рок. Найближча з них — Проксіма (Альфа Центавра) знаходиться від Сонця на відстані 4,2 світлового року. Найяскравіші з цих зірок Сиріус і Порціон. Сиріус яскравіший за Сонце у 26 разів, а Порці- он — у 12 разів.
У сьомому квадраті зі стороною 16•102 світлових років (15•1015 км) видно скупчення зірок Чумацького Шляху.
Восьмий квадрат зі стороною 16•104 світлових років (15•1017 км) вміщує весь Чумацький Шлях, або Галактику Чумацького Шляху, тобто ту сукупність зіркових скупчень, до якої належить наша Со- нячна система. Сонячна система знаходиться між двома гілками Галактики Чумацького Шляху на відстані 10 тис. парсек (пк)1 від її центра. Галактика Чумацького Шляху має спіралеподібну форму, а
вперетині — веретеноподібну, дуже схожу на галактики сузір’я Великої Ведмедиці.
Дев’ятий квадрат зі стороною 16•106 світлових років (15•1019 км) вміщує нашу і низку інших галактик. Усі вони перебувають у без- перервному русі, причому Галактика Чумацького Шляху рухається
внапрямку сузір’я Єдинорога зі швидкістю 210 км/с. Астрономічним спостереженням сьогодні доступний простір,
який не перевищує площу десятого квадрата зі стороною 16•108 світлових років (15•1021 км). У межах цього простору можна бачити сотні мільйонів різних галактик, у тім числі таких, що мають спі- рале- і кулеподібну форму. За сучасними уявленнями, ці галакти- ки комбінуються у велике скупчення — Метагалактику. Всесвіт нескінченний. Ми нині не знаємо, що знаходиться за межами де- сятого квадрата. Відповідь на це запитання має дати наука майбут- нього.
1.2. УЯВЛЕННЯ ПРО ПОХОДЖЕННЯ ЗЕМЛІ (КОСМОГОНІЧНІ ГІПОТЕЗИ)
Проблема походження Землі цікавила людство ще з сивої дав- нини. У стародавніх греків за два — три століття до нашої ери існу- вали два принципово різних погляди на цю проблему. Згідно з од- ним із них, Сонячна система побудована геоцентрично (так звана система Птоломея). У центрі Всесвіту знаходиться Земля, а решта планет Сонячної системи, саме Сонце та інші зірки обертаються навколо Землі. Згідно з іншим поглядом (гіпотеза геліоцентризму), центром Всесвіту вважали Сонце.
У середині ХVI ст. великий польський астроном М. Коперник (1473 – 1543) математично розвинув геліоцентричну гіпотезу, але й
1 1 пк = 3,0857•1016 м.
12
після цього вона довго не набувала поширення. Послідовниками М. Коперника стали Дж. Бруно, Г. Галілей, І. Кеплер, І. Ньютон. Відкриття І. Кеплером (1571 – 1630) закону руху планет, а І. Ньюто- ном (1643 – 1727) закону всесвітнього тяжіння мало величезне зна- чення для пояснення походження Сонячної системи. Було запропо- новано багато гіпотез її походження.
У середині XVIII cт. М.В. Ломоносов у своїх працях розкрив гео- логічні процеси розвитку Землі, розглянувши усі явища на Землі як щось нестале, що розвивається в часі. Він гадав, що Сонце — це розплавлене тіло, а для Землі розплавлений стан — пройдений етап. Для розкриття таємниці походження Землі важливі ідеї М.В. Ломоносова про її стиснення від охолодження і сумніви щодо існування рідкого ядра.
Перша наукова гіпотеза про походження Сонячної системи на- лежала філософу І. Канту (1724 – 1804), яку він запропонував у 1755 р., коли в природничих науках ще панувала метафізика.
Гіпотеза Канта. В основу поглядів ученого покладено реальні фізичні сили — притягання і відштовхування. Сонячна система утворилася з первинної пилоподібної матерії, яка знаходилась у хаотичному русі. За законом всесвітнього тяжіння ці різні за роз- мірами часточки почали рухатись. Утворилися різнорідні зоряні скупчення, які, у свою чергу, почали притягувати дрібніші. Так утворились окремі великі скупчення, які і стали відокремленими зірками.
Гіпотеза Лапласа. П.С. Лаплас (1749 – 1827) незалежно від І. Канта також висловив гіпотезу про походження Сонячної системи з первинного хаосу. Прообразом Сонячної системи він вважав роз- печену газову туманність. Ця туманність мала первинне обертання, внаслідок якого вона сплющилась так, що її полярний діаметр став у півтора рази коротшим за екваторіальний (рис. 1.3). В міру охоло- дження, стиснення і сплющення газової туманності під впливом відцентрової сили настав момент відривання частин її зовнішньої екваторіальної частини по кільцю («відривання кілець»). Відірвані частини утворили «ущільнення», які продовжували обертатися на- вколо осі. В подальшому ці «кільця» розривались, їх речовина спо- лучалась у планети, а центральне згущення перетворилось на Сон- це.
Отже, І. Кант і П.С. Лаплас вперше у природознавстві свідомо ввели принцип розвитку Сонячної системи під дією природних сил. Великим внеском цих учених в науку була спільна відправна точка, що вихідний матеріал, з якого формуються планети, знаходився в розрідженому стані: у вигляді газу (П.С. Лаплас) чи у вигляді пев- них часточок (І. Кант).
13
Рис. 1.3. Утворення планетарної системи за гіпотезою Лапласа:
а— обертання газової туманності;
б— сплющення газової туманності внаслідок збільшення швидкості обертання; в — відривання газоподібного кільця
Рис. 1.4. Походження планет за гіпотезою Шмідта
Вітчизняні вчені О.Ю. Шмідт (1891 – 1956) та В.Г. Фесенков (1889 – 1972) розглядали розвиток Сонячної системи не тільки як механічне переміщення тіл у просторі, а й як сукупність процесів розвитку, які відбуваються суперечливо, негармонійно. Подібних поглядів дотримувались і закордонні вчені Д. Койпер і Г. Юрі.
Гіпотеза Шмідта. Сонце «старіше» за інші планети Сонячної сис- теми. Земля та інші планети утворилися з міжзоряного метео- ритного пилу, який був захоплений Сонцем, шляхом «збирання твер- дих часточок» — метеоритів (рис. 1.4). При цьому припускалось, що рій пилової матерії мав значний момент кількості руху і потім пере- йшов в орбітальний рій. Гіпотеза пояснює два складні питання: розподіл моменту кількості руху в Сонячній системі і закон планет- них відстаней. О.Ю.Шмідт вважав, що поверхня Землі не була в розпеченому стані, і з моменту свого виникнення одержувала тепло від Сонця і частково внаслідок ударів метеоритів. Систематичне охолодження Землі з моменту її виникнення, за О.Ю.Шмідтом, ви- ключається.
14
У гіпотезі Шмідта є деякі слабко розроблені положення: 1) гіпо- теза недостатньо пояснює питання еволюції Сонця та інших зірок; 2) багато вчених вважають, що первинна хмара міжзоряної матерії, ймовірно, була не метеоритною, а газовою; захоплення матерії Сон- цем неможливе; 3) є думки, що і метеорити утворились внаслідок розпаду якоїсь планети, а не навпаки (планети утворились із мете- оритів); 4) в осадових породах стародавніх геологічних епох не трап- ляються метеорити.
Гіпотеза Фесенкова. В.Г. Фесенков схиляється до думки, що, оскільки вік Сонця близький до астрономічного віку Землі, можна вважати, що Сонце і планети, які обертаються навколо нього, утво-
рились одночасно і що |
|
||
це єдиний процес похо- |
|
||
дження зоряної |
систе- |
|
|
ми з одного й того са- |
|
||
мого вихідного |
середо- |
|
|
вища |
— |
якоїсь |
|
газопилової туманності |
|
||
(рис. 1.5). Внутрішні |
|
||
частини |
ущільнення |
|
|
стали матеріалом для |
|
||
утворення |
— |
Сонця, |
|
зовнішні |
для |
|
|
утворення |
планет Со- |
|
|
нячної системи. |
Земля |
|
|
виникла відразу в усій |
|
||
масі, а не «збиралася» з |
|
||
окремихНа жчальсточок, гіпотеза. |
Рис. 1.5. Утворення Землі |
||
Фесенкова |
неспромож- |
за гіпотезою Фесенкова |
|
на пояснити, чому бли- зько 90 % маси Сонця складається з найлегших елементів — водню
і гелію, а на Землі цих елементів дуже мало. Якщо планети утвори- лися з єдиної туманності, то незрозуміле походження сили, яка по- тім відкинула планети на величезні відстані від Сонця.
Досягнення науки підтверджують, що Земля була спочатку хо- лодною, а потім розігрілась внаслідок розпаду радіоактивних еле- ментів у її надрах. Припускають, що теплоти радіоактивного розпа- ду цілком достатньо для підтримання в надрах Землі порівняно ви- соких температур. Теплова енергія виділяється під час гравітацій- ного стиснення речовини Землі, хімічних реакцій, кристалізації ві- докремлених магматичних осередків. Спираючись на сучасні знан- ня, теплоту Землі не можна вважати залишковою, успадкованою, а Землю — тілом, яке рівномірно охолоджується. Сучасні енергетичні
15