наша Солнечная система и планета Земля? Диск приобретает структуру

Требуется немало тяжелых элементов, или металлов, как именуют астрономы все элементы тяжелее гелия и водорода. Эти тяжелые элементы не берутся из ниоткуда. Они являются результатом синтеза внутри звезд, а в космос их выбрасывают взрывы сверхновых . Для того, чтобы собрать материал, достаточный для образования Солнечной системы , многие звезды должны умереть. Но все же сколько материала надо для образования планеты и когда во Вселенной его набралось достаточно?

Земля родилась из материала, собравшегося в протопланетный диск около молодого Солнца 4.54 миллиарда лет назад. Довольно давно, но по сравнению с возрастом Вселенной - не очень. Насколько раньше Земли могла сформироваться первая планета? Недавно считалось, что процесс образования тяжелых элементов в звездах очень медленный, и звездная алхимия превращения элементов не могла дать достаточно материала до 6-7 миллиардов лет после Большого взрыва . Это предположение подтверждалось находками экзопланет, все звезды которых имели столько же или больше металлов, как и Солнце, а значит, были моложе нашей звезды . Однако дело здесь было отнюдь не в фундаментальных законах, которым подчиняется Вселенная. Наш метод наблюдения диктовал результат. До запуска телескопа Кеплер в 2009 году практически все экзопланеты находились по их гравитационному воздействию на звезду. Разумеется, с таким методом часто попадались газовые гиганты на низких орбитах. Запуск орбитального телескопа, предназначенного для поиска экзопланет, изменил ситуацию. На его счету уже более 2300 кандидатов, найденных методом прохода. Треть находимых Кеплером планет - небольшие, твердые миры, гиганты размером с Юпитер или больше составляют 11% от общего числа.

«Мы обнаружили, что существование малых планет около звезд не так сильно зависит от содержания тяжелых элементов в них, как в случае газовых гигантов», - говорит Ларс Бухаве, сотрудник Института Нильса Бора Университета Копенгагена . Бухаве - руководитель группы астрономов, изучившей спектры 150 звезд, вокруг которых обращается 226 кандидатов в планеты. «На первый взгляд может показаться странным, что газовые гиганты содержат больше металлов, чем твердые планеты», - говорит соавтор исследования Андерс Йохансен из Лундской обсерватории. Но все проясняется, если обратиться не к составу планет, а к процессам их образования. Понемногу небольшие частички слипаются, разрастаясь, как снежный ком. Если речь идет о газовом гиганте, то может ли он так сформироваться прямо из облака газа около звезды, или же ему нужно ядро, которое будет притягивать летучие элементы? Тенденция находить гиганты около звезд, богатых металлом, говорит в пользу второй гипотезы. Сначала образуется огромное ядро, в десятки раз более тяжелое, чем Земля. Его гравитационное поле способно притянуть значительные объемы газа до того, как тот рассеется в космосе. Если же тяжелых элементов мало, то и ядра получаются небольшие, неспособные захватить много газа.

Системы звезд с малым содержанием металлов могут оказаться удачным местом для поисков жизни , так как отсутствие газовых гигантов дает ей дополнительные шансы. Большая часть газовых гигантов относятся к горячим Юпитерам - очень близким к звездам планетам. Образуются, однако, такие планеты заметно дальше, а потом медленно мигрируют ближе к звезде. Это создает возмущения в планетарной системе, и то возмущение, которое гиганта неспешно тянет к центру, меньшую планету, на которой может существовать жизнь, быстро выкидывает в межзвездное пространство. Это соображение приводит к выводу, что жизнь чаще встречалась в молодой Вселенной, когда тяжелых элементов было мало и потому почти не было газовых гигантов. Впрочем, процессы образования гигантов могут оказаться не такими, как их представляют астрономы. Сотрудники в 2019 году нашли гигантскую планету около очень старой звезды HIP 13044, а в этом году еще более древнюю звезду HIP 11952, родившуюся 12.8 миллиарда лет назад, но имеющую газового гиганта. Содержание тяжелых элементов в этих звездах очень мало, но иногда и его хватает для газового гиганта. Выше мы уже упомянули, что твердая планета в таких условиях появиться могла тем более. Одновременно расширяется зона поиска обитаемых планет для каждой галактики. В центрах много металлов, но зато много газовых гигантов и взрывов сверхновых. На задворках же металлов меньше, но зато и соседи спокойнее. Потенциально обитаемая зона галактик расширяется.

Остается определить предел наличия металлов для образования Земли и время, когда он был достигнут. К примеру, если бы Солнце имело в десять раз меньше тяжелых элементов, Земля точно не смогла бы образоваться. Впрочем, прирост количества тяжелых элементов в молодой Вселенной шел быстро. Звезды рождались и умирали с огромной частотой, некоторые оценки показывают звездообразование в 4000 солнечных масс в год через миллиард лет после Большого взрыва. Для Млечного пути сейчас это число составляет около десятка. Хоть каждая звезда молодой Вселенной была бедна тяжелыми элементами и производила немного, общий вклад был огромным. Поэтому неудивительно, что в старой галактике, которую мы видим такой, какой она была 12 миллиардов лет назад, было найдено содержание тяжелых элементов, аналогичное солнечному. Более того, в отличие от Млечного пути, металлов в этой галактике много и на задворках. Это единичный пример, который, скорее всего, объясняется аномально мощным звездообразованием, но он уже доказывает возможность появления Земли очень давно.

Как появились планеты?

Казалось бы, научно-технический прогресс способен дать ответы на множество вопросов, касающихся окружающего нас мира. Но у учёных до сих пор остается много загадок и неточностей. Ведь, иной раз, даже самая логичная и стройная теория остаётся лишь на уровне предположений, потому что просто нет никаких фактов, подвергающих её, а иногда и доказательства добыть крайне сложно. Как появились планеты, является одним из таких открытых вопросов, хоть теорий и предположений по этому поводу существует довольно много. Давайте разбираться с тем, какие гипотезы существуют по поводу возникновения планет.

Главная научная теория

На сегодняшний день существует множество самых разных научных гипотез, доказывающих, откуда появились планеты, однако, в современном естествознании придерживаются теории газопылевого облака.

Заключается она в том, что солнечная система со всеми планетами, спутниками, звёздами и другими небесными телами появилась вследствие сжатия газопылевого облака. В центре его образовалось самая большая звезда - Солнце. А все остальные тела появились из пояса Койпера и облака Оорта. Если говорить простым языком, то планеты появились следующим образом. В космосе находилось некая материя, которая состояла лишь из газа и пыли, растворенном в нём. После сильного воздействия давления атмосферы газ стал сжиматься, а пыль стала превращаться в большие и тяжелые объекты, которые в дальнейшем и стали планетами.

Пояс Койпера и облако Оорта

Раннее мы уже упоминали пояс Койпера и облако Оорта. Учёные говорят о том, что именно эти два объекта стали тем строительным материалом, из которых появились планеты.

Пояс Койпера - зона в Солнечной системе, которая начинается от орбиты Нептуна. Считается, что это пояс астероидов, но это не совсем так. Он обширнее и массивнее его в несколько раз. Помимо этого, пояс Койпера отличается от астероидного пояса тем, что состоит он из таких летучих веществ, как аммиак и вода. На сегодняшний день считается, что именно в этом поясе возникли три карликовые планеты - Плутон, Хуамеа, Макемаке, а также их спутники.

Второй объект, который способствовал возникновению планет - облако Оорта, до сих пор не найден, а его существование подтверждено лишь гипотетически. Оно представляет собой внутреннее и внешнее облако, состоящее из изотопов углерода и азота с передвигающимися в нём твердыми телами. Считается, что это некая сферическая область солнечной системы, которая является источником возникновения комет, которые также являются и строительным материалом для возникновения других планет. Если же представить, как появились планеты внешне, то можно себе представить, как пыль и другие твердые тела сжимались, вследствие чего и приобрели ту сферическую форму, в которой мы их сегодня и знаем.

Альтернативные научные гипотезы

• Так, первым из таких исследователей был Жорж-Луи Бюффон. В 1745 году он предположил, что все планеты появились вследствие выброса вещества после столкновения Солнца с пролетающей кометой. Комета распалась на множество частей, которые под влиянием центробежной и центростремительной сил энергии Солнца образовали планеты Солнечной системы.
• Чуть позднее, в 1755 году исследователь по имени Кант предположил, что все планеты образовались вследствие того, что частицы пыли под действием сил притяжения и образовали планеты.
• В 1706 году французский астроном Пьер Лаплас выдвинул свою альтернативную теорию появления планет. Он считал, что изначально в космосе образовалась огромная раскаленная туманность, состоящая из газа. Она медленно вращалась в космическом пространстве, но возрастающая вследствие движения центробежная сила, и была основой для возникновения планет. Планеты появлялись в определенных точках, которые располагались в кольцах, оставляемых по ходу движения. Всего, говорил Лаплас, отделилось 10 колец, которые распались на 9 планет и пояс астероидов.
• А в 20 веке, Фред Хойл выдвинул своё предположение о том, как появились планеты. Он считал, что у Солнца была звезда-близнец. Фред утверждал, что эта звезда взорвалась, вследствие чего и образовались планеты.
• Но не только наука пытается понять, откуда появились планеты, религия также пытается объяснить этот интересный вопрос. Так, существует теория креационизма. Она говорит о том, что все космические объекты, в том числе и планеты Солнечной системы, были созданы творцом, Богом.

И это ещё далеко не все гипотезы, существующие на сегодняшний день. Если вы воочию хотите увидеть, как появились планеты, видео можно найти в сети интернет, а также в некоторых электронных пособиях по астрономии.

Все мы живем на планете Земля, думаю, каждому из нас интересно, как образовалась наша планета. У ученых существует гипотезы и по этому вопросу.

Как появилась планета Земля

Земля была образованна примерно 4,5 млрд. лет назад. Считается, что это единственная планета во Вселенной, которая населена живыми существами. Исследователи астрономии утверждают, что Земля появилась из космической пыли и газа, которые остались после образования Солнца. Также они утверждают, что изначально Земля была расплавленной массой без какой-либо жизни. Но потом стала накапливаться вода, и поверхность стала затвердевать. Астероиды, кометы и энергия Солнца сформировали тот рельеф и климат Земли, который мы сегодня знаем.

Если вы серьезно заинтересовались вопросом, как появилась планета Земля, видео, которое довольно легко найти, наглядно расскажет вам об этом вопросе.

Теперь вы знаете, как появились планеты солнечной системы. Астрономы до сих пор не пришли к единому мнению по этому вопросу, но хочется верить, что развитие науки и техники в скором будущем позволит собрать доказательства и точно сказать о том, как появились планеты.

Примерно 4,54 миллиарда лет назад появилась наша планета. Учёные не могут точно описать все особенности её формирования, но общепринятая теория рождения Земли имеет многочисленные научные подтверждения.

Сначала на месте Солнечной системы находилось огромное молекулярное облако. Оно разделилось и из одной его части сформировалась протосолнечная туманность, которая под влиянием гравитации стала сжиматься. В ядре туманности начались термоядерные реакции, из которых сформировалось наше Солнце.

Молодое светило было окружено плотным протопланетным облаком, состоящим из газов и пыли. В этом газопылевом образовании стали формироваться локальные центры притяжения, зарождались протопланеты (планетезимали).

Протопланеты сталкивались, притягивали остатки газопылевого вещества. В результате образовалась Земля, Марс, Нептун, Венера и др.

Как появилась планета: видео

Как сформировалась Земля: познавательный видеоролик для детей

Прошло ещё восемьсот миллионов лет и на остывшей Земле зародилась жизнь.

В первые сотни лет своего существования Земля пережила многочисленные катаклизмы, оставившие глубокие шрамы на ее поверхности. За миллиарды лет, прошедшие с тех пор, ветровая и водяная эрозии, глобальные изменения климата почти стерли следы первобытной эпохи. Но их все еще можно найти. Примеры планет, которые в наши дни образуются вокруг других звезд, а также сложные компьютерные модели помогают понять историю нашей планеты.

Солнечная система сформировалась из того же первоначального облака газа и пыли, что и само Солнце. Подобные облака, называемые туманностями, часто незаметны, если не освещены звездами. В основном они состоят из самого легкого элемента, водорода, но при этом содержат небольшое количество гелия и более тяжелых элементов, сформировавшихся в предыдущих поколениях звезд и высвободившихся после их гибели.

Никто точно не знает, что вывело некую туманность на тот путь, который привел к возникновению Солнечной системы. Это могла быть взрывная волна от ближайшей сверхновой, действие силы тяжести пролетающей мимо звезды или просто проход сквозь облако из более плотного материала, когда туманность огибала по орбите . Каким бы ни был пусковой механизм, 4,5 млн. лет назад что-то направило туманность к коллапсу.

КОНЦЕНТРИРОВАННОЕ ВЕЩЕСТВО

По мере того как центр облака становился плотнее, он начинал оказывать большее влияние на свое окружение, втягивая его вовнутрь, пока спустя световой год первоначальное облако не уплотнилось и не стало шириной в несколько световых часов. Концентрация вещества привела к тому, что солнечная туманность стала быстрее вращаться.

В результате, туманность выровнялась и приобрела форму диска с выпуклостью в центре. Выпуклость, содержащая порядка 90 % массы туманности, стала нашей звездой, Солнцем, но продолжала быть окруженной газом и пылью — сырьем для формирования системы планет.

В непосредственной близости от Солнца над облаком доминировала пыль из тяжелых элементов, формирующих сложные химические соединения. Частицы пыли склеивались при столкновении, более легкие стремились к испарению в условиях жесткой солнечной радиации. Затем их сдувало прочь от внутренней Солнечной системы, и они вновь конденсировались в более прохладных зонах, где помогали формировать .

По мере того как глыбы пыли становились больше, возрастал риск их столкновения между собой, и в конце концов несколько из них увеличились достаточно, чтобы обладать эффективной силой притяжения.

РАСТУЩИЕ ПЛАНЕТЫ

Образовавшиеся планетозимали начали стремительно собирать материал из своего окружения. Рост по экспоненте продолжался до тех пор, пока несколько десятков объектов, варьирующихся в размере между Луной и Марсом, не стали доминировать во внутренней Солнечной системе. Постоянная бомбардировка поверхностей объектов нагрела их до температуры плавления.

На этом этапе планетозимали прекратили свой рост. Однако большинство из них закончили тем, что оказались на вытянутых, пересекающихся орбитах, что приводило к столкновениям и увеличению их размеров посредством слияния друг с другом. Каждое из этих межпланетных столкновений освобождало огромное количество энергии, помогающей сохранять планетозимали горячими.

ЗЕМЛЯ ЭПОХИ ГАДЕЯ

Последним, но не менее важным, стало колоссальное столкновение с миром размером с Марс, называемым Тейя, что привело к . На Земле самыми значительными событиями были извержения значительной части планетной мантии и поглошение ядра Тейи ядром Голубой планеты. После того как утихли отголоски толчков, Земля наконецто обрела свой нынешний вид. Ранняя эпоха истории Земли часто называется гадейским периодом («гадесом» древние греки называли ад). Газы из расплавленной внутренней части сформировали плотную атмосферу, но удар, образовавший Луну, сорвал большую часть атмосферы.

Согласно традиционным взглядам, в то время поверхность Земли сотрясалась от бурной вулканической активности, из-за чего она постоянно обновлялась. Вероятно, к тому времени сформировалась тонкая поверхностная кора — это могли быть минералы с высоким содержанием тяжелых элементов с высокой точкой плавления, например железо и магний. Однако этот плотный материал, должно быть, погрузился в расплавленную породу под ним.

Выделяющийся от всей этой активности газ создал атмосферу с высоким давлением, возможно, с высоким содержанием углекислого газа. В свою очередь, это привело к возникновению удушающего парникового эффекта, подобного тому, что наблюдается в наши дни на Венере. Несмотря на температуру выше 200 °С, выходящий при газовыделении водяной пар конденсировался в жидкость, при этом образовывались океаны с горячей водой. Однако недавние исследования образцов некоторых из древнейших пород Земли ставят под сомнение традиционную точку зрения.

ИНТЕНСИВНОЕ ВРАЩЕНИЕ

Какими бы ни были условия на поверхности, кое-что другое сделало юную Землю неузнаваемой для современного посетителя. Влияние Тейи вызвало очень быстрое вращение нашей планеты с пятичасовым циклом дня и ночи. Быстрое вращение привело к тому, что Земля была на 1800 км шире на экваторе, чем от полюса к полюсу. Однако с тех пор приливы и отливы от Луны замедляли ее движение, поэтому нынешний экваториальный диаметр всего лишь на 43 км больше полярного.

Voted Thanks!

Возможно Вам будет интересно:

Как же формировались планеты Солнечной системы? Согласно ведущей теории, известной как «протопланетная гипотеза», маленькие космические объекты сталкивались друг с другом, в результате чего происходило их слияние. Так были сформированы крупные планеты, в том числе и газовые гиганты, такие как Юпитер. Но как же, скажите, это произошло?! Давайте разбираться.

Рождение Солнца

Если верить данной теории, около 4,6 млрд лет назад на месте сегодняшней Солнечной системы не было ничего кроме свободных скоплений газа и пыли. Это – известные нам туманности. Одним из примеров служит Туманность Ориона, которую Вы можете наблюдать в ночном небе.

Затем, как говорят ученые, произошло что-то, что вызвало изменение давления в центре облака. Возможно, причиной послужил взрыв сверхновой поблизости или изменение силы тяжести проходящей мимо звезды. Так или иначе, по данным агентства НАСА, облако «рассыпалось», а из материи сформировался диск.

Давление в центре диска повысилось настолько, что атомы водорода, которые прежде свободно перемещались в облаке, начали контактировать друг с другом. В конце концов, такое взаимодействие привело к их слиянию и образованию гелия. Именно это и послужило толчком к формированию Солнца.

Солнце походило на голодного младенца и поглощало до 99% того, что находилось вокруг него. Однако все еще оставался 1% материи. Именно здесь и начался процесс формирования планет.

Время хаоса

В то время Солнечная система находилась, что называется, в беспорядке. Но планеты сформировались относительно быстро. Газ и мелкие частички пыли начали собираться в сгустки. Молодое Солнце вытолкнуло большую часть газа на задворки Солнечной системы. Исходящего от него тепла было достаточно для того, чтобы испарился любой лед, находившийся неподалеку. С течением времени сформировались планеты: каменистые тела расположились ближе к Солнцу, а газовые гиганты – дальше от него.

Однако около четырех миллиардов лет назад в результате события, именуемого учеными «поздней тяжелой бомбардировкой», малые тела обрушились на крупные объекты Солнечной системы. Согласно теории, Земля была почти уничтожена после того, как в нее врезался объект, соизмеримый с Марсом.

Причины такой «бомбардировки» все еще остаются загадкой, однако, по мнению некоторых ученых, это связано с тем, что газовые гиганты, двигаясь вокруг малых тел на периферии Солнечной системы, «потревожили» их. Что бы не послужило причиной, говоря простым языком, слияние протопланет в конечном счете привело к формированию планет.

Процессы формирования планет в Солнечной системе считать полностью завершившимися нельзя. Между Марсом и Юпитером находится пояс астероидов, которые возможно слились бы в планеты, если бы гравитация Юпитера не была столь сильной. Кроме того, существует множество комет и астероидов, которые иногда называют «строительными кирпичиками» нашей Солнечной системы.

Что мы имеем сегодня

Одна из самых серьезных проблем данной теории заключается в отсутствии записей ранней истории Солнечной системы.

Однако астрономы нашли целых два способа обойти данную проблему. Первый из них заключается в простом наблюдении. С помощью мощных телескопов, таких как ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), астрономы могут наблюдать протопланетные диски вокруг молодых планет. У нас есть многочисленные примеры звезд, вокруг которых рождаются планеты.

Второй способ состоит в моделировании. Чтобы проверить свои наблюдения и гипотезы, астрономы создают компьютерные модели. При этом тестирование проводится несколько раз при различных условиях. Если все эксперименты показывают, что модель работает, то, вероятно, она соответствует действительности.