Hipotesis pembentukan tata surya dari awan gas dan debu - hipotesis nebular - awalnya diajukan pada abad ke-18 oleh Emmanuel Swedenborg, Immanuel Kant dan Pierre-Simon Laplace. Di masa depan, perkembangannya terjadi dengan partisipasi banyak disiplin ilmu, termasuk astronomi, fisika, geologi, dan ilmu keplanetan. Dengan munculnya zaman ruang angkasa pada 1950-an, serta penemuan planet-planet di luar tata surya pada 1990-an (), model ini telah mengalami banyak pengujian dan perbaikan untuk menjelaskan data dan pengamatan baru.
Menurut hipotesis yang diterima saat ini, pembentukan tata surya dimulai sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu dengan keruntuhan gravitasi sebagian kecil dari gas antarbintang raksasa dan awan debu. Secara umum, proses ini dapat digambarkan sebagai berikut:
- Mekanisme pemicu keruntuhan gravitasi adalah pemadatan kecil (spontan) materi awan gas dan debu (kemungkinan alasannya bisa menjadi dinamika alami awan, dan lewatnya gelombang kejut dari ledakan melalui materi awan, dll), yang menjadi pusat gaya tarik gravitasi untuk materi di sekitarnya - pusat gravitasi runtuh. Awan itu tidak hanya mengandung hidrogen dan helium purba, tetapi juga banyak elemen berat (metalik) yang tersisa dari bintang-bintang generasi sebelumnya. Selain itu, awan yang runtuh memiliki momentum sudut awal.
- Dalam proses kompresi gravitasi, ukuran awan gas dan debu berkurang dan, karena hukum kekekalan momentum sudut, kecepatan rotasi awan meningkat. Karena rotasi, tingkat kompresi awan paralel dan tegak lurus terhadap sumbu rotasi berbeda, yang menyebabkan perataan awan dan pembentukan cakram karakteristik.
- Sebagai konsekuensi dari kompresi, kerapatan dan intensitas tumbukan partikel materi satu sama lain meningkat, akibatnya suhu materi terus meningkat saat dikompresi. Daerah tengah disk dipanaskan paling kuat.
- Setelah mencapai suhu beberapa ribu kelvin, wilayah tengah piringan mulai bersinar - sebuah protobintang terbentuk. Materi awan terus jatuh ke protobintang, meningkatkan tekanan dan suhu di pusat. Daerah luar disk tetap relatif dingin. Karena ketidakstabilan hidrodinamik, segel terpisah mulai berkembang di dalamnya, yang menjadi pusat gravitasi lokal untuk pembentukan planet dari substansi cakram protoplanet.
- Ketika suhu di pusat protobintang mencapai jutaan kelvin, reaksi fusi termonuklir helium dari hidrogen dimulai di wilayah tengah. Protobintang telah berevolusi menjadi bintang deret utama biasa. Di wilayah luar piringan, gugusan besar membentuk planet-planet yang berputar mengelilingi bintang pusat dalam bidang yang kira-kira sama dan dalam arah yang sama.
Evolusi selanjutnya
Dulu diyakini bahwa semua planet terbentuk kira-kira di orbit di mana mereka berada sekarang, tetapi pada akhir abad ke-20 - awal abad ke-21, sudut pandang ini berubah secara radikal. Sekarang diyakini bahwa pada awal keberadaannya, tata surya tampak sangat berbeda dari yang terlihat sekarang. Menurut konsep modern, Tata Surya bagian luar jauh lebih kompak ukurannya daripada sekarang, jauh lebih dekat dengan Matahari, dan di Tata Surya bagian dalam, selain benda-benda angkasa yang bertahan hingga hari ini, ada benda lain tidak lebih kecil dari .
planet terestrial
Tabrakan raksasa antara dua benda angkasa, kemungkinan memunculkan satelit Bumi Bulan
Pada akhir zaman planet, tata surya bagian dalam dihuni oleh 50-100 protoplanet dengan ukuran mulai dari bulan hingga Mars. Pertumbuhan lebih lanjut dalam ukuran benda langit adalah karena tabrakan dan penggabungan protoplanet ini satu sama lain. Jadi, misalnya, sebagai akibat dari salah satu tabrakan, Merkurius kehilangan sebagian besar mantelnya, sedangkan sebagai akibat dari yang lain, yang disebut. tabrakan raksasa (mungkin dengan planet hipotetis Theia), sebuah satelit lahir. Fase tabrakan ini berlanjut selama sekitar 100 juta tahun hingga 4 benda angkasa besar yang dikenal saat ini tetap berada di orbit.
Salah satu masalah yang belum terpecahkan dari model ini adalah kenyataan bahwa ia tidak dapat menjelaskan bagaimana orbit awal benda-benda protoplanet, yang harus memiliki eksentrisitas tinggi untuk bertabrakan satu sama lain, sebagai akibatnya dapat menghasilkan orbit yang stabil dan dekat dengan lingkaran. orbit empat planet yang tersisa. Menurut satu hipotesis, planet-planet ini terbentuk pada saat ruang antarplanet masih mengandung sejumlah besar bahan gas dan debu, yang, karena gesekan, mengurangi energi planet dan membuat orbitnya lebih mulus. Namun, gas yang sama ini seharusnya mencegah terjadinya perpanjangan besar di orbit asli protoplanet. Hipotesis lain menunjukkan bahwa koreksi orbit planet-planet dalam terjadi bukan karena interaksi dengan gas, tetapi karena interaksi dengan benda-benda kecil yang tersisa dari sistem. Ketika benda-benda besar melewati awan benda-benda kecil, yang terakhir, karena pengaruh gravitasi, ditarik ke daerah-daerah dengan kepadatan lebih tinggi, dan dengan demikian menciptakan "punggungan gravitasi" di jalur planet-planet besar. Pengaruh gravitasi yang meningkat dari "punggungan" ini, menurut hipotesis ini, menyebabkan planet-planet melambat dan memasuki orbit yang lebih bulat.
sabuk asteroid
Batas luar tata surya bagian dalam terletak antara 2 dan 4 SA. dari Matahari dan mewakili. Hipotesis tentang keberadaan planet antara dan (misalnya, planet hipotetis Phaethon) diajukan, tetapi pada akhirnya tidak dikonfirmasi, yang pada tahap awal pembentukan tata surya runtuh sehingga asteroid yang membentuk asteroid sabuk menjadi pecahannya. Menurut pandangan modern, tidak ada satu pun protoplanet-sumber asteroid. Sabuk asteroid awalnya berisi materi yang cukup untuk membentuk 2-3 planet seukuran Bumi. Daerah ini berisi sejumlah besar planetosimal, yang saling menempel, membentuk objek yang semakin besar. Sebagai hasil dari penggabungan ini, sekitar 20-30 protoplanet dengan ukuran dari bulan hingga Mars terbentuk di sabuk asteroid. Namun, sejak planet Jupiter terbentuk dalam jarak yang relatif dekat dengan sabuk, evolusi wilayah ini telah mengambil jalur yang berbeda. Resonansi orbital yang kuat dengan Jupiter dan , serta interaksi gravitasi dengan protoplanet yang lebih masif di daerah ini, menghancurkan planetozimal yang sudah terbentuk. Masuk ke area resonansi ketika melewati planet raksasa di dekatnya, planetosimal menerima percepatan tambahan, menabrak benda langit tetangga dan dihancurkan bukannya menyatu dengan mulus.
Saat Jupiter bermigrasi ke pusat sistem, gangguan yang dihasilkan menjadi semakin jelas. Sebagai hasil dari resonansi ini, planetozimal mengubah eksentrisitas dan kemiringan orbitnya dan bahkan terlempar keluar dari sabuk asteroid. Beberapa protoplanet masif juga terlempar keluar dari sabuk asteroid oleh Jupiter, sementara protoplanet lain kemungkinan bermigrasi ke tata surya bagian dalam, di mana mereka memainkan peran terakhir dalam meningkatkan massa beberapa planet terestrial yang tersisa. Selama periode penipisan ini, pengaruh planet raksasa dan protoplanet masif menyebabkan sabuk asteroid "menipis" menjadi hanya 1% dari massa Bumi, yang sebagian besar merupakan planetozimal kecil. Namun, nilai ini 10-20 kali lebih besar dari nilai massa sabuk asteroid saat ini, yang sekarang menjadi 1/2000 massa Bumi. Diyakini bahwa periode penipisan kedua, yang membawa massa sabuk asteroid ke nilai saat ini, dimulai ketika Jupiter dan Saturnus memasuki resonansi orbit 2:1.
Kemungkinan periode tabrakan raksasa dalam sejarah tata surya bagian dalam memainkan peran penting dalam memperoleh cadangan air Bumi (~6·10 21 kg). Faktanya adalah bahwa air adalah zat yang terlalu mudah menguap untuk terjadi secara alami selama pembentukan Bumi. Kemungkinan besar, itu dibawa ke Bumi dari luar, daerah yang lebih dingin dari tata surya. Mungkin protoplanet dan planetozimal yang dibuang oleh Jupiter di luar sabuk asteroid yang membawa air ke Bumi. Kandidat lain untuk peran pengantar utama air juga sabuk asteroid utama, ditemukan pada tahun 2006, sementara komet dari sabuk Kuiper dan daerah terpencil lainnya konon membawa tidak lebih dari 6% air ke Bumi.
migrasi planet
Menurut hipotesis nebular, dua planet terluar tata surya berada di tempat yang "salah". dan , "raksasa es" tata surya, terletak di wilayah di mana kepadatan bahan nebula yang berkurang dan periode orbit yang panjang membuat pembentukan planet semacam itu menjadi peristiwa yang sangat tidak mungkin. Diyakini bahwa kedua planet ini awalnya terbentuk di orbit dekat Jupiter dan Saturnus, di mana ada lebih banyak bahan bangunan, dan hanya setelah ratusan juta tahun bermigrasi ke posisi modern mereka.
Simulasi yang menunjukkan posisi planet-planet terluar dan sabuk Kuiper: a) Sebelum resonansi orbit Jupiter dan Saturnus 2:1 b) Hamburan benda-benda sabuk Kuiper purba di sekitar Tata Surya setelah pergeseran orbit Neptunus c) Setelah Jupiter mengeluarkan benda-benda sabuk Kuiper keluar dari sistem
Migrasi planet mampu menjelaskan keberadaan dan sifat daerah terluar tata surya. Di luar Neptunus, tata surya berisi sabuk Kuiper, dan , yang merupakan gugus terbuka dari benda-benda es kecil dan memunculkan sebagian besar komet yang diamati di tata surya. Sekarang sabuk Kuiper terletak pada jarak 30-55 AU. dari Matahari, piringan yang tersebar dimulai pada 100 AU. dari Matahari, dan awan Oort berjarak 50.000 AU. dari lampu pusat. Namun, di masa lalu, Sabuk Kuiper jauh lebih padat dan lebih dekat dengan Matahari. Tepi luarnya sekitar 30 AU. dari Matahari, sedangkan tepi dalamnya terletak tepat di belakang orbit Uranus dan Neptunus, yang pada gilirannya juga lebih dekat ke Matahari (sekitar 15-20 SA) dan, terlebih lagi, terletak dalam urutan yang berlawanan: Uranus lebih jauh dari Matahari. Matahari daripada Neptunus.
Setelah pembentukan tata surya, orbit semua planet raksasa terus berubah perlahan di bawah pengaruh interaksi dengan sejumlah besar planetosimal yang tersisa. Setelah 500-600 juta tahun (4 miliar tahun yang lalu), Jupiter dan Saturnus memasuki resonansi orbit 2:1; Saturnus membuat satu revolusi mengelilingi Matahari tepat pada waktu Jupiter membuat 2 putaran. Resonansi ini menciptakan tekanan gravitasi di planet luar, menyebabkan Neptunus lolos dari orbit Uranus dan menabrak sabuk Kuiper kuno. Untuk alasan yang sama, planet-planet mulai melemparkan planetozimal es yang mengelilinginya ke bagian dalam tata surya, sementara mereka sendiri mulai menjauh ke luar. Proses ini berlanjut dengan cara yang sama: di bawah pengaruh resonansi, planetozimal dilemparkan ke bagian dalam sistem oleh setiap planet berikutnya yang mereka temui dalam perjalanan mereka, dan orbit planet-planet itu sendiri bergerak semakin jauh. Proses ini berlanjut sampai planetosimal memasuki zona pengaruh langsung Jupiter, setelah itu gravitasi besar planet ini mengirim mereka ke orbit yang sangat elips atau bahkan membuangnya keluar dari tata surya. Pekerjaan ini, pada gilirannya, sedikit menggeser orbit Jupiter ke dalam. Benda-benda yang dikeluarkan oleh Jupiter ke orbit yang sangat elips membentuk awan Oort, sementara benda-benda yang dikeluarkan oleh Neptunus yang bermigrasi membentuk sabuk Kuiper modern dan cakram yang tersebar. Skenario ini menjelaskan mengapa piringan yang tersebar dan sabuk Kuiper memiliki massa yang rendah. Beberapa objek yang terlontar, termasuk , akhirnya masuk ke dalam resonansi gravitasi dengan orbit Neptunus. Gesekan bertahap dengan piringan yang tersebar membuat orbit Neptunus dan Uranus kembali mulus.
Ada juga hipotesis tentang raksasa gas kelima, yang mengalami migrasi radikal dan didorong keluar selama pembentukan citra modern tata surya ke pinggirannya yang jauh (yang menjadi planet hipotetis Tyukhe atau "Planet X" lainnya) atau bahkan di luar itu (menjadi planet yatim piatu).
Konfirmasi teori planet masif di luar orbit Neptunus ditemukan oleh Konstantin Batygin dan Michael Brown pada 20 Januari 2016, berdasarkan orbit enam objek trans-Neptunus. Massanya, yang digunakan dalam perhitungan, kira-kira 10 massa Bumi, dan revolusi mengelilingi Matahari mungkin memakan waktu 10.000 hingga 20.000 tahun Bumi.
Dipercaya bahwa, tidak seperti planet luar, tubuh bagian dalam sistem tidak mengalami migrasi yang signifikan, karena setelah periode tabrakan raksasa, orbitnya tetap stabil.
Pengeboman berat yang terlambat
Perpecahan gravitasi sabuk asteroid kuno mungkin memulai periode pemboman berat sekitar 4 miliar tahun yang lalu, 500-600 juta tahun setelah pembentukan tata surya. Periode ini berlangsung beberapa ratus juta tahun, dan konsekuensinya masih terlihat di permukaan benda-benda geologis yang tidak aktif di tata surya, seperti Bulan atau Merkurius, dalam bentuk banyak kawah tumbukan. Dan bukti tertua kehidupan di Bumi berasal dari 3,8 miliar tahun yang lalu - hampir segera setelah akhir periode pengeboman berat.
Tabrakan raksasa adalah bagian normal (walaupun jarang terjadi akhir-akhir ini) dari evolusi tata surya. Buktinya adalah tabrakan komet Shoemaker-Levy dengan Jupiter pada 1994, jatuhnya benda angkasa di Jupiter pada 2009, dan kawah meteorit di Arizona. Hal ini menunjukkan bahwa proses pertambahan di tata surya belum selesai, dan karena itu menimbulkan bahaya bagi kehidupan di Bumi.
Pembentukan satelit
Satelit alami terbentuk di sekitar sebagian besar planet di tata surya, serta banyak benda lainnya. Ada tiga mekanisme utama untuk pembentukannya:
- pembentukan dari piringan circumplanetary (dalam kasus raksasa gas)
- formasi dari fragmen tumbukan (dalam kasus tumbukan yang cukup besar pada sudut kecil)
- penangkapan benda terbang
Jupiter dan Saturnus memiliki banyak satelit, seperti , dan , yang mungkin terbentuk dari piringan di sekitar planet raksasa ini dengan cara yang sama seperti planet-planet itu sendiri terbentuk dari piringan di sekitar Matahari muda. Ini ditunjukkan oleh ukurannya yang besar dan kedekatannya dengan planet ini. Sifat-sifat ini tidak mungkin untuk satelit yang diperoleh dengan penangkapan, dan struktur gas dari planet-planet membuat hipotesis pembentukan bulan menjadi tidak mungkin karena tabrakan sebuah planet dengan benda lain.
Masa depan
Para astronom memperkirakan bahwa tata surya tidak akan mengalami perubahan ekstrim sampai Matahari kehabisan bahan bakar hidrogen. Tonggak sejarah ini akan mengawali transisi Matahari dari deret utama diagram Hertzsprung-Russell ke fase. Namun, bahkan dalam fase deret utama bintang, tata surya terus berkembang.
Keberlanjutan jangka panjang
Tata surya adalah sistem kacau di mana orbit planet-planet tidak dapat diprediksi dalam jangka waktu yang sangat lama. Salah satu contoh dari ketidakpastian ini adalah sistem Neptunus-Pluto, yang berada dalam resonansi orbit 3:2. Terlepas dari kenyataan bahwa resonansi itu sendiri akan tetap stabil, tidak mungkin untuk memprediksi dengan pendekatan apa pun posisi Pluto di orbitnya selama lebih dari 10-20 juta tahun (waktu Lyapunov). Contoh lain adalah kemiringan sumbu rotasi Bumi, yang, karena gesekan di dalam mantel Bumi yang disebabkan oleh interaksi pasang surut dengan Bulan, tidak dapat dihitung dari beberapa titik antara 1,5 dan 4,5 miliar tahun di masa depan.
Orbit planet luar kacau dalam skala waktu yang besar: waktu Lyapunov mereka adalah 2-230 juta tahun. Ini tidak hanya berarti bahwa posisi planet dalam orbitnya dari titik ini di masa depan tidak dapat ditentukan dengan pendekatan apa pun, tetapi orbitnya sendiri dapat berubah secara ekstrem. Kekacauan sistem dapat memanifestasikan dirinya paling kuat dalam perubahan eksentrisitas orbit, di mana orbit planet menjadi lebih atau kurang elips.
Tata surya stabil dalam arti tidak ada planet yang dapat bertabrakan dengan planet lain atau terlempar keluar dari sistem dalam beberapa miliar tahun mendatang. Namun, di luar kerangka waktu ini, misalnya, dalam 5 miliar tahun, eksentrisitas orbit Mars dapat tumbuh hingga nilai 0,2, yang akan mengarah pada perpotongan orbit Mars dan Bumi, dan karenanya menjadi nyata. ancaman tabrakan. Dalam periode waktu yang sama, eksentrisitas orbit Merkurius dapat meningkat bahkan lebih, dan kemudian lintasan dekat dapat membuang Merkurius keluar dari tata surya, atau menempatkannya pada jalur tabrakan dengan Venus itu sendiri atau dengan Bumi.
Satelit dan cincin planet
Evolusi sistem bulan planet ditentukan oleh interaksi pasang surut antara tubuh sistem. Karena perbedaan gaya gravitasi yang bekerja pada planet dari sisi satelit di daerah yang berbeda (daerah yang lebih jauh tertarik lebih lemah, sementara yang lebih dekat lebih kuat), bentuk planet berubah - tampaknya sedikit meregang ke arah satelit. Jika arah revolusi satelit di sekitar planet bertepatan dengan arah rotasi planet, dan pada saat yang sama planet berputar lebih cepat dari satelit, maka "bukit pasang surut" planet ini akan terus "lari" ke depan dalam kaitannya ke satelit. Dalam situasi ini, momentum sudut rotasi planet akan ditransfer ke satelit. Ini akan mengarah pada fakta bahwa satelit akan menerima energi dan secara bertahap menjauh dari planet, sementara planet akan kehilangan energi dan berputar semakin lambat.
Bumi dan Bulan adalah contoh konfigurasi seperti itu. Rotasi Bulan adalah pasang surut tetap terhadap Bumi: periode revolusi Bulan mengelilingi Bumi (saat ini sekitar 29 hari) bertepatan dengan periode rotasi Bulan di sekitar porosnya, dan oleh karena itu Bulan selalu berputar ke Bumi di sisi yang sama. Bulan secara bertahap menjauh dari bumi, sementara rotasi bumi secara bertahap melambat. Dalam 50 miliar tahun, jika mereka bertahan dari perluasan Matahari, Bumi dan Bulan akan saling mengunci satu sama lain. Mereka akan memasuki apa yang disebut resonansi spin-orbit, di mana Bulan akan berputar mengelilingi Bumi dalam 47 hari, periode rotasi kedua benda di sekitar porosnya akan sama, dan setiap benda langit akan selalu terlihat. hanya dari satu sisi untuk pasangannya.
Contoh lain dari konfigurasi ini adalah sistem satelit Galilea Jupiter, serta sebagian besar bulan besar Saturnus.
Neptunus dan bulannya Triton, difoto saat terbang lintas misi Voyager 2. Di masa depan, satelit ini kemungkinan akan terkoyak oleh gaya pasang surut, sehingga memunculkan cincin baru di sekitar planet ini.
Skenario yang berbeda menunggu sistem di mana satelit bergerak mengelilingi planet lebih cepat daripada berputar di sekitarnya, atau di mana satelit bergerak berlawanan arah dengan rotasi planet. Dalam kasus seperti itu, deformasi pasang surut planet ini terus-menerus tertinggal di belakang posisi satelit. Ini membalikkan arah transfer momentum sudut antar benda. yang pada gilirannya akan menyebabkan percepatan rotasi planet dan pengurangan orbit satelit. Seiring waktu, satelit akan berputar menuju planet sampai pada titik tertentu jatuh ke permukaan atau atmosfer planet, atau terkoyak oleh gaya pasang surut, sehingga menimbulkan cincin planet. Nasib seperti itu menunggu satelit Mars (dalam 30-50 juta tahun), satelit Neptunus (dalam 3,6 miliar tahun), dan Jupiter, dan setidaknya 16 bulan kecil Uranus dan Neptunus. Satelit Uranus bahkan mungkin bertabrakan dengan bulan tetangga.
Dan akhirnya, pada konfigurasi tipe ketiga, planet dan satelit dipasang secara pasang surut terhadap satu sama lain. Dalam hal ini, "bukit pasang surut" selalu terletak tepat di bawah satelit, tidak ada transfer momentum sudut, dan, sebagai akibatnya, periode orbit tidak berubah. Contoh konfigurasi seperti itu adalah Pluto dan.
Universitas: tidak ditentukan
Pendahuluan 3
Asal usul Tata Surya 4
Evolusi Tata Surya 6
Kesimpulan 9
Referensi 10
pengantar
Cabang astronomi yang mempelajari asal usul dan perkembangan benda langit disebut kosmogoni. Kosmogoni mengeksplorasi proses perubahan bentuk materi kosmik, yang mengarah pada pembentukan benda langit individu dan sistemnya, dan arah evolusi selanjutnya. Penelitian kosmik juga mengarah pada pemecahan masalah seperti munculnya unsur-unsur kimia dan sinar kosmik, munculnya medan magnet dan sumber emisi radio.
Penyelesaian masalah kosmogonik dikaitkan dengan kesulitan besar, karena kemunculan dan perkembangan benda langit terjadi sangat lambat sehingga tidak mungkin untuk melacak proses ini melalui pengamatan langsung; waktu jalannya peristiwa kosmik begitu lama sehingga seluruh sejarah astronomi, dibandingkan dengan durasinya, tampaknya hanya sekejap. Oleh karena itu, kosmogoni, dengan membandingkan sifat-sifat fisik benda langit yang diamati secara bersamaan, menetapkan ciri-ciri karakteristik dari tahap-tahap perkembangannya yang berurutan.
Minimnya data aktual menyebabkan perlunya memformalkan hasil studi kosmogonik dalam bentuk hipotesis, yakni hipotesis. asumsi ilmiah berdasarkan pengamatan, perhitungan teoritis dan hukum dasar alam. Perkembangan lebih lanjut dari hipotesis menunjukkan sejauh mana itu sesuai dengan hukum alam dan penilaian kuantitatif dari fakta-fakta yang diprediksi olehnya.
Para astronom di masa lalu menawarkan banyak teori untuk pembentukan tata surya, dan pada tahun 40-an abad kedua puluh, astronom Soviet Otto Schmidt menyarankan bahwa Matahari, yang berputar di sekitar pusat Galaksi, menangkap awan debu. Dari substansi awan debu dingin yang besar ini membentuk benda-benda pra-planet padat yang dingin - planetesimal.
Asal usul tata surya
Batuan tertua yang ditemukan dalam sampel tanah bulan dan meteorit berusia sekitar 4,5 miliar tahun. Perhitungan usia Matahari memberi nilai dekat - 5 miliar tahun. Secara umum diterima bahwa semua benda yang saat ini membentuk tata surya terbentuk sekitar 4,5-5 miliar tahun yang lalu.
Menurut hipotesis yang paling berkembang, mereka semua terbentuk sebagai hasil evolusi dari awan gas dan debu yang sangat dingin. Hipotesis ini menjelaskan dengan cukup baik banyak fitur struktur tata surya, khususnya perbedaan signifikan antara kedua kelompok planet.
Selama beberapa miliar tahun, awan itu sendiri dan materi penyusunnya berubah secara signifikan. Partikel-partikel yang membentuk awan ini berputar mengelilingi Matahari dalam berbagai orbit.
Sebagai hasil dari beberapa tumbukan, partikel-partikel itu dihancurkan, sementara di tempat lain mereka digabungkan menjadi partikel yang lebih besar. Gumpalan materi yang lebih besar muncul - embrio planet masa depan dan benda lain.
"Pemboman" meteorit terhadap planet-planet juga dapat dianggap sebagai konfirmasi dari ide-ide ini - pada kenyataannya, ini adalah kelanjutan dari proses yang mengarah pada pembentukan mereka di masa lalu. Saat ini, ketika semakin sedikit materi meteorit yang tersisa di ruang antarplanet, proses ini jauh lebih tidak intens daripada pada tahap awal pembentukan planet.
Pada saat yang sama, redistribusi materi dan diferensiasinya terjadi di awan. Di bawah pengaruh pemanasan yang kuat, gas keluar dari sekitar Matahari (kebanyakan yang paling umum di Semesta - hidrogen dan helium) dan hanya partikel refraktori padat yang tersisa. Dari zat ini, Bumi, satelitnya - Bulan, serta planet-planet lain dari kelompok terestrial terbentuk.
Selama pembentukan planet-planet dan kemudian selama miliaran tahun, proses peleburan, kristalisasi, oksidasi dan proses fisik dan kimia lainnya terjadi di kedalaman dan di permukaannya. Hal ini menyebabkan perubahan signifikan dalam komposisi asli dan struktur materi dari mana semua badan tata surya yang ada saat ini terbentuk.
Jauh dari Matahari, di pinggiran awan, volatil ini membeku menjadi partikel debu. Kandungan relatif hidrogen dan helium ternyata meningkat. Dari zat ini, planet-planet raksasa terbentuk, yang ukuran dan massanya secara signifikan melebihi planet-planet dari kelompok terestrial. Bagaimanapun, volume bagian periferal awan lebih besar, dan oleh karena itu, massa zat dari mana planet-planet yang jauh dari Matahari terbentuk juga lebih besar.
Data tentang sifat dan komposisi kimia dari satelit planet-planet raksasa, yang diperoleh dalam beberapa tahun terakhir dengan bantuan pesawat ruang angkasa, telah menjadi konfirmasi lain dari validitas gagasan modern tentang asal usul benda-benda tata surya. Dalam kondisi ketika hidrogen dan helium, yang telah pergi ke pinggiran awan protoplanet, menjadi bagian dari planet raksasa, satelit mereka ternyata mirip dengan Bulan dan planet terestrial.
Namun, tidak semua materi awan protoplanet termasuk dalam komposisi planet dan satelitnya. Banyak gumpalan materinya tetap berada di dalam sistem planet dalam bentuk asteroid dan bahkan benda yang lebih kecil, dan di luarnya dalam bentuk inti komet.
Evolusi tata surya
Secara teoritis, planet-planet terbentuk bersama dengan Matahari pada waktu yang hampir bersamaan dan berada dalam keadaan plasma. Sistem terpadu terbentuk selama interaksi gravitasi yang mendukungnya pada saat ini. Di masa depan, planet-planet, sebagai sistem yang kurang intensif energi, dengan cepat beralih ke proses fusi nuklir dan molekuler, pembentukan kerak, dan evolusi informasi.
Proses pendinginan, kehilangan energi dimulai dari pinggiran sistem. Planet-planet jauh mendingin lebih awal, materi berpindah ke keadaan molekuler, dan pembentukan kerak terjadi. Di sini, faktor informasi eksternal dalam bentuk radiasi kosmik dihubungkan dengan persyaratan energi proses. Inilah yang ditulis oleh V. I. Vernadsky pada tahun 1965: ... dalam sejarah planet Bumi, kita terus-menerus, benar-benar menemukan manifestasi energi dan material dari Bima Sakti - dalam bentuk materi kosmik - meteorit dan debu (yang sering diambil diperhitungkan oleh ahli geologi) dan material dan energi, tidak terlihat oleh mata dan disadari oleh seseorang yang tidak dapat dirasakan dengan menembus radiasi kosmik. Peneliti otoritatif lain dari abad terakhir, Hess, pada tahun 1933 membuktikan bahwa radiasi ini - aliran - terus-menerus membawa partikel elementer ke planet kita, ke dalam biosfernya, menyebabkan ionisasi udara, yang terpenting dalam energi cangkang bumi.
Pembentukan kerak planet merupakan interaksi energi-informasi, setelah itu sistem planet termasuk dalam proses pertukaran informasi galaksi. Kuantum kehilangan energi berikutnya oleh sistem planet digantikan oleh peningkatan tingkat informasi yang menghemat energi. Biopolimer di bawah pengaruh informasi eksternal yang meningkat membentuk konglomerat molekuler kompleks, yang perkembangannya mengarah pada penampilan sel hidup dan kehidupan organik. Peran faktor eksternal dalam asal usul kehidupan telah lama dibahas oleh para ilmuwan. Salah satu versi pertama dikemukakan oleh Arrhenius (1859-1927) bahwa di antara debu kosmik yang tersebar di ruang hampa harus ada perselisihan yang tak terhitung jumlahnya - kuman materi hidup yang berasal dari planet, planet terestrial, dan mereka kembali jatuh dalam perjalanan waktu. Versi lain adalah pemindahan makhluk hidup dengan bantuan meteorit. Tanpa menolak versi-versi ini, kami cenderung percaya bahwa transmisi utama bukan hanya materi, tetapi pengaruh materi-informasi, gelombang dan medan.
Adapun struktur informasi energi apa pun, tata surya dicirikan oleh peningkatan tingkat informasi organisasi materi dengan penurunan potensi energi sistem. Tidak diragukan lagi, dalam proses pendinginan planet-planet yang jauh, potensi energi total tata surya lebih tinggi dari sekarang, oleh karena itu, tingkat informasi kehidupan planet-planet yang jauh, tentu saja, lebih rendah dari apa yang kita amati sekarang di Bumi.
Pertumbuhan tingkat interaksi informasi di tata surya meningkat seiring dengan turunnya tingkat energi keseluruhan sistem. Penerimaan informasi eksternal oleh planet-planet yang jauh terjadi dengan interaksi yang sesuai dari tingkat energi internal sistem dan tingkat informasi eksternal. Pada saat itu, sistem pertukaran energi-informasi galaksi baru saja mencapai keseimbangan. Selanjutnya, ketika Tata Surya dan seluruh Alam Semesta berkembang, pertukaran informasi energi diperkaya dengan informasi tingkat yang lebih tinggi, potensi energi dari kedua atom informasi individu (yaitu Tata Surya) dan seluruh galaksi menurun.
Kembali ke tata surya, perlu dicatat bahwa, kemungkinan besar, evolusi planet-planet yang jauh terjadi dalam waktu yang lebih singkat, karena laju pendinginannya lebih tinggi. Pada saat yang sama, potensi energi yang tinggi dari tata surya tidak memungkinkan mereka untuk mencapai keseimbangan. Semua faktor ini, tentu saja, tidak berkontribusi pada pengembangan informasi sistem ini. Oleh karena itu, perkembangan mereka dengan cepat mencapai puncak informasinya, yaitu. keadaan evolusi sistem seperti itu, ketika materi fisik padat yang mengikat energi tidak lagi mampu menjaga sistem dari peluruhan energi. Ini adalah keadaan energi minimum dari keseluruhan sistem. Proses disintegrasi tingkat organisasi materi yang lebih tinggi dimulai dengan pelepasan energi.
Pada skala tata surya, proses peluruhan memakan waktu yang sangat lama, keenam planet pendingin tata surya (Pluto, Neptunus, Uranus, Saturnus, Jupiter, Mars) berada dalam keadaan peluruhan molekul, penurunan konstan tingkat energi transisi energi menjadi vakum fisik. Di masa depan, proses peluruhan molekul berubah menjadi peluruhan nuklir, jarak antar inti berkurang, dan materi superpadat terbentuk. Pada tahap peluruhan ini, jumlah energi maksimum dilepaskan ke ruang hampa.
Kesimpulan
Menurut konsep modern, pembentukan tata surya dimulai sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu dengan keruntuhan gravitasi sebagian kecil dari awan molekul antarbintang raksasa. Sebagian besar materi berakhir di pusat gravitasi keruntuhan, diikuti oleh pembentukan bintang - Matahari. Substansi yang tidak jatuh ke pusat membentuk cakram protoplanet yang berputar di sekitarnya, dari mana planet-planet, satelitnya, asteroid, dan benda kecil tata surya lainnya kemudian terbentuk.
Hipotesis pembentukan tata surya dari awan gas dan debu - hipotesis nebular - awalnya diajukan pada abad ke-18 oleh Emmanuel Swedenborg, Immanuel Kant dan Pierre-Simon Laplace. Di masa depan, perkembangannya terjadi dengan partisipasi banyak disiplin ilmu, termasuk astronomi, fisika, geologi, dan ilmu keplanetan. Dengan munculnya zaman ruang angkasa pada 1950-an, serta penemuan planet di luar tata surya (eksoplanet) pada 1990-an, model ini telah diuji dan disempurnakan berkali-kali untuk menjelaskan data dan pengamatan baru.
Teman-teman! Anda memiliki kesempatan unik untuk membantu siswa seperti Anda! Jika situs kami membantu Anda menemukan pekerjaan yang tepat, maka Anda pasti mengerti bagaimana pekerjaan yang Anda tambahkan dapat mempermudah pekerjaan orang lain.
Jika Abstrak, menurut Anda, berkualitas buruk, atau Anda telah melihat karya ini, beri tahu kami.
(sekarang sekitar 100 sistem planet telah ditemukan, sudah menjadi kebiasaan untuk berbicara bukan tentang matahari, tetapi tentang sistem planet) mulai diputuskan sekitar 200 tahun yang lalu, ketika dua ilmuwan terkemuka - filsuf I. Kant, ahli matematika dan astronom P. Laplace hampir secara bersamaan merumuskan hipotesis ilmiah pertama tentang asal-usulnya. Harus dikatakan bahwa hipotesis itu sendiri dan diskusi di sekitar mereka dan hipotesis lain (misalnya, J. Jeans) sepenuhnya bersifat spekulatif. Hanya di tahun 50-an. abad ke-20 cukup data yang dikumpulkan untuk memungkinkan perumusan hipotesis modern.
Sebuah hipotesis yang komprehensif tentang asal usul sistem planet, yang akan menjelaskan secara rinci isu-isu seperti perbedaan komposisi kimia dan isotop planet dan atmosfernya, tidak ada sampai saat ini. Pada saat yang sama, ide-ide modern tentang asal usul sistem planet cukup percaya diri menafsirkan isu-isu seperti pembagian planet menjadi dua kelompok, perbedaan utama dalam komposisi kimia, dan sejarah dinamis sistem planet.
Pembentukan planet sangat cepat; dengan demikian, dibutuhkan sekitar 100.000.000 tahun untuk membentuk Bumi. Perhitungan yang dilakukan dalam beberapa tahun terakhir telah menunjukkan bahwa hipotesis modern tentang pembentukan planet cukup kuat.
Penggumpalan partikel
Dalam piringan protoplanet yang terbentuk, penggabungan partikel dimulai. Menempel disediakan oleh struktur partikel. Mereka adalah partikel debu karbon, silikat atau besi, di mana "mantel bulu" salju (air, metana, dll.) tumbuh. Laju rotasi partikel debu di sekitar Matahari cukup tinggi (ini adalah kecepatan Keplerian, yaitu puluhan kilometer per detik), tetapi kecepatan relatifnya sangat kecil, dan selama tumbukan partikel-partikel tersebut saling menempel menjadi gumpalan-gumpalan kecil. bahan dari situs
Penampakan planet-planet
Dengan sangat cepat, gaya tarik menarik mulai memainkan peran yang menentukan dalam peningkatan gumpalan. Hal ini menyebabkan fakta bahwa laju pertumbuhan agregat yang terbentuk sebanding dengan massanya kira-kira hingga pangkat lima. Akibatnya, satu benda besar tetap berada di setiap orbit - planet masa depan dan, mungkin, beberapa benda lain dengan massa yang jauh lebih kecil, yang menjadi satelitnya.
pengeboman planet
Pada tahap terakhir, bukan lagi partikel yang jatuh ke Bumi dan planet lain, tetapi benda seukuran asteroid. Mereka berkontribusi pada pemadatan materi, pemanasan perut dan munculnya jejak di permukaannya dalam bentuk laut dan kawah. Periode ini adalah
Saat ini, banyak hipotesis tentang asal usul tata surya diketahui, termasuk yang diajukan secara independen oleh filsuf Jerman I. Kant (1724-1804) dan matematikawan dan fisikawan Prancis P. Laplace (1749-1827). Sudut pandang I. Kant adalah perkembangan evolusioner dari nebula berdebu dingin, di mana tubuh masif pusat, Matahari, pertama kali muncul, dan kemudian planet-planet lahir. P. Laplace menganggap nebula asli berupa gas dan sangat panas, dalam keadaan rotasi cepat. Mengompresi di bawah pengaruh gaya gravitasi universal, nebula berputar lebih cepat dan lebih cepat karena hukum kekekalan momentum sudut. Di bawah aksi gaya sentrifugal besar yang timbul dari rotasi cepat di sabuk khatulistiwa, cincin secara berurutan dipisahkan darinya, berubah menjadi planet sebagai akibat dari pendinginan dan kondensasi. Jadi, menurut teori P. Laplace, planet-planet terbentuk sebelum Matahari. Terlepas dari perbedaan antara dua hipotesis yang dipertimbangkan, keduanya berasal dari ide yang sama - tata surya muncul sebagai hasil dari perkembangan alami nebula. Jadi ide ini kadang-kadang disebut hipotesis Kant-Laplace. Namun, ide ini harus ditinggalkan karena banyak kontradiksi matematis, dan digantikan oleh beberapa "teori pasang surut".
Teori yang paling terkenal dikemukakan oleh Sir James Jeans, seorang ahli astronomi terkenal pada tahun-tahun antara Perang Dunia Pertama dan Kedua. (Dia juga seorang astrofisikawan terkemuka, dan hanya menjelang akhir karirnya dia beralih ke menulis buku untuk pemula.)
Beras. 1. Teori pasang surut Jeans. Sebuah bintang lewat di dekat Matahari, membentang
darinya suatu zat (Gbr. A dan B); planet terbentuk dari bahan ini (Gbr. C)
Menurut Jeans, materi planet "ditarik" dari Matahari oleh bintang terdekat, dan kemudian hancur menjadi bagian-bagian terpisah, membentuk planet. Pada saat yang sama, planet-planet terbesar (Saturnus dan Jupiter) terletak di pusat sistem planet, di mana pernah ada bagian menebal dari nebula berbentuk cerutu.
Jika memang demikian, maka sistem planet akan sangat langka, karena bintang-bintang dipisahkan satu sama lain oleh jarak yang sangat jauh, dan sangat mungkin bahwa sistem planet kita dapat mengklaim sebagai satu-satunya di Galaksi. Tapi matematikawan menyerang lagi, dan akhirnya teori pasang surut bergabung dengan cincin Laplace gas di keranjang sampah sains. satu
2. Teori modern tentang asal usul tata surya
Menurut konsep modern, planet-planet tata surya terbentuk dari gas dingin dan awan debu yang mengelilingi Matahari miliaran tahun yang lalu. Sudut pandang ini paling konsisten tercermin dalam hipotesis ilmuwan Rusia, Akademisi O.Yu. Schmidt (1891-1956), yang menunjukkan bahwa masalah kosmologi dapat diselesaikan dengan upaya bersama antara astronomi dan ilmu bumi, terutama geografi, geologi, dan geokimia. Di jantung hipotesis O.Yu. Schmidt adalah ide pembentukan planet dengan menggabungkan partikel padat dan debu. Awan gas dan debu yang muncul di dekat Matahari awalnya terdiri dari 98% hidrogen dan helium. Elemen yang tersisa terkondensasi menjadi partikel debu. Pergerakan gas yang kacau di awan dengan cepat berhenti: digantikan oleh pergerakan awan yang tenang di sekitar Matahari.
Partikel debu terkonsentrasi di bidang tengah, membentuk lapisan dengan kepadatan yang meningkat. Ketika kerapatan lapisan mencapai nilai kritis tertentu, gravitasinya sendiri mulai "bersaing" dengan gravitasi Matahari. Lapisan debu ternyata tidak stabil dan hancur menjadi gumpalan debu yang terpisah. Bertabrakan satu sama lain, mereka membentuk banyak benda padat terus menerus. Yang terbesar dari mereka memperoleh orbit yang hampir melingkar dan dalam pertumbuhannya mulai menyalip tubuh lain, menjadi embrio potensial planet masa depan. Seperti benda yang lebih masif, neoplasma menempel pada diri mereka sendiri materi yang tersisa dari awan gas dan debu. Pada akhirnya, sembilan planet besar terbentuk, yang pergerakannya di orbit tetap stabil selama miliaran tahun.
Dengan mempertimbangkan karakteristik fisik, semua planet dibagi menjadi dua kelompok. Salah satunya terdiri dari planet terestrial yang relatif kecil - Merkurius, Venus, Bumi dan Mars. Substansi mereka dibedakan oleh kepadatan yang relatif tinggi: rata-rata, sekitar 5,5 g / cm 3, yang 5,5 kali lebih tinggi dari kepadatan air. Kelompok lain terdiri dari planet-planet raksasa: Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus. Planet-planet ini memiliki massa yang sangat besar. Dengan demikian, massa Uranus sama dengan 15 massa Bumi, dan Jupiter adalah 318. Planet-planet raksasa sebagian besar terdiri dari hidrogen dan helium, dan kerapatan rata-rata materinya mendekati kerapatan air. Ternyata, planet-planet tersebut tidak memiliki permukaan padat yang mirip dengan permukaan planet-planet terestrial. Tempat khusus ditempati oleh planet kesembilan - Pluto, ditemukan pada Maret 1930. Dalam ukuran, itu lebih dekat ke planet terestrial. Belum lama ini ditemukan bahwa Pluto adalah planet ganda: terdiri dari badan pusat dan satelit yang sangat besar. Kedua benda langit berputar di sekitar pusat massa yang sama.
Selama pembentukan planet, pembagian mereka menjadi dua kelompok disebabkan oleh fakta bahwa di bagian awan yang jauh dari Matahari, suhunya rendah dan semua zat, kecuali hidrogen dan helium, membentuk partikel padat. Di antara mereka, metana, amonia, dan air mendominasi, yang menentukan komposisi Uranus dan Neptunus. Komposisi planet paling masif - Jupiter dan Saturnus, di samping itu, ternyata merupakan sejumlah besar gas. Di wilayah planet terestrial, suhunya jauh lebih tinggi, dan semua zat yang mudah menguap (termasuk metana dan amonia) tetap dalam keadaan gas, dan, oleh karena itu, tidak termasuk dalam komposisi planet. Planet-planet dari kelompok ini terbentuk terutama dari silikat dan logam. 2
Model geosentris alam semesta pertama diusulkan oleh ahli matematika Alexander Ptolemy pada tahun 150 M. Modelnya diterima oleh para teolog Kristen dan, pada kenyataannya, dikanonisasi - diangkat ke peringkat kebenaran mutlak. Menurut model ini, Bumi yang diam menempati posisi sentral di Alam Semesta, dan Matahari, Bulan, planet-planet, dan bintang-bintang berputar mengelilinginya dalam bidang yang berbeda. Namun, ide serupa telah dikemukakan jauh sebelumnya oleh filsuf Yunani kuno Aristoteles (384–322 SM). Dia berpendapat bahwa Bumi adalah pusat alam semesta. Dan ide-ide Aristoteles ini melumpuhkan pikiran para pemikir selama satu setengah ribu tahun, yang sebagian besar difasilitasi oleh Gereja Kristen, yang mengkanonisasi mereka.
Nicolaus Copernicus adalah orang pertama yang mampu membantah Claudius Ptolemy dan secara ilmiah membuktikan bahwa Bumi bukanlah pusat Alam Semesta. Dia menempatkan Matahari di pusat alam semesta dan menciptakan model heliosentris alam semesta. Khawatir akan penganiayaan gereja, Copernicus memberikan karyanya untuk dicetak sesaat sebelum kematiannya. Sistemnya diterbitkan setelah kematian ilmuwan besar itu. Namun, gereja mengutuk dia dan buku itu dan secara resmi melarangnya.
Pendukung teori Copernicus adalah Galileo Gallilei, yang pertama kali menggunakan teleskop untuk mempelajari langit berbintang dan melihat bahwa Alam Semesta jauh lebih besar dari yang diperkirakan sebelumnya, dan bahwa ada satelit di sekitar planet, yang, seperti planet di sekitar Matahari, berputar mengelilingi planet mereka. Gallileo secara eksperimental mempelajari hukum gerak. Tetapi gereja melakukan penganiayaan terhadap ilmuwan dan menjatuhkan pengadilan Inkuisisi kepadanya. Galileo takut akan siksaan dan nasib Giordano Bruno dan secara resmi meninggalkan ajarannya. Tapi meninggalkan pengadilan, dia diduga bergumam: "Namun (Bumi) itu berputar."
Giordano Bruno melangkah lebih jauh dari Copernicus dan Galileo: ia menciptakan doktrin bahwa bintang-bintang itu seperti Matahari, bahwa planet-planet juga bergerak dalam orbit mengelilingi bintang-bintang. Selain itu, ia berpendapat bahwa ada banyak dunia berpenghuni di Alam Semesta, selain manusia, ada makhluk berpikir lain di Alam Semesta. Untuk ini, Giordano dikutuk oleh Gereja Kristen dan dibakar di tiang pancang, dan ajarannya dikutuk.
Giordano Bruno memiliki ingatan yang luar biasa, mereka mengatakan bahwa ia mampu menghafal 26 ribu pasal kanon dan hukum perdata, 6 ribu bagian dari Alkitab dan seribu puisi karya Ovid. Berkat hadiah ini, dia diterima di istana adipati dan raja-raja Eropa, di mana dia mendiskusikan matematika, astronomi, dan filsafat dengan senang hati. Bruno menganjurkan agama cinta untuk semua orang tanpa kecuali. Dia terpesona dengan bakat oratoris dan pengetahuannya. Bruno bepergian ke seluruh Eropa. Raja Henry III menjadikannya profesor luar biasa di Sorbonne.
Studi fisik Descartes berhubungan terutama dengan mekanika, optik, dan struktur umum alam semesta. Dia percaya bahwa Semesta sepenuhnya dipenuhi dengan materi yang bergerak dan mandiri dalam manifestasinya. Descartes tidak mengakui atom dan kekosongan yang tidak dapat dibagi dan dengan tajam mengkritik para atomis, baik kuno maupun kontemporer. Selain materi biasa, ia memilih kelas luas materi halus tak kasat mata, dengan bantuannya ia mencoba menjelaskan aksi panas, gravitasi, listrik, dan magnet. Descartes memperkenalkan konsep momentum, merumuskan hukum kekekalan momentum. Mempelajari hukum perambatan cahaya - pemantulan dan pembiasan. Dia memiliki gagasan eter sebagai pembawa cahaya, penjelasan tentang pelangi. Descartes menurunkan hukum pembiasan cahaya pada batas dua media yang berbeda, yang memungkinkan untuk meningkatkan instrumen optik, termasuk teleskop.
Hipotesis tentang asal usul tata surya
Banyak peneliti telah mencoba memecahkan masalah asal usul tata surya. Hipotesis ilmiah pertama untuk pembentukan tata surya diajukan pada tahun 1644 oleh Rene Descartes. Menurutnya, tata surya terbentuk dari nebula primer yang berbentuk piringan dan terdiri dari gas dan debu. Pada tahun 1745, Buffon menyarankan bahwa materi dari mana planet-planet terbentuk telah terkoyak dari Matahari oleh beberapa komet besar atau bintang lain yang lewat terlalu dekat. Filsuf I. Kant dan matematikawan P. Laplace pada akhir abad ke-19 mengajukan hipotesis mereka, yang intinya adalah bahwa bintang dan planet terbentuk dari debu kosmik melalui kompresi bertahap dari nebula gas-debu asli.
Hipotesis Kant dan Laplace berbeda. Kant melanjutkan dari perkembangan evolusi nebula berdebu dingin, di mana tubuh masif pusat pertama kali muncul - Matahari masa depan, dan kemudian planet-planet. Menurut Laplace, nebula aslinya berbentuk gas dan panas dan berotasi dengan cepat. Mengompresi di bawah pengaruh gaya gravitasi universal, ia berputar lebih cepat dan lebih cepat. Karena gaya sentrifugal di sabuk khatulistiwa, cincin secara berurutan dipisahkan darinya. Selanjutnya, cincin-cincin ini mengembun, dan planet-planet muncul. Menurut Laplace, planet-planet terbentuk sebelum Matahari. Terlepas dari perbedaan signifikan antara hipotesis ini, mereka digabungkan menjadi satu: tata surya muncul sebagai hasil dari perkembangan alami nebula gas-debu sebagai hasil kondensasi. Hipotesis Kant dan Laplace gagal mengatasi distribusi momentum sudut tata surya yang tidak biasa antara benda pusat - Matahari dan planet-planet. Momentum sudut adalah "cadangan rotasi" sistem. Rotasi ini terdiri dari gerakan orbit planet-planet dan rotasi di sekitar sumbu Matahari dan planet-planetnya. Hipotesis Jeans (awal abad ke-20) menjelaskan pembentukan tata surya secara kebetulan, menganggapnya sebagai fenomena paling langka. Substansi dari mana planet-planet kemudian terbentuk dikeluarkan dari Matahari yang agak "tua" selama perjalanan yang tidak disengaja dari bintang tertentu di dekatnya. Berkat gaya pasang surut yang bekerja dari sisi bintang yang datang, semburan gas dikeluarkan dari lapisan permukaan Matahari. Jet ini tetap berada di lingkungan gravitasi Matahari. Di masa depan, jet itu mengembun dan berubah menjadi planet. Jika hipotesis Jeans benar, maka akan ada lebih sedikit sistem planet di Galaksi. Oleh karena itu, hipotesis Jeans harus ditolak. Selain itu, juga tidak mampu menjelaskan distribusi momentum sudut di tata surya. Perhitungan Lyman Spitzer menunjukkan bahwa substansi jet yang dikeluarkan dari bintang harus menghilang di ruang sekitarnya, dan kondensasinya tidak akan terjadi. Versi terbaru dari hipotesis Jeans, yang dikembangkan oleh Wolfson, menunjukkan bahwa pancaran gas dari mana planet-planet terbentuk dikeluarkan bukan dari Matahari, tetapi dari bintang lepas besar yang terbang melewati (10 kali radius orbit Bumi saat ini) dan massa yang relatif kecil. Perhitungan menunjukkan bahwa jika sistem planet terbentuk dengan cara ini, maka jumlahnya akan sangat sedikit di Galaksi (satu sistem planet per 100.000 bintang). Penemuan planet di sekitar banyak bintang akhirnya mengubur hipotesis Jeans-Wulfson.
Ternyata bagian terbesar dari momentum sudut tata surya terkonsentrasi pada gerakan orbit planet-planet raksasa Yupiter dan Saturnus. Dari sudut pandang hipotesis Laplace, ini sama sekali tidak dapat dipahami. Ketika sebuah cincin terpisah dari nebula yang berotasi cepat, lapisan nebula tempat Matahari kemudian mengembun memiliki, per satuan massa, momentum sudut yang kira-kira sama dengan bahan cincin yang terpisah. Dengan demikian, total momentum sudut total planet-planet harus jauh lebih kecil daripada "proto-matahari". Oleh karena itu, kesimpulan utama dari hipotesis Kant dan Laplace bertentangan dengan distribusi aktual momentum sudut antara Matahari dan planet-planet.
H. Alven, menyimpan hipotesis Kant dan Laplace, menyarankan bahwa Matahari pernah memiliki medan elektromagnetik yang sangat kuat. Nebula yang mengelilingi bintang terdiri dari atom netral. Di bawah aksi radiasi dan tumbukan, atom menjadi terionisasi. Ion-ion jatuh ke dalam perangkap dari garis medan magnet dan terbawa setelah berputar termasyhur. Perlahan-lahan, Matahari kehilangan momen rotasinya, memindahkannya ke awan gas. Kelemahan hipotesis yang diajukan adalah bahwa atom dari unsur paling ringan seharusnya terionisasi lebih dekat ke Matahari, sedangkan atom unsur berat - lebih jauh. Ini berarti bahwa planet-planet yang paling dekat dengan Matahari harus terdiri dari hidrogen dan helium, dan planet-planet yang lebih jauh dari besi dan nikel. Fakta berkata lain. Untuk mengatasi kesulitan ini, astronom F. Hoyle menyarankan bahwa Matahari berasal dari kedalaman nebula. Itu berputar dengan cepat, dan nebula menjadi semakin datar, berubah menjadi piringan. Secara bertahap, disk juga mulai berakselerasi, dan Matahari melambat. Momentum sudut dalam hal ini diteruskan ke disk. Kemudian planet-planet terbentuk di piringan. Tetapi tidak mungkin membayangkan perlambatan Matahari tanpa campur tangan kekuatan ketiga. Kesulitan dan kontradiksi dari hipotesis Hoyle adalah bahwa tidak mudah untuk membayangkan bagaimana kelebihan hidrogen dan helium dapat "disortir" dalam piringan gas asli dari mana planet-planet terbentuk, karena komposisi kimia planet-planet jelas berbeda dari itu. dari matahari; kedua, tidak sepenuhnya jelas bagaimana gas ringan meninggalkan tata surya (proses penguapan yang diusulkan oleh Hoyle mengalami kesulitan yang cukup besar). Kesulitan utama hipotesis Hoyle adalah persyaratan medan magnet yang terlalu kuat untuk "proto-matahari", yang sangat bertentangan dengan konsep astrofisika modern.
Otto Yulievich Schmidt (1891-1956) pada tahun 1937. Potret Nesterov. Foto dari situs: http://territa.ru/ |
Pada tahun 1944, O. Yu. Schmidt mengajukan hipotesis yang menyatakan bahwa sistem planet terbentuk dari materi yang ditangkap dari nebula gas-debu yang pernah dilalui Matahari, yang bahkan kemudian memiliki penampilan yang hampir "modern". Tidak ada kesulitan dengan torsi dalam hipotesis ini. Mulai tahun 1961, hipotesis ini dikembangkan oleh kosmogonis Inggris Littleton. Perlu dicatat bahwa agar Matahari dapat menangkap materi dalam jumlah yang cukup, kecepatannya terhadap nebula harus sangat kecil, sekitar seratus meter per detik. Sederhananya, Matahari harus terjebak di awan ini dan bergerak bersamanya. Dalam hipotesis ini, pembentukan planet tidak terkait dengan proses pembentukan bintang. Tetapi hipotesis ini tidak menjawab pertanyaan: di mana, kapan, dan bagaimana Matahari terbentuk? Fisika kosmik modern mengasumsikan (meskipun tidak jelas mengapa?) bahwa gas, ketika massa dan kepadatannya mencapai nilai tertentu, di bawah pengaruh gaya tariknya sendiri, dikompresi dan dipadatkan, membentuk bola gas dingin. Asumsi kompresi spontan awan gas sangat sembrono. Pemampatan seperti itu tidak diamati di mana pun di alam, dan tidak mungkin. Tetapi hipotesis ini menyatakan bahwa, sebagai akibat dari kompresi yang terus-menerus, suhu bola gas harus naik, karena energi potensial partikel dalam medan tarik bola gas dianggap berkurang ketika mendekati pusat. |
Suhu awan saat itu adalah -220 derajat Celcius. Awalnya, awan itu homogen, dan kemudian gumpalan mulai muncul di dalamnya ( tapi mengapa, hipotesis tidak menjelaskan; A.G.), terutama karena kontraksi gravitasi ( tapi apa kompres gas dan debu? A.G.). Akibatnya, materi di awan mulai memanas dan berdiferensiasi dengan memisahkan unsur-unsur kimia dan senyawanya dalam medan gravitasi ( tapi apa yang menciptakan medan gravitasi ini? A.G.). Jadi, ahli astrofisika L. Spitzer menunjukkan bahwa jika massa awan 10-20 ribu kali lebih besar dari massa Matahari, dan kepadatan materi di dalamnya lebih dari 20 atom per cm kubik, maka awan seperti itu dimulai. menyusut di bawah pengaruh massanya sendiri. ( Namun awan padat seperti itu belum ditemukan di Galaksi.).
Tapi bagaimana awan seperti itu terbentuk dengan sendirinya? Bagaimana kompres ke tekanan seperti itu? Gas hanya dapat dikompresi jika didinginkan. Dalam hal ini, pertama-tama berubah menjadi cairan, dan kemudian menjadi fase padat. Ketika padatan seperti itu dipanaskan, ia menguap dan berubah kembali menjadi awan. Jadi, misalnya, komet berperilaku saat mendekati Matahari. Mereka menguap dan kehilangan massa. Ahli astrofisika menyarankan bahwa Protosun dengan awan protoplanet terbentuk sekitar 6 miliar tahun yang lalu. Materi di awan protoplanet didistribusikan secara merata pada awalnya, dan kemudian mulai mengelompok di area yang terpisah, dari mana bintang-bintang kemudian terbentuk. Tetapi hipotesis ini tidak menjelaskan dengan cara apa pun mengapa gugusan dan gugusan mulai terbentuk di awan protoplanet yang homogen. Tetapi jika kita berasumsi bahwa, bertentangan dengan hukum fisika, awan gas menjadi bola, dan bola menyusut menjadi bintang, maka tidak mungkin untuk menjelaskan sumber energi bintang ini, yang memungkinkannya memancarkan partikel dan gelombang elektromagnetik. . Lagi pula, sebelum reaksi termonuklir dimulai, suhu di perut bintang awan harus naik setidaknya 20 juta derajat Kelvin. Jika sumber energi non-gravitasi lain tidak muncul, maka proses radiasi akibat kompresi bintang akan dengan cepat menyebabkan habisnya energi, dan bintang seperti itu akan menguap dan kembali berubah menjadi awan lepas, tetapi tidak akan bersinar. . Namun, proses kompresi, bertentangan dengan semua hukum fisika, mengarah pada fakta bahwa daerah pusat bintang dipanaskan hingga suhu yang sangat tinggi, tekanan di dalamnya menjadi sangat tinggi sehingga reaksi fusi termonuklir inti hidrogen dari inti helium dimulai. Dalam hal ini, banyak energi dilepaskan, yang memanaskan bola gas. Fusi termonuklir membutuhkan suhu beberapa puluh juta derajat. Periode di mana sebuah bintang, menyusut dari awan gas, mencapai keadaan ketika reaksi termonuklir mulai beroperasi di daerah pusatnya disebut periode kontraksi. Setelah semua hidrogen di bintang berubah menjadi helium, ia akan mencapai tahap raksasa merah - ia akan mengembang. ( Benar-benar tidak dapat dipahami mengapa, ketika mendingin, bintang tiba-tiba mengembang, dan tidak berkontraksi.). Selanjutnya, hipotesis menyatakan bahwa sekarang bintang yang sudah terdiri dari helium akan menyusut. Dari kontraksi ini, suhu di pusatnya akan meningkat hingga 100 juta derajat atau lebih. ( Sebuah asumsi yang sangat sembrono!) Kemudian reaksi termonuklir lain akan dimulai - pembentukan inti karbon dari inti helium. Reaksi ini juga akan disertai dengan kehilangan massa dan pelepasan energi radiasi. Suhu bintang akan naik lagi, menyebabkan kompresi bintang berhenti. Hipotesis tentang asal usul bintang dari materi gas menemui kesulitan serius: terlalu sedikit hidrogen di Galaksi, hanya sekitar 2% dari total massanya. Jika bintang benar-benar terbentuk dari gas, maka pembentukan bintang di Galaksi pasti akan berakhir dengan cepat. Sementara itu, di galaksi, termasuk galaksi kita, bintang muda baru muncul - raksasa biru dan raksasa super.
Hipotesis nebular Kant dan Laplace memiliki kelemahan yang signifikan: mereka tidak menjelaskan mengapa Matahari dan planet-planet mendistribusikan momentum (momentum momentum) di antara mereka sendiri begitu tidak merata: Matahari menyumbang sekitar 2% dari momen momentum, dan planet mencapai sekitar 98%, meskipun massa total semua planet adalah 750 kali lebih kecil dari massa Matahari.
Schmidt melanjutkan hipotesisnya dari asal usul Matahari dan planet-planet yang berbeda. Tetapi untuk konsisten sampai akhir, orang harus berasumsi bahwa tidak hanya Matahari dan planet-planet muncul secara terpisah, tetapi semua planet juga memiliki asal yang terpisah, karena mereka juga memiliki momen momentum spesifik yang berbeda (jumlah gerakan per unit). massa). Jika momen spesifik momentum Bumi diambil sebagai 1, maka planet-planet di tata surya akan memiliki momen momen spesifik berikut (Levin B.S. Origin of the Earth and Planets):
Bagian-bagian dari awan gas-debu protoplanet, yang pernah diduga bertemu dengan Matahari, ditangkap olehnya ke dalam orbitnya. Dan bagian-bagian awan ini, jika saja yang terakhir tidak berotasi (jika awan berotasi, tampaknya, ia seharusnya menghilang bahkan sebelum bertemu Matahari di bawah pengaruh gaya sentrifugal di ruang antarbintang), seharusnya memiliki momen spesifik yang sama. momentum, karena mereka Sebelum ditangkap, mereka bergerak ke arah yang sama dan memiliki kecepatan yang sama. Dan planet-planet juga harus memiliki momentum sudut spesifik yang sama jika mereka muncul sesuai dengan hipotesis Schmidt.
Bagian ketiga dari satelit planet-planet tata surya memiliki arah sirkulasi yang berlawanan dengan tata surya. Ini adalah salah satu satelit terbesar Neptunus Triton di tata surya, kemudian satelit Saturnus Phoebe, empat satelit kecil luar Jupiter dan lima satelit Uranus. Menurut hipotesis Schmidt, semua benda tata surya harus berputar ke arah yang sama dan pada bidang yang sama.
Setengah dari planet tata surya memiliki kemiringan besar dari bidang ekuator ke bidang orbitnya (lebih dari 23° untuk Bumi, Mars, Saturnus dan Neptunus, dan untuk Uranus kemiringannya adalah 98°). Jika planet-planet terbentuk dari satu awan, mereka akan memiliki kemiringan yang sama pada orbitnya terhadap bidang ekuator Matahari dan tidak akan memiliki kemiringan bidang ekuatornya terhadap bidang orbitnya.
Jika bintang benar-benar terbentuk dari gas, maka di Galaxy orang sudah bisa mendeteksi awan gas yang sangat padat, secara bertahap berubah menjadi bintang. Tetapi tidak ada kelompok seperti itu dalam asosiasi bintang. Tidak ada tahap transisi dari awan gas ke bintang. Tetapi ada wilayah di Galaksi tempat bintang "selesai" dikeluarkan, dan di Metagalaxy - bahkan seluruh galaksi "selesai".
Menurut hukum mekanika, awan debu-gas dengan momen rotasi yang signifikan tidak mungkin ada dan tidak dapat berubah menjadi satu bintang yang berotasi lambat seperti Matahari. Stratifikasi awan seperti itu yang berputar dengan sendirinya menjadi cincin juga tidak mungkin. Bukan kebetulan bahwa rotasi bintang-bintang di Galaksi di sekitar pusat terjadi pada kecepatan yang lebih besar daripada rotasi piringan gas Galaksi, yang, bagaimanapun, tidak terdiri dari cincin, tetapi lengan. Dengan demikian, hipotesis yang ada tentang pembentukan bintang dan planet, kecuali hipotesis V. Ambartsumyan, sangat jauh dari kebenaran.
Viktor Amazaspovich Ambartsumian dan Jan Hendrik Oort di Byurakan (Armenia) pada tahun 1966. Foto dari situs web: http://www.ambartsumian.ru/Terlepas dari kenyataan bahwa para ilmuwan sedang membangun model lubang hitam dan bintang neutron yang cukup akurat, tidak ada teori yang dapat menjelaskan asal usul tata surya dan semua fitur yang sekarang diketahui. Teori asal usul tata surya harus menjelaskan semua fakta yang diketahui dan tidak boleh bertentangan dengan hukum dinamika dan fisika modern. Selain itu, konsekuensi harus diturunkan dari teori ini yang akan dikonfirmasi oleh penemuan masa depan: teori tidak hanya harus menjelaskan, tetapi juga memprediksi. Semua hipotesis yang diajukan sejauh ini telah disangkal atau tetap tidak terbukti dengan penerapan teori fisika yang ketat.
Batuan tertua di kerak bumi memadat 4 miliar tahun yang lalu. Diyakini bahwa Bumi itu sendiri terbentuk 4,6 miliar tahun yang lalu. Pengukuran waktu yang telah berlalu sejak Bumi mendingin didasarkan pada jejak timbal, helium, dan unsur-unsur lain yang tertinggal di bebatuan setelah peluruhan unsur-unsur radioaktif. Studi tentang meteorit dan sampel tanah bulan menunjukkan bahwa usia mereka dalam keadaan padat tidak melebihi usia Bumi. Diasumsikan bahwa seluruh tata surya memiliki umur yang sama.
Teori yang memuaskan tentang asal usul tata surya pertama-tama harus memperhitungkan keberadaan planet, satelit, asteroid, dan komet. Ini harus menjelaskan lokasi planet-planet, bentuk orbitnya, kemiringan sumbu dan kecepatan rotasi dan gerakan di sepanjang orbit, itu harus menjelaskan distribusi momentum sudut di antara planet-planet. Sejauh ini, tidak ada teori seperti itu, dan kita hanya bisa berbicara tentang membuat hipotesis.
