25. Гипотезы Канта, Лапласа и Джинса происхождения Солнечной системы.Современная аккреционная теория происхождения и эволюции планетных систем.

Гипотезы Канта и Лапласа

Гипотеза Канта: Солнечная системаобразовалась из облака газа и пыли. В центре облака возникло Солнце,в периферийных частях – планеты.

Гипотеза Лапласа: в процессе образованияпланет большую роль может играть вращение первичной туманности.

При сжатии планетной туманности массой М на элемент массой mдействуют две силы: сила тяжести Fт и центробежная сила Fцб: ; ; ;

Центробежная сила при сжатии растёт быстрее, чем сила тяжести, апри их равенстве возникает ротационная неустойчивость, прикоторой туманность сплющивается, и с её экватора отделяетсявещество. Из выброшенного вещества вокруг туманности образуютсяплоские кольца. Лаплас полагал, что газ, выброшенный из туманности,впоследствии конденсируется в планеты.

Неполнота гипотезы Канта – Лапласа заключается в том, что в Солнечной системе 98% момента количества движения принадлежитпланетам и только 2% – Солнцу. Если же момент количества движенияотнести к единице массы (удельный угловой момент), то различиеполучается уже не в 50, а в 50 000 раз.

Гипотеза Джинса

Гипотеза Джинса: Солнце, как и другие звёзды, сформировались безпланетной системы, а планетная система сформировалась только врезультате того, что другая звезда прошла рядом с Солнцем настолькоблизко, что вырвала из него часть вещества, в результате конденсациикоторого образовались планеты.

Недостаток гипотезы Джинса:Удельный угловой момент выброшенного из Солнца вещества не может бытьбольше, чем соответствующий угловой момент проходящей мимо звезды. Для образования Солнечной системы по Джинсу необходимо, чтобы Солнце идругая звезда встретились со скоростью около 5 000 км/с, что на порядокбольше, чем параболическая скорость в Галактике (300 км/с).

Аккреционная теория происхождения и эволюции Солнечной системы

• Звёзды солнечного типа образуются в газопылевых комплексах с массой ≥ M(Солнца).

Первый этап:

Уплотнение облака межзвёздного вещества, состоящего из молекул (Н2, Н2О, ОН и др.) и пыли.Возможно, что это уплотнение началось в результате взрыва сверхновой (СН) звезды под действием ударной волны, которая распространилась от неё во все стороны.Неоднородное сжатие продолжается в течение лет.

Второй этап

Если в некотором объёме, заполненном газом и пылью, масса вещества превысит определённую критическую величину (порядка массы звезды), то оно начнёт сжиматься по действиемсилы тяготения – происходит гравитационный коллапс. Начавшее сжиматься массивное облако, участвующее в общем вращении Галактики, не может сжаться до высокой плотности из-за большого момента количества движения. Поэтому облако распадается на фрагменты, один из которых впоследствии порождает Солнце и Солнечную систему. Часть момента вращения при этом переходит в момент относительного движения фрагментов. В центре сжимающегося фрагмента образуется сгущение пыли и газа, которое является ядром аккреции. Процесс аккреции – это захват окружающей разреженной среды, приток которой постепенноувеличивает массу ядра. Гравитационный коллапс продолжается в течение лет.

Третий этап

Когда масса центрального сгущения достигает ~0,1M(Солнца), вещество становится непрозрачным, температура возрастает и пыль испаряется. Вскоре после испарения пыли происходит диссоциация молекулярного водорода. Центральное сгущение сжимается, образуя газовую протозвезду Формирование протозвезды происходит всего за 10–100 лет.Аккреция межзвёздного вещества Протосолнцем продолжается, его масса и радиус увеличиваются. Ещё примерно через лет масса достигает современного значения, а радиусстановится примерно в 100 раз больше современного.Приток межзвёздного вещества прекращается. Начинается стадия гравитационного сжатия Протосолнца. В течение этого периода уже существует дискообразная газопылевая протопланетная туманность, центром которой является Протосолнце.Протопланетная туманность формируется благодаря ротационной неустойчивости одновременно с Протосолнцем, но продолжает расти в процессе дальнейшей аккреции. Диск протопланетной туманности приобретает кольцевую структуру. При этом часть пылевого вещества, испарившегося в период образования протозвезды, вновь возвращается в твёрдую фазу – происходит процесс конденсации. Чтобы объяснить наблюдаемое распределение момента количества движения в Солнечной системе, в современных моделях предполагается, что газ в протопланетной туманности является частично ионизированным, а Протосолнце имеет значительное магнитное поле. В результатевзаимодействия плазмы и поля возникают газовые потоки, передающие момент в протопланетную туманность.

Четвёртый этап

Продолжается гравитационное сжатие Протосолнца. Его размеры уменьшаются, приближаясь ксовременным. Солнечный ветер, интенсивность которого намного выше, чем в современную эпоху, выметает газ из внутренних областей протопланетной туманности. Пылевое вещество протопланетной туманности всё более конденсируется к некоторой средней плоскости. Пылинки сталкиваются всё чаще, появляются всё более крупные частицы. Идёт процесс аккумуляции твёрдых тел. Возникают планетезимали Сначала допланетные тела двигались по круговым орбитам в плоскости породившего их пылевого слоя. Они росли, сливаясь друг с другом, и вычерпывали окружающее рассеянное вещество. Гравитационное взаимодействие тел, усиливавшееся по мере их роста, постепенно изменяло их орбиты, увеличивая эксцентриситеты и наклоны к центральной плоскости диска.Формируются несколько особо крупных тел, которые становятся ядрами аккреции, вокруг которых происходит формирование планет земной группы. Этот этап продолжался около 100 млн. лет.