Solsystemets uppkomst och utveckling | beskriver hur solsystemet började, och hur det förändrades
Solsystemets bildning och utveckling beskriver hur solsystemet uppstod och hur det förändrades.
För ungefär 4,6 miljarder år sedan fanns det ett stort gasmoln i närheten av vårt område i rymden. Alla saker med massa kommer samman, eller graviterar mot varandra. Detta drog all gas mot centrum. Så småningom höjde trycket i centrum temperaturen så att väteatomer smälte samman till helium. På så sätt började den stjärna som vi känner till som solen.
Den process genom vilken solsystem skapas kallas nebulära teorin. Planeternas ursprung är dock inte detsamma som solens ursprung. Solen är inte bara mycket större, utan dess sammansättning skiljer sig också helt från planeternas.
Planeternas rotation runt solen, och var och en runt sin egen axel, orsakades först av att det ursprungliga gasmolnet hade olika densitet på olika ställen. Snurrandet ökade på grund av sammandragningen under gravitationen (energins bevarande). Det gjorde också solsystemets platta form. När kollapsen fortsatte innebar bevarandet av vinkelmomentet att rotationen accelererade. Detta förhindrar i stort sett att gasen direkt fastnar på den centrala kärnan. Gasen tvingas sprida sig utåt nära sitt ekvatorialplan och bildar en skiva, som i sin tur fastnar på kärnan.
Gravitationen gjorde att atomerna i solen kom mycket nära varandra. All denna energi gjorde så småningom vår sol till en stjärna. Den får sin energi genom att omvandla väte till helium. Den processen befinner sig fortfarande i ett tidigt skede.
På grund av solens enorma massa (99,86 % av solsystemets hela massa) har den en mycket stark gravitation. Centrifugalkraften hos planeterna som går runt solen balanserar solens gravitationskraft. Den enorma tätheten i solens kärna orsakar en fusionsreaktion som omvandlar väte till helium med strålning av värme, ljus och andra former av elektromagnetisk strålning.
Stenar och stoft utgör de jordiska planeterna, deras månar, asteroider och alla andra objekt i solsystemet. Gasjätteplaneterna har också ett centrum av sten eller metall. Detta är känt från satelliternas datainsamling. Detta stenmaterial kan inte komma från solen, eftersom solen består av väte och lite helium.
Nästa fråga är: Om solen omvandlar väte till helium, varifrån kommer då alla andra grundämnen? Det finns bara ett möjligt svar: dessa högre grundämnen kom från tidigare generationer av stjärnor. Stora supernovor som exploderade för miljarder år sedan i närheten av det unga solsystemet producerade de högre grundämnena. Stora stjärnor genomgår sin livscykel mycket snabbare än mindre stjärnor. Detta beror på att trycket och temperaturen i dem är ännu högre än i en genomsnittlig huvudföljdsstjärna som solen.
En konstnärlig bild av den nebulosa som startade solsystemet.
Idéns historia
Nebularhypotesen, som den kallades, utarbetades först på 1700-talet. Tre män arbetade med den:
- Emanuel Swedenborg (1688-1772)
- Immanuel Kant (1724-1804)
- Pierre-Simon Laplace (1749-1827)
Swedenborg hade först idén, och Kant utvecklade den till en riktig teori. År 1755 publicerade Kant sin Universal natural history and theory of the heavens (på tyska, förstås). Han hävdade att gasmoln, nebulosor, långsamt roterar, gradvis kollapsar och plattas ut på grund av gravitationen. De bildar så småningom stjärnor och planeter.
Under tiden utvecklades en liknande modell oberoende av varandra och föreslogs 1796 av Laplace i sin Exposition du systeme du monde. Han trodde att solen ursprungligen hade en utsträckt varm atmosfär över hela solsystemets volym. Hans teori hade en sammandragande och avkylande protosolär nebulosa. När denna svalnade och drog ihop sig blev den plattare och snurrade snabbare och kastade av sig (eller släppte ut) en rad gasformiga ringar av material, och enligt honom kondenserades planeterna ur detta material. Hans modell liknade Kants, fast mer detaljerad och i mindre skala. Tyvärr fanns det ett problem med Laplaces version. Huvudproblemet var fördelningen av vinkelmomentet mellan solen och planeterna. Planeterna har 99 % av vinkelmomentet, och detta faktum kunde inte förklaras av nebulära modellen. Det dröjde ganska länge innan man förstod detta.
Den sovjetiska astronomen Victor Safronov är upphovsmannen till den moderna, allmänt accepterade teorin om planeters bildning - modellen med solnebulära skivor (SNDM). Hans bok Evolution of the protoplanetary cloud and formation of the Earth and the planets, som översattes till engelska 1972, fick stor effekt. I denna bok formulerades nästan alla större problem i planetbildningsprocessen och några av dem löstes. Safronovs idéer utvecklades vidare. Det finns fortfarande en hel del aspekter av solsystemet som behöver förklaras.
Även om SNDM ursprungligen bara gällde vårt eget solsystem anses SNDM nu vara det vanliga sättet att bilda stjärnor i hela universum. I augusti 2017 hade över 3000 extrasolära planeter upptäckts i vår galax.
Meteoriter som ledtrådar till datum
Enligt nebulära hypotesen bildades solsystemet genom gravitationskollaps av ett fragment av ett jättelikt molekylmoln. Molnet var ungefär 20 parsec (65 ljusår) stort, medan fragmenten var ungefär 1 parsec (tre och ett kvarts ljusår) stora.
På grund av bevarandet av vinkelmomentet snurrade nebulosan snabbare när den kollapsade. När materialet i nebulosan kondenserades började atomerna i den kollidera med ökande frekvens och omvandlade sin rörelseenergi till värme. Centrum, där den största delen av massan samlades, blev allt varmare än den omgivande skivan. Under cirka 100 000 år bildades en varm, tät protostjärna i centrum.
De äldsta inneslutningar som hittats i meteoriter kan vara det första fasta material som bildades i den presolära nebulosan. De är 4568,2 miljoner år gamla. Detta är en definition av solsystemets ålder.
Hubble-bild av protoplanetära skivor i Orionnebulosan, en ljusår bred "stjärnkammare" som troligen är mycket lik den primordiala nebulosa ur vilken solen bildades.
Frågor och svar
F: Vad är nebulära teorin?
S: Nebulära teorin är en process genom vilken solsystem skapas. Den förklarar hur ett stort gasmoln i ett område i rymden kan dras samman av gravitationen och så småningom bilda en stjärna som solen och planeter.
F: Hur får solen sin energi?
S: Solen får sin energi genom att omvandla väte till helium genom en fusionsreaktion i solens kärna, varvid värme, ljus och andra former av elektromagnetisk strålning frigörs.
Fråga: Vad får planeterna att snurra runt sin egen axel?
Svar: Det ursprungliga gasmolnet hade olika täthet på olika ställen, vilket gjorde att det snurrade runt solen och varje planets egen axel. Detta snurrande ökade på grund av sammandragning under gravitationen (energihushållning) och bevarandet av vridmomentet.
Fråga: Varifrån kommer alla grundämnen som utgör jordiska planeter, månar, asteroider etc.?
Svar: Alla grundämnen utom väte och helium kommer från tidigare generationer av stjärnor som exploderade för miljarder år sedan nära vårt unga solsystem - dessa enorma supernovor producerade högre grundämnen.
F: Varför genomgår stora stjärnor sin livscykel mycket snabbare än mindre stjärnor?
Svar: Stora stjärnor har ännu högre tryck och temperaturer inuti sig jämfört med en genomsnittlig huvudsekvensstjärna som solen - detta gör att de genomgår sin livscykel mycket snabbare än mindre stjärnor.
F: Vad orsakade bildandet av vårt solsystem för cirka 4,6 miljarder år sedan?
S: För ungefär 4,6 miljarder år sedan fanns det ett stort gasmoln i närheten av vårt område i rymden - alla saker med massa dras mot varandra, så detta drog all gas mot centrum tills det nådde tillräckligt högt tryck för att väteatomer skulle smälta samman till helium, vilket var början på vår stjärna som vi känner till som solen.
