Гипотеза происхождения Земли

Научный подход к вопросу о происхождении Земли и Сол­нечной системы стал возможен после укрепления в науке мыс­ли о материальном единстве во Вселенной. Возникает наука о происхождении и развитии небесных тел — космогония.

Первые попытки дать научное обоснование вопросу о про­исхождении и развитии Солнечной системы были сделаны 200 лет назад.

Все гипотезы о происхождении Земли можно разбить на три основные группы: небулярные (лат. «небула» — туман, газ) и катастрофические. В основе первой группы лежит принцип образования планет из газа, из пылевых туманно­стей. В основе второй группы — различные катастрофиче­ские явления (столкновение небесных тел, близкое прохож­дение друг от друга звезд и т.д.). И третья теория - креациони́зм (от лат. creatio, род. п. creationis «творение») — религиозная и философская концепция, согласно которой основные формы органического мира (жизнь), человечество, планета Земля, а также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданные Творцом или Богом

Гипотеза Канта и Лапласа. Первой научной гипотезой о происхождении Солнечной системы была гипотеза И. Канта (1755). Независимо от него другой ученый — французский ма­тематик и астроном П. Лаплас — пришел к тем же выводам, но разработал гипотезу более глубоко (1797). Обе гипотезы сходны между собой по существу и часто рассматриваются как одна, а авторов ее считают основоположниками научной космогонии.

Гипотеза Канта—Лапласа относится к группе небулярных гипотез. Согласно их концепции, на месте Солнечной систе­мы располагалась ранее огромная газопылевая туманность (пылевая туманность из твердых частиц, по мнению И. Кан­та; газовая — по предположению П. Лапласа). Туманность бы­ла раскаленной и вращалась. Под действием законов тяготе­ния материя ее постепенно уплотнялась, сплющивалась, об­разуя в центре ядро. Так образовалось первичное Солнце. Дальнейшее охлаждение и уплотнение туманности привело к увеличению угловой скорости вращения, вследствие чего на экваторе произошло отделение наружной части туманно­сти от основной массы в виде колец, вращающихся в эквато­риальной плоскости: их образовалось несколько. В качестве примера Лаплас приводил кольца Сатурна. Неравномерно ох­лаждаясь, кольца разрывались, и вследствие притяжения между частицами происходило образование планет, обра­щающихся вокруг Солнца. Остывающие планеты покрыва­лись твердой корой, на поверхности которой стали развивать­ся геологические процессы.

И. Кант и П. Лаплас верно подметили основные и харак­терные черты строения Солнечной системы:

1) подавляющая часть массы (99,86%) системы сосредото­чена в Солнце;

2) планеты обращаются почти по круговым орбитам и поч­ти в одной и той же плоскости;

3) все планеты и почти все их спутники вращаются в одну и ту же сторону, все планеты вращаются вокруг своей оси в ту же сторону.

Значительной заслугой И. Канта и П. Лапласа явилось соз­дание гипотезы, в основу которой была положена идея разви­тия материи. Оба ученых считали, что туманность обладала вращательным движением, вследствие чего произошло уп­лотнение частиц и образование планет и Солнца. Они полага­ли, что движение неотделимо от материи и так же вечно, как и сама материя.

Гипотеза Канта—Лапласа существовала в течение почти двух сотен лет. Впоследствии была доказана ее несостоятель­ность. Так, стало известно, что спутники некоторых планет, например Урана и Юпитера, вращаются в ином направле­нии, чем сами планеты. По данным современной физики, газ, отделившийся от центрального тела, должен рассеяться и не может сформироваться в газовые кольца, а позднее — в пла­неты. Другими существенными недостатками гипотезы Канта и Лапласа являются следующие.

1. Известно, что момент количества движения во вращаю­щемся теле всегда остается постоянным и распределяется равномерно по всему телу пропорционально массе, расстоя­нию и угловой скорости соответствующей части тела. Этот закон распространяется и на туманность, из которой сформи­ровались Солнце и планеты. В Солнечной системе количество движения не соответствует закону распределения количества движения в массе, возникшей из одного тела. В планетах Солнечной системы сосредоточено 98% момента количества движения системы, а Солнце имеет только 2%, в то время как на долю Солнца приходится 99,86% всей массы Солнеч­ной системы.

2. Если сложить моменты вращения Солнца и других пла­нет, то при расчетах окажется, что первичное Солнце вращалось с той же скоростью, с какой сейчас вращается Юпи­тер. В связи с этим Солнце должно было обладать тем же сжатием, что и Юпитер. А этого, как показывают расчеты, недостаточно, чтобы вызвать дробление вращающегося Солнца, которое, как считали Кант и Лаплас, распалось вследст­вие избытка вращения.

3. В настоящее время доказано, что звезда, обладающая избытком вращения, распадается на части, а не образует се­мейство планет. Примером могут служить спектрально-двой­ные и кратные системы.

Гипотеза Джинса. После гипотезы Канта—Лапласа в кос­могонии было создано еще несколько гипотез образования Солнечной системы.

Появляются так называемые катастрофические, в основе которых лежит элемент случайности, элемент счастливого стечения обстоятельств:

Бюффон — Земля и планеты образовались за счет столкновения Солнца с кометой; Чемберлен и Мультон — образование планет связано с приливным воздействием проходящей мимо Солнца другой звезды.

В качестве примера гипотезы катастрофического направления рассмотрим концепцию английского астронома Джинса (1919). В основу его гипотезы положена возможность прохожде­ния вблизи Солнца другой звезды. Под действием ее притяже­ния из Солнца вырвалась струя газа, которая при дальнейшей эволюции превратилась в планеты Солнечной системы. Газовая струя по своей форме напоминала сигару. В центральной части этого вращающегося вокруг Солнца тела образовались крупные I планеты — Юпитер и Сатурн, а в концах «сигары» — планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон.

Джинс полагал, что прохождение звезды мимо Солнца, I обусловившее образование планет Солнечной системы, позво­ляет объяснить несоответствие в распределении массы и момента количества движения в Солнечной системе. Звезда, вырвавшая газовую струю из Солнца, придала вращающейся «сигаре» избыток момента количества движения. Таким образом устранялся один из основных недостатков гипотезы Канта—Лапласа.

В 1943 г. русский астроном Н. И. Парийский вычислил, что при большой скорости звезды, проходившей мимо Солнца, газовый протуберанец должен был уйти вместе со звездой. При малой скорости звезды газовая струя должна была упасть на Солнце. Только в случае строго определенной ско­рости звезды газовый протуберанец мог бы стать спутником Солнца. В этом случае его орбита должна быть в 7 раз мень­ше орбиты самой близкой к Солнцу планеты — Меркурия.

Таким образом, гипотеза Джинса, так же как и гипотеза Канта—Лапласа, не смогла дать верного объяснения непро­порциональному распределению момента количества движе­ния в Солнечной системе. Самым большим недостатком этой гипотезы является факт случайности, исключительности об­разования семьи планет, что противоречит материалистиче­скому мировоззрению и имеющимся фактам, говорящим о на­личии планет в других звездных мирах. Кроме того, расчеты показали, что сближение звезд в мировом пространстве практически исключено, и даже если бы это произошло, проходящая звезда не могла бы придать планетам движение по круговым орбитам.

Современные гипотезы. Больших успехов в развитии кос­могонии достигли ученые нашей страны. Наиболее популяр­ными являются гипотезы о происхождении Солнечной систе­мы, созданные О. Ю. Шмидтом и В. Г. Фесенковым. Оба уче­ных при разработке своих гипотез исходили из представлений о единстве материи во Вселенной, о непрерывном движении и эволюции материи, являющихся ее основными свойствами, о разнообразии мира, обусловленного различными формами существования материи.

Гипотеза О. Ю. Шмидта. Согласно концепции О.Ю. Шмид­та, Солнечная система образовалась из скопления межзвезд­ной материи, захваченной Солнцем в процессе движения в ми­ровом пространстве. Солнце движется вокруг центра Галакти­ки, совершая полный оборот за 180 млн. лет. Среди звезд Галактики имеются большие скопления газово-пылевых туман­ностей. Исходя из этого, О. Ю. Шмидт полагал, что Солнце при; движении вступило в одно из таких облаков и захватило его с собой. Силой своего притяжения оно заставило облако вращать­ся вокруг себя. Шмидт полагал, что первоначальное облако межзвездной материи обладало некоторым вращением, в противном случае его частицы выпали бы на Солнце.

В процессе обращения облака вокруг Солнца мелкие частицы сосредоточивались в экваториальной части. Облако пре­вращалось в плоский уплотненный вращающийся диск, в кото­ром вследствие увеличения взаимного притяжения частиц происходило сгущение. Образовавшиеся сгущения-тела росли за счет присоединяющихся к ним мелких частиц, как снежный ком. Таким путем образовались планеты и обращающиеся вокруг них спутники. Планеты стали вращаться по круговым орбитам, им вследствие усреднения орбит малых частиц. Земля, по мнению О. Ю. Шмидта, также образовалась из «холодных твердых частиц. Постепенное разогревание недр Земли произошло за счет энергии радиоактивного распада, что привело к выделению воды и газа, входивших в небольших количествах в состав твердых частиц. В результате возникли океаны и атмосфера, обусловившие появление жизни на Земле.

Гипотеза О. Ю. Шмидта правильно объясняет ряд законо­мерностей в строении Солнечной системы. Ученый считает, что имеющиеся несоответствия в распределении моментов ко­личества движения Солнца и планет объясняются разными первоначальными моментами количества движения Солнца и газово-пылевой туманности. Шмидт рассчитал и математиче­ски обосновал расстояния планет от Солнца и между собой и выяснил причины образования крупных и мелких планет в разных частях Солнечной системы и разницу в их составе. Посредством расчетов обоснованы причины вращательного движения планет в одну сторону. Недостатком гипотезы является рассмотрение вопроса о происхождении планет изо­лированно от образования Солнца - определяющего члена системы. Концепция не лишена элемента случайности: захвата Солнцем межзвездной материи.

Гипотеза В. Г. Фесенкова. Работы астронома В. А. Амбарцумяна, доказавшего непрерывность образования звезд в ре­зультате конденсации вещества из разреженных газово-пылевых туманностей, позволили академику В. Г. Фесенкову выдвинуть новую гипотезу. Фесенков полагает, что процесс образования планет широко распространен во Вселенной, где имеется много планетных систем. По его мнению, формирование планет связано с образованием новых звезд, возникающих в результате сгущения первоначально разреженного вещества. Одновременное образование Солнца и планет доказывается одинаковым возрастом Земли и Солнца.

В результате уплотнения газово-пылевого облака сформировалось звездообразное сгущение. Под влиянием быстрого вращения туманности значительная часть газово-пылевой материи все больше удалялась от центра туманности по плоскости экватора, образуя нечто вроде диска. Постепенно уплотнение газово-пылевой туманности обусловило форми­рование планетных сгущений, образовавших впоследствии современные планеты Солнечной системы. В отличие от Шмидта Фесенков полагает, что газово-пылевая туманность находилась в раскаленном состоянии. Большой его заслугой является обоснование закона планетных расстояний в зави­симости от плотности среды. В.Г. Фесенков математически обосновал причины устойчивости момента количества движе­ния в Солнечной системе потерей вещества Солнца при выбо­ре материи, вследствие чего произошло замедление его вращения. В.Г. Фесенков приводит также доводы в пользу обратного движения некоторых спутников Юпитера и Сатур­на, объясняя это захватом планетами астероидов

На данном этапе изучения Вселенной гипотеза В. Г. Фесенкова правильно освещает вопрос происхождения, разви­тия и особенности строения Солнечной системы. Из концеп­ции гипотезы вытекает, что планетообразование является широко распространенным процессом во Вселенной. Форми­рование планет происходило из вещества, тесно связанного с первичным Солнцем, без вмешательства внешних сил.