Теории происхождения солнечной системы

Введение.

На протяжении веков
человек стремился разгадать тайну великого
мирового «порядка» Вселенной, которую
древнегреческие философы и назвали Космосом
(в переводе с греческого — «порядок», «красота»),
в отличие от Хаоса, предшествовавшего,
как они считали, появлению Космоса.

         
Первые, дошедшие до нас естественнонаучные 
представления об окружающей 
нас Вселенной сформулировали 
древнегреческие философы в 7-5
вв. до н. э. Их  натурфилософские 
учения, опирались на накопленные ранее
астрономические знания египтян, шумеров,
вавилонян, арийцев, но отличались существенной
ролью объясняющих гипотез, стремлением
проникнуть в скрытый механизм явлений.

          
Наблюдение круглых дисков Солнца, Луны,
закругленной линии горизонта, а так же
границы тени Земли, наползающей на луну
при ее затмениях, правильная повторяемость
дня и ночи, времен года, восходов и заходов
светил  —  все это наводило на мысль,
что в основе строения вселенной лежит
принцип круговых форм и движений, 
«цикличности» и равномерности изменений.
Но вплоть до 2 в. до н. э. не существовало
отдельного учения о небе, которое объеденило
бы  все знания в этой области в единую
систему. Представления о небесных явлениях,
как и явлениях «в верхнем воздухе» — буквально
о «метеорных явлениях», долгое время
входили в общие  умозрительные учения
о природе в целом. Эти учения несколько
позднее стали называть физикой (от греческого
слова «фюзис» — природа — в смысле периоды,
существа вещей и явлений). Главным содержанием
этой древней полу философской «физики»,
или в нашем понимании — скорее натурфилософии,
включавшей в качестве едва ли не главных
элементов космологию и космогонию, были
поиски того неизменного начала, которое,
как думали, лежит в основе мира изменчивых
явлений. Космология – основана на наблюдении
и изучении космоса. Космогония – наука
о возникновении и развитии космических
тел и систем. Небулярная – связанная
с газопылевыми туманностями.

         
В сочинении Канта сначала 
излагалась гипотеза Райта об 
устройстве Вселенной. Однако знакомый
только с кратким рефератом сочинения
Райта, он использовал именно  приведенную
там картину  плоского слоя звезд. В
своей основе, по содержанию и целям концепция
Канта существенно отличалась от гипотезы
Райта и противопоставлялась теологическим
целям последнего. Из конкретных построений
Райта Кант намерен был «развить плодотворные
выводы» на чисто механической основе,
отрицая равно и начальный божественный
толчок, допускавшийся Ньютоном. 1
 
  

Критика практического разума

Вторая «Критика» Канта, «Критика практического разума» (1788), содержит точную формулировку его этических взглядов; в более краткой и простой форме они представлены в «Основах метафизики чувств» (1785). Этика также рассматривается во второй части большого труда под названием «Метафизика нравов» (1797). Основные положения кантовской этики связаны с понятием практического разума — разума, способного быть основанием для действия. Только человек обладает такой способностью; низшие животные действуют, повинуясь природным импульсам. Человек, будучи животным, тоже движим импульсами и склонностями и, естественно, стремится к удовлетворению своих желаний, но как существо, наделенное разумом, он способен понять непреложность долга, обязательность послушания заповеди: «Будь таким, чтобы правило воли твоей всегда было принципом общего закона». Кант называет этот фундаментальный моральный принцип категорическим императивом (т.е. безусловным, не сдерживаемым условием, например, целью, и не предписанным в качестве средства).

Поскольку этот принцип диктуется каждому человеку его собственной рациональной природой, а не навязывается извне, категорический императив представляет собой самозаконодательство или автономию воли. Напротив, действия, мотивированные чисто природными склонностями, представляют собой гетерономию воли, ее подчинение инстинктам и желаниям. Предписания благоразумия, целью которых является достижение блаженства, являются чисто гипотетическими (условными, обусловленными) императивами, не имеющими никакого морального значения. Существует только один правильный моральный мотив, а именно уважение к самому моральному закону. Как разумное существо, подчиняющееся моральному императиву, человек наделен достоинством (Wrde), ценностью, для которой не может быть цены (Preis) или равноценной замены, чего-то, что могло бы ее компенсировать. Этот принцип абсолютной ценности личности выражен в другой формулировке категорического императива: «Поступай так, чтобы всегда рассматривать человечество, как в твоем лице, так и в лице всех остальных, как цель и никогда не относиться к нему только как к средству. Моральная ценность или добродетель, таким образом, является высшим (верховным) благом, и «нет ничего в мире, а также за его пределами, что было бы так безусловно хорошо, как добрая воля». Но поскольку все люди по своей природе стремятся к счастью, а добродетельные его заслуживают, то высшее и самое полное благо (summum bonum) — это добродетель в сочетании со счастьем.

Исходя из таких этических предпосылок, Кант делает предметом веры то, что он отказался признать в качестве доказуемой истины в «Критике чистого разума». Мы не можем игнорировать моральное предписание, поэтому мы также должны принять все, что является существенным для его смысла. К таким последствиям относятся свобода воли, бессмертие и существование Бога. Люди как наблюдаемые реальности являются природными явлениями, и их действия могут быть объяснены причинами естественного порядка. Однако тот факт, что мы должны совершать действия из уважения к моральному закону и без учета природных склонностей, подразумевает, что мы можем совершать подобные действия

И поэтому неоспоримая важность морального императива требует веры в человека как в трансцендентное существо и, следовательно, как в свободного законодателя своего собственного морального поведения

Более того, нравственный закон требует совершенства воли и чистоты побуждений, которые в действительности недостижимы; к ним можно приблизиться только в этой жизни. Опять же, поскольку смысл этого требования подразумевает, что оно может быть выполнено, мы должны верить в судьбу за пределами этой жизни. Более того, если природа вещей не установила некое соответствие между добродетелью и счастьем, которого она заслуживает, то не может быть разумным и здравым императивом то, что мы должны поступать в соответствии с моральным выбором без того, чтобы это не было совместимо со стремлением к нашему собственному счастью — хотя счастье является воплощением всех наших желаний. Следовательно, разум требует веры в Бога как в силу, которая обеспечивает окончательное торжество справедливости. Таким образом, Бог, свобода и бессмертие, не доказуемые теоретическим разумом, приобретают значение «постулатов» практического разума.

Кант о происхождении небесных тел

Details
Category: Глубины Вселенной
Published on Friday, 02 November 2012 14:56
Hits: 7501

В 1755 году в Кенигсберге появилась анонимная работа «Общая естественная история и теория неба» с подзаголовком: «Опыт об устройстве и механическом происхождении всего мироздания на основании ньютоновских законов».

Автор считал (в этом он сходился с древнегреческими философами), что мир родился из хаоса огромного облака пылевых частиц, беспорядочно двигающихся в разных направлениях. Сталкиваясь друг с другом, притягиваясь, они изменяют направления своих движений, объединяются в более крупные сгустки. Под действием сил притяжения большинство из них устремляются к центру, где начинает расти ядро туманности — будущее Солнце. Из других сгустков, получивших орбитальное движение, формируются планеты. Все легко, просто и понятно! Но кто же был автором этой гипотезы?Оказалось, Иммануил Кант! Это тем более поразительно, что эту материалистическую гипотезу создал будущий философ-идеалист. Он изучил законы Ньютона и был до глубины души поражен четкостью и математической строгостью этих законов. Далее Кант мыслил очень логично: если Закон всемирного тяготения позволяет объяснить состояние планетной системы, то он должен объяснить и ее происхождение. Небесные тела, входящие в единую систему, должны быть объединены и общностью происхождения. Земля и Луна, Юпитер и все остальные тела образовались одновременно со своим центральным светилом. Иначе невозможно объяснить, что, разделенные пустыми просторами космоса, не связанные друг с другом ничем, кроме сил взаимного притяжения, обращаются они в ту же сторону, в которую кружится вокруг своей оси и само Солнце.

Но если первозданное облако состояло из частиц, хаотически двигавшихся в разные стороны, то как заставить их начать кружиться в одном направлении? При помощи законов Ньютона этого объяснить было невозможно. И тогда Кант применил к физическим и математическим законам законы философии: там, где действуют силы притяжения, действуют и силы взаимного отталкивания. Именно они и придали образовавшимся телам «свободное круговое движение».Мысль о взаимном отталкивании тел И. Кант позаимствовал из философской идеи диалектики о взаимодействии противоположностей, как о всеобщем законе движения мира. После окончания университета и девяти лет работы гувернером в частных домах он пишет ряд блестящих статей о космогонических проблемах.Но современники знали И. Канта лишь как философа — автора критического метода и создателя новой критической философии. И должны были пройти годы, пока гипотезу немецкого философа рассмотрят с физико-математических позиций и докажут, что никакие внутренние силы не способны привести во вращение всю систему туманности.Но в чем же тогда ценность этой гипотезы? И почему ее не забыли до сих пор?Во-первых, гипотеза И. Канта — первая среди обширного класса космогонических гипотез происхождения небесных тел из туманностей. Их называют «небулярными», от латинского слова «nebula» — туманность. Во-вторых, И. Кант рассматривал развитие мира как результат противоположных и противоречивых сил притяжения и отталкивания и возвел этот метод в принцип. О том, что развитие мира происходит в результате взаимодействия противоположностей, догадывались еще древние философы, определяя это условие основой диалектики. Но только после И. Канта взаимодействие противоположностей рассматривается как всеобщая закономерность развития бытия и познания.Сколько их было, космогонических гипотез! В настоящее время у планетной космогонии нет единой глобальной идеи, признаваемой абсолютным большинством специалистов. Здесь огромное поле деятельности для будущих астрономов.

Будущее Cолнечной системы

По последним научным данным, Солнечная система является стабильной системой. То есть больших изменений в ближайшее время не стоит ждать. Самые большие изменения будут происходить с изменением состояния Солнца.

Другими словами,  не будет претерпевать экстремальных изменений до тех пор, пока Солнце не израсходует запасы водородного топлива. Этот рубеж положит начало переходу Солнца в фазу красного гиганта.

Спустя 1 миллиард лет из-за увеличения солнечного излучения околозвёздная обитаемая зона Солнечной системы будет смещена за пределы современной земной орбиты.

В настоящее время

Солнечная система и ее происхождение изучаются во многих известных институтах мира.

Проходящие ежегодно международные конгрессы включают в программу обязательное обсуждение этого вопроса, а в дискуссиях уже неоднократно принимали участие ведущие российские специалисты из Геофизического института при Академии наук

Углубленным исследованиям по теме «Солнечная система и ее происхождение» отводится важное место, а средства для их проведения выделяются из государственного бюджета

Наступит момент, и благодаря неустанным трудам ученых завеса тайны приоткроется, чтобы население Земли смогло узнать еще больше о происхождении нашей удивительной планеты.

Взрыв вселенского масштаба

Некоторые исследователи придерживаются теории, что Вселенная зародилась в результате большого взрыва. Существовавшая изначально материя или плазма, отличавшаяся крайне высокой температурой, по какой-то причине взорвалась. Вырвавшаяся раскаленная материя и частицы получили большое ускорение. В разные стороны они разлетались неравномерно.

При этом длительное время температура Вселенной была крайне высокой, поэтому разбросанные частицы не могли соединяться. При снижении температуры до 4000°C были сформированы атомы гелия и водорода, отличающиеся малой массой. По мере охлаждения Вселенной появились более тяжелые химические элементы.

После остывания атомы сформировали первичные туманности, состоящие из газа и пыли, а затем тела разных размеров. Данному процессу поспособствовала гравитация. Считается, что формирование галактик произошло примерно через 1-2 млрд лет после большого взрыва. Из туманности сначала сформировалось Солнце, а затем и планеты.

Зарождение вселенной в результате большого взрыва. Credit: chandra.harvard.edu

Гипотеза Лапласа-Роша

Эта гипотеза не касается звёздных миров, а только солнечной системы. Первичная туманность есть газообразная раскалённая атмосфера Солнца, которая простиралась далеко за пределы нынешней планетной системы. Солнце уже вырисовывалось как довольно плотное сгущение в центре. Вся планетарная система подобна туманным звёздам или планетарным туманностям с центральным сгущением. Солнцу и его атмосфере от вечности присуще равномерное вращение. Атмосфера ограничена поверхностью, где центробежная сила уравновешена притяжением центрального ядра и всей атмосферы. Под влиянием притяжения, частью же вследствие внешнего охлаждения атмосфера сжимается. Тогда вращение ускоряется; увеличивается центробежная сила; поверхность равновесия обеих сил отступает внутрь всей массы, и слой туманной материи должен отделиться под экватором в виде туманного вращающегося кольца. При этом частицы, которые были расположены вне экватора, стекают к нему; но, обладая недостаточными скоростями, чтобы оторваться от общей массы, впитываются обратно в туманность и образуют эллиптические потоки около солнца внутри самой атмосферы, образуют внутренние туманные кольца. Часть их падает на солнце и увеличивает его массу. Попеременное увеличение центрального сгущения, сменяясь внешним сокращением объёма вследствие охлаждения и сжатия, вызывает то, что поверхность равновесия отступает скачками, а отделение туманных колец происходит ритмично — материя не выделяется безостановочно на экваторе. Каждое кольцо склубилось в один ком — будущую планету, образование одной планеты из кольца составляет самый слабый пункт гипотезы; кольцо должно бы распасться на множество мелких телец (как астероиды). Вращение планет вокруг осей было первоначально обратно движению планет вокруг солнца, но тут выступил новый фактор — приливы, вызванные солнцем в планетной массе. Трение их постепенно замедляет это обратное вращение, наступает момент, когда вращение исчезает, затем, в благоприятных случаях, может получиться прямое вращение. Приливы на Уране и Нептуне слишком малы, чтобы уничтожить их первоначальное обратное вращение. Период обращения планеты около солнца равен времени вращения атмосферы солнца в момент выделения кольца. Внутренние же кольца объясняют быстрое обращение спутников Марса и колец Сатурна. Образование спутников идёт в каждой планетной массе совершенно аналогично образованию самих планет. Приливы препятствуют образованию спутников второго порядка. Наклонности и эксцентриситеты орбит планет вызваны последующими взаимными возмущениями планет. — Гельмгольц ввёл в гипотезу Лапласа-Роша закон сохранения энергии, и указал на сжатие как на единственно достаточный источник лучистой энергии солнца.

Недостатки теории Лапласа-Роша:

  • Плотность первичной туманности должна быть так мала, что она не могла бы вращаться как твёрдое тело (равномерно);
  • Отрыв вещества не может происходить скачками и только в экваториальной плоскости, а должен происходить либо квазинепрерывно, либо центрально симметрично, как сброс оболочки при образовании планетарной туманности;
  • Кольца с массой, равной массе планет не могли бы сгуститься, а рассеялись бы в пространстве;
  • Источником энергии Солнца является не сжатие, а термоядерный синтез в солнечных недрах.

Знакомство с Солнечной системой

Солнечная система является частью спиралевидной галактики — Млечного пути. В самом ее центре находится Солнце – самый большой обитатель Солнечной системы. Солнце – это горячая звезда, состоящая из газов – водорода и гелия. Оно производит огромное количество тепла и энергии, без которых жизнь на нашей планете была бы просто невозможна. Солнечная система возникла пять млрд. лет назад в результате сжатия газопылевого облака.

Млечный путь

Центральное тело нашей планетной системы — Солнце (по астрономической классификации — желтый карлик), сосредоточило в себе 99,866% всей массы Солнечной системы. Оставшиеся 0,134% вещества представлены девятью большими планетами и несколькими десятками их спутников (в настоящее время их открыто более 100), малыми планетами — астероидами (примерно 100 тысяч), кометами (около 1011 объектов), огромным количеством мелких фрагментов — метеороидов и космической пылью. Все эти объекты объединены в общую систему мощной силой притяжения превосходящей массы Солнца.

Планеты земной группы составляют внутреннюю часть Солнечной системы. Планеты-гиганты образуют ее внешнюю часть. Промежуточное положение занимает пояс астероидов, в котором сосредоточена большая часть малых планет.

Фундаментальной особенностью строения Солнечной системы является то, что все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении, совпадающем с направлением осевого вращения Солнца, и в том же направлении они обращаются вокруг своей оси. Исключение составляют Венера, Уран и Плутон, осевое вращение которых противоположно солнечному. Существует корреляция между массой планеты и скоростью осевого вращения. В качестве примеров достаточно упомянуть Меркурий, сутки которого составляют около 59 земных суток, и Юпитер, который успевает сделать полный оборот вокруг своей оси менее, чем за 10 часов.

Планеты солнечной системы

Сколько существует планет?

Планеты и их спутники:

  1. Меркурий,
  2. Венера,
  3. Земля (спутник Луна),
  4. Марс (спутники Фобос и Деймос),
  5. Юпитер (63 спутника),
  6. Сатурн (49 спутника и кольца),
  7. Уран (27 спутника),
  8. Нептун (13 спутников).
  • Астероиды,
  • Объекты пояса Койпера (Квавар и Иксион),
  • Карликовые планеты (Церера, Плутон, Эрида),
  • Объекты облака Орта (Седна, Оркус),
  • Кометы (комета Галлея),
  • Метеорные тела.

Чем отличается земная группа?

К планетам земной группы традиционно относят Меркурий, Венеру, Землю и Марс (в порядке удаления от Солнца). Орбиты этих четырёх планет расположены до Главного пояса астероидов. Эти планеты объединяют в одну группу также из-за схожести их физических свойств — они имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность их в несколько раз превосходит плотность воды, они медленно вращаются вокруг своих осей, у них мало или совсем нет спутников (у Земли — один, у Марса — два, у Меркурия и Венеры — ни одного).

Планеты земного типа или группы отличаются от планет-гигантов меньшими размерами, меньшей массой, большей плотностью, более медленным вращением, гораздо более разрежёнными атмосферами (на Меркурии атмосфера практически отсутствует, поэтому его дневное полушарие сильно накаляется. Температура у планет земной группы значительно выше чем у гигантов (на Венере до плюс 500 С). Элементные составы планет земной группы и планет-гигантов также резко отличаются друг от друга. Юпитер и Сатурн состоят их водорода и гелия примерно в той же пропорции, что и Солнце. У планет земной группы имеется много тяжелых элементов. Земля в основном состоит из железа (35 %), кислорода (29 %) и кремния (15 %). Наиболее распространенные соединения в коре — окислы алюминия и кремния. Таким образом, элементный состав Земли резко отличается от солнечного.

Какие есть планеты-гиганты?

К планетам-гигантам относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Эти планеты обладают большими размерами, но небольшой плотностью из-за своего газового состава из водорода и гелия. Тем не менее примерно 98 % суммарной массы планет Солнечной системы приходится на массу планет-гигантов!  Тепловой поток из центра Юпитера и Сатурна немного превосходит поток энергии, получаемой планетой от Солнца, тогда как тепловой поток из центра Земли пренебрежимо мал по сравнению с потоком энергии, получаемой Землей от Солнца.Эти планеты удалены на большие расстояния от Солнца, поэтому самые дальние из них — Нептун и Уран, содержат большое количество льда и именуются ледяными гигантами.

Размеры планет солнечной системы

Планеты данного типа обладают большим количеством спутников, в отличие от планет земной группы, и обладают высокой скоростью вращения. Спутниками называются небольшие тела, вращающиеся вокруг планет. Область между планетами наполнена небольшими твердыми частицами и разреженными газами.

Гипотеза Лапласа

Пьер Симон Лаплас пересмотрел теории Канта. Он полагал, что существовала так называемая первичная туманность, которая была сильно разогрета, но при этом вращалась. На каждую частицы туманности действовало две противоположные силы – притягивающая к центру сила тяжести и центробежная сила, связанная с вращением туманности. В результате часть вещества туманности образовала Солнце, а другие части – планеты, включая Землю.

Также Лаплас предположил, что на вращение планет большое влияние оказывают силы приливов и отливов. Великий математик обосновал сою гипотезу рядом расчетов, однако всё же и она оказалась ошибочной, хотя и оставалась основной вплоть до начала XX века.

Возражения и изменения

Теория Канта-Лапласа получила признание около 100 лет назад. Томас Зее в 1893 году подробно изменил его, чтобы объяснить происхождение множества двойных и кратных звездных систем, обнаруженных из первичной туманности и вращающихся фигур равновесия .

Однако в конце 19 века в теории Канта-Лапласа были обнаружены серьезные недостатки. Джеймс Клерк Максвелл утверждал, что, если бы вещество известных планет когда-то было распределено в форме дисков вокруг Солнца, силы дифференциального вращения предотвратили бы конденсацию отдельных планет во внешней области. Другое возражение заключалось в том, что Солнце имеет меньший угловой момент, чем должно быть согласно теории.

Вот уже несколько десятилетий большинство астрономов предпочитают теорию близких столкновений : планеты образовались, когда другая звезда приблизилась к Солнцу. Взаимные приливные силы оторвали большое количество вещества от Солнца и другой звезды, которое затем сконденсировалось в планеты.

В 1940-е годы теория Канта-Лапласа снова была несколько изменена. Масса исходных протопланет была оценена как большая, а отсутствие углового момента объяснялось действием магнитных сил . В этой модифицированной форме теория снова стала общепринятой примерно в 1960 году и до сих пор принимается.

Итак, гипотеза Лапласа-Роша

Двойное название гипотеза получила по причине того, что Лаплас свою гипотезу основывал на работах Роша. Эдуард-Альберт Рош в 1873 году дал математические обоснование гипотезы Лапласа, детально рассмотрел процесс формирования планет, спутников, астероидов.Эта гипотеза касается только Солнечной системы.Первичная туманность (газообразная раскаленная атмосфера Солнца) простиралась далеко за пределы нынешней планетной системы. Солнце образовалось из довольно плотного сгущения в центре. Вся планетарная система подобна туманным звездам или планетарным туманностям с центральным сгущением. Солнцу и его атмосфере присуще равномерное вращение изначально. Атмосфера ограничена поверхностью, где центробежная сила уравновешена притяжением центрального ядра и всей атмосферы. Под влиянием притяжения атмосфера сжимается. Тогда вращение ускоряется; увеличивается центробежная сила; поверхность равновесия обеих сил отступает внутрь всей массы, и слой туманной материи должен отделиться под экватором в виде туманного вращающегося кольца. При этом частицы, которые были расположены вне экватора, стекают к нему; но, обладая недостаточными скоростями, чтобы оторваться от общей массы, впитываются обратно в туманность и образуют эллиптические потоки около солнца внутри самой атмосферы, образуют внутренние туманные кольца. Часть их падает на Солнце и увеличивает его массу. Каждое кольцо сбивается в один ком — будущую планету. Вращение планет вокруг осей было первоначально обратно движению планет вокруг Солнца, но образуются приливы, вызванные Солнцем в планетной массе. Трение их постепенно замедляет это обратное вращение, наступает момент, когда вращение исчезает, а затем, в благоприятных случаях, может получиться прямое вращение. Приливы на Уране и Нептуне слишком малы, чтобы уничтожить их первоначальное обратное вращение. Период обращения планеты около Солнца равен времени вращения атмосферы Солнца в момент выделения кольца. Внутренние же кольца объясняют быстрое обращение спутников Марса и колец Сатурна. Образование спутников идет в каждой планетной массе совершенно аналогично образованию самих планет. Приливы препятствуют образованию спутников второго порядка. Гельмгольц ввел в гипотезу Лапласа-Роша закон сохранения энергии, и указал на сжатие как на единственно достаточный источник лучистой энергии солнца.

Недостатки теории Лапласа-Роша:

  • Плотность первичной туманности должна быть так мала, что она не могла бы вращаться как твердое тело (равномерно).
  • Отрыв вещества не может происходить скачками и только в экваториальной плоскости, а должен происходить либо квазинепрерывно, либо центрально симметрично, как сброс оболочки при образовании планетарной туманности.
  • Кольца с массой, равной массе планет, не могли бы сгуститься, а рассеялись бы в пространстве
  • Источником энергии Солнца является не сжатие, а термоядерный синтез в солнечных недрах.

Расскажем немного об авторе данной гипотезы.