37. Солнечная система

До недавнего времени Солнечная система считалась единственной планетной системой, поскольку не было ни одного реального свидетельства в пользу существования других планетных систем. Но с использованием мощных телескопов, установленных на Земле, и обсерваторий, летающих по орбитам вокруг Земли, было установлено, что у некоторых звезд имеются диски вещества, обращающиеся вокруг них. Возможно, эти диски находятся в процессе образования планет.

Позднее была обнаружена и первая планетная система. В октябре 1995 года астрономы увидели, что вокруг звезды с названием 51 Пегаса вращается планета, которая по массе примерно вдвое меньше Юпитера. Потом было открыто еще более 20 планетных систем. Число открытых планетных систем с каждым годом увеличивается. Однако модели обнаруженных систем не похожи на нашу. В Солнечной системе маленькие планеты вроде Земли кружатся вблизи Солнца, а такие гиганты, как Юпитер, – гораздо дальше от него. В других планетных системах гиганты держатся рядом со светилом. Возможно, эти планетные системы развивались по-другому. А возможно, в ходе развития этих систем какое-то событие сдвинуло крупные планеты поближе к их звездам.

Открыв планетные системы, астрономы надеются обнаружить в Галактике системы, подобные нашей, с небесными телами, напоминающими нашу Землю. Возможно, на схожих с Землей планетах обнаружится жизнь. Но до тех пор, пока будут усовершенствоваться приборы, способные различить в космических глубинах другие планетные системы, Солнечная система будет считаться одной-единственной, имеющей благоприятные условия для развития органических форм жизни.

На сегодняшний день разработано немало гипотез о происхождении нашей планетной системы или нашего мира. Считается, что самая ранняя модель мира была составлена Клавдием Птолемеем. О жизни Птолемея почти ничего не известно. Существует предположение, что он работал в Александрии после 120 года нашей эры. Птолемей развил и построил геоцентрическую модель мира, в центре которой находится шарообразная Земля (рис. 27). А все планеты, включая Солнце и Луну, совершают обороты вокруг Земли, двигаясь по эпициклам. Геоцентрическая модель мира Птолемея считалась правильной примерно полторы тысячи лет.

В 1542 году представления Птолемея о строении мира были поставлены под сомнение польским монахом Николаем Коперником. Его гелиоцентрическая система (Гелиос у древних греков был богом Солнца) помещала в центр мира Солнце (рис. 28).

Рис. 27. Геоцентрическая модель мира Птолемея.

Рис. 28. Гелиоцентрическая модель мира Коперника.

В середине XVIII века немецкий философ Кант высказал свою идею о происхождении мировых тел и набросал мыслимую картину возникновения Солнечной системы из обширной туманности.

Независимо от Канта математик, механик и астроном Лаплас разработал схожую картину происхождения Солнечной системы. Лаплас начинает рассматривать развитие Солнечной системы с гигантской газовой туманности, уже медленно вращающейся вокруг своей оси. Она вращалась вокруг оси как твердое тело и в центре имела сгусток – «зародыш» будущего Солнца. Притяжение к центру частиц туманности заставляло ее сжиматься. Уменьшение размеров по законам механики должно было привести к ускорению вращения. Наступал момент, когда на экваторе туманности, где линейные скорости частиц при вращении больше всего, центробежная сила уравнивалась с тяготением к центру. В этот момент вдоль экватора туманности отслаивалось газовое кольцо, вращавшееся в ту же сторону, в какую вращалась и сама туманность. Продолжавшееся сжатие и ускорение вращения приводили к отслоению кольца за кольцом. В кольцах образовывался один газовый сгусток – зародыш будущей планеты – и притягивал к себе остальное вещество кольца. Охлаждаясь, газовые сгустки затвердели, покрылись корой и превратились в современные планеты, а центральный сгусток породил Солнце. Эта схема, изложенная вкратце, была общепризнана более ста лет.

С развитием науки и техники во взглядах на образование Солнечной системы происходили существенные перемены. Многие ученые мира вели в прошлом и ведут в настоящем интенсивную работу по выяснению всевозможных путей, по которым могла возникнуть и развиваться Солнечная система.

В нашей стране наиболее разработанной теорией о происхождении Солнечной системы считается теория, основы которой были заложены академиком О.Ю. Шмидтом. Согласно теории О.Ю. Шмидта, Солнечная система была сформирована из холодного газопылевого облака, сильно сконцентрированного к плоскости экватора Солнца. Возможно, это облако было захвачено Солнцем во время его движения в космосе, как путником, попавшим однажды в пылевую туманность Галактики. Постепенно облако сжалось и приобрело линзообразную форму. В подобной звезде, окруженной линзообразным газопылевым облаком, Шмидт видел Солнце в пору, предшествующую образованию планет.

В хаосе твердых пылинок, обращающихся около Солнца по пересекающимся, различно вытянутым и наклоненным орбитам, неизбежно происходили столкновения. Со временем столкновения пылинок привели к усреднению их движения. Траектории пылинок приблизились к круговым, расположенными в близких друг к другу плоскостях. От этого вокруг Солнца возник газопылевой диск, который становился все тоньше, но плотнее. В дальнейшем, в газопылевом диске возникли пылевые сгущения – зародыши будущих планет, которые сталкивались друг с другом. Вокруг будущих планет кружились обломки, образовавшиеся при их соударениях, и остатки пыли из которых постепенно родились спутники планет. Преимущественно орбиты всех планет Солнечной системы оказались расположенными вблизи плоскости эклиптики. Направление обращения планет в основном оказалось в согласии с теми движениями, которыми объединены все члены системы во главе с Солнцем. Только в редких случаях возникли планеты и спутники с обратным вращением.

Представление О.Ю. Шмидта об образовании планет из холодного облака, захваченного Солнцем, было подправлено Л.Э. Гуревичем и А.И. Лебединским. С тех пор многие ученые пытаются подправить эту теорию.

Современная картина рождения Солнечной системы из галактической материи вкратце представляется так. Солнце и планеты родились одновременно примерно 4,5–5 млрд лет назад из громадного газопылевого облака, вращавшегося под действием силы галактического ядра вокруг своей оси, как единое целое. Со временем облако начало уплотняться и разогреваться. По мере того, как сила тяготения захватывала все больше газа и пыли внутрь облака, давление в его центре невероятно возрастало. В центре газопылевого облака образовалось плотное ядро, называемое Протосолнцем, которое притягивало все больше вещества и все больше сжималось и разогревалось. Под действием высокой температуры начались термоядерные реакции, которые привели к рождению ослепительного огненного шара – Солнца.

Остальное вещество сконденсировалось вокруг Протосолнца во вращающийся диск – протосолнечную туманность. Постепенно частицы вращающейся дискообразной туманности слипались в плотные тела – протопланеты. Вблизи Протосолнца было слишком жарко, чтобы вокруг них удерживалось много легких газов, поэтому первые четыре планеты получились маленькими и каменными. Дальше от центра системы, где было холоднее, образовались планеты-гиганты, которые состоят из газа, льда и жидкостей.

Из всей оставшейся материи постепенно образовались спутники планет, астероиды и кометы. Астероиды – это большие неправильной формы глыбы из камня и металла, а кометы – это большие и грязные массы льда. Кроме этого, вокруг Солнца повсюду рассеяно огромное количество космической пыли или мусора. Частицы космического мусора иногда бывают размером с горошину, а иногда в виде крупных кусков из камней или железа.

И вся совокупность этих небесных объектов носит название Солнечной системы.