Ирина Богданова - Концепции современного естествознания. Шпаргалки

Человечество всегда волновал вопрос, как возникла Солнечная система. В древности сотворение Солнца и планет приписывалось богам, в монотеистических религиях – богу-творцу. Книга Бытия рисует сотворение Солнечной системы как сотворение мира: сначала в этом мире был хаос, свет не был отделен от тьмы, затем по слову божьему в мире был установлен порядок: разделены тьма и свет, вода и земля, создано небо со звездами и планетами, земной рельеф, после чего начался процесс творения земной жизни и в том числе человека, живущего во времени и по законам времени – рождаясь, взрослея и умирая.

Научная картина мира имеет на счет образования планет Солнечной системы множество гипотез. Наиболее старая из них – гипотеза Канта – Лапласа , то есть космогонические воззрения двух ведущих ученых нового времени Канта (немецкий философ) и Лапласа (французский ученый).

Кант, основываясь на книге Бытия, предположил, что планеты возникли в результате сгущения холодного газопылевого космического облака, то есть из космического хаоса: постепенно сгущаясь, космическая туманность породила более плотные массы, которые стали отделяться от туманности и от Солнца в силу центробежных сил. Так образовались планеты. Идея Канта предполагала наличие некой божественной воли, данной силам природы, руководствуясь которой природа начала самостоятельно организовываться и развиваться.

Лаплас поддержал гипотезу Канта, но с некоторыми изменениями и дополнениями. Он считал, что космическое облако было не холодным, а раскаленным, в виде газовых колец, оторвавшихся от формирующегося древнего Солнца, которые, отодвигаясь от звезды, продолжали вращение и сгущение, в результате которого образовались планеты с их орбитами. В процессе развития сгущенные планетные массы остыли.

Эта гипотеза Канта – Лапласа известна как небулярная (от латинского слова туманность), или ротационная (от слова вращение), поскольку ведет происхождение Солнечной системы из вращения и сгущения туманности (холодной или раскаленной).

В существовавшей гипотезе Канта – Лапласа имелось непримиримое противоречие с законами физики. Дело в том, что гипотеза не могла объяснить, почему расчетный момент количества движения (кинетический момент) планет почти в 30 раз больше момента количества движения Солнца, что противоречит закону сохранения кинетического момента. Кинетическим моментом в физике называется момент количества движения для вращающихся тел. Момент количества движения учитывает два вида вращательного движения – вокруг оси и вокруг другого тела.

Гипотеза Канта – Лапласа использовала вычисления для вращательного момента тел вокруг другого тела. При вычислениях планеты как в космическом масштабе малые величины были условно приняты за материальные точки. Числовое выражение момента количества движения вычислялось по формуле L=m · r · v. По закону сохранения момента количества движения (никакие события внутри изолированной системы взаимодействующих вращающихся тел не приводят к изменению общего для системы момента количества движения), момент количества движения для данной системы неизменен. Момент количества движения Солнца при вычислении дал около 2 % от планетарного, что поставило ученых в тупик:

при массе Солнца на 98 % большей, чем масса всех планет Солнечной системы, этого не могло быть. Требовались новые гипотезы. Гипотеза, предложенная Джинсом, объясняет расчетное несоответствие вмешательством сторонней звезды. Это так называемая гипотеза катастрофы : в период времени, когда Солнце уже было образовано, мимо него и близко от него прошла другая звезда, которая вызвала сильный гравитационный эффект с приливами солнечного вещества и выбросом газовых струй, в результате чего из выброшенного Солнцем материала и сформировалась Солнечная система. Эта гипотеза объясняла, как могла быть сформирована планетарная система, но ставила нашу систему в исключительное положение (иначе пришлось бы предположить, что все планетарные системы образуются подобным образом). Гипотеза Шмидта избавилась от блуждающей звезды и предложила другой вариант творения: Солнце, вращаясь вокруг центра Галактики, захватило материю с достаточным моментом количества движения, из которой и сформировалась планетная система, в результате чего период обращения Солнца сократился до 20 суток (по современным данным, он равен 25 суткам).

Каждая звезда обладает своего рода «звездным паспортом», то есть, как говорят астрономы, имеет звездные характеристики. К звездным характеристикам относятся следующие показатели: возраст звезды, масса, радиус, абсолютная величина, характеризующая ее светимость, температура, спектральный класс (химический состав).

Светимостью звезды называется полное количество энергии, излучаемой звездой за 1 секунду: Lc = 4 · 1026 Вт. Абсолютной звездной светимостью называется светимость звезды на расстоянии от нее в 10 Пк (парсек) (1 Пк = = 3,26 светового года = 3,08 · 1016 м).

Для земного наблюдателя большое значение имеет не абсолютная светимость (звезды удалены на разные расстояния), а так называемая видимая звездная величина, то есть величина, характеризующая звезду с точки зрения визуального наблюдения. Видимая звездная величина может быть отрицательной и положительной; чем ярче звезда, тем более отрицательна ее величина: например, наше Солнце (имеющее незначительную абсолютную светимость) имеет видимую звездную величину –26,72, а ярчайшая, но далекая Альфа Центавра +0,3.

Температура поверхности звезды дает ей тот или иной оттенок свечения или цвет звезды, который связан со спектром излучаемого света, поэтому звезды классифицируются по температуре (цвету) согласно буквам латинского алфавита – O, B, A, F, G, K, M. Звезда, имеющая больший номер спектрального класса, имеет меньшую температуру поверхности. Наиболее яркие – звезды белого и голубого цвета, самые тусклые – умирающие красные звезды. Свечение звезды показывает, что в ней идут термоядерные реакции.

Масса оценивается в долях от массы Солнца. Стареющие звезды после выгорания водорода и при массе менее или равной 1,2 массы Солнца, образуют красные гиганты с гелиевым ядром, когда остается только само ядро – белые карлики, и последний этап жизни – черный карлик. Звезды с массой более 1,2 массы Солнца взрываются (взрыв сверхновой) и превращаются в пульсары, черные дыры или квазары (в которых предполагают гигантские черные дыры).

Основную массу звезд составляет водородно-гелиевая плазма.