1.1.4. Методы изучения Вселенной

Современная наука значительно расширила возможности позна­ния Вселенной, существенно увеличилась и техническая оснащен­ность, что позволяет комплексно изучать космическое простран­ство.

Изучение метеоритов

Метеориты являются великолепным материалом для изучения Вселенной, так как по их составу можно судить об ее веществе. Ис­следование метеоритов показало, что они состоят из тех же самых элементов, что и Земля. Этот факт служит ярким подтверждением единства материи во Вселенной.

Изучение метеоритов раздвигает границы наших познаний о внутреннем строении Земли, поскольку они являются обломками разных частей космических тел. Метеориты несут весьма ценную информацию об истории возникновения планет Солнечной систе­мы. По данным ядерной хронологии, их возраст, равный примерно 4,5—4,6 млрд. лет, почти совпадает с возрастом Земли.

Изучение космического пространства

с помощью телескопов и радиотелескопов

Мощные телескопы дают возможность фотографировать кос­мические тела и отдельные участки неба, в комплексе с различны­ми приборами позволяют определять светимость, температуру, ре-

льеф космических тел и т. п. С помощью телескопов изучают спек­тры светил, их изменение, а по характеру спектра делают выводы о движении космических тел, химическом составе их вещества, типе реакций, протекающих в них. Значительно расширило возможности познания Вселенной применение радиотелескопов.

Изучение космического пространства с помощью

искусственных спутников, космических станций и кораблей

Начало этому виду изучения космического пространства было положено 4 октября 1957 г., когда в Советском Союзе впервые в мире на околоземную орбиту был выведен искусственный спутник Земли. 12 апреля 1961 г. гражданин Советского Союза Ю. Гагарин первым совершил космический полет вокруг Земли на пилотируе­мом корабле «Восток». Еще через несколько лет советский космо­навт А. Леонов впервые вышел в открытый космос.

В Советском Союзе впервые в мировой практике были успеш­но осуществлены полет автоматического космического аппара­та «Луна-16» на другое небесное тело и возвращение его на Землю. Долгое время на Луне работал автоматический аппарат «Луноход-1», который позволил установить общий тип пород, слагающих поверх­ность лунного моря, исследовать характер распространенности мел­ких кратеров и камней. В результате успешной работы автоматиче­ской станции «Луна-20» решена задача взятия грунта из труднодо­ступного материкового района Луны.

С помощью советских автоматических станций получены цен­ные сведения об атмосфере Венеры. Впервые осуществлена мягкая посадка космического аппарата на поверхность Марса, а станции «Марс-2» и «Марс-3» стали искусственными спутниками Марса. За время полета по орбитам они передали большой объем информации о физических особенностях планеты и окружающего ее космическо­го пространства.

Особо ценную информацию дал лунный грунт, доставленный на Землю советскими автоматическими станциями и американски­ми космонавтами. Материал поверхности Луны несет на себе от­печатки как первичных процессов, приведших к образованию ма­теринских горных пород, так и последующих воздействий, многие из которых отсутствуют на поверхности Земли. Однако вследствие своих особенностей Луна во многих отношениях оказалась «закон­сервированной» в течение длительного геологического времени, поэтому можно ожидать, что на Луне найдут отражение процессы, сходные с процессами, происходившими на ранних этапах форми­рования Земли.

Новой страницей в изучении Космоса и Земли явились беспри­мерные исследования советских космонавтов на космических стан­циях типа «Салют». Фотографирование различных районов нашей страны с помощью многофокусных аппаратов позволило внести

коррективы в тектоническое районирование, наметить перспектив­ные участки для поисков полезных ископаемых, изучить с помошыо снимков характер созревания хлебов, сохранность лесонасаждений и т.п. Наши космонавты проводили исследования по выращиванию кристаллов, характеризующихся уникальными свойствами; прово­дили эксперименты по пайке материалов, не поддающихся этому на Земле; вели наблюдение за жизнедеятельностью микроорганизмов в условиях невесомости; осуществляли с помощью специальных ап­паратов астрономические наблюдения и т.п. Стыковка с «Салю­том-6» транспортных кораблей, дозаправка его двигателей и своев­ременная корректировка орбиты позволили создать на орбите прото­тип космической станции по изучению космоса.

1.1.5. Гипотеза образования планет Солнечной системы

С давних пор проблема образования Земли и Солнечной систе­мы в целом привлекала к себе внимание выдающихся ученых. Реше­нием ее занимались И. Кант, П. Лаплас, Д. Джине, советские уче­ные—академики О.Ю. Шмидт, В. Г. Фесенков, А.П. Виноградов и др. Предложенные ими гипотезы отражали достигнутый к тому времени уровень знаний, однако окончательного решения этой проблемы не получено до сих пор. В свете современных научных достижений ги­потеза образования Солнечной системы сводится к следующему.

В пределах нашей Галактики, вблизи ее экваториальной пло­скости, располагался неоднородный газопылевой диск, состоящий из медленно вращающихся газопылевых облаков. В состав обла­ков входили преимущественно атомы водорода, за счет увеличения плотности которых и могло происходить их образование. Плотность атомов водорода в таком облаке достигает 1000 атом/см³, что в 10 ООО раз превышает их плотность в нормальном межзвездном простран­стве Галактики. Наряду с водородом в состав облака могли входить углерод, азот, кислород, микронные пылевидные частицы. Внутри облаков происходит хаотическое, турбулентное движение вещества.

С увеличением размера и плотности облако под действием сил тяготения начинает сжиматься. Гравитационное сжатие почти всей массы первично холодного облака (— 220 °С) ведет к уплотнению его до состояния Протосолнца. В центре последнего становятся воз­можными термоядерные реакции, сопровождающиеся выделением в виде взрыва огромного количества энергии и вещества. По мнению акад. А.П. Виноградова, из выброшенного около 5,5 млрд. лет назад взрывами вещества вокруг Протосолнца образовалось горячее плаз­менное облако (протопланетное облако). На первом этапе формиро­вания планет происходило охлаждение протопланетного облака, по­теря газов в космическое пространство и конденсация части его ве­щества в твердые частицы. Первыми конденсировались наиболее ту­гоплавкие химические элементы: вольфрам, титан, молибден, пла­тина и др., а также их окислы. Таким образом, раскаленное газовое

вещество вновь превращалось в холодное газопылевое облако. Про- топланетное облако с течением времени теряло энергию в результа­те столкновения «пылинок». Происходило его уплощение, движение вещества в нем упорядочивалось, становилось близким к круговому. Постепенно вокруг молодого Солнца в результате конденсации пы­левидного вещества образовался широкий кольцеобразный диск, ко­торый распадался на отдельные холодные кучности вещества — рои твердых частиц газа. Они взаимодействовали друг с другом, смеши­вались, соударялись, сращивались, подвергаясь космическому облу­чению. Происходило образование отдельных фаз вещества, главным образом силикатов, железо-никелевого металлического сплава, суль­фидов и т.п. В результате агломерации этих фаз возникли каменные и другие метеориты. Этот же процесс стяжения холодного вещества протопланетного облака привел к образованию и протопланет Сол­нечной системы около 5 млрд. лет назад. Сформировавшись как ге­ологическое тело, Протоземля еще не стала планетой. Она являлась холодным скоплением космического вещества, однако именно с это­го времени начинается ее до геологическая эволюция.

Под влиянием таких факторов, как удары метеоритных тел, гра­витационное уплотнение и выделение тепла радиоактивными эле­ментами, начался разогрев верхних частей Протоземли. Сначала плавилось железо, затем силикаты. Это привело к возникновению здесь пояса жидкого железа. Вследствие дифференциации вещества «более легкий силикатный материал должен был всплыть наверх, а тяжелый металл сконцентрироваться в центре планеты. Вязкие, преимущественно силикатные массы образовали первичную ман­тию Земли, а металлические массы — ее ядро. Так, по-видимому, около 4,6 млрд. лет назад сформировалась планета Земля.

Внутренние планеты, расположенные ближе к Солнцу, образо­вались путем конденсации высокотемпературной фракции, богатой железом. Чем дальше от Солнца, тем меньше у планет содержание металлического материала. Так, Меркурий на 2/3 состоит из метал­лического железа, а Марс — на 1/4. В астероидальном кольце фор­мировались преимущественно хондритовые астероиды, в которых возрастало содержание низкотемпературной фракции. И, наконец, главной составной частью внешних планет являются газы, почти це­ликом состоящие из неразделенного солнечного вещества.