Astronomia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:   Wirtualny Wszechświat > Astronomia > Układ słoneczny  
  Tematy
- Historia astronomii
- Narzędzia i metody astronomii
- Astronomia sferyczna i praktyczna
- Badania kosmiczne
- Układ Słoneczny
- Dane obserwacyjne
- Powstanie i ewolucja
- Merkury
- Wenus
- Ziemia i Księżyc
- Mars
- Jowisz
- Saturn
- Uran
- Neptun
- Pluton i planetoidy
- Komety
- Meteoroidy, meteory, meteoryty
- Słońce
- Galaktyki
- Kosmologia
- Gwiazdozbiory całego roku
- Eseje

  Szukacz




Powstanie i ewolucja
 
 [ 1 ]   [ 2 ]

Korzenie dominującego dziś w astronomii poglądu na powstanie Układu Słonecznego sięgają rozważań Kartezjusza (René Descartes, 1596-1650), poświęconych wirom w pierwotnej materii Wszechświata: miały one doprowadzić do utworzenia się planet. Ale koncepcje kosmogoniczne, zasługujące - z dzisiejszego punktu widzenia - na miano hipotez naukowych, sformułowane zostały dopiero w drugiej połowie XVIII w. Georges L. Buffon (1707-1788) uważał, że planety powstały z materii wyrzuconej ze Słońca w wyniku zderzenia z kometą. Gdy później zrozumiano, że kometa nie jest w stanie tego spowodować, zastąpiono ją blisko przelatującą gwiazdą. Jej oddziaływanie grawitacyjne miało doprowadzić do wyrwania ze Słońca materii, która stygnąc, kondensowała w planety. Rzecznikiem takiej katastroficznej hipotezy powstania Układu Słonecznego był jeszcze na początku XX w. James H. Jeans (1877-1946). Nieco wcześniej Immanuel Kant (1724-1804) wyraził pogląd, że Słońce i planety wyłoniły się równocześnie z wirującego dysku pierwotnej mgławicy słonecznej. Z kolei Pierre Simon de Laplace (1749-1827), nie znając sugestii Kanta, opracował model kurczącej się - i wobec tego coraz szybciej obracającej się - mgławicy, która odrzucała kolejno pierścienie materii; dawały one początek planetom, podczas gdy części centralne mgławicy skupiały się w Słońce.

Mające charakter spekulatywny koncepcje Kanta i Laplace'a legły u podstaw najbardziej wiarygodnej obecnie hipotezy powstania Układu Słonecznego. Tłumaczy ona stosunkowo najpełniej nie tylko omówione w części Dane obserwacyjne prawidłowości obserwowane w Układzie Słonecznym, lecz także umożliwia zrozumienie natury dostrzeżonych niedawno w Drodze Mlecznej obiektów protogwiazdowych - otoczonych dyskami materii, w których prawdopodobnie i dziś zachodzą procesy formowania się systemów planetarnych.

Ponad 4,5 miliarda lat temu, w jednym z licznie występujących w naszej Galaktyce obłoków materii międzygwiazdowej, zaczęło się tworzyć zgęszczenie. Wśród chaotycznie poruszających się cząstek pojawiła się tendencja ruchu (o charakterze swobodnego spadku) ku obszarowi o wzrastającej gęstości. Nie znamy przyczyny takiego zachowania. Niewykluczone, że sprawił to wybuch supernowej, na co wskazuje znalezienie w meteorycie Allende (spadł on w 1969 roku w Meksyku) izotopów pierwiastków, które nie mogły powstać w pierwotnym obłoku gazu i pyłu. Ich obecność daje się wyjaśnić wybuchem supernowej, który zanieczyścił pobliską chmurę produktami rozpadu.

Pierwotny obłok składał się przede wszystkim z atomów wodoru, ale występowały w nim też atomy helu i niewielkie ilości atomów cięższych pierwiastków (głównie w postaci ziaren pyłu). Gęstość tej mgławicy nie przekraczała 1011 atomów na metr sześcienny (około 10-18 kg/m3), a temperatura sięgała 10 kelwinów (K). W obrębie zgęszczenia wzrastało oczywiście ciśnienie, którego działanie rozprężające było jednak tłumione siłami grawitacyjnymi skupiającej się masy. Sprężany gaz ogrzewał się, a powstające ciepło było emitowane w postaci promieniowania podczerwonego. Początkowo więc temperatura kurczącego się obłoku nie ulegała zmianie, rosła natomiast jego gęstość. Ale ze wzrostem gęstości gaz stawał się coraz mniej przezroczysty dla promieniowania i gromadzącemu się ciepłu coraz trudniej było znaleźć ujście. Temperatura gazu zaczęła więc rosnąć. Gdy po pewnym czasie unoszona promieniowaniem energia nie mogła już się wydostać na zewnątrz, powstający obiekt rozgrzał się do temperatury rzędu 100 K (przy gęstości ok. 1017 atomów/m3). Z początkowo bezkształtnego obłoku materii międzygwiazdowej zaczął wyłaniać się kulisty twór, którego stan fizyczny stawał się już niezależny od otoczenia. Twór ów nazywamy Protosłońcem.

Dalsze kurczenie się Protosłońca powodowało stosunkowo szybki wzrost temperatury w jego wnętrzu wskutek zamiany energii grawitacyjnej na energię cieplną. Transport tej energii na powierzchnię odbywał się już nie za pomocą promieniowania jak dotychczas, lecz drogą konwekcji, czyli mieszania się mas gazu. Gdy powierzchnia została w ten sposób ogrzana do temperatury 1000-10 000 K, Protosłońce zaczęło świecić. Jego rozmiary przewyższały wtedy kilkadziesiąt razy dzisiejszą średnicę Słońca. Proces kurczenia się trwał nadal, ale przebiegał wolniej. Gdy pod wpływem grawitacji Protosłońce wciąż się kurczyło, coraz bardziej wzrastały gęstość i temperatura w jego wnętrzu. Kiedy temperatura centralna osiągnęła wartość ponad miliona stopni (106 K), zaczęły zachodzić reakcje jądrowe przemiany wodoru w hel. Pojawiło się nowe, bardzo wydajne źródło energii. Po pewnym czasie gęstość i temperatura w centrum wzrosły na tyle, że energia reakcji jądrowych przewyższyła dominującą dotychczas energię zapadania grawitacyjnego i kurczenie się Protosłońca ustało. Obiekt, jaki powstał, miał promień około 700 tys. km, a jego średnia gęstość wynosiła 1,4 g/cm3. Od momentu utworzenia się pierwszego zgęszczenia w obłoku materii międzygwiazdowej minęło kilkadziesiąt milionów lat.

...powiększenie  >>>
Gazowo-pyłowe dyski protoplanetarne zaobserwowane przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a wokół młodych (mających zaledwie kilka milionów lat) gwiazd w Wielkiej Mgławicy w Orionie (M43). Fot. HST/NASA.

W mgławicy gazowo-pyłowej, z której zaczął się tworzyć Układ Słoneczny, występowały zapewne wielkoskalowe ruchy materii. Są też powody, by przypuszczać, że suma chaotycznych ruchów poszczególnych cząstek w tym obłoku nie była równa zeru. Istnienie takich początkowych, choćby nawet minimalnych ruchów miało bardzo daleko idące konsekwencje. W trakcie kondensacji mgławicy jej moment pędu musiał być bowiem albo zachowany, albo przekazany w jakiś sposób otoczeniu. W wyniku grawitacyjnego kurczenia się obłok uzyskiwał więc coraz większą prędkość obrotową (co powodował ten sam mechanizm, który np. przyspiesza rotację łyżwiarza, ściągającego wyciągnięte wcześniej ramiona). Wirując zaś coraz szybciej, obłok przyjmował stopniowo kształt dysku z centralną kondensacją w postacie Protosłońca. Mogłoby się więc wydawać, że uformowane w ten sposób Słońce powinno bardzo szybko kręcić się wokół własnej osi. Wiemy jednak, że jest przeciwnie: dziś okres jego obrotu wynosi prawie miesiąc. Procesem, który odebrał powstającemu Słońcu ponad 99% momentu pędu zmagazynowanego początkowo w pierwotnym obłoku materii międzygwiazdowej, było tworzenie się planet.

 [ 1 ]   [ 2 ]

Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach