Первые версии Солнечной системы в представлении людей

А вы знали, что Солнце не сразу стали считать центром нашей системы?

I век н. э.Космологическая модель Птолемея.

Земля располагается в центре, ее окружают восемь сфер, несущих на себе Луну, Солнце, звезды и пять планет, известных в то время: Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Планеты движутся по окружностям меньших радиусов, которые связаны с соответствующими сферами. Это требовалось, чтобы объяснить их достаточно сложные наблюдаемые траектории движения по небу. На внешней сфере расположены так называемые неподвижные звезды, которые сохраняют свои положения относительно друг друга, но все вместе совершают круговое движение по небу. Что находится за пределами внешней сферы — оставалось неясным, но эта часть Вселенной, несомненно, была недоступна для наблюдений.

Модель Птолемея давала возможность достаточно точно предсказывать положения небесных тел на небе. Но для этого Птолемею пришлось допустить, что иногда Луна подходит вдвое ближе к Земле, чем в другие моменты своего движения по предсказанной траектории. Это означало, что периодически Луна должна казаться вдвое больше обычного. Птолемей знал об этом недостатке, но, несмотря на это, его модель была принята большинством, хотя и не всеми. Она получила одобрение христианской церкви, как картина мира, согласующаяся со Священным писанием. Ведь эта модель обладала огромным преимуществом, поскольку оставляла за сферой неподвижных звезд достаточно места для рая и ада.

Коперник,Галилей и Кеплер

Однако в 1514 г. польский священник Николай Коперник предложил гораздо более простую модель. Сначала, опасаясь обвинений в ереси, он опубликовал свою модель анонимно. Он считал, что в центре находится неподвижное Солнце, а Земля и планеты движутся вокруг него по круговым орбитам. К несчастью для Коперника, прошло почти сто лет, прежде чем его идеи были приняты всерьез. Тогда два астронома — немец Иоганн Кеплер и итальянец Галилео Галилей — публично выступили в поддержку теории Коперника несмотря на то, что орбиты, предсказанные на основе этой теории, несколько отличались от наблюдаемых. Конец господству теории Аристотеля-Птолемея был положен в 1609 г., когда Галилео Галилей начал изучать ночное небо с помощью недавно изобретенного телескопа.

Наблюдая Юпитер, Галилей заметил, что планету сопровождают несколько небольших спутников (лун), которые обращаются вокруг нее. Это означало, что не все небесные тела должны обращаться вокруг Земли, как думали Аристотель и Птолемей. Конечно, по-прежнему можно было считать, что Земля неподвижна и находится в центре Вселенной, а спутники Юпитера движутся по крайне сложным траекториям вокруг Земли, так что создается видимость их обращения вокруг Юпитера. Однако теория Коперника была гораздо проще. В это же время Кеплер развил теорию Коперника, предположив, что планеты движутся не по круговым орбитам, а по эллиптическим. Теперь предсказания теории окончательно совпали с наблюдениями. Что касается Кеплера, эллиптические орбиты были лишь искусственной гипотезой, причем весьма досадной, поскольку эллипс считался менее совершенной фигурой, чем круг. Обнаружив (почти случайно), что эллиптические орбиты хорошо соответствуют наблюдениям, он не мог согласовать это со своей идеей о том, что планеты обращаются вокруг Солнца под действием магнитных сил.

Ньютон

Ньютон не только предложил теорию движения тел в пространстве и времени, но также разработал математический аппарат для анализа этого движения. Кроме того, он сформулировал закон всемирного тяготения. Этот закон гласит, что все тела во Вселенной притягиваются друг к другу с силой, которая тем больше, чем больше массы тел и чем ближе друг к другу они расположены. Это та же сила, которая заставляет объекты падать на землю. История с упавшим на Ньютона яблоком почти наверняка является вымышленной. Сам Ньютон упоминал лишь о том, что идея гравитации пришла ему в голову, когда он пребывал в созерцательном настроении и заметил падение яблока.

Затем Ньютон показал, что, согласно его закону, гравитация заставляет Луну двигаться по эллиптической орбите вокруг Земли, а Землю и другие планеты — следовать по эллиптическим траекториям вокруг Солнца. Коперниканская модель избавилась от небесных сфер Птолемея, а заодно и от представлений о том, что Вселенная имеет естественную границу. Так называемые неподвижные звезды не меняют свои видимые взаимные положения в процессе движения Земли вокруг Солнца. Поэтому естественно было предположить, что это такие же объекты, как наше Солнце, но расположенные гораздо дальше.

Современная теория происхождения Солнечной системы

Солнечная система состоит из ее центральной звезды — Солнца, восьми вращающихся вокруг Солнца планет, их спутников, множества малых небесных тел и межпланетной среды. К такому строению Солнечная система шла 4600 млн лет. Гипотезы о путях и принципах ее формирования выдвигались разными учеными: немецким философом Кантом, французским физиком Лапласом, английским астрономом Фредом Хойлом. В текстах их работ содержатся разные предположения. Однако основой современной теории стала точка зрения российского математика Отто Юльевича Шмидта. Она гласит, что Солнце и окружающие его небесные тела образовались из холодного газопылевого облака под воздействием сильного гравитационного сжатия.

Образование Солнца

Причиной преобразований газопылевого облака стал мощный вброс энергии. Ученые предполагают, что это была ударная волна от взрыва сверхновой звезды. Под ее воздействием произошло мгновенное сжатие массы, образование в центре облака плотного раскаленного ядра. Остальная масса рассредоточилась по периферии, сформировав огромный диск. С течением времени ядро увеличивало температуру, давление и плотность. И на следующем этапе превратилось в протозвезду. Далее при достижении критических значений температуры и давления в ядре начали происходить термоядерные реакции: водород стал превращаться в гелий. Так протозвезда прекратила свое существование, уступив место звезде, которую люди на Земле назвали Солнцем.

Образование планет

Восемь планет Солнечной системы делят на две группы: земную и группу газовых гигантов. К земной относятся: Меркурий; Земля; Марс; Венера. К газовым гигантам причисляют: Юпитер; Сатурн; Нептун; Уран. Возникновение всех планет относится к одному временному периоду, но представления об их происхождении и составе у ученых разные.

Образование планет земной группы

В некоторых областях окружавшего Солнце диска части газопылевого облака начали уплотняться. Постепенно они преобразовались в плотные кольца, притягивающие твердые материи из космического пространства. Поскольку температура в кольцах была слишком высокой, лед и газ в своем начальном виде не могли в них существовать. А вот термоустойчивые горные породы послужили отличным строительным материалом — именно из них состоят планеты земной группы.По мере наращивания массы диски превращались в четыре планеты, известные нам сегодня, как Земля, Марс, Венера и Меркурий. Эта стадия стала основной в их развитии.

Образование газовых гигантов

Планеты группы газовых гигантов расположены на большом отдалении от Солнца. Их температуры значительно ниже земных. Этот факт они смогли использовать для своего формирования, нарастив массу за счет гравитационного притяжения газа из окружающего их пространства. Данный процесс называется аккрецией. Сегодня газовые гиганты являются самыми большими планетами Солнечной системы. Их характеристики можно посмотреть в таблице ниже:

Образование спутников

На следующем этапе истории произошло образование спутников рядом с планетами Солнечной системы. Астрономам и физикам удалось определить три возможных способа:

1.Захват одним объектом другого — обладающего меньшей массой и пролетающего вблизи.

2.Преобразование околопланетного диска.

3.Столкновение осколков.

О том, как именно образовался тот или иной спутник, ученые спорят. К примеру, характеристики Луны позволяют применять к ней любой из трех способов.

Пояс астероидов

Большинство из них, как видно на рисунке ниже, находится в области между орбитами Марса и Юпитера, образует Пояс астероидов.

Те астероиды, что находятся ближе к Марсу, состоят из железа и скалистых горных пород. Те, что расположены ближе к Юпитеру, содержат много льда, имеют состав, схожий с первоначальным составом газопылевого облака.