История развития понятия о возникновении солнечной системы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА»

Кафедра «Общей и теоретической физики»

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Концепции современного естествознания»

«ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПОНЯТИЯ О ВОЗНИКНОВЕНИИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ»

Работу выполнила

студент гр. 11-ИН

Шушин Никита Ильич

Проверил Булюбаш Борис Викторович

Нижний Новгород

2012

Содержание.

Введение……………………………………………………3
Основная часть……………………………...……………...4
Обсуждение………………………………………………...8
Вывод……………………………………………………….9
Список использованной литературы…………………….10

Введение.

Вот уже два века проблема происхождения Солнечной системы волнует выдающихся мыслителей нашей планеты. Этой проблемой занимались, начиная от философа Канта и математика Лапласа, плеяда астрономов и физиков 19 и 20 столетий. Ей отдал дань наш соотечественник Отто Юльевич Шмидт.

И все же мы до сих пор довольно далеки от решения этой проблемы. Но за последние три десятилетия прояснился вопрос о путях эволюции звезд. И хотя детали рождения звезды из газово-пылевой туманности еще далеко не ясны, мы теперь четко представляем, что с ней происходит на протяжении миллиардов лет дальнейшей эволюции.

Возраст солнечной системы, зафиксированный по древнейшим метеоритам, составляет около 5 млрд. лет. На протяжении человеческой истории существовало множество самых различных теорий происхождения Солнца и планет - от мифологической и божественной до космологических.

Теория основывается на небулярной модели образования Солнечной системы, выдвинутой еще французским физиком и математиком Пьером Лапласом и развитой немецким философом Иммануилом Кантом. В соответствии с нею звезды и планеты образовались из рассеянного диффузного вещества (космической пыли) путем постепенного сжатия первоначальной туманности.

Переходя к изложению различных космогонических гипотез, сменявших одна другую на протяжении двух последних столетий, начнем с гипотезы великого немецкого философа Канта и теории, которую спустя несколько десятилетий независимо предложил французский математик Лаплас. Предпосылки к созданию этих теорий выдержали испытание временем, и сейчас в самых "модернистских" космогонических гипотезах мы легко можем найти основные идеи гипотезы Канта - Лапласа.

Данная тема интересна тем, что единой и завершенный теории образования звезд, планет или галактик пока не существует. Решение этой теории дало бы человечеству полное понятие дальнейшего развития вселенной.

Основная часть.

На протяжении многих веков вопрос о происхождении земли оставался монополией философов, так как фактических материалов в этой области практически не существовало.

Первая гипотеза основывается на предположении, что звезды формируются из газовой материи - той самой, которая и в настоящее время наблюдается в Галактике.

Первая теория образования Солнечной системы, предложенная в 1644 г. Декартом, имеет заметное сходство с теорией, признанной в настоящее время. По представлениям Декарта, Солнечная система образовалась из первичной туманности, имевшей форму диска и состоявшей из газа и пыли. В 1745 г. Бюффон предложил дуалистическую теорию; согласно его версии, вещество, из которого образованы планеты, было отторгнуто от Солнца какой-то слишком близко проходившей большой кометой или другой звездой.

Наиболее значимой гипотезой стала теория немецкого философа И.Канта. Кант считал, что Солнечная система возникла из некой первичной материи, до того свободно рассеянной в космосе. Частицы этой материи перемещались в различных направлениях, сталкивались друг с другом, теряли скорость.

Наиболее тяжелые и плотные из них под действием силы притяжения соединялись друг с другом образуя центральный сгусток – Солнце. Которое в свою очередь притягивало более удаленные мелкие и легкие частицы. Таким образом возникло некоторое количество вращающихся тел, траектории которых взаимно пересекались. Часть этих тел, первоначально двигавшихся в противоположных направлениях, в конечном счете были втянуты в единый поток и образовали кольца газообразной материи, расположенные приблизительно водной плоскости и вращающиеся вокруг солнца в одном направлении, не мешая друг другу. В отдельных кольцах образовались более плотные ядра, к которым постепенно притягивались более легкие частицы, формируя шаровидные скопления материи. Так складывались планеты, которые продолжали кружить вокруг Солнца в той же плоскости что и первоначальные кольца газообразного вещества.

Следующей наиболее популярной теорией явилась теория французского математика и астронома Пьера-Симона Лапласа. Эта теория несколько отличается от теории Канта. Лаплас полагал, что солнце существовало первоначально в виде огромной раскаленной газообразной туманности (небулы), с незначительной плотностью, но за то колоссальных размеров. Эта туманность, согласно Лапласу, первоначально медленно вращалась в пространстве. Под влиянием сил гравитации туманность постепенно сжималась, причем скорость ее вращения увеличивалась. Возрастающая в результате центробежная сила придавала туманности уплощенную, а затем и линзовидную форму. В экваториальной плоскости туманности соотношение между притяжением и центробежной силой изменялась в пользу этой последней, так что в конечном счете масса вещества, скопившегося в экваториальной зоне туманности отделилась от остального тела и образовала кольцо. От продолжавшей вращаться туманности последовательно отделялись все новые кольца, которые конденсируясь в определенных точках, постепенно превращались в планеты и другие тела Солнечной системы. В общей сложности от первоначальной туманности отделилось 10 колец, распавшихся на 9 планет и пояс астероидов - мелких небесных тел. Спутники отдельных планет сложились из вещества вторичных колец, оторвавшихся от раскаленной газообразной массы планет. В следствие продолжавшегося уплотнении материи температура новообразованных тел была исключительно высокой. В то время и наша Земля по Лапласу, представляла собой раскаленный газообразный шар, светившийся подобно звезде. Постепенно, однако, этот шар остывал, его материя переходила в жидкое состояние, а затем по мере дальнейшего охлаждения на его поверхности стало образовываться твердая кора. Эта кора была окутана тяжелыми атмосферными парами, из которых при остывании конденсировалась вода.

Советский геофизик О.Ю.Шмидт несколько иначе представлял себе развитие Солнечной системы, работая в первой половине XX века. Согласно его гипотезе, Солнце, путешествуя по Галактике, проходило сквозь газопылевое облако и увлекло часть его за собой. Впоследствии твердые частицы облака подверглись слипанию и превратились в планеты, изначально холодные. Разогревание этих планет произошло позже в результате сжатия, а также поступления солнечной энергии. Разогрев Земли сопровождали массовые излияния лав на поверхность в результате вулканической деятельности. Благодаря этому излиянию сформировались первые покровы Земли.

Из лав выделялись газы. Они образовали первичную атмосферу, которая еще не содержала кислорода. Больше половины объема первичной атмосферы составляли пары воды, а температура ее превышала 100°С. При дальнейшем постепенном остывании атмосферы произошла конденсация водяных паров, что привело к выпадению дождей и образованию первичного океана. Это произошло около 4,5-5 млрд. лет назад. Позднее началось формирование суши, которая представляет собой утолщенные, относительно легкие частилитосферных плит, поднимающихся выше уровня океана.

В 1919 году Джемс Джинс подвергнув критике гипотезу образования планетных систем Лапласа , как, с его точки зрения, невозможную, пришёл к выводу, что если планетная система не может образоваться из туманности эволюционным путём, то остаётся катастрофический механизм планетообразования. По теории Джинса несколько миллиардов лет назад Солнце сблизилось с другой, более крупной, звездой. При этом из-за возрастания с глубиной плотности Солнца на его поверхности образовались гигантские приливные горбы, принявшие затем форму конуса. Когда расстояние между Солнцем и звездой приблизилось к пределу Роша из вершины приливного конуса началось извержение солнечного вещества. Струя вещества извергнутого из недр Солнца должна была напоминать сигару, утолщённую в центре. Далее эта сигара распалась на отдельные сгустки, причём из утолщённой средней части образовались планеты-гиганты, а из тонких кончиков планеты земной группы.
Момент количества движения, который послужил могильщиком гипотезы Канта - Лапласа, в теории Джинса был передан планетам проходящей звездой, она же задала им и прямое направление вращения. Спутники планет образовались за счёт тех же приливных сил при переходе планет из газообразного состояния в жидкое. Астероиды Джинс полагал осколками некогда существовавшей планеты, а кометы - захваченными из межзвёздного пространства. Трудностями теории Джинса состояли в том, что первоначально спутники должны быть либо твёрдыми, либо жидкими, газообразные спутники рассеялись бы в пространстве. Но из жидкого тела вырвать множество маленьких спутников невозможно, твёрдое же тело под влиянием приливных сил просто рассыпалось бы на части. Сложно было также объяснить и осевое вращение планет. В 19 веке теория Д. Дарвина приписывала возникновение осевого вращения планет обратному падению на их поверхности части вещества, исторгнутого при образовании спутников. Но для приведения планет в движение масса упавшего вещества должна быть сравнима с массой планеты и намного превышать суммарную массу всех спутников.

Не много позже выяснилась полная научная не состоятельность гипотезы Джинса. Как указал американский астроном Рессел, гипотеза Джинса не может объяснить огромные размеры солнечной системы. Чтобы вырвать вещество из Солнца, звезда должна была пролететь очень близко от него, а в таком случае это вещество и возникшие из него планеты должны были бы кружиться в непосредственном соседстве с Солнцем, на расстоянии всего нескольких его поперечников. На самом деле планеты удалены от Солнца на расстояния в сотни и тысячи раз превышающие его поперечник. Так, расстояние от Солнца до Юпитера составляет 500 поперечников Солнца, а расстояние до Нептуна – 3200 поперечников Солнца. Математические расчеты проведенные Н.Н. Парийским (1942 год) подтвердили, что гипотеза Джинса не может объяснить огромные расстояния планет от Солнца.

Любопытно, что на новом уровне, вооруженные более совершенной техникой и более глубокими познаниями о химическом составе солнечной системы, астрономы вернулись к мысли о том, что Солнце и планеты возникли из обширной не холодной туманности, состоящей из газа и пыли. Мощные телескопы обнаружили в межзвездном пространстве многочисленные газовые и пылевые «облака», из которых некоторые действительно конденсируются в новые звезды. В связи с этим первоначальная теория Канта – Лапласа была переработана с привлечением новейших данных, она может сослужить еще хорошую службу в деле объяснения процесса возникновения Солнечной системы.

Каждая из этих космогонических теорий внесла свой вклад в дело выяснения сложного комплекса проблем, связанных с происхождением земли. Все они рассматривают возникновение земли и Солнечной системы как закономерный результат развития звезд и вселенной в целом. Земля появилась одновременно с другими планетами, которые, как она вращаются вокруг Солнца и являются важнейшими элементами Солнечной системы.

Согласно иной группе гипотез, планеты и Солнце образовались из единой "солнечной" туманности. По существу, они представляют дальнейшее развитие гипотезы Канта - Лапласа.

Обсуждение.

Разные гипотезы о механизмах возникновения Солнечной системы появились еще в 17 веке. Под давлением яркого солнечного излучения и солнечного ветра лёгкие газы, такие, как водород и гелий, были очень быстро выдуты из ближней к Солнцу области газопылевого диска, в то же время тяжёлые частицы, наоборот, под действием гравитации стремились к центру. Вследствие этого, вблизи Солнца сформировались планеты, состоящие из твёрдых, тяжёлых пород, а водород и гелий, оттеснённые в дальние области Солнечной системы солнечным излучением, стали строительным материалом

для планет-гигантов вроде Юпитера.

Согласно современным представлениям, возраст Солнечной системы оценивается примерно в 4,6 млрд лет - эти результаты были косвенно получены с помощью радиологических методов. Как уже считается доказанным, Вселенная родилась примерно 15-20 млрд. лет назад в результате "большого взрыва". Спустя миллиард лет из смеси водорода и гелия, заполнявших все пространство, началось образование галактик.

Считается, что конденсация Солнца и планет произошла из горячей газовой туманности (по И. Канту и П. Лапласу), а по другой - из холодного газопылевого облака (по О. Ю. Шмидту). Впоследствии гипотезу с холодным началом развивали академики В. Г. Фесенков, А. П. Виноградов и др.

Однако ни одна из перечисленных гипотез полностью не удовлетворяет ученых, поскольку с их помощью невозможно объяснить все нюансы, связанные с происхождением и развитием Солнечной системы

Вывод.

Понятие о возникновении Солнечной системы продолжает развиваться на основе получения новых научных знаний, развития астрономии, совершенствования технических средств познания. Развитие понятия возникновения Солнечной системы от Декарта, Канта, Лапласа, Шмидта и современных астрономов сводится к теории большого газопылевого облака, которое продолжает свое развитие. Солнце до сих пор остается единственной известной науке звездой, на одной из планет которой существует жизнь. Поэтому чрезвычайно интересно исследовать механизм возникновения Солнечной системы. Может оказаться, что планеты образуются, как правило, при рождении какой-нибудь звезды. В этом случае заметно увеличилась бы вероятность обнаружить жизнь еще где-нибудь во Вселенной. Такая возможность представляет большой интерес, причем не только с научной точки зрения.

Важным выводом изучения проблемы образования Солнечной системы является заключение о закономерности одновременного образования звезд с планетными системами. "Обладающее значительным вращательным моментом облако на основании законов механики просто не может превратиться в одиночную медленно вращающуюся звезды (вроде Солнца, но без планет). Вернее сказать, если бы такая звезда образовалась - это было бы большой редкостью. Иными словами, почти наверняка практически все звезды типа Солнца, которых пока считают одиночными, имеют невидимые спутники с достаточно малой массой и светимостью. И среди них можно ожидать звезды, окруженные семьей планет.

Список использованной литературы:

Агекян Т.А. Звезды, Галактики, Метагалактика. - М.: Наука, 1970. - 334 с.
Вайнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной (пер. с англ. Я. Зельдовича). - М.: Энергоиздат, 1981. - 208 с.
Горелов А.А. Концепции современного естествознания. - М.: Центр, 1997. - 206 с.
Каплан С.А. Физика звезд. - М.: "Наука", 1970.
Ксанфомалити Л.В. Планеты, открытые заново. - М.: Наука, 1978. - 152 с.
Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. - М.: Наука, 1983. - 192 с.
Осипов Ю.С. Гравитационный захват // Кварк. - 1985. - № 5.
Редже Т. Этюды о Вселенной. - М.: Мир, 1985. - 191 с.
Филиппов Е.М. Вселенная, Земля, жизнь. - Киев: "Наукова думка", 1983. - 238 с.
Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум. - М.: Наука, 1980. - 352 с.
http://www.galactic.name/articles/astronomical_lecture_0017.php
http://solareclipse.org.ru/cosmos/?p=1663
http://www.solsys.ru/vozniknovenie.htm
«Астрономия» учебник 11кл. М.Просвещенин 1990.
Поисковой портал «Элементы» http://elementy.ru/runet

История развития понятия о возникновении солнечной системы 📙 Курсовая → 🆔 98524