Як з'явилася Сонячна система та Земля? Теорії та сучасний погляд

З найдавніших часів людство цікавило питання створення нашого світу. Тривалий час цікавість людей задовольняли спочатку язичницькі міфи, та був і священні тексти світових релігій. Проте розвиток науки, особливо астрономії, підштовхнуло людей до пошуку наукового пояснення виникнення Землі.

Гіпотеза Ж. Бюффона

Одним із перших учених, який запропонував свою теорію утворення нашої планети, став Жорж Бюффон. У 1749 р. він опублікував працю «Природна історія», у якому і описав свою ідею. Згідно з нею, у давнину в Сонці врізалася гігантська комета, внаслідок чого від світила відокремилася кілька фрагментів, які згодом утворили планети сонячної системи.

Бюффон вважав, що спочатку Сонце не оберталося навколо своєї осі, але удар комети, що припав по дотичній, розкрутив його, а також надав обертання і тій речовині, з якої виникли планети. Вчений вважав, що наша зірка є твердим об'єктом небес, але це не так. Також Бюффон переоцінював розміри комет. Вони надто малі, щоб зуміти значно вплинути на зірки.

Теорія Канта

Ще одну спробу пояснити виникнення Землі було здійснено Іммануїлом Кантом у 1755 р. Він припустив, що раніше Всесвіт був наповнений безліччю пилових частинок, що відрізнялися своїми розмірами та масою. Через дії гравітаційних сил вони стали притягуватися один до одного, утворюючи Сонце, а також пилову хмару навколо нього. Постійні зіткнення між частинками призвели до обертання зірки та хмари, з якої у подальшому утворилися планети.При цьому планети спочатку були холодними, а не остигали в процесі появи.

Гіпотеза Лапласа

П'єр Симон Лаплас переглянув теорію Канта. Він вважав, що існувала так звана первинна туманність, яка була розігріта, але при цьому оберталася. На кожну частинки туманності діяло дві протилежні сили – сила тяжіння, що притягує до центру, і відцентрова сила, пов'язана з обертанням туманності. У результаті частина речовини туманності утворила Сонце, інші частини – планети, включаючи Землю.

Також Лаплас припустив, що на обертання планет великий вплив мають сили припливів та відливів. Великий математик обґрунтував свою гіпотезу рядом розрахунків, проте все ж і вона виявилася помилковою, хоча і залишалася основною аж до початку XX століття.

Теорія Джинсу

У 1919 році фізик Джеймс Джинс висловив думку, що Сонячна система сформувалася через проходження поряд із нашим світилом іншої масивної зірки. Її сила тяжкості відірвала від нашого світила частину речовини, яка згодом перетворилася на планети. Проте точніші розрахунки показали помилковість цієї теорії. Відірвана речовина мала або знову впасти на Сонце, або назавжди покинути її орбіту і полетіти слідом за зіркою, що пролітала повз.

Гіпотеза Шмідта

У 1944 р. радянський учений Отто Шмідт припустив, що Земля та інші планети Сонячної системи виникли після того, як поряд із нашою зіркою пролетіла метеоритна хмара. Сонце захопило його своєю силою тяжіння, після чого одна частина матеріалу хмари впала на поверхню світила, а інша утворила планети. Недоліком цієї теорії є те, що ймовірність утворення планет навколо зірок виявляється занадто низькою.Останнім часом було виявлено величезну кількість екзопланет, тобто планет поза Сонячної системи. Тому процес формування планет має пояснюватися більш імовірною подією.

Сучасні уявлення про виникнення Сонячної системи

Передбачається, що раніше на місці нашої планетної системи існувала величезна зірка Коатлікуе, яка мала масу в 30 разів більшу за сучасну сонячну масу. Коатлікуе вибухнула і утворила величезну молекулярну хмару. Приблизно 4,6 млрд років тому з нього почало формуватися Сонце. Початок цього процесу викликало явище гравітаційного колапсу - швидкого стиснення речовини внаслідок дії власної сили тяжіння.

Що ж викликало такий гравітаційний колапс? Справа в тому, що відбулося ущільнення речовини в одній із частин хмари. Причиною цього ущільнення міг стати проліт великого небесного тіла, ударна хвиля від вибуху зірки або випадкові коливання частинок хмари. У будь-якому випадку ущільнення, що виникло, стало притягувати до себе все більше і більше інших частинок. Виникнув ефект, який у науці називають «позитивним зворотним зв'язком»: зростання маси речовини в районі ущільнення збільшувало силу його тяжкості, що у свою чергу збільшувало приплив нової речовини і призводило до зростання маси матерії в центрі.

Через стиснення хмара, що мала невелике початкове обертання, збільшувала свою кутову швидкість. У такий спосіб працював закон збереження кутового моменту. Одночасно із-за збільшення щільності матерії в центрі хмари температура там починала зростати. Якоїсь миті вона досягла значень у мільйони градусів, що призвело до запуску термоядерної реакції. Цей момент вважатимуться часом народження Сонця.

У частині хмари, що залишилася, вже виникли інші ущільнення, які в майбутньому утворили протопланети. На час народження Сонця їх налічувалося близько 50-100 цих утворень. Вони продовжували стикатися один з одним і з'єднуватись, але іноді зіткнення призводили до утворення супутників. Вважається, що Місяць утворився внаслідок зіткнення протопланети Тея та Землі приблизно 4,533 млрд років тому. Удар пройшов по дотичній, тому наша планета стала обертатися навколо своєї осі.

На початку XXI століття серед учених переважала думка, що планети не відразу зайняли становище на своїх сучасних орбітах. 4,5 млрд років тому вони знаходилися значно ближче до Сонця, ніж зараз. Теоретично в районі пояса астероїдів могла утворитися ще одна планета, проте цього не сталося через формування Юпітера. Цей гігант має величезну масу, тому він став викидати з тіла з пояса астероїдів. Деякі з астероїдів потрапили у внутрішню Сонячну систему і бомбардували планети, що вже сформувалися там.

За рахунок цих бомбардувань Землі з'явилася вода. Справа в тому, що її молекули надто легкі, і тому вони не могли з'явитися на нашій планеті на стадії її формування. Однак при падінні на неї астероїдів з віддалених і холодніших районів Сонячної системи.

У початковий період свого виникнення Земля була сильно розігріта. Однак після припинення епохи бомбардувань почався процес її остигання. Спочатку поверхня планети була рідкою, і легші елементи виринали у верхні шари, а твердіші опускалися глибше. Згодом через остигання Землі утворилася тверда земна кора, проте під нею досі знаходиться рідка мантія.Метали, що опустилися вглиб, утворили металеве ядро, яке сьогодні створює магнітне поле планети. Цей процес зайняв 10 мільйонів років. Атмосфера Землі утворилася внаслідок високої вулканічної активності. Гази виривалися з надр землі назовні, проте через силу тяжіння планети не могли покинути її.