Ipotezele cosmogonice , în cadrul subiectului principal , oferă o explicație pentru originea și dezvoltarea Pământului, a Sistemului Solar, a Galaxiei și a Universului [1] . Datorită cunoștințelor științifice limitate, cele mai vechi ipoteze (de vreme ce Pământul era considerat singura planetă) au descris aspectul planetei, pământului și oceanelor noastre (până în prezent, această mitologie este concentrată în diverse texte religioase care întăresc astfel de ipoteze cu autoritatea lor) .
În secolele XVIII-XIX, când a devenit cunoscută existența sistemului solar, format din planete mari egale ca statut ceresc, astronomii și fizicienii, pe baza mecanicii newtoniene, au elaborat ipoteze despre formarea sistemelor planetare - atât ale noastre, cât și ale celor posibil în alte stele. Pe măsură ce viziunea noastră asupra Universului s-a extins și mai mult, sfera unor astfel de ipoteze s-a extins pentru a include Galaxia și grupurile de galaxii (anii 1960), structura pe scară largă a Universului și efectele cuantice de la originea sa [1] . Lanțul de dezvoltare al ipotezelor cosmogonice nu poate fi considerat complet nici astăzi, dar una sau alta ipoteze finalizate pot fi luate în considerare retrospectiv și perspectivele unora noi, încă în curs de dezvoltare.
Intrarea pentru ipotezele cosmogonice sunt atât starea inițială a materiei (compoziție, densitate, diferențiere), cât și legile fizice cunoscute de autorii ipotezelor. Prin urmare, schimbarea continuă a bagajului de cunoștințe despre starea materiei din Univers și noile legi fizice determină evoluția ulterioară a ipotezelor pe baza datelor inițiale.
Acestea sunt împărțite în catastrofale și evolutive. Catastrofale provin din apariția sistemului planetar în timpul unui cataclism cosmic la scară largă. Astfel, la un moment dat populară, ipoteza Jeans a explicat apariția sistemului nostru planetar din materia solară ejectată în timpul trecerii apropiate a unei alte stele lângă Soare. Deoarece o astfel de trecere este puțin probabilă din cauza distanțelor interstelare mari, viața care își are originea pe Pământ trebuie să fie un eveniment aproape unic. Mai târziu, o ipoteză catastrofală după alta a fost respinsă din cauza incapacității de a explica trăsăturile sistemului nostru planetar, iar astăzi, după descoperirea a mii de sisteme planetare extraterestre, ipotezele evolutive sau nebulare prevalează complet [2] [3] .
Potrivit filozofului Immanuel Kant , planetele și Soarele s-au format dintr-un nor uriaș de praf rece. După ce s-au condensat, au format sistemul nostru planetar [4] . Atunci nu se știa că principalele elemente constitutive ale Soarelui sunt hidrogenul și heliul - în consecință, ipoteza nu explică diferențierea materiei Soarelui și a planetelor în compoziție. Nu există nicio explicație despre modul în care partea leului din momentul de rotație al sistemului a fost transferată planetelor, în timp ce 98,5% din masa sistemului este Soarele.
Astronomul Pierre Laplace a prezentat teoria formării sistemului solar dintr-un nor de gaz fierbinte. Pe măsură ce gazul s-a răcit, s-a comprimat și s-a dezintegrat în aglomerări separate. Cea mai mare dintre ele a devenit Soare, cele mai mici au devenit planete [4] . Ca și ipoteza lui Kant, ipoteza originală a lui Laplace nu poate explica transferul cuplului către planetele exterioare - acest lucru a devenit posibil după descoperirea câmpului magnetic al Soarelui, studiul structurii, duratei și evoluției stelelor sale. Pe vremea lui Laplace, nu se știa de cât timp existau deja Soarele și Pământul, sursa de energie solară era considerată a fi comprimarea sau bombardarea cu meteoriți, care a dat viața Soarelui la câteva milioane de ani.
O părere eronat comună, conform căreia ipotezele lui Kant și Laplace coincid. În ele, proprietățile nebuloasei primare sunt deja diferite, iar toate evoluțiile ei diferă radical. Ipoteza lui Laplace, grație lucrărilor lui Roche („Essai sur la constitution et l'origine du système solaire”, 1875), are oarecum dreptul la un loc în tratatele astronomice. Ipoteza lui Kant vine în contradicție cu legile de bază ale mecanicii în prea multe puncte și prezintă doar interes istoric.
În 1919, astrofizicianul englez J. Jeans a înaintat o ipoteză conform căreia toate obiectele sistemului solar s-au format din substanța Soarelui, care a fost smulsă din ea ca urmare a trecerii apropiate a unei stele de lângă el. [4] . Substanța ejectată s-a deplasat inițial pe o traiectorie foarte alungită, dar în timp, ca urmare a rezistenței mediului, care consta din mici picături din aceeași substanță solară, orbitele aglomerărilor mari au devenit aproape circulare. Pe baza acestei ipoteze, a rezultat că formarea sistemelor planetare în jurul stelelor este un eveniment extrem de rar, deoarece majoritatea stelelor din galaxie nu experimentează astfel de întâlniri nici măcar o singură dată pe toată existența lor.
Din punct de vedere fizic, ipoteza Jeans s-a dovedit a fi insuportabilă. Datele experimentale arată că momentul unghiular specific conținut de Soare este cu un ordin de mărime mai mic decât cel al planetelor. Calculele lui N. N. Pariysky au confirmat că substanța smulsă din Soare ar fi trebuit fie să cadă înapoi pe ea, fie să fie dusă de steaua care a smuls-o.
Academicianul V. G. Fesenkov , fiind un oponent al teoriei cosmogonice a lui O. Yu. Schmidt , el însuși a creat mai multe ipoteze pentru formarea sistemului solar, dintre care niciuna nu a fost însă elaborată în detaliu.
Deci, într-una dintre ipotezele timpurii, V. G. Fesenkov a presupus că planetele s-au format din mase gazoase care s-au separat de Soare în timpul rotației sale. Această presupunere a fost posibilă prin faptul că la acea vreme se presupunea că toate stelele se nasc fierbinți, dar, în timp, își pierd o parte din materie, reduc temperatura, deplasându-se de-a lungul secvenței principale a diagramei Hertzsprung-Russell .
Pe la mijlocul anilor 1950, poziția teoriei lui Schmidt conform căreia planetele s-au format dintr-un mediu rece de gaz-praf a devenit general recunoscută. Pe baza acestui fapt, V. G. Fesenkov a sugerat că planetele s-au format dintr-un nor rece de gaz-praf care înconjura norul din care s-a format Soarele, care avea deja o sursă de rotație. Ieșirea de materie în planul ecuatorial al Soarelui în curs de apariție a crescut densitatea mediului gaz-praf în acest plan, ceea ce a permis formarea de embrioni planetari cu o densitate de aproximativ 10 −5 g/cm 3 . Formarea planetelor a trebuit să înceapă de la periferia sistemului solar.
Schmidt oferă o altă versiune a distribuției momentelor mișcării planetare, presupunând formarea lor separată (în diferite părți ale norului). Se presupune că ejecția materiei din protoplanetele care se formează este mecanismul pierderii momentului. Ideile lui Schmidt au fost susținute și dezvoltate de astrofizicianul englez Littleton . Totuși, ca toate cele anterioare, ipoteza lui Schmidt nu poate face față rotației inexplicabil de lentă a Soarelui, înclinațiilor orbitelor planetelor și rotației inverse a lui Uranus [2] .
Majoritatea au presupus formarea comună a planetelor și a Soarelui, precum și a altor stele. Din seria generală s-au remarcat cele catastrofale, sugerând apariția ca rezultat accidental al unui cataclism. Cel mai dificil moment al unor astfel de ipoteze a fost problema stabilității radiației stelelor (în special, a Soarelui) în timpul geologic. Teoria modernă a evoluției stelare se bazează pe nucleosinteza care are loc în adâncurile acestor corpuri cerești .
Ipotezele timpurii s-au bazat exclusiv pe mecanica newtoniană . Construcțiile lui Swedenborg sunt un exemplu.
Ipoteza lui Swedenborg (1732) este remarcabilă ca ultima și cea mai elaborată dintre cele care nu se bazează pe legea atracției. Swedenborg a pornit de la teoria vortexului lui Descartes și în „Principia rerum naturalium” (secțiunea „de Chao Universali solis et planetarum”) descrie originea lumii astfel: din cauza presiunii materiei lumii, aglomerate destul de dense (germeni stelari). ) apar pe alocuri, iar în ele, datorită înclinației inerente a particulelor materiei de a se mișca în spirale, formează vârtejuri. Aceste vârtejuri captează particule de materie de o ordine diferită și din ele se formează ceva ca o crustă sferică întunecată, care se rotește în jurul centrului deja strălucitor - soarele. Din cauza forței centrifuge, această crustă devine mai subțire, în cele din urmă se sparge, din fragmentele sale se formează un inel în jurul soarelui, care, la rândul său, este rupt în bucăți, care dau naștere planetelor.] și pe așa-numita ipoteză a nebuloasă primară - o omogenă fără formă, extrem de rarefiată [Compoziție chimică Crookes a numit nebuloase protyle; din acest profil s-au format după părerea sa toate elementele chimice.] acumulări de materie.
Toate aceste ipoteze cosmogonice nu pot fi considerate ca aparținând astronomiei ca știință exactă. În ele, atât circumstanțele inițiale, cât și condițiile de dezvoltare sunt complet arbitrare, multe detalii contrazic unele cu altele și fenomenele existente. Aceste ipoteze sunt doar un exemplu al modului în care sisteme precum sistemul solar s-ar putea dezvolta fără întinderi speciale și aproape fără contradicții evidente cu legile mecanicii . Trecând de la Swedenborg și Kant la Laplace și Roche, și apoi la D. Darwin, sarcina se îngustează - de la întregul univers la sistemul solar și la formarea unui satelit. În același timp, raționamentul trece treptat pe un teren mai ferm.
Permite existența eternă a „haosului” ca nebuloasă întunecată și rece. Ca urmare a contracției cauzate de atracție, materia s-a încălzit și a început să strălucească slab, la fel ca nebuloasele descoperite prin fotografie. „Șuruburile” de materie navighează în haos în diverse direcții. În unele locuri, ca urmare a întâlnirii fluxurilor opuse, se obțin vârtejuri - strămoșii nebuloaselor spiralate, iar în spatele lor diverse sisteme stelare. Principalul tip al acestor sisteme sunt stele binare apropiate și multiple, unde masele sunt distribuite destul de uniform, iar stelele constitutive se rotesc în jurul unui centru de greutate comun. Pentru formarea unui sistem similar cu sistemul nostru solar au fost necesare condiții excepțional de favorabile. Fai a insistat că sistemele planetare erau excepții rare printre lumile stelare. Acolo unde nu a existat o întâlnire de mișcări în haos, nu s-au format vârtejuri, ci nori care se îngroșau încet de mici corpuri fierbinți (un exemplu în acest sens este în constelațiile lui Hercule, Centaurus). Într-un astfel de sistem, forța rezultantă a atracției reciproce newtoniene a particulelor individuale este întotdeauna îndreptată spre centrul sistemului și este direct proporțională cu distanța particulei față de acesta. Aceeași lege a forțelor a prevalat în sistemul nostru înainte de formarea soarelui. Drept urmare, inelele formate în interiorul nebuloasei dau naștere planetelor cu rotație directă în jurul axelor lor. Între timp, se formează o condensare centrală - soarele, a cărui masă, în cele din urmă, depășește cu mult masa nebuloasei rămase, iar legea forțelor se schimbă: atracția centrală începe să prevaleze, invers proporțională cu pătratul distanței. Toate particulele nebuloasei se mișcă deja conform legilor lui Kepler. Planetele care nu au avut încă timp să se formeze din inele primesc rotația opusă. Astfel, conform ipotezei lui Faye, pământul și planetele interioare sunt mai vechi decât soarele și este mai vechi decât Uranus și Neptun. În ciuda remarcii potrivite despre inversarea legii forțelor, ipoteza lui Fay explică unele puncte (de exemplu, formarea inelelor) mai puțin satisfăcător decât ipoteza Laplace-Roche. Chiar și scopul său principal - de a explica rotația anormală a lui Uranus și Neptun - nu a fost atins pe deplin.
Pe vremea lui Laplace, se credea că o masă lichidă rotativă trebuie să ia forma unui corp de revoluție pentru echilibru. Prin urmare, împărțirea ipotetică a masei în părți a avut loc inevitabil sub formă de inele circulare. Jacobi (1856) a fost primul care a subliniat elipsoidul triaxial ca o formă de echilibru pentru un fluid rotativ și, prin urmare, a pus bazele unui nou studiu. Poincaré (1890) a constatat că, pe măsură ce viteza de rotație crește, elipsoidul Jacobi trece într-o formă de echilibru diferită, „în formă de para” (apioid); o creștere suplimentară a vitezei ar trebui să facă ca întreaga masă să se rupă în două părți inegale. D. Darwin a ajuns la aceleași rezultate în sens invers. Investigand interacțiunea mareelor a două mase apropiate, el a dedus că astfel de mase trebuie să fi constituit anterior una, a cărei figură se apropie îndeaproape de apioidul Poincaré. Niciuna dintre ipotezele de mai sus nu explică formarea planetei din inel; cu atât mai probabilă este noua concluzie, conform căreia formarea inelului este un fenomen complet anormal și a avut loc în sistemul solar o singură dată (pentru asteroizi), totuși planetele și sateliții au apărut prin separarea clubului materiei. Dacă clubul rupt era prea mic, nu avea timp să se îndepărteze de masa mai mare și era sfâșiat de acțiunea mareelor. Un exemplu în acest sens sunt inelele lui Saturn, a căror geneză adevărată, ca satelit împrăștiat, a fost clarificată încă de la Roche (1848). Pentru sistemul lună-pământ, cercetările lui Darwin pot fi numite foarte reușite; sunt mai puțin importante pentru evoluția altor planete. Doar pentru sistemul de sateliți de pe Marte dau noi explicații. Vezi concluzia aplicată a lui D. Darwin la sistemele stelare. El a subliniat (1893) asemănarea figurilor găsite de Poincaré și Darwin cu nebuloase duble și a explicat excentricitățile semnificative ale orbitelor majorității stelelor duble prin acțiunea mareelor. Xi confirmă opinia lui Fai că sistemele planetare sunt o excepție în univers, în timp ce tipul de stele binare lipsite de planete domină. Toate teoriile cosmogonice schițate au puncte slabe comune, care, probabil, ar trebui atribuite ipotezei nebuloasei primordiale însăși. Începuturile acestei ipoteze se văd în explicația noilor stele din 1572 și 1606 de către Tycho Brahe și Kepler. Halley în 1714 vorbește despre existența omniprezentă și eternă a materiei într-o stare rarefiată. În paralel cu speculațiile lui Kant și Laplace, V. Herschel a ajuns la ipoteza materiei cețoase din observații. S-a gândit să urmărească în diferite nebuloase toate etapele dezvoltării stelelor. Un timp mai târziu, Lordul Ross a arătat că multe dintre aceste nebuloase s-au dezintegrat în stele individuale și, astfel, au zguduit credibilitatea ipotezei. Cu toate acestea, analiza spectrală a confirmat că există mase gazoase luminoase cu un spectru continuu foarte slab, în care se evidențiază linii luminoase. Dar trebuie să admitem că ipoteza evoluției tuturor corpurilor cerești din nebuloasa primară este complet empirică și nu are încă nicio confirmare reală.