Geneza și evoluția Sistemului Solar | descrie cum a început și cum s-a schimbat sistemul solar
Formarea și evoluția sistemului solar descrie cum a început și cum s-a schimbat sistemul solar.
În urmă cu aproximativ 4,6 miliarde de ani, în apropierea zonei noastre de spațiu se afla un nor mare de gaz. Toate lucrurile cu masă se adună sau gravitează unele spre altele. Acest lucru a atras tot gazul spre centru. În cele din urmă, presiunea din centru a ridicat temperatura astfel încât atomii de hidrogen au fuzionat pentru a forma heliu. Astfel a luat naștere steaua pe care o cunoaștem sub numele de Soare.
Procesul prin care sunt create sistemele solare se numește teoria nebuloasă. Cu toate acestea, originea planetelor nu este aceeași cu originea Soarelui. Nu numai că Soarele este mult mai mare, dar componența sa este foarte diferită de cea a planetelor.
Rotația planetelor în jurul Soarelui și a fiecărei planete în jurul propriei axe a fost cauzată în primul rând de faptul că norul de gaz inițial avea o densitate diferită în diferite locuri. Rotația a crescut din cauza contracției sub acțiunea gravitației (conservarea energiei). La fel a făcut și planeitatea formei sistemului solar. Pe măsură ce colapsul a continuat, conservarea momentului unghiular a însemnat că rotația s-a accelerat. Acest lucru împiedică în mare măsură ca gazul să se lipească direct de nucleul central. Gazul este forțat să se împrăștie spre exterior în apropierea planului său ecuatorial, formând un disc, care la rândul său se lipește de nucleu.
Gravitația a făcut ca atomii din Soare să devină foarte apropiați unii de alții. Toată această energie a transformat în cele din urmă Soarele nostru într-o stea. Aceasta își obține energia din transformarea hidrogenului în heliu. Acest proces se află încă în stadii incipiente.
Din cauza masei uriașe a Soarelui (99,86% din întreaga masă a sistemului solar), acesta are o gravitație foarte puternică. Forța centrifugă a planetelor care se deplasează în jurul Soarelui echilibrează atracția gravitațională a Soarelui. Densitatea uriașă din miezul său provoacă o reacție de fuziune care transformă hidrogenul în heliu, cu radiații de căldură, lumină și alte forme de radiații electromagnetice.
Rocile și praful formează planetele terestre, sateliții acestora, asteroizii și toate celelalte obiecte din sistemul solar. Planetele gigantice gazoase au, de asemenea, centre stâncoase sau metalice. Acest lucru este cunoscut din datele colectate de sateliți. Acest material stâncos nu poate proveni de la Soare, deoarece Soarele este format numai din hidrogen și puțin heliu.
Următoarea problemă este: dacă Soarele transformă hidrogenul în heliu, de unde provin toate celelalte elemente? Există un singur răspuns posibil: aceste elemente superioare provin din generațiile anterioare de stele. Supernovele uriașe care au explodat cu miliarde de ani în urmă în vecinătatea tânărului Sistem Solar au produs elementele superioare. Stelele uriașe își parcurg ciclul de viață mult mai repede decât stelele mai mici. Acest lucru este cauzat de presiunile și temperaturile și mai ridicate din interiorul lor, în comparație cu o stea medie din secvența principală, precum Soarele.
O idee a artiștilor despre nebuloasa care a dat naștere sistemului solar
Istoria ideii
Ipoteza nebuloasă, așa cum a fost numită, a fost elaborată pentru prima dată în secolul al XVIII-lea. Trei oameni au lucrat la ea:
- Emanuel Swedenborg (1688-1772)
- Immanuel Kant (1724-1804)
- Pierre-Simon Laplace (1749-1827)
Swedenborg a avut primul ideea, iar Kant a transformat-o într-o teorie propriu-zisă. În 1755, Kant a publicat Istoria naturală universală și teoria cerului (în germană, desigur). El a susținut că norii gazoși, nebuloasele, se rotesc încet, se prăbușesc și se aplatizează treptat din cauza gravitației. În cele din urmă, aceștia formează stele și planete.
Între timp, un model similar a fost dezvoltat independent și propus în 1796 de Laplace în lucrarea sa Exposition du systeme du monde. El credea că Soarele a avut inițial o atmosferă fierbinte extinsă pe tot volumul sistemului solar. Teoria sa avea o nebuloasă protosolară care se contracta și se răcea. Pe măsură ce aceasta se răcea și se contracta, se aplatiza și se rotea mai rapid, aruncând (sau desprinzând) o serie de inele de material gazos; și, potrivit lui, planetele s-au condensat din acest material. Modelul său era similar cu cel al lui Kant, doar că era mai detaliat și la o scară mai mică. Din păcate, exista o problemă cu versiunea lui Laplace. Principala problemă era distribuția momentului unghiular între Soare și planete. Planetele dețin 99% din momentul unghiular, iar acest fapt nu putea fi explicat de modelul nebular. A trecut destul de mult timp până când acest lucru a fost înțeles.
Nașterea teoriei moderne și larg acceptate a formării planetelor - modelul discului nebular solar (SNDM) - se datorează astronomului sovietic Victor Safronov. Cartea sa Evoluția norului protoplanetar și formarea Pământului și a planetelor, tradusă în limba engleză în 1972, a avut un mare efect. În această carte au fost formulate aproape toate problemele majore ale procesului de formare planetară și unele dintre ele au fost rezolvate. Ideile lui Safronov au fost dezvoltate în continuare. Există încă destul de multe aspecte ale sistemului solar care trebuie explicate.
Deși inițial s-a aplicat doar la sistemul nostru solar, în prezent se consideră că SNDM reprezintă modul obișnuit de formare a stelelor în întregul univers. Până în august 2017, în galaxia noastră au fost descoperite peste 3000 de planete extrasolare.
Meteoriții ca indicii pentru date
Ipoteza nebuloasă spune că Sistemul Solar s-a format în urma colapsului gravitațional al unui fragment dintr-un nor molecular gigantic. Norul avea un diametru de aproximativ 20 de parsecuri (65 de ani-lumină), în timp ce fragmentele aveau un diametru de aproximativ 1 parsec (trei ani-lumină și un sfert).
Din cauza conservării momentului unghiular, nebuloasa s-a rotit mai repede pe măsură ce se prăbușea. Pe măsură ce materialul din nebuloasă s-a condensat, atomii din ea au început să se ciocnească cu o frecvență din ce în ce mai mare, transformându-și energia cinetică în căldură. Centrul, unde s-a adunat cea mai mare parte a masei, a devenit din ce în ce mai fierbinte decât discul din jur. În aproximativ 100.000 de ani, în centru a apărut o protostea fierbinte și densă.
Cele mai vechi incluziuni găsite în meteoriți ar putea fi primul material solid care s-a format în nebuloasa presolară. Acestea au o vechime de 4568,2 milioane de ani. Aceasta este o definiție a vârstei sistemului solar.
Imagine Hubble a discurilor protoplanetare din Nebuloasa Orion, o "pepinieră stelară" cu o lățime de ani-lumină, probabil foarte asemănătoare cu nebuloasa primordială din care s-a format Soarele.
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este teoria nebuloasă?
R: Teoria nebulară este un proces prin care se creează sistemele solare. Aceasta explică modul în care un nor mare de gaz dintr-o zonă a spațiului poate fi atras împreună de gravitație, formând în cele din urmă o stea precum Soarele și planetele.
Î: Cum își obține Soarele energia?
R: Soarele își obține energia prin transformarea hidrogenului în heliu printr-o reacție de fuziune în miezul său, eliberând căldură, lumină și alte forme de radiații electromagnetice.
Î: Ce determină planetele să se rotească în jurul propriei axe?
R: Norul de gaz inițial avea densități diferite în diferite locuri, ceea ce a făcut ca acesta să se rotească în jurul Soarelui și a axei proprii a fiecărei planete. Această rotație a fost mărită datorită contracției sub acțiunea gravitației (conservarea energiei) și a conservării momentului unghiular.
Î: De unde provin toate elementele care alcătuiesc planetele terestre, lunile, asteroizii etc.?
R: Toate elementele, în afară de hidrogen și heliu, provin din generațiile anterioare de stele care au explodat cu miliarde de ani în urmă în apropierea tânărului nostru sistem solar - aceste supernove uriașe au produs elemente superioare.
Î: De ce stelele uriașe își parcurg ciclul de viață mult mai repede decât stelele mai mici?
R: Stelele uriașe au în interiorul lor presiuni și temperaturi și mai ridicate decât o stea medie din secvența principală, cum ar fi Soarele, ceea ce le face să își parcurgă ciclul de viață mult mai repede decât stelele mai mici.
Î: Care a fost cauza formării sistemului nostru solar în urmă cu aproximativ 4,6 miliarde de ani?
R: În urmă cu aproximativ 4,6 miliarde de ani a existat un nor mare de gaz în apropierea zonei noastre din spațiu - toate lucrurile cu masă gravitează unele spre altele, astfel că acest lucru a atras tot gazul spre centru până când a atins o presiune suficient de mare pentru ca atomii de hidrogen să fuzioneze în heliu, dând naștere stelei noastre pe care o cunoaștem sub numele de Soare.
