Происхождение Земли как планеты Солнечной системы

2.ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЗЕМЛИ

НАДО ПИСАТЬ так «  Глава 2. Гипотезы…….»

2.1.Взгляды зарубежных ученых

Процесс образования Земли является одним из самых актуальных вопросов, который изучает современная теоретическая геология. Зная закономерности и последовательность процессов сопровождавшихся при возникновении становлении Земли, геологи могут дать точное объяснение некоторым геологическим явлениям и делать мониторинг на будущее. В этом разделе я назвал и описал главные гипотезы и теории о происхождении Земли.

Происхождение Земли тесно связано  с происхождением Солнечной системы, поэтому будем рассматривать  эти два процесса вместе.

С самых древних времен человека интересовал вопрос, связанный с  происхождением Земли. Находились различные версии, самой известной из которых является креацианистская идея, описанная еще в Библии. Это идея о божественном первотолчке, который якобы создал Землю, небесные светила и ввел всю систему в действие. К этой идее вынужден был прибегнуть И.Ньютон (хоть он и открыл фундаментальный закон природы, лежащий в основе мироздания, но он не смог научно объяснить происхождение Земли) .С наступившим 18 веком прогресса развивались идеи материалистов, которые выдвигали многие гипотезы. После укрепления в науке мысли о материальном единстве во Вселенной возникает наука о происхождении и развитии небесных тел – космогония. Все гипотезы о происхождении Земли можно разбить на две группы: небулярные (туманность) и катастрофические. К первой группе относят теории образования небесных тел из газа или туманности, ко второй – различные катастрофические явления, главным образом столкновения космических тел и т.д.

Гипотеза И. Канта. Космогония — наука о происхождении и развитии небесных тел. Попыткам найти научные объяснения происхождения и развития Солнечной системы насчитывается свыше 200 лет. Первой космогонической гипотезой считают гипотезу немецкого философа И. Канта, изложенную им в 1755 году в труде «Общая естественная история и теория неба, или опыт об устройстве и механическом происхождении всего мироздания Ньютоновских законов». По мысли И. Канта, Вселенная сначала состояла из первобытного хаоса, частицы которого были твердыми  и  неподвижными. Затем, на основе закона всемирного тяготении, хаос приобрел движение и массы частиц стали соединяться в более крупные тельца, образуя такие небесные тела, как Солнце и планеты с их спутниками. Разная скорость движения частиц и сгустков первичной материи при столкновениях вызвала вращение небесных тел. Солнце, по этой гипотезе, со временем должно совсем погаснуть. Гипотеза И. Канта в свое время оказала огромное влияние на мировоззрение прогрессивной  части человечества и внесла идею развития материи за счет уплотнения первичных распыленных частиц.

Гипотеза П. С. Лапласа. Второй по времени считается гипотеза французского математика П. С. Лапласа, опубликованная в 1707 году. По взглядам П. С. Лапласа, Солнечная система возникла из огромной туманности, состоящей не из твердых частиц, как полагал И. Кант, а из раскаленного космического газа. В отличие от И. Канта, П. С. Лаплас полагал также, что туманность обладала и значительным движением. В этом утверждении заложена глубоко материалистическая мысль о том, что движение неотделимо от материи и так же вечно, как вечна и материя.

На основе закона всемирного тяготения  материя постепенно уплотнялась, образуя  в центре туманности центральное  ядро. Охлаждение и уплотнение туманности привело к увеличению угловой  скорости вращения до такой степени, что на экваторе наружная часть массы стала отделяться от основной туманности в виде кольца, вращающегося в плоскости экватора. Под влиянием все увеличивающегося осевого вращения подобных колец появилось несколько. Как пример подобных туманностей, существующих в настоящее время, П. С. Лаплас  приводил кольца Сатурна. В отдельных участках колец материи находилось больше, чем в других. Такие участки с избыточным количеством материи притягивали к себе материю из других частей кольца и постепенно  увеличивались вплоть до размеров планет Солнечной системы. Если же кольцо было с равномерным распределением газа, то в нем формировалась не одна крупная планета, а множество малых планет (астероидов). Каждая планета остывала и сокращалась в объеме. Скорость ее осевого вращения увеличивалась. В связи с этим па экваторе выделялось кольцо газа, за счет которого формировались спутники планет. Остывающие планеты покрывались твердой корой, на ее поверхности начинали развиваться геологические процессы.

Гипотезы И. Канта и П. С. Лапласа  имели огромное прогрессивное значение для выработки научного мировоззрения и обычно излагались вместе под названием «небулярной гипотезы» Канта — Лапласа. П. С. Лаплас первый высказал мысль о том, что газовые туманности являются первичной формой материи, находящейся в вечном движении. Гипотеза Канта — Лапласа объясняла многие из известных в то время особенностей строения Солнечной системы. Однако впоследствии была доказана несостоятельность этой гипотезы. По И. Канту и П. С. Лапласу, первичное Солнце распалось на части и выделило планеты в результате избытка вращения. Теперь доказано, что звезда, у которой скорость вращения переходит за пределы безопасности, вовсе не создает семейства планет, а попросту распадается на части.

Наконец, предположение П. С. Лапласа о том, что газ, отделившийся от центрального тела, сформировался в газовые кольца, также оказалось неверным. По данным современной физики выделившийся газ рассеивается.

Француз Ж.Л. Леклерк де Бюффон предложил гипотезу об образовании планет вследствие сильного удара по Солнцу массивного тела (кометы). Она получила название первой катастрофической гипотезы происхождения Солнечной системы. Существовали и другие схожие гипотезы, но все они были неубедительными и порочными:

    1) происхождение Солнца отрывалось от образования планет, а химический состав и изотопный анализ указывают на общность происхождения;

    2) Бюффон считал, что  рождение системы было случайным,  а не закономерным процессом,  а еще в 16 веке И. Кеплер  доказал, что процесс рождения  Солнечной системы, как и Вселенной в целом, был закономерным.

Позднее начали появляться более убедительные гипотезы, независимые от религии. В начале 20 столетия появились гипотезы о происхождении Солнечной системы так называемого катастрофического направления, развитые за рубежом Чемберленом, Мультоном, Дж. Джинсом и др.

Американский геолог Чемберлен  и астроном Мультон выступили с «пла-нетозимальной  гипотезой». Они предполагали, что некая звезда, проходя близ Солнца, оказала на него значительное приливное действие. В результате на поверхности Солнца образовались гигантские протуберанцы, поднявшиеся до необычных высот и сгустившиеся в небольшие твердые тела — «планетозимали», из агрегатов которых образовались планеты. В отличие от  И. Канта и П. С. Лапласа, Чемберлен и Мультон полагали, что Земля первоначально была холодной и ее масса была значительно меньше. Размеры Земли увеличивались постепенно вследствие непрерывного падения на нее метеоритов («планетозималей»). Внутренняя температура Земли увеличивалась в процессе уплотнения и слияния метеоритов: энергия движения переходила в теплоту.

Английский астроном Дж. Джинс также предположил, что некогда близко к Солнцу подошла другая звезда и вырвала из него длинную струю плазмы, которая, после того как звезда удалилась в мировое пространство, и послужила материалом для образования планет. Струя вначале напоминала сигару, поэтому в ее центральной части образовались наиболее крупные планеты (Юпитер, Сатурн), а на концах — более мелкие (Меркурий, Плутон). Плазменная струя унаследовала движения Солнца.

Развивая свои идеи, Дж. Джинс утверждал, что медленность эволюции звезд  позволяет считать основную массу  звезд  практически неизменной. Он рассматривал звезды как «тяжелые»  точки с постоянной массой и с постоянным моментом количества движения. Исходя из этого, что для небесных тел характерны «извечное равновесие и невозможность качественных изменений материи». По мнению Дж. Джинса, встреча Солнца с другой звездой не только объясняет образование планет, но также дает ответ, почему момент количества движения в Солнечной системе между планетами и Солнцем распределен неравномерно. Этим устраняется основной недостаток гипотезы П. С. Лапласа, из-за которого последняя и была отвергнута.

Дж. Джинс объясняет большой  избыток момента количества движения у планет вмешательством встречной звезды, которая, по его мнению, в момент приближения к Солнцу сообщила вырванной ею газовой струе огромный момент количества движения.

Следовательно, во всех случаях  предположение Дж. Джинса о катастрофической встрече Солнца с другой звездой для объяснения непропорционального распределения момента количества движения в Солнечной системе оказалось неверным. Кроме того, гипотеза Дж. Джинса базируется на неприемлемых для науки метафизических утверждениях о неизменяемости качества материи, о случайном и исключительном происхождении планет Солнечной системы и т. п. Анализируя гипотезу Дж. Джинса, академик В. Г. Фесенков писал: «С точки зрения Дж. Джинса, во всей нашей галактической системе с ее многими миллиардами звезд планетные системы, подобные нашей, могут быть лишь в небольшом количестве, а органическая жизнь, требующая сама по себе еще более специфических условий, встречается едва ли не только на нашей Земле». Все это полностью подтвердилось в настоящее время, после открытия многочисленных темных спутников звезд, подобных нашим планетам, которые, следовательно, не представляют собой что-то исключительное в пределах Галактики.

2.2. Взгляды советских ученых

В последние десятилетия в СССР был создан ряд гипотез как о происхождении Солнечной системы, так и о происхождении Земли, из которых наибольшее внимание привлекла гипотеза акад. О. Ю. Шмидта.

Но мнению О. Ю. Шмидта, Земля и  другие планеты Солнечной системы  образовались из облака межзвездной  материи, захваченной Солнцем при его движении в мировом пространстве. В процессе движения мелкие частицы околосолнечного облака постепенно сосредоточились в экваториальной части и облако превратилось в плоский и плотный вращающийся диск. В уплотненном диске начали образовываться многочисленные сгущения, так как взаимное притяжение частиц увеличилось. Двигаясь вокруг Солнца, сгущения вычерпывали окружающее их рассеянное вещество диска. В итоге в околосолнечном облаке образовалось много тел различных размеров и масс, которые непрерывно росли за счет присоединяющихся к ним мелких частиц. Тела, образованные на первом этапе эволюции околосолнечного облака, О. Ю. Шмидт назвал «зародышами планет». В дальнейшем рост «зародышей» происходил не только за счет соударений с мелкими частицами облака, но  и  за  счет притяжения  ими  и  захвата  мелких  сгущений.

«Зародыш», превратившийся впоследствии в Землю, возник вместе с множеством других небольших тел, дробившихся и вновь возникавших из облаков и первоначальных частиц. Количество первоначальных частиц, не прошедших через процессы объединения и дробления, быстро убывало и вскоре «зародыш» Земли оказался окруженным не столько первоначальными частицами, сколько возникшими на них телами и их обломками типа современных метеоритов.

О. Ю. Шмидт считает, что главными факторами эволюции околосолнечного облака были действие силы тяготения, затем закон сохранения энергии и, наконец, закон сохранения момента количества движения. Кроме того, для образования планет большое значение имел переход механической энергии мелких частиц в тепловую. Опираясь на вышеуказанные законы, О. Ю. Шмидт не только разработал схему формирования планет из мелких частиц околосолнечного облака, но объяснил и доказал ряд существенных закономерностей в строении Солнечной системы. Например, он первый объяснил и обосновал математически существующую закономерность в расстояниях между планетами Солнечной системы. До этого закономерности в планетных расстояниях были установлены И. Кеплером чисто эмпирически, О. Ю. Шмидт доказал, что расстояние планет от Солнца зависит от распределения частиц по величине удельного момента количества движения.

О. Ю. Шмидт доказал, что если в  теплоту переходит достаточно большая  доля первоначального запаса механической энергии мелких частиц при соударениях, то планета должна приобрести прямое вращение, т. е. в  сторону преобладающего направления движения, что и наблюдается в движении всех планет Солнечной системы. В тех случаях, когда в тепловую энергию переходила меньшая часть механической энергии, создавались условия для возникновения тел с обратным движением. Это и наблюдается для спутников Юпитера и Сатурна, расположенных от своих планет на больших расстояниях.

По представлениям О. Ю. Шмидта, мелкие частицы околосолнечного облака вначале двигались беспорядочно и часто сталкивались. Скорость их движения от соударений быстро уменьшалась и движения частиц постепенно «усреднялись» и превращались в круговые. Таким образом, из чрезвычайно вытянутых эллиптических орбит мелких частиц у планет Солнечной системы постепенно выработались орбиты, по форме близкие к кругу. Общее направление движения планет вокруг Солнца О. Ю. Шмидт объясняет тем, что мелкие частицы околосолнечного облака имели при своем вращении одно преобладающее направление, которое сохранилось и было унаследовано планетами.

Деление планет на две группы О. Ю. Шмидт объясняет наличием разных условий, при которых они формировались. Далекие планеты формировались  при очень низкой температуре, и  потому легкие элементы типа водорода превращались в твердые частицы, образуя главную массу планет. Близкие планеты намного сильнее прогревались Солнцем, и потому легкие элементы в них в большей части улетучились. Строение близких планет шло главным образом за счет тугоплавких и тяжелых элементов.

Земля и все другие планеты, по мнению О. Ю. Шмидта, первоначально были холодными телами и никогда в первые этапы своей жизни не находились в раскаленном состоянии. Главный недостаток гипотезы О. Ю. Шмидта заключается в том, что проблема происхождения планет и их спутников им объясняется вне связи с процессом образования Солнца, хотя последнее и является главным и определяющим членом системы. Бездоказательным также является утверждение автора о холодном состоянии всех планет в первую стадию своей жизни.