Большая Советская Энциклопедия (КО)

  Если же протопланетное облако первоначально было холодным и пылинки состояли в основном из летучих веществ, то они могли сохраниться во внешней холодной зоне облака, тогда как во внутренней зоне летучие вещества испарялись, оставляя лишь небольшие каменистые остатки.

  В космическом (солнечном) веществе летучих веществ много больше, чем нелетучих. Поэтому должно было возникнуть огромное различие не только в составе, но и в общем количестве пылевого вещества во внутренних и внешних зонах. В дальнейшем эти зональные различия привели к различиям в составе и массах планет земной группы и планет-гигантов.

  Протекание процесса конденсации (или испарения) пылинок в зоне астероидов пытаются обнаружить путём тщательного анализа метеоритов, которые являются обломками астероидов и в некоторых случаях могут служить образцами допланетного вещества, мало изменившихся при последующих процессах. Некоторые исследователи видят в результатах такого анализа указания на то, что конденсация пылинок и их аккумуляция в крупные тела протекали параллельно. Однако это не удаётся согласовать с результатами теоретических расчётов, указывающими на то, что длительность аккумуляции должна была в сотни или тысячи раз превосходить длительность остывания и конденсации.

В  Образование планет РёР· протопланетного облака наиболее полно исследовано Рћ. Р®. Шмидтом Рё его сотрудниками Рё сторонниками. Процесс можно условно разделить РЅР° 2 этапа. РќР° первом этапе длившемся, вероятно, менее 10 ⁶лет РёР· пылевой компоненты облака образовалось множество «промежуточных» тел размером РІ сотни РєРј.РќР° втором этапе длительностью около 10 ⁸лет РёР· СЂРѕСЏ «промежуточных» тел Рё РёС… обломков аккумулировались планеты. (РЈ наиболее далёких планет - Урана, Нептуна Рё Плутона, вещество которых было рассеяно РїРѕ огромным кольцевым зонам, второй этап РјРѕРі длиться около 10 ⁹лет.) Самые крупные планеты - Юпитер Рё Сатурн - РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ стадии аккумуляции вбирали РІ себя РЅРµ только твёрдые тела, РЅРѕ Рё газы.

  Разные гипотетические варианты процесса образования облака ведут к разным вариантам протекания первого этапа. «Промежуточные» тела должны были образоваться либо в результате собирания пыли в тонкий диск и распада этого диска на сгущения, либо в результате коагуляции пылинок, т. е. их «слипания».

  Протекание аккумуляции планет из роя «промежуточных» тел практически не зависит от механизма их образования. Сперва они двигались по круговым орбитам в плоскости породившего их пылевого слоя. Они росли, сливаясь друг с другом и вычерпывая окружающее рассеянное вещество - остатки «первичной» пыли и обломки, образовавшиеся, когда «промежуточные» тела сталкивались с большими относительными скоростями. Гравитационное взаимодействие «промежуточных» тел, усиливающееся по мере их роста, постепенно изменяло их орбиты, увеличивая средний эксцентриситет и средний наклон к центральной плоскости. Те из «промежуточных» тел, которые вырвались вперед в процессе роста, оказались зародышами будущих планет. При объединении многих тел в планеты произошло усреднение индивидуальных свойств движения отдельных объединяющихся тел, и потому орбиты планет получились почти круговыми и компланарными. Анализ процесса аккумуляции планет из роя твёрдых тел позволил О. Ю. Шмидту указать путь к объяснению происхождения прямого вращения планет и закона планетных расстояний.

  Рост планет земной группы прекратился тогда, когда они вобрали в себя практически всё твёрдое вещество, имевшееся в районе их орбит (только у Марса часть вещества из его «зоны питания», вероятно, была поглощена массивным Юпитером). Но у планет-гигантов рост прекратился тогда, когда они действием своего притяжения выбросили из зоны своего формирования все «промежуточные» тела и их обломки, а также газы (в рассеянии последних важную роль могло сыграть интенсивное корпускулярное излучение молодого Солнца).

В  Неупругие столкновения тел, происходившие РІ окрестностях растущих планет, приводили Рє тому, что часть тел переходила РЅР° спутниковые орбиты. Р’ результате РІРѕРєСЂСѓРі планет возникали СЂРѕРё твёрдых тел Рё частиц. Р�Р· РЅРёС… аккумулировались спутники планет. Луна, вероятно, аккумулировалась РёР· околоземного СЂРѕСЏ РЅР° расстоянии около 10 земных радиусов, Р° затем отодвинулась РЅР° современное расстояние РѕС‚ Земли РІ результате приливного взаимодействия СЃ Землёй. Существуют Рё РґСЂ. гипотезы происхождения Луны: гипотеза Дж. Дарвина, согласно которой Луна отделилась РѕС‚ Земли, Рё гипотеза Рѕ захвате Землёй Луны, образовавшейся РЅР° орбите, близкой Рє земной. Радиус орбиты Луны после захвата был мал, Р° потом увеличился, как Рё РІ упомянутой выше гипотезе. Возможность плавного отделения Луны РѕС‚ Земли, предполагавшаяся Дарвином, опровергнута работами Рђ. Рњ. Ляпунова Рё Р­. Картана.РЈ Юпитера Рё Сатурна РёР· около планетных роев аккумулировались системы спутников, движущихся РІ направлении вращения планет РїРѕ круговым орбитам, лежащим РІ экваториальной плоскости планеты. Эти системы спутников РїРѕРґРѕР±РЅС‹ Солнечной системе. РўРµ спутники Юпитера, Сатурна Рё Нептуна, которые обладают обратным движением, были, вероятно) захвачены РёР· числа «промежуточных» тел. Остатками этих тел Рё РёС… обломков являются современные астероиды (каменистые тела внутренней Р·РѕРЅС‹) Рё СЏРґСЂР° комет (ледяные тела внешней Р·РѕРЅС‹). Столкновения астероидов РґСЂСѓРі СЃ РґСЂСѓРіРѕРј ведут Рє РёС… дроблению. Как показывает изучение метеоритов, структура некоторых РёР· РЅРёС… изменена РїРѕРґ действием высокого давления (РґРѕ сотен килобар), возникающего РїСЂРё столкновениях. Содержание РІ метеоритах короткоживущих изотопов, возникающих РїРѕРґ действием космических лучей, показывает, что дробления, породившие эти метеориты, произошли 10 ⁷-10 ⁸лет назад. Ледяные СЏРґСЂР° комет образуют облако РІРѕРєСЂСѓРі планетной системы, простирающееся РґРѕ 100-150 тыс. Р°. Рµ.РѕС‚ Солнца. Там РїСЂРё РЅРёР·РєРѕР№ температуре льды сохраняются неограниченно долго. РџРѕРґ действием звёздных, Р° потом Рё планетных возмущений отдельные СЏРґСЂР° переходят РЅР° меньшие орбиты Рё превращаются РІ короткопериодические кометы. Часто приближаясь Рє Солнцу, РѕРЅРё испаряются Рё разрушаются Р·Р° несколько десятков или сотен оборотов. Р�змерения радиоактивных изотопов Рё продуктов РёС… распада показывают, что возрасты древнейших метеоритов составляют 4,7 млрд. лет. Поскольку астероиды, являющиеся родительными телами метеоритов, быстро аккумулировались РІ самом начале образования Солнечной системы, этот возраст принимается Р·Р° возраст всей Солнечной системы. Р�змерение возраста лунных образцов показывает, что Луна образовалась РІ ту же СЌРїРѕС…Сѓ, что Рё Земля. Р�злияния тёмных лав, заполнивших впадины лунных «морей», произошли РЅР° миллиард лет позже (3,1-3,6 млрд. лет назад).

  При аккумуляции планет происходил их разогрев, но у планет земной группы средняя температура поверхности определялась в основном нагревом от Солнца с влиянием парникового эффекта. �з более глубоких слоев тепло выходит медленно. Достаточно было остатка в 3-4%, чтобы нагреть недра Земли и Венеры до 1000-1500 °С, а недра планет-гигантов до десятков тысяч градусов. Начальный разогрев Земли и Луны был связан как с выделением гравитационной энергии при их сжатии, так, вероятно, и с приливными деформациями этих двух первоначально близких тел. Дальнейшая эволюция их и др. планет земной группы определялась в основном накоплением тепла, выделившегося при медленном распаде радиоактивных элементов - урана, тория и др.,-имеющихся в ничтожно малых количествах во всех горных породах. Разогрев и частичное расплавление недр этих планет привело к выплавлению коры и выделению газов и паров. Последние у планет малой массы (Меркурий, Марс, Луна) полностью или в значительной мере рассеялись в пространство, а у более массивных планет в основном сохранились, образовав атмосферу и гидросферу (Земля) либо только атмосферу (Венера).

  Лит.:Вопросы космогонии, т. 1-10, М., 1952-64; Шмидт О. Ю., Четыре лекции о теории происхождения Земли, 3 изд., М., 1957; Левин Б. Ю. Происхождение Земли. «�зв. АН СССР Физика Земли», 1972, № 7; Сафронов В. С., Эволюция допланетного облака и образование Земли и планет, М., 1969; Symposium of the origine of the Solar system. Nicce, april 1972, P., 1972.

  Б. Ю. Левин.

В  Звёздная РєРѕСЃРјРѕРіРѕРЅРёСЏ.Проблемы происхождения Рё эволюции звёзд, Р° также звёздных систем изучаются РІ разделе Рљ., называемой звёздной Рљ. Р’ С…РѕРґРµ эволюции звезда РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ стадии, которые определяются изменениями условий механического Рё теплового равновесия РІ её недрах (СЃРј. Звёзды ). Р’ результате ядерных реакций превращения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ гелий (которые служат источником энергии звёзд главной последовательности РЅР° Герцшпрунга-Ресселла диаграмме Рё части звёзд-гигантов) постепенно изменяется химический состав СЏРґСЂР° звезды, причём средний молекулярный вес газа увеличивается, СЏРґСЂРѕ уплотняется Рё разогревается. Р�сследования показывают, что это сопровождается увеличением светимости Рё радиуса звезды. РќР° диаграмме Герцшпрунга-Ресселла звезда, РІ начале эволюции располагавшаяся РЅР° главной последовательности, приподнимается над ней. РџРѕ мере дальнейшего выгорания РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° Сѓ звёзд малой массы образуется СЏРґСЂРѕ СЃ плотностью, РІ сотни тыс. раз большей плотности РІРѕРґС‹, Рё температурой свыше 10 ⁷Рљ. Газ РїСЂРё такой плотности оказывается вырожденным (СЃРј. Вырожденный газ ) .Р’ СЏРґСЂРµ звезды РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° уже нет, вследствие чего ядерные реакции РёРґСѓС‚ только РІ оболочке СЏРґСЂР°, РіРґРµ температура достаточно высока Рё имеется РІРѕРґРѕСЂРѕРґ. Звезда вздувается, РЅР° этой стадии её радиус РІ десятки раз больше, чем тот, который звезда имела РЅР° главной последовательности; светимость также сильно увеличивается, Рё звезда превращается РІ гиганта. Точка, соответствующая звезде РЅР° диаграмме Герцшпрунга-Ресселла, вследствие эволюции звезды перемещается вправо вверх. Постепенно оболочка, расширяясь, становится прозрачной, Рё СЃРєРІРѕР·СЊ неё РІРёРґРЅРѕ горячее СЏРґСЂРѕ. Ультрафиолетовое излучение СЏРґСЂР° заставляет газ оболочки светиться, РёР· звезды-гиганта образуется планетарная туманность.После остывания СЏРґСЂР° звезда превращается РІ белый карлик , который РЅРµ имеет источников энергии Рё медленно остывает РІ течение миллиардов лет.

  У звёзд, имеющих на начальной стадии несколько большую массу, эволюционные изменения протекают иначе. У таких звёзд температура ядра повышается до 120-140 млн. градусов и начинается реакция превращения гелия в углерод; при ещё более высоких температурах синтезируются и более тяжёлые ядра. Вследствие мощного выделения энергии ядро звезды расширяется. Соответствующая точка на диаграмме Герцшпрунга-Ресселла сложным образом движется между ветвью гигантов и левой частью главной последовательности. Сбросив около половины массы, звезда также превращается в белый карлик.

  Ещё более массивные звёзды (до 2 масс Солнца) скачком переходят от главной последовательности в область красных сверхгигантов. В их ядрах образуются всё более тяжёлые элементы, вплоть до наиболее плотно упакованного ядра атома железа. При дальнейшем повышении температуры ядра железа превращаются в ядра др. элементов, но при этом энергия уже не выделяется, а поглощается, и ядро звезды не нагревается при сжатии. Давление вырожденного газа не может уравновесить вес ядра, если его масса больше 1,4 массы Солнца, и оно продолжает сжиматься до тех пор, пока плотность вещества в нём не будет того же порядка, что и плотность атомных ядер. В это время под действием огромного давления электроны объединяются с ядрами, образуя нейтроны. Такими нейтронными звёздами, имеющими радиус около 10 км,являются пульсары.Часть гравитационной энергии, выделяющейся при сжатии, передаётся оболочке, которая выбрасывается со скоростью несколько тыс. км/сек;происходит вспышка сверхновой звезды II типа. Сверхновые звёзды I типа образуются в конце эволюции звёзд меньшей массы.

В  Если масса СЏРґСЂР° звезды превышает 2 массы Солнца, то сжатие РЅРµ останавливается даже РїСЂРё ядерной плотности Рё РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ СЃ увеличивающейся скоростью. РљРѕРіРґР° скорость падения вещества Рє центру звезды приближается Рє скорости света, звезда, РІ силу эффектов теории относительности, как Р±С‹ застывает, перестаёт излучать (СЃРј. Коллапс гравитационный ) .Обнаружить такую коллапсировавшую звезду можно только РїРѕ её гравитации или РїРѕ излучению падающего РЅР° неё газа. Время эволюции звёзд существенно зависит РѕС‚ РёС… массы. Для Солнца РѕРЅРѕ составляет 10 ¹⁰лет, для звёзд спектрального класса Рћ - несколько млн. лет (Сѓ таких звёзд запасы РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° быстро истощаются). Поэтому РІСЃРµ наблюдаемые горячие звёзды - молодые, недавно образовавшиеся. Концентрация молодых звёзд РІ скопления Рё ассоциации показывает, что звёзды образуются группами. РЎРІСЏР·СЊ этих РіСЂСѓРїРї СЃ межзвёздной средой, РІ частности СЃ тёмной полосой сжатого газа РЅР° РєСЂРѕРјРєРµ спиральных ветвей, Рё СЂСЏРґ РґСЂ. фактов привели Рє представлению, что звёзды формируются РїСЂРё сжатии Рё дроблении больших газово-пылевых облаков РЅР° отдельные сгустки, которые продолжают сжиматься РїРѕРґ действием собственного тяготения.

  На начальной стадии эволюции (до момента прихода на главную последовательность диаграммы Герцшпрунга - Ресселла) звезда светит за счёт энергии гравитационного сжатия. В это время точки, соответствующие звёздам, находятся на диаграмме выше и правее своего будущего положения на главной последовательности. Типичными представителями молодых звёзд средней массы, ещё не вполне сжавшимися, являются звёзды типа Т Тельца. Звёзды очень малой массы сжимаются миллиарды лет; представителями таких сжимающихся звёзд являются вспыхивающие звёзды типа UV Кита.

  При образовании звёзд большую роль играет магнитное поле. Под действием сил гравитации межзвёздный газ скользит вдоль силовых линий, собирается с большого расстояния в плотные комплексы. Когда масса комплекса становится достаточно большой, он сжимается и поперёк силовых линий. При сжатии комплекса его вращение ускоряется. Дальнейшее сжатие становится возможным только при условии передачи части МКД окружающему газу. Это осуществляется вследствие закручивания силовых линий, натяжение которых передаёт вращение во внешнюю среду.

  Галактическая космогония.Звёзды разных типов составляют в Галактике определенные подсистемы, которые образовались на различных стадиях формирования Галактики (см. Звёздные подсистемы ) .Сначала Галактика была протяжённым медленно вращающимся газовым облаком. Газ сжимался к центру; в процессе этого сжатия из него формировались звёздные скопления, большая часть которых позже рассеялась. Звезды, образовавшиеся в это время, движутся по очень вытянутым орбитам и заполняют слабо сплюснутый сфероид - тот объём, в котором ранее был газ. Эти звёзды входят в звёздные подсистемы, относящиеся к сферической составляющей Галактики. В отличие от звёзд, которые движутся практически без трения, газ теряет кинетическую энергию хаотических движений и сжимается. Радиус сфероида уменьшается, он ускоряет своё вращение, пока центробежная сила не уравновесит тяготение на экваторе. После этого сжатие происходит главным образом к экваториальной плоскости. На этой стадии образовались подсистемы, относящиеся к промежуточной составляющей Галактики. После образования подсистем плоской составляющей газ уже не сжимался; он удерживался не столько движениями, сколько давлением магнитного поля. Звёзды, образовавшиеся из газа на этой стадии, входят в подсистемы плоской составляющей. Горячие звёзды и скопления, в состав которых они входят, - молодые, они входят также в плоскую составляющую. В других составляющих Галактики массивных звёзд нет, их эволюция уже закончилась. Различаются и скопления в разных составляющих. В плоских они содержат по нескольку сотен или тысяч звёзд и называются рассеянными, в сферических - десятки и сотни тысяч звёзд и называются по их виду шаровыми скоплениями. В плоских составляющих звёзды движутся в среднем по орбитам, близким к круговым, и колеблются относительно галактической плоскости. В промежуточных они движутся по более вытянутым орбитам, а в сферических составляющих плоскости вытянутых орбит ориентированы почти хаотически. Чем толще подсистема, тем больше дисперсия скоростей звёзд перпендикулярно плоскости.

  Помимо возрастных и кинематических различий, подсистемы различаются и по химическому составу звёзд. В подсистемах промежуточных составляющих содержание тяжёлых элементов по отношению к водороду и гелию в несколько раз меньше, чем в плоских, а в сферических оно меньше в десятки и даже сотни раз, причём чем старше группа звёзд и чем больше её среднее расстояние от плоскости, тем меньше содержание тяжёлых элементов. Эта особенность объясняется тем, что тяжёлые элементы образуются внутри звёзд при ядерных реакциях и при взрывах сверхновых. Вместе с оболочками сверхновых и со звёздным ветром тяжёлые элементы попадают в межзвёздную среду, и следующее поколение звёзд образуется из газа, уже обогащенного этими элементами.