Гипотезы происхождения Земли и Солнечной системы.

      Введение 
 

      Происхождением  Земли и небесных светил человечество интересуется с первых ступеней своей  сознательной жизни. С этим вопросом люди в древности обращались к  жрецам – служителям культа, которые, как верующим казалось, постигли все  тайны бытия. Однако жрецы, как и народ, не располагали тогда никакими научными данными о происхождении небесных светил. С другой стороны, жрецы насаждали религию, почтение к богам и к своей касте. Поэтому они не могли подобный вопрос оставить без ответа. Жрецы распространяли легенды  о том, что бог или боги ( в зависимости от религии данного народа) сотворили, создали мир по своему желанию.

      Одной из таких легенд является рассказ  о сотворении мира богом в шесть  дней. Он приводится в Библии – священной  книге иудеев и христиан – и записан будто бы со слов бога, но в действительности этот рассказ заимствован древними евреями у вавилонских жрецов. Там, например, говорится, что сначала бог «создал свет» и «отделил его от тьмы».  А потом, лишь на четвертый день, создал Солнце, Луну и звезды. Это грубое заблуждение основано на незнании древними народами простой истины, что всякий свет должен иметь источник. До образования Солнца и других светил никакого света вообще не могло быть, не могло быть и дней, которыми в легенде измеряется продолжительность творения мира. Эти легенды вообще противоречат основным данным науки. Их ошибочность, прежде всего в том, что мир якобы был создан, и притом из ничего.

      Из  опыта хорошо известно, что из ничего ничто возникнуть не может, что материя  вечна, не созидаема и не уничтожаема и что возможны лишь переходы материи из одного вида и состояния в другие. Точно также не уничтожаемо и движение материи, вечна присущая ей энергия. Энергия существует извечно и лишь меняет свои виды и форму. Закон сохранения вещества, открытый Ломоносовым, и закон сохранения энергии лежат в основе научных заключений о происхождении миров.

      Религиозные легенды, божественные откровения о  сотворении мира богом не подлежали критике и задерживали развитие науки. Они и сейчас играют глубоко реакционную роль.

      Ссылка  на сотворение мира богом вообще ничего не объясняет и лишь заменяет одно непонятное другим, еще более непонятным. С другой стороны, зная, что материя  и ее движение не уничтожаемы, мы вообще не должны ставить вопрос о происхождении мира в целом. Такой вопрос лишен смысла. Можно ставить вопрос только о происхождении отдельных небесных тел: Земли, Солнца, звездных систем, потому что вещество, из которого они состоят, и движения, которым они подвержены, должны были существовать и раньше, но в другой форме. Возникнув, всякое небесное тело, как и все в природе, не остается таким неизменно, а развивается, видоизменяется. Таким образом, происхождение, образование небесных тел и их развитие тесно связаны между собой.

      Раздел  астрономии, занимающийся вопросами происхождения и развития небесных тел и их систем, называется космогонией.

      Выяснение происхождения солнечной системы, то есть образования планет, и в  частности Земли, связано с большими трудностями. Основная трудность заключается  в том, что мы не знаем пока других подобных систем, хотя они и должны существовать. Действительно, если бы мы наблюдали другие солнечные системы, то, вероятно, среди них оказались бы системы, находящиеся на разных ступенях своего развития. Сравнивая между собой, мы смогли бы восстановить историю возникновения и развития нашей солнечной системы.

      Нельзя  забывать и того, что планеты, подобные Земле, даже около ближайших звезд  должны светиться так слабо, что  и в современные гигантские телескопы  их нельзя было видеть. Поэтому невидимость таких планет вовсе не является доказательством того, что в действительности они не существуют.

      Все же получены данные о существовании невидимых нами очень крупных планет, обращающихся около некоторых звезд. Их присутствие обнаружено по небольшим периодическим отклонениям некоторых звезд от движения по прямой линии под действием притяжения невидимых тел значительно меньшей массы. Частая встречаемость таких систем показывает, что существование солнечных систем – явление не редкое. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Гипотезы  происхождения Земли  и Солнечной системы 

      Идея  развития природы была четко выражена великим русским ученым Михаилом Васильевичем Ломоносовым в его сочинении «О слоях земных». Еще за сто лет до этого французский философ Рене Декарт высказал идею о происхождении небесных тел из первичного хаоса, который он мыслил как совокупность некоторых «вихрей». Однако после открытия Ньютоном закона всемирного тяготения физическое обоснование «вихрей» потеряло основание. Мысли же М.В Ломоносова основывались на фактах исторической геологии.

      С тех пор и до наших дней сохранилось  несколько десятков гипотез, пытающихся объяснить происхождение Земли  и планет. Из них кратко охарактеризуем лишь самые главные. 

      В 1748 году французский естествоиспытатель Жорж Бюффон в многотомном труде «Естественная история» предположил, что планетная система родилась в результате катастрофического столкновения кометы с Солнцем. В то время кометы считали весьма массивными телами, и поэтому удар кометы о Солнце мог, по мнению Бюффона, «разбрызгать! Солнечное вещество и из этих брызг затем возникли планеты. Произошло это, как полагал Бюффон, всего лишь десятки тысяч лет назад, что, впрочем, расходилось с библейской хронологией и навлекло на Бюффона преследование со стороны католической церкви.

      С современной точки зрения гипотеза Бюффона, разумеется, наивна, но она положила начало ряду «катастрофических» гипотез, в которых рождение планетной системы приписывается какой-нибудь катастрофе. 

      Иная  мысль была высказана знаменитым немецким философом Иммануилом Кантом. В 1755 году увидела свет его книга «Всеобщая естественная история и теория неба», где Кант старается объяснить возникновение небесных тел на основе закона тяготения. По его мнению, Солнечная система возникла из огромного облака твердой пыли, частицы которой взаимно притягивали друг друга. В подобном облаке, по Канту, рано или поздно должны были возникнуть сгущения, самое большое из которых стало Солнцем, а остальные – планетами. Кант не подкрепил свою гипотезу какими-нибудь расчетами, но основная его идея – конденсация планет из холодного распыленного вещества – оказалась весьма плодотворной. Эта гипотеза была высоко оценена Ф.Энгельсом как первая гипотеза, рассматривавшая природу в ее развитии. 

      Спустя четыре десятилетия, в 1796 году, французский математик и механик Пьер Лаплас ничего не знавший о космогонических работах Канта, предложил иную гипотезу. По мнению Лапласа, Солнечная система образовалась из раскаленной вращающейся газовой туманности. Туманность остывала, сжималась, и при сжатии скорость ее вращения увеличивалась. На каком-то этапе от экватора туманности  стали отделяться газовые кольца, которые потом сгустились в планеты. Центральный же газовый сгусток постепенно превратился в современное Солнце.

      Эта гипотеза просуществовала более 100 лет. Однако, подобно гипотезе Канта, она была отвергнута, так как не объясняла закономерностей солнечной  системы.

      На  протяжении почти полутора веков  гипотезы Канта и Лапласа пользовались большим успехом. Их даже порой смешивали и говорили о легендарной гипотезе Канта и Лапласа.

      В начале XX века были выдвинуты и другие гипотезы, но все они оказались несостоятельными, так как не смогли объяснить всех основных закономерностей Солнечной системы. 

      Одно  время (30-е годы текущего века) полагали, что планетная система образовалась «по Джинсу». Этот известный английский астроном предположил, что когда-то вблизи Солнц пролетела другая звезда. Своим тяготением она вырвала из Солнца исполинскую газовую струю, которая потом сгустилась в планеты. Что можно сказать по поводу этой гипотезы, владевшей умами астрономов в течение трех десятилетий? Прежде всего, она предполагает, что образование планетных систем, подобных нашей Солнечной, есть процесс исключительно маловероятный. Столкновения звезд, а также их близкие взаимные прохождения в нашей Галактике могут происходить чрезвычайно редко.

      Если  бы гипотеза Джинса была правильной, число  планетных систем, образовавшихся  в Галактике за 10 млрд. лет ее эволюции, можно было пересчитать буквально по пальцам. Так как это, по-видимому, не соответствует действительности и число планетных систем в Галактике достаточно велико, гипотеза Джинса оказывается несостоятельной. 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 30-х годов текущего 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 земной нынешней орбиты) и сравнительно небольшой массы.

      Новейшая  модификация гипотезы Джинса снимает  основную трудность, с которой столкнулся ее первоначальный вариант – объяснение аномально большого вращательного момента планеты. В схеме Вулфсона это достигается предположением больших размеров «стакивающегося» с Солнцем объекта и его сравнительно небольшой массе.

      Гипотеза  Джинса в модификации Вулфсона заслуживает внимания. Она, 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, хотя и не так катастрофически мало, как в первоначальной гипотезе Джинса. По существу, это является уязвимым единственным 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. Похоже на то , что в настоящее время такое доказательство уже имеется. 

      Удивляться  смене гипотез, нет оснований. Ф.Энгельс полагал, что гипотеза является формой развития естествознания. В конце концов, постепенное усовершенствование гипотез неизбежно приводит к установлению закона. 

      Большим шагом на пути к научной истине стала гипотеза, высказанная в 1944 году знаменитым полярным исследователем, академиком Отто Юльевичем Шмидтом и впоследствии развита его сотрудниками и последователями.

      По  гипотезе Шмидта, наше Солнце много  миллиардов лет назад было окружено колоссальным «протопланетным» облаком, состоящим не только из холодной пыли, как у Канта, но и из частичек замерзших газов. Составляющие облака частицы вещества обращались вокруг Солнца. Их было много, они часто сталкивались, и при столкновении некоторая доля их энергии излучалась безвозвратно. В конце концов, теряя энергию и испытывая взаимное тяготение, частицы, падая друг на друга, как бы «слипались», образуя постепенно растущие сгущения – зародыши будущих планет.

        При этом «протопланетное» облако  постепенно сплющивалось, а конденсирующиеся «протопланеты» приобретали все более и более круговые орбиты. Последний процесс  был вызван тем, что при «слипании» частиц «протопланетного» облака элементы их орбит (величины, характеризующие форму, размеры орбит и их положение в пространстве) осреднялись, поэтому, чем крупнее получалась планета, тем больше ее орбита походила на окружность. Прошло очень много времени, прежде чем «протопланетное» облако «сгустилось» в современные планеты.

      Таким образом, по гипотезе Шмидта, наша Земля и другие планеты сконденсировались из множества твердых холодных частиц и, следовательно, никогда и не были целиком в огненно-жидком, раскаленном состоянии.

      Дальнейшая  эволюция Земли выразилась в перемещениях масс вещества, составляющих нашу планету. Тяжелые породы опускались к центру Земли, выдавливая не ее поверхность более легкие. Этот процесс перераспределения вещества происходит и сейчас, выражаясь в грозном явлении землетрясений.

      В поверхностных слоях Земли, где  скопились радиоактивные вещества, выделялась и выделяется (при радиоактивном распаде) значительная энергия. В недрах Земли образуются очаги расплавленного вещества, откуда через жерла вулканов на земную поверхность извергается лава.

      Гипотеза  Шмидта объясняет основные закономерности солнечной системы: формы, размеры и расположения планетных орбит, распределение планет в пространстве в связи с их массой и многое другое. В частности, она сумела объяснить разделение планет на две группы: планеты земного типа и планеты-гиганты. Первые образовались из близких к Солнцу частей «протопланетного» облака. В этом случае под действием солнечного тепла частички льдов (воды, метана, аммиака), входящих в состав облака, испарились (точнее, сублимировались), и планеты получились небольшими, состоящие в основном из тугоплавких элементов. Вдалеке от Солнца условия благоприятствовали формированию огромных планет, состоящих в основном из легких элементов.