Происхождение и развитие солнечной системы

Дальневосточный государственный университет

Институт международного туризма и гостеприимства

Факультет социально культурный сервис и туризм

Груша Мария Владимировна

ТЕМА : Происхождение и развитие солнечной системы

РЕФЕРАТ

Владивосток 2001 г.

Содержание :

космогонические ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ

СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

1. Небулярные гипотезы 3 - 6

2. 2. Гипотезы захвата 6 – 7

3. Другие гипотезы 7 – 8

ПРОИСХОЖДЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

1. Происхождение колец планет-гигантов 8 – 12

2. Происхождение планет-гигантов 12 - 13

3. Происхождение Плутона и других ледяных планет 13 - 15

4. Происхождение астероидов 15 - 18

5. Происхождение спутников 18 - 23

6. Происхождение планет земной группы 23 - 31

7. Происхождение комет 31 – 33

8. Происхождение Солнца 33 – 35

9. Современные представления о строении Солнечной системы 35 - 36

по

Литература :

1. Большая советская энциклопедия. Космогония (http://www.rubrikon.ru/)

[4]

2. Движение тел Солнечной системы. Учебная программа.

3. (http://virlib.eunnet.net/paint/metod_materials/wm3/solsys.zip) [5]

4. Левин Б.С. Происхождение Земли и планет. М. 1964. [2]

5. Паршаков Евгений Афанасьевич. Происхождение и развитие Солнечной системы (http://parshakov.chat.ru/) [1]

6. Современные представления о строении Солнечной системы

7. (http://virlib.eunnet.net/win/metod_materials/wm3/) [3]

космогонические ГИПОТЕЗЫ

ПРОИСХОЖДЕНИЯ

СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

1. Небулярные гипотезы

Все космогонические гипотезы можно разделить на несколько групп: небулярные (Канта, Лапласа и др., к ним же относится и гипотеза О. Ю.
Шмидта), гипотезы захвата, выброса и др. Небулярные гипотезы, а их больше всего, можно, в свою очередь разделить на две подгруппы [1]. Согласно первой из них Солнце и все тела Солнечной системы: планеты, спутники, астероиды, кометы и метеорные тела - образовались из единого газово- пылевого, или пылевого облака. Согласно второй Солнце и его семейство имеют различное происхождение, так что Солнце образовалось из одного газово- пылевого облака (туманности, глобулы), а остальные небесные тела Солнечной системы - из другого облака, которое было захвачено каким-то, не совсем понятным, образом Солнцем на свою орбиту и разделилось каким-то, еще более непонятным образом на множество самых различных тел (планет, их спутников, астероидов, комет и метеорных тел) имеющих самые различные характеристики: массу, плотность, эксцентриситет, направление обращения по орбите и направление вращения вокруг своей оси, наклонение орбиты к плоскости экватора Солнца (или эклиптики) и наклон плоскости экватора к плоскости своей орбиты.

В связи с тем, что наш читатель более всего знаком с гипотезой О. Ю.
Шмидта, мы более подробно остановимся на ней. Как утверждают небесные механики, небулярные гипотезы Канта, Лапласа и др. среди прочих имеют следующий существенный недостаток: они не объясняют, почему Солнце и планеты так неравномерно распределили между собой количество движения
(момент количества движения): на долю Солнца приходится около 2% момента количества движения, а на долю планет - около 98%, хотя совокупная масса всех планет в 750 раз меньше массы Солнца.

По-видимому, желая избежать этого противоречия, Шмидт исходит в своей гипотезе из различного происхождения Солнца и планет. Но если быть последовательным до конца, то следовало бы предположить, что раздельно возникло не только Солнце от планет, но имеют раздельное происхождение и все планеты, поскольку они также имеют различный удельный момент количества движения, т. е. количество движения на единицу массы. Если удельный момент количества движения Земли принять за 1, то планеты Солнечной системы будут иметь следующие удельные моменты количества движения[2]:

|0,85 |1,00 |1,23 |2,28 |3,08 |4,38 |5,48 |6,09 | |(Левин Б.С.

Происхождение Земли и планет. М. 1964, стр. 14).

Те части протопланетного газово-пылевого облака, которое когда-то якобы встретилось с Солнцем, было им захвачено на свою орбиту, эти части облака, если только последнее не вращалось (если облако вращалось, оно, по- видимому, должно было еще до встречи с Солнцем рассеяться под влиянием центробежной силы в межзвездном пространстве), должны были иметь абсолютно одинаковый удельный момент количества движения, поскольку они до захвата двигались в одном направлении и имели одинаковую скорость. И планеты тоже должны были бы иметь одинаковый удельный момент количества движения, если бы они произошли согласно гипотезе Шмидта. А они имеют его весьма и весьма различным. Почему? Каким образом Меркурий передал свой избыток количества движения Плутону, а Венера, Земля и Марс - Нептуну или Урану и т. д.?
Гипотеза Шмидта на этот вопрос ответа не дает.

Неубедительно объясняется в гипотезе Шмидта и вопрос о закономерности в межпланетных расстояниях. По Шмидту, эти расстояния растут в арифметической прогрессии (почему?), но почему-то планеты земной группы имеют одну разность - 0,20, а дальние планеты - другую - 1,00. Гипотеза не объясняет, почему между Марсом и Юпитером образовалась брешь, в которой вместо пресловутой планеты Фаэтон обращается вокруг Солнца большое количество астероидов. Гипотеза не объясняет, почему Плутон так «близко» находится около Нептуна, что время от времени пересекает его орбиту.

Шмидт пытается объяснить межпланетные расстояния с помощью удельного момента количества движения планет, но ведь последний сам требует своего объяснения.

Слабым местом гипотезы Шмидта является объяснение распределения массы вещества протопланетного облака между планетами. В самом деле, наибольшая масса облака, обращающегося вокруг Солнца в форме диска (баранки), должна находиться в центре его сечения. Казалось бы, и наиболее массивная планета должна была образоваться именно в середине ряда планет, по обе стороны от нее должны образоваться менее массивные планеты.

Если поперек сечения газово-пылевого диска Шмидта провести линию, которая бы симметрично рассекала его на две равные по длине части (рис.1а), то половина планет с половинной суммарной массой вещества должна бы находиться по одну сторону от симметричной линии, а другая половина - по другую сторону, как показано на рис.1б. Но на рис.1в мы видим совсем другую картину. А именно так и распределена масса вещества между планетами и их орбитами.

Шмидт объясняет это тем, что дальние планеты, очевидно, пользуясь своей отдаленностью от Солнца, разбросали вещество протопленного диска в межпланетное пространство, преимущественно на периферию Солнечной системы.
Если не считать Урана, который возник как раз в центре сечения диска, то по одну сторону центра (или симметричной линии) диска образовалось шесть планет с совокупной массой в 415 масс Земли, а по другую сторону - всего лишь две планеты с массой в 17 масс Земли. Трудно согласиться с тем, что
Нептун расшвырял такое огромное количество вещества - около 400 масс Земли.
К тому же гипотезе Шмидта противоречит тот факт, что Нептун имеет большую массу, чем Уран, а Марс имеет меньшую массу, чем Земля и Венера. По Шмидту, должно быть все наоборот.

Ни в какие рамки гипотезы Шмидта не укладывается тот факт, что третья часть спутников планет Солнечной системы имеет обратное по отношению к
Солнечной системе направление обращения. Это один из крупнейших в Солнечной системе спутник Нептуна Тритон, затем спутник Сатурна Феба, четыре внешних небольших спутника Юпитера и пять спутников Урана (последние по отношению к
Урану обращаются в прямом направлении).

Согласно гипотезе Шмидта, все небесные тела Солнечной системы, кроме
Солнца, образовались из одного облака, которое после захвата его Солнцем, в полном соответствии с законом сохранения количества движения, обращалось вокруг него в одном направлении (прямом). Но тогда и все тела Солнечной системы, происшедшие из этого газово-пылевого облака, также должны обращаться вокруг Солнца в этом же направлении.

Представьте себе, что Вы плывете по реке вниз по течению. Подплывая к дельте реки, где русло разделяется на десяток рукавов, Вы проплываете по одному из них в море и не замечаете в этом ничего необычного. Но что бы Вы сказали, если бы кто-то взялся утверждать, что в одном (или в нескольких) из рукавов реки, в ее дельте вода течет вспять, и что по этому рукаву в море проплыть нельзя? Именно в таком положении находится гипотеза Шмидта, как и все небулярные гипотезы, утверждающая, что все небесные тела
Солнечной системы, как те, которые обращаются вокруг центрального тела
(Солнца или планеты) в прямом направлении, так и те, которые обращаются против «течения», т. е. в обратном направлении, произошли из одного протопланетного облака, которое и до захвата его Солнцем, и после захвата двигалось в одном (прямом) направлении. Это самым вопиющим образом противоречит закону сохранения количества движение, который в данном контексте можно назвать законом сохранения количества и направления движения.

С точки зрения закона сохранения количества движения гипотезе Шмидта, как и всем небулярным гипотезам, противоречит и тот факт, что половина планет Солнечной системы имеют большие наклоны плоскости экватора к плоскости своей орбиты, которые превышают 23° у Земли, Марса, Сатурна и
Нептуна, а у Урана наклон равен 98°. Если бы планеты образовались из одного облака, они бы имели одинаковое наклонение своих орбит к плоскости экватора
Солнца и не имели бы наклона плоскостей своих экваторов к общей плоскости своих орбит. Если же предположить, что эти характеристики со временем изменились, то эти изменения были бы более или менее одинаковыми, равнозначными.

2. Гипотезы захвата

Очевидно что небулярная гипотеза Шмидта, а равным образом и все небулярные гипотезы, имеют целый ряд неразрешимых противоречий. Желая избежать их, многие исследователи выдвигают идею индивидуального происхождения как Солнца, так и всех тел Солнечной системы. Это так называемые гипотезы захвата [4].

Согласно этим гипотезам, время от времени в пределы Солнечной системы входят небесные тела извне, т. е. из других частей Галактики, из других галактик и из межгалактического пространства. Под влиянием различных факторов: притяжения Солнцем и планетами, столкновения с другими блуждающими небесными телами или астероидами и кометами Солнечной системы, либо при прохождении через газово-пылевое облако, в котором как раз находится Солнечная система при своем обращении вокруг центра Галактики - под влиянием этих факторов инородные тела тормозятся и, погасив скорость своего движения, становятся пленниками Солнца или одной из планет Солнечной системы, перейдя с гиперболической орбиты на эллиптическую.

Однако, избежав целого ряда противоречий, свойственных небулярным гипотезам, гипотезы захвата имеют другие, специфические противоречия, не свойственные небулярным гипотезам. Прежде всего, возникает серьезное сомнение, может ли крупное небесное тело, такое, как планета, особенно планета-гигант, так сильно затормозиться, чтобы перейти с гиперболической орбиты на эллиптическую. Очевидно, ни пылевая туманность, ни притяжение
Солнца или планеты не могут создать такой силы тормозящий эффект.

Остается столкновение. Но не разлетятся ли вдребезги на мелкие куски две планетозимали при своем столкновении, так сказать, лоб в лоб, центрально?
Ведь под влиянием притяжения Солнца, вблизи которого должно произойти столкновение, они разовьют большие скорости, в десятки км в секунду. Можно предположить, что обе планетозимали рассыплются на осколки и частично упадут на поверхность Солнца, а частично умчатся в космическое пространство в виде большого роя метеоритов. И только, быть может, несколько осколков будут захвачены Солнцем или одной из его планет и превратятся в их спутники
- астероиды.

Второе возражение, которое выдвигают оппоненты авторам гипотез захвата, относится к вероятности такого столкновения. По расчетам, выполненным многими небесными механиками, вероятность столкновения двух крупных небесных тел вблизи третьего, еще более крупного небесного тела, ничтожна мала, так что одно столкновение может произойти за сотни миллионов лет. А ведь это столкновение должно произойти очень «удачно», т. е. столкнувшиеся небесные тела должны иметь определенные массы, направления и скорости движения и столкнуться они должны в определенном месте Солнечной системы. И при этом они должны не только перейти на почти круговую орбиту, но и остаться целыми и невредимыми. А это, согласитесь сами, нелегкая задача для природы.

Кроме того, можно поставить и такой вопрос авторам гипотез захвата: а имеются ли в космическом пространстве блуждающие, «бездомные» небесные тела, да еще такие крупные, как планеты-гиганты? Если имеются, то почему они до сих нор не столкнулись с одной из многочисленных в Галактике звезд, мимо которых они двигались в течение миллиардов лет? И как возникли блуждающие планеты-гиганты в космическом пространстве? Можно предположить, что скорее всего все небесные тела мирового пространства движутся по эллиптическим орбитам вокруг того иди иного центрального тела: планеты, звезды, центра галактики и т. д. А это в огромной степени уменьшает вероятность столкновения двух крупных небесных тел вблизи третьего, еще более крупного тела.

Но допустим все же, что захват произошел. Тогда возникает ряд вопросов.
Почему все захваченные планеты и большинство других небесных тел Солнечной системы обращаются вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости? Почему они имеют почти круговые орбиты? Почему вблизи Солнца располагаются небольшие планеты земной группы, а вдали - планеты-гиганты?
Почему в межпланетных расстояниях имеется определенная закономерность?
Почему одни планеты вращаются вокруг своей оси в прямом направлении, а другие (Венера, Уран) - в обратном? Гипотезы захвата не дают ответа на эти вопросы, по крайней мере на все.

Что же касается захвата блуждающих планетозималей без столкновения, за счет одной лишь силы гравитационного притяжения (при помощи третьего тела), то такой захват либо невозможен, либо его вероятность ничтожна мала, настолько мала, что такой захват можно считать не закономерностью, а редчайшей случайностью. А между тем в Солнечной системе имеется большое количество крупных тел: планет, их спутников, астероидов и больших комет, что опроверга ет гипотезы захвата.

3. Другие гипотезы

Помимо гипотез захвата и небулярных гипотез существуют гипотезы, согласно которым планеты и другие небесные тела Солнечной системы образовались в результате выбросов или отрыва от Солнца части его вещества, то ли при вспышке (новой, сверхновой), то ли в результате быстрого вращения в прошлом Солнца вокруг своей оси.

Но небесные механики доказали, что если в каком-то месте с поверхности
Солнца произойдет выброс, то выброшенное вещество либо уйдет от Солнца в межзвездное пространство по гиперболической орбите и рассеется, либо, если оно будет двигаться по эллипсу, облетит вокруг Солнца и упадет на него в том же самом месте. Образоваться же из этого сгустка газа планеты не могут.
А если бы планета, хотя бы одна, вопреки расчетам небесных механиков, все же образовалась, то она, надо полагать, состояла бы из газов (водорода и гелия) которые образуют внешнюю оболочку Солнца и других звезд. А откуда же в планетах силикатная компонента - горные породы и металлы?

Кроме того, гипотезы образования планет из солнечного вещества не в состоянии объяснить, почему третья часть спутников планет Солнечной системы обращается по своим орбитам в обратном, по отношению к Солнечной системе, направлении; почему половина планет Солнечной системы имеет большие наклонения плоскостей экваторов к плоскостям своих орбит; почему орбиты планет являются почти круговыми; почему одни планеты вращаются вокруг своей оси в прямом направлении, а другие в обратном т. д.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

1. Происхождение колец планет-гигантов

По мере увеличения массы планет и других небесных тел наступает такой период в их эволюции, когда они становятся способными удерживать в своей атмосфере не только тяжелые газы, но и легкие: водород и гелий. С точки зрения наличия и состава атмосфер у небесных тел, последние проходят в своем развитии три этапа. Малые тела Солнечной системы - ледяные планетки, кометы, астероиды, небольшие спутники и спутнички и метеорные тела - по- видимому, вообще не имеет никакой атмосферы. Или, точнее, они приобретают ее во время очередной галактической зимы, но после ее окончания постепенно теряют, поскольку сила гравитационного притяжения около их поверхности мала, и атомы и молекулы газовой атмосферы рассеиваются в межпланетное пространство.

Но масса небесных тел постепенно увеличивается за счет силикатной и ледяной компонент и наступает время, когда они приобретают возможность удерживать возле себя атмосферу, состоящую из тяжелых газов - азота, углекислого газа, кислорода и др. Но все они не способны удерживать около своей поверхности легкие газы - водород и гелий, которые являются самыми распространенными элементами во Вселенной.

Когда планеты-гиганты были меньше по размерам и массе и еще не являлись гигантами, они также не имели мощной водородно-гелиевой атмосферы. Они в то время ничем не отличались от таких небесных тел, как современные Плутон,
Титан или Каллисто. Но постепенно их масса увеличивалась, и в один прекрасный момент эти некогда ледяные планеты одна за другой начали удерживать в своих атмосферах легкие газы. Их масса в то время достигала порядка 10 масс Земли. После этого они быстрыми темпами стали расти, главным образом за счет легких газов, их масса и размеры стали увеличиваться, а плотность, с учетом атмосферы - уменьшаться. Легкая атмосфера, состоящая преимущественно из водорода и гелия, достигает огромных размеров, в десятки тысяч километров.

В этой водородно-гелиевой атмосфере постоянно находятся облака, состоящие из капелек и кристалликов углекислоты, воды, метана, аммиака и т. д. Атмосфера вместе с облаками вращается одновременно с планетами вокруг их осей вращения. При этом облака достигают большой высоты: у Юпитера - 70 тыс. км., у Сатурна - 60 тыс. км., у Урана и Нептуна - около 25 тыс. км от центра планет.

Поскольку облака достигают большой высоты, а планеты-гиганты быстро вращается вокруг своих осей, облака, находящиеся в верхних слоях атмосферы планет-гигантов, имеют большую линейную скорость движения относительно центра планеты. У Сатурна верхние слои облаков обращаются вокруг его центра со скоростью около 10 км/сек., а у Юпитера - около 12 км/сек. Для сравнения укажем, что облака Земли обращаются вокруг ее оси вращения со скоростью всего около 0,5 км/сек.

Но атмосфера планет-гигантов не оканчивается там, где оканчивается облачный покров планет. Достаточно сказать, что атмосфера Земли простирается до 2 тыс. км., в то время как облака - только до 15 км. То же самое имеет место и у планет-гигантов. Можно предположить, что их верхние слои водородно-гелиевой атмосферы простираются намного выше облачного слоя, по-видимому, достигая ближайших к планетам спутничков, составляющих самое внутреннее кольцо планет-гигантов. При этом линейная скорость атомов и молекул верхних слоев атмосферы вращающейся планеты почти достигает орбитальной скорости спутничков ближайшего кольца.

Так обстоит дело в настоящее время, в условиях галактического лета. При наступлении же галактической зимы положение резко меняется. Однако, во время галактических зим все небесные тела испытывают торможение в газовой среде, при этом они начинают приближаться к центральном у телу. Спутнички планет-гигантов, составляющие их кольца, находятся ближе всего к планетам и, следовательно, имеют наибольшую орбитальную скорость. Они имеют наименьшую массу, размеры и плотность из всех спутников. Поэтому они имеют огромное относительное торможение, во много раз большее, чем другие спутники. И, вследствие этого обстоятельства, они становятся первыми жертвами наступающей галактической зимы. При погружении Солнечной системы в газово-пылевую среду туманности или плоскости Галактики спутнички колец планет-гигантов быстро тормозятся, быстро приближаются к планете, входят в ее верхние слои атмосферы (в это время зимняя атмосфера планеты, по- видимому, еще не сформировалась), еще более тормозятся и падают на ее поверхность. Впрочем, поверхности планеты они могут и не достичь, поскольку разогреются при трении в атмосфере, испарятся и присоединятся, хотя бы отчасти, к облачному слою.

Но затем во время галактической зимы увеличатся массы и размеры планеты, особенно ее атмосферы, увеличится скорость ее вращения, возрастет линейная скорость верхних слоев атмосферы. При достижении планетой и ее атмосферой достаточно большой величины и скорости вращения, верхние слои атмосферы начнут обращаться вокруг оси вращения планеты с первой космической скоростью. Но планета продолжает увеличиваться, увеличивается и скорость ее вращения, что приводит к дальнейшему увеличению линейной скорости движения верхних слоев атмосферы. В конце концов линейная скорость их возрастает настолько, что начинают образовываться газовые кольца, о чем мы уже говорили выше. Этих колец будет все больше и больше и в конце концов планеты-гиганты приобретут огромные по размерам (диаметру) газовые диски.

Но увеличение протяженности атмосферы и скорости вращения планеты приведет к тому, что облака, состоящие из капелек и кристалликов воды, углекислоты, аммиака, метана и других веществ ледяной компоненты будут подниматься от поверхности планеты все выше. При этом их линейная скорость будет расти и достигнет первой космической скорости. В результате вслед за газовой компонентой из экваториальной области планеты начнет перемещаться в газовый диск под действием центробежной силы и ледяная компонента, та ее часть, которая во взвешенном состоянии находится в виде облачного покрова в верхних слоях атмосферы, а так же некоторое количество пыли, и так будет продолжаться до конца галактической зимы.

Но вот галактическая зима окончилась, приток вещества на поверхность планеты и в ее атмосферу прекратился. Между тем перемещение атмосферного вещества из экваториальной области планеты в газовый диск продолжается. Это ведет к уменьшению протяженности атмосферы и, следовательно, линейной скорости верхних слоев атмосферы, в том числе скорости движения верхних облаков вокруг планеты. А это приводит к прекращению рассеивания облачного слоя, хотя рассеивание легких газов верхнего надоблачного слоя атмосферы продолжается еще длительное время.

В это же самое время происходит постепенное рассеивание водорода, гелия, азота, кислорода и, возможно, других газов из газового диска, что приводит к уменьшению его мощности, толщины и протяженности. Но ледяная компонента газового диска в основном сохраняется на своем месте. Она не рассеивается быстро в межпланетном пространстве, поскольку ее линейная скорость ниже параболической скорости, но и не опускается вниз, к планете, поскольку ее линейная скорость достигает первой космической скорости.

Изолировавшись от атмосферы и начав самостоятельное существование, газовый диск постепенно все более охлаждается, так что капельки жидкости при этом затвердевают. Но затвердевание вещества газового диска в мелкие кристаллики, а затем градинки, происходило и раньше, а теперь оно лишь усиливается, так что вскоре весь диск превращается из жидких капелек, твердых кристалликов и еще сохранившихся паров в миллиарды легких спутничков. Спутнички, возникшие раньше, вычерпывают жидкую часть ледяной компоненты, увеличивая свои размеры и массу. И в конце концов вещество, оторвавшееся от атмосферы и оставшееся на орбите планеты, превращается в твердые спутнички самых различных размеров: от миллиметров до десятков метров. При этом они все обращаются в плоскости экватора планеты без малейшего отклонения от нее, так что их наклонение должно быть равно нулю.
Но то же самое, по-видимому, нельзя сказать об их эксцентриситете.

Если сравнивать кольца различных планет-гигантов, они будут иметь и различия. Возможно различие их химического состава, если различен состав облаков планет-гигантов. Следует отметить, что в состав спутничков колец планет-гигантов входит не только ледяная компонента облаков, но и пыль космических осадков. Необходимо отметить так же, что после окончания галактической зимы вещество спутничков колец пополняется за счет ледяной компоненты спутников планет, которые теряют ее при разогреве под воздействием приливного трения. Если бы не происходило это пополнение спутничков колец ледяной компонентой ближних спутников и даже пылью с поверхности маленьких спутничков, то, возможно, кольца уже исчезли бы или, по крайней мере, были бы менее плотными. Возможно, у Нептуна будут обнаружены уникальные кольца, которые обращаются, быть может, вокруг
Нептуна в обратную сторону, поскольку они могут образовываться Тритоном. А может быть, в обратную сторону обращаются только несколько внешних разряженных колечек, а внутренние, тоже разряженные, обращаются в прямом направлении, т. к. они могли образоваться из атмосферы. Но, поскольку
Нептун вращается медленно, у него может и не быть колец с прямым обращением. Плотность колец должна быть тем больше, чем более массивной является атмосфера планеты и чем больше является ее скорость вращения.
Низкая плотность колец Юпитера может быть объяснена близостью Солнца, которое способствует сухому испарению (сублимации) вещества спутничков и его диссипации в межпланетное пространство вместе с потоком диссипирующих водорода и гелия. Ведь кольца планет-гигантов, прежде всего кольца Юпитера, ближе всего расположенные к Солнцу, после окончания галактической зимы ничем не защищены от солнечных лучей, в отличие, например, от поверхности планет, которые защищены облачным экраном. Да и образоваться спутнички колец Юпитера из-за близости к Солнцу могли, по-видимому, в меньшем количестве и с меньшими размерами и массой. Кроме того, они, возможно, под влиянием солнечного излучения уменьшаются до сих пор на протяжении всего галактического лета. Низкая плотность колец Урана может быть объяснена тем, что в отличие от других планет-гигантов он переодически поворачивается к
Солнцу таким образом, что его кольца обращены к Солнцу не ребром и не под небольшим углом, а всей поверхностью, так что солнечные лучи падают на кольца Урана почти перпендикулярно. В результате на единицу площади колец
Урана приходится солнечной лучистой энергии несколько больше, чем у кольца
Сатурна. Поэтому ледяная компонента колец Урана, как и Юпитера, подвергаясь более сильному нагреву солнечными лучами, чем у Сатурна, постепенно диссипировала посредством сублимации в межпланетное пространство. И в кольцах Урана и Юпитера почти не осталось ледяной компоненты, но сохраняется еще силикатная компонента, которая, как полагают некоторые ученые, пополняется за счет небольших спутников, например, Амальтеи у
Юпитера, а так же тех спутников, которые расположены между кольцами диска.

У Сатурна, возможно, происходит пополнение диска за счет вещества спутников не только силикатной, но и ледяной компоненты: водным льдом и замерзшими углекислотой, метаном, аммиаком и т. д.

2. Происхождение планет-гигантов

Во-первых, все небесные тела Солнечной системы во время галактических зим увеличивают свои размеры и массу, т.е. растут. Во-вторых, небесные тела во время галактических зим приближаются к центральному телу так, что с каждой галактической зимой находятся к Солнцу все ближе, а спутники, кроме того, приближаются к своим планетам.

При этом увеличение разных небесных тел происходит неодинаковыми темпами. Быстрее всего растут планеты-гиганты и Солнце, а медленнее всего - планеты земной группы и другие силикатные тела. Приближение же небесных тел к их центральным телам происходит под воздействием, во-первых, торможения небесных тел в газово-пылевой среде диффузной материи, а, во-вторых, под воздействием увеличения силы гравитационного притяжения небесных тел к центральному телу, поскольку их массы увеличиваются, а расстояние между ними уменьшается.

Вследствие этого небесные тела, имеющие одинаковое происхождение, должны подчиняться некоторым общим для них закономерностям. Например, масса планет- гигантов должна быть тем больше, чем ближе к Солнцу они расположены, и, в общем-то, они и подчиняются этой закономерности, хотя здесь, как это бывает часто, имеется и исключение - масса Нептуна несколько больше массы Урана.
Но у других планет-гигантов эта закономерность достаточно четко выражена: масса Юпитера больше массы Сатурна в 3,35 раз, а масса Сатурна больше массы
Урана в 6,5 раза. Если эта закономерность верна, то за орбитой Нептуна (и
Плутона) должны быть еще крупные планеты с массами в несколько масс Земли, затем в 1 массу Земли и т. д. Однако следует иметь ввиду, что увеличение масс небесных тел является далеко не односторонним, прямолинейным. Оно сопровождается в то же время и периодическими уменьшениям и масс то одних, то других небесных тел. И происходит это по разным причинам: из-за быстрого осевого вращения под влиянием центробежной силы, из-за малых масс многих небесных тел, не способных удержать атмосферу, особенно водород и гелий, из- за нагрева солнечной энергией, из-за нагрева приливным трением.

Вполне возможно, Юпитер уменьшился в массе и уменьшается и в настоящее время посредством мощного вихря в зоне большого красного пятна вследствие близости Юпитера к Солнцу и его относительно быстрого осевого вращения.
Кроме того, возможно,что Тритон был раньше пятой большой планетой, но затем, приблизившись к Нептуну на опасное расстояние, он потерял почти все свое вещество при нагревании под воздействием механизма приливного трения, а затем и вовсе перешел на его орбиту.

Можно также предположить, что Плутон и Харон раньше, будучи независимыми планетами, до того как Плутон захватил Харона на свою орбиту, были большими планетами, имея по несколько масс Земли, но затем, взаимно истребляя друг друга, когда Харон догнал Плутона, они растеряли большую часть своего вещества, оставив себе лишь несколько процентов. Если это так, то раньше было семь из известных больших планет: пятой был Тритон, шестой - Плутон и седьмой - Харон.

С другой стороны, если в прошлом планеты-гиганты были дальше от Солнца и меньше в размерах и массе, то необходимо согласится и с тем, что взамен гибнущих в недрах Солнца или вблизи его планет-гигантов должны появляться все новые и новые планеты-гиганты. И эти новые планеты-гиганты не появляются в готовом виде откуда-то извне, а порождаются в Солнечной системе постоянно. Вернее, они не рождаются, а вырастают из ледяных планет, расположенных на периферии Солнечной системы, одной из которых является небольшая планета Плутон, за которой, несомненно, расположен целый ряд ледяных планет, больших, с массой, соизмеримой с массами Земли и Марса, и, затем, малых, с массой, соизмеримой с массой Плутона и его спутника Харона.

Именно от ледяных планет и происходят планеты-гиганты.

3. Происхождение Плутона и других ледяных планет

За зоной планет-гигантов расположена зона ледяных планет, одной из которых является планета Плутон, пока единственная из обнаруженных.
Несомненно, Плутон является далеко не самой большой из семейства ледяных планет. Наиболее массивные из числа ледяных планет, по-видимому, превосходят по массе и особенно по размерам Венеру и Землю, а наименее массивные не превосходят даже Харона. При этом более массивные ледяные планеты должны быть расположены ближе к Солнцу, а наименее массивные - на периферии зоны ледяных планет.

За этой зоной ледяных планет расположена зона более мелких тел Солнечной системы - комет, которые отличаются от ледяных планет не только количественно: размерами, массой и плотностью, но и качественно. Это качественное различие планет от комет состоит в том, что кометы являются недифференцированными небесными телами, в недрах же планет происходит или начинается дифференциация глубинного вещества. Именно из зоны комет, этой самой отдаленной от Солнца зоны Солнечной системы, и происходят ледяные планеты.

Кометы, постепенно увеличиваясь в размерах и массе и так же постепенно приближаясь к Солнцу, со временем превращаются в маленькие ледяные планетки, в недрах которых возникает процесс глубинной дифференциации вещества. Но далеко не все кометы превращаются в ледяную планету, лишь ничтожно малая часть их, быть может одна из миллиона, точно так же, как далеко не все ледяные планеты становятся планетами-гигантами. Например,
Плутону не суждено стать планетой-гигантом. Его масса и плотность слишком малы и, вследствие этого, он имеет чрезмерно большое относительное торможение. Поэтому Плутон, прежде чем успеть стать планетой-гигантом, слишком близко приблизится к Нептуну и может упасть на его поверхность, увеличив массу Нептуна, либо, что менее вероятно, перейдет на его орбиту, превратившись в его новый спутник. Как можно предположить, именно такая участь постигла Тритон, который раньше был планетой, а затем перешел на орбиту Нептуна. Плутон может также, что более вероятно, обогнать Нептуна, а может, и Урана.

Подобно этому, не всем кометам суждено в будущем стать ледяными планетами. Многие из них погибнут в борьбе за место под Солнцем, не успев превратиться в планету, если они слишком близко, вследствие их большого относительного торможения, подойдут к расположенной ближе к Солнцу планете или более крупной комете и либо упадут на их поверхность, увеличив их массу, либо перейдут на орбиту вокруг них, превратившись в их спутника.
Впрочем, превращение кометы (или ледяной планеты) в спутник лишь на время отсрочит ее гибель, поскольку и спутники, хотя и не все, приближаются, вследствие их торможения в газовой среде, к своим планетам и также со временем падают на их поверхность.

Такая судьба ожидает большинство малых тел Солнечной системы. Немногим из них суждено стать крупными небесными телами, а планетами - единицам.

Кометы имеют большие эксцентриситеты, порядка 0,3 - 0,4 и более.
Несколько меньшие эксцентриситеты, порядка 0,1 - 0,3, имеют ледяные планеты. Еще меньшие, как правило менее 0,1, эксцентриситеты имеют планеты- гиганты и планеты земной группы. Самые большие эксцентриситеты имеют, как правило, самые мелкие и одновременно самые отдаленные от Солнца кометы и именно поэтому они чаще всего гибнут, поскольку вероятность столкновения небесного тела с другими небесными телами тем выше, чем, во-первых, больше его эксцентриситет и, во-вторых, чем меньше наклонение его орбиты. Чем ближе орбита малого небесного тела расположена к плоскости солнечной системы, вблизи которой обращается большинство ее небесных тел, и чем больше места, вследствие этого, занимает тело в ее плоскости, тем меньше шансов выжить имеет оно.

То обстоятельство, что большие кометы и ледяные планеты имеют большие эксцентриситеты, накладывает отпечаток на межпланетные расстояния планет- гигантов. Ледяные планеты и большие кометы, по-видимому, не могут чрезмерно длительное время располагаться друг около друга ближе какого-то определенного расстояния между их орбитами, порядка 10 а.е., поскольку при меньшем расстоянии их орбиты будут пересекаться, как это имеет место у
Плутона с Нептуном и, рано или поздно, планеты или большие кометы, обращающиеся по пересекающимся орбитам, столкнутся. Плутон, имея эксцентриситет 0,25, нe столкнулся до сих пор с Нептуном только потому, что имеет большое наклонение орбиты - около 170. Но в ближайшую галактичес кую зиму расстояние от Нептуна и наклонение орбиты Плутона уменьшится и тогда его столкновение с Нептуном вполне может произойти.

4. Происхождение астероидов

Астероиды, как и ледяные планеты, происходят из комет, но их происхождение из комет весьма значительно отличается от происхождения из комет ледяных планет. Если ледяные планеты происходят из комет на периферии
Солнечной системы за последней планетой-гигантом Нептуном, то астероиды происходят из комет вблизи Солн

Вернуться