Эволюция Вселенной

образовывались звездные системы – галактики.

Исходя из факта расширения Метагалактики, некоторые специалисты в

области космологии оценивают ее возраст величиной, обратной постоянной

Хаббла, т.е. 1,3*1010 лет. Учитывая, что принятое сейчас значение

постоянной Хаббла известно с небольшой точностью, считают возраст

Метагалактики близким к 13 – 15 млрд. лет. Этот возраст не противоречит

оценкам возраста наиболее старых звезд и шаровых звездных скоплений в нашей

Галактике.

Эволюция звезд

Возникшие в газопылевой среде Галактики сгущения, продолжающие

сжиматься под действием собственного тяготения, получили название

протозвезд. По мере сжатия плотность и температура протозвезды повышается,

и она начинает обильно излучать в инфракрасном диапазоне спектра.

Длительность стадии сжатия протозвезд различна: при массе меньше солнечной

– сотни миллионов лет, а у массивных – всего лишь сотни тысяч лет. Когда

температура в недрах протозвезды повышается до нескольких миллионов

кельвинов, в них начинаются термоядерные реакции превращения водорода в

гелий. При этом выделяется огромная энергия, препятствующая дальнейшему

сжатию и разогревающая вещество до самосвечения – протозвезда превращается

в обычную звезду.

После выгорания водорода в недрах звезды образуется гелиевое ядро, а

термоядерные реакции превращения водорода в гелий начинают происходить в

тонком слое у границы ядра. В самом гелиевом ядре при создавшейся

температуре ядерные реакции происходить не могут, и оно резко сжимается до

плотности свыше 4*106 кг/м3. Вследствие сжатия температура в ядре

возрастает. Рост температуры зависит от массы. Для звезд типа Солнца

температура ядра остается всегда меньше 80 млн. кельвинов. Поэтому его

сжатие приводит только к более бурному выделению ядерной энергии в тонком

слое у границы ядра. У более массивных звезд температура ядра при сжатии

становится выше 80 млн. кельвинов, и в нем начинаются термоядерные реакции

превращения гелия в углерод, а потом и в другие более тяжелые химические

элементы. Выходящая из ядра и его окрестностей энергия вызывает повышение

газового давления, под действием которого фотосфера звезды расширяется.

Энергия, приходящая к фотосфере из недр звезды, распространяется теперь на

большую площадь, чем раньше. В связи с этим температура фотосферы

понижается. Звезда постепенно превращается в красного гиганта или

сверхгиганта в зависимости от массы, и становится старой звездой. Проходя

стадию желтого сверхгиганта, звезда может оказаться пульсирующей, т.е.

физической переменной звездой, и остаться в такой стадии красного

сверхгиганта.

Раздувшаяся оболочка звезды небольшой массы уже слабо притягивается ее

ядром и, постепенно удаляясь от него, образует планетарную туманность.

После окончательного рассеяния оболочки остается лишь горячее ядро звезды –

белый карлик.

Эволюция массивных звезд происходит более бурно. В конце своей жизни

такая звезда может взорваться сверхновой звездой, а ее ядро, резко

сжавшись, превратится в сверхплотный объект – нейтронную звезду или даже

черную дыру. Сброшенная оболочка, обогащенная гелием и другими

образовавшимися в недрах звезды химическими элементами, рассеивается в

пространстве и служит материалом для формирования звезд нового поколения.

Следовательно, некоторые характерные различия в содержании тяжелых

химических элементов в звездах тоже могут служить признаком их формирования

и возраста. В частности, есть основания полагать, что Солнце – звезда

второго поколения, в которой есть примеси вещества в свое время прошедшего

через горячие недра звезд первого поколения.

Происхождение Солнечной системы

Космогония по Лапласу

Знать прошлое Земли практически важно для понимания строения и

изменения ее недр, а последнее важно при поисках полезных ископаемых и для

возможности предвидеть землетрясения.

При установлении истории развития многолетних организмов мы можем

сопоставлять разные экземпляры их. Дубы и дубочки, сгнившие деревья говорят

нам о жизненном пути вековых деревьев, из которых ин одно не завершает его

целиком на наших глазах. Можно сравнивать друг с другом планеты в их

современном состоянии и пытаться судить по ним об эволюции Земли. Но нашу

Солнечную систему нам сравнивать не с чем, ибо других, подобных ей, мы не

знаем.

Философ Кант в середине XVIII века четко высказывал идею об эволюции

мировых тел и, опередив ученых-астрономов, набросал мыслимую картину

возникновения Солнечной системы из обширной туманности. Он рисовал ее в

соответствии с тем, что тогда было известно науке о строении Солнечной

системы, планет и туманностей, о законах природы.

Кант смело отверг идею творения и нарисовал развитие миров

происходящим в силу естественных законов природы.

Независимо от Канта математик, механик и астроном Лаплас разработал

подобную же картину происхождения Солнечной системы. Его рассуждения были

строже и научнее. Мировоззренческое значение этих работ Канта и Лапласа

было очень велико. Современники были потрясены величественной картиной

мироздания, развернутой Лапласом.

Эти работы, а также разработка идеи эволюции, в частности в области

геологии, великим русским ученым М.В.Ломоносовым способствовали тому, что

позднее ученые и других областей науки убедились в существовании развития в

природе. Понятие об эволюции постепенно вошло и в другие науки.

Лаплас, как и Кант, правильно подметил основные, известные в то время

характерные черты Солнечной системы, которые должна объяснить теория их

происхождения. Эти черты следующие:

1. Подавляющая часть массы системы сосредоточена в Солнце.

2. Планеты обращаются по почти круговым орбитам почти в одной и той

же плоскости.

3. Все планеты обращаются в одну и ту же сторону; в ту же сторону

обращаются вокруг планет их спутники и сами планеты вращаются

вокруг своей оси.

Во времена Лапласа уже отдавали себе отчет в том, что из совершенно

хаотического движения частиц правильное вращение возникнуть не может,

вопреки предположению Канта. Поэтому Лаплас начинает рассмотрение развития

Солнечной системы с гигантской газовой туманности, уже вращающейся вокруг

своей оси, хотя и очень медленно.

Она вращалась как твердое тело и в центре имела сгусток - зародыш

будущего Солнца. Притяжение к центру частиц туманности, простиравшейся

сначала за орбиту наиболее далекой из планет, заставляло ее сжиматься.

Уменьшение размеров по законам механики должно было вести к ускорению

вращения. Наступал момент, когда на экваторе туманности, где линейные

скорости частиц при вращении больше всего, центробежная сила уравнивалась с

тяготением к центру. В этот момент вдоль экватора туманности отслаивалось

газовое кольцо, вращавшееся в ту же сторону, в какую вращалась туманность.

Продолжавшееся сжатие и ускорение вращения приводили к отслоению кольца за

кольцом. В силу неизбежной неоднородности каждого кольца какой-либо сгусток

в нем притягивал к себе остальное вещество кольца, и образовывался один

газовый клубок – будущая планета. Наружные части кольца, а впоследствии

сгустка, при обращении забегали как бы вперед и приводили его во вращение

вокруг оси в ту же сторону, куда двигался зародыш планеты.

При сжатии сгустков вследствие тяготения они сами могли отслаивать

кольца и порождать себе спутников. Если же в подобном кольце не было резко

преобладающего сгустка, «пожирающего» остальные, то оно разбивалось на

множество мелких тел; так, например, образовалось кольцо Сатурна.

Охлаждаясь, газовые сгустки затвердели, покрылись корой и превратились в

современные планеты, а центральный сгусток породил Солнце.

Подкупающей простоте и логичности этой схемы (бывшей общепризнанной

более столетия) были впоследствии противопоставлены серьезнейшие

возражения. Выяснились, например, следующие обстоятельства, неизвестные во

времена Лапласа:

1. Плотность воображаемой газовой туманности Лапласа должна была быть

так мала, что она не могла бы вращаться, как твердое тело.

2. Отрыв вещества происходил бы не кольцами, а непрерывно.

3. Кольца с массой, равной массе планет, не могли бы сгуститься, а

развеялись бы в пространство.

4. Существуют планеты и спутники, вращающиеся или обращающиеся

навстречу обращению планет около Солнца.

5. Один из спутников Марса обращается вокруг планеты быстрее, чем сам

Марс, чего не может быть по теории Лапласа.

Возник и ряд других теоретических возражений против теории Лапласа.

Многие пытались подправить эту теорию, но безуспешно. Наука лучше

познала свойства Солнечной системы и законы природы – пришлось искать новое

объяснение происхождению этой системы.

В 1919 г. английский астрофизик Джинс выдвинул предположение, что

Солнечная системы – игра редкого случая сближения Солнца с какой-либо

звездой.

Пройдя в далеком прошлом близко от Солнца и снова исчезнув в

безвестной дали, пришлая звезда возбудила на Солнце мощную приливную волну.

Притягиваемое ею вещество вырвалось из Солнца и потянулось к звезде длинной

струей, в форме сигары. Солнце уже тогда состояло из плотных газов, так

что, будучи плотными, они не рассеялись, а охладились и, застыв, образовали

планеты. Однако, как показал американский астроном Рессел, большая часть

вещества, исторгнутого из Солнца, либо упала бы на него обратно, либо

увлеклась бы вслед за уходящей звездой, но не образовала бы ничего,

похожего на существующую систему планет.

Современные гипотезы о происхождении Солнечной системы не могут

считаться с одними лишь механическими характеристиками Солнечной системы.

Они должны учитывать и многочисленные физические данные о строении планет и

Солнца, что особенно убедительно было показано в работах акад.

В.Г.Фесенкова, разрабатывавшего вопросы космогонии в течение 35 лет.

Теория академика О.Ю.Шмидта

Теория, основы которой были заложены академиком О.Ю.Шмидтом, является

наиболее разработанной, поэтому ее я и привожу.

О.Ю.Шмидт исходил сначала из того, что метеоритное вещество как в

форме более или менее крупных кусков, так и в форме пыли в изобилии

встречается во Вселенной. Еще недавно это метеоритное вещество было

известно нам только в пределах Солнечной системы, но теперь мы обнаруживаем

его в огромных количествах и в межзвездном пространстве. Большей частью

метеоритное вещество собрано в колоссальные космические облака – в

диффузные светлые и темные туманности, содержащие также много газа.

Впоследствии различные соображения привели советских ученых

Л.Э.Гуревича и А.И.Лебединского к выводу, что допланетное вещество было

газово-пылевого состава. О.Ю.Шмидт согласился с таким представлением о

состоянии допланетного вещества, но подчеркивал, что «ведущая роль»

принадлежит пыли.

Совокупность газово-пылевых облаков вместе со звездами заполняет нашу

звездную систему – Галактику, причем их вещество сильно концентрируется к

плоскости ее симметрии – к плоскости экватора Галактики. Вместе со звездами

газово-пылевые облака участвуют во вращении Галактики вокруг оси. Наряду с

этим вращением вокруг центра Галактики и звезды, и газово-пылевые облака

имеют свои собственные движения, которые приводят к тому, что и звезды, и

облака то сближаются друг с другом, то расходятся. Иногда та или другая

звезда погружается на время в газово-пылевую туманность и пролагает в ней

себе дорогу. Многие пылинки падают на звезду в течение ее скольжения сквозь

туманность, а другие, изменив свои орбиты вследствие мощного притяжения

звезды, могут быть ею захвачены и делаются ее спутниками. Однако, чтобы

такой захват произошел, необходимо наличие особых благоприятных условий –

уменьшение относительной скорости пылинок благодаря притяжению близкой

звездой или, как показал Т.А.Агекян, благодаря столкновению пылинок друг с

другом. В подобном «удачном» случае огромное множество этих спутников

звезды, по гипотезе Шмидта, не покидает ее и после выхода из туманности.

Звезда оказывается окруженной огромным облаком частиц газа и пыли,

описывающих вокруг нее различные орбиты. Позднее О.Ю.Шмидт считал, что

более вероятным мог быть захват облака из той самой диффузной среды, из

которой возникло само Солнце.

Облако, образовавшееся вокруг звезд, постепенно приобретало

линзообразную форму. Обращение частичек в нем вокруг звезды происходило

преимущественно, хотя и не исключительно, в одном каком-либо направлении

(под небольшими углами друг к другу), потому что пылевой слой, пронизанный

звездой. Не мог быть совершенно однородным.

В подобной звезде, окруженной линзообразным газово-пылевым облаком,

О.Ю.Шмидт видел наше Солнце, в пору, предшествовавшую образованию планет.

В сонме пылинок, обращающихся около Солнца по пересекающимся и

различно вытянутым и наклоненным орбитам, неизбежно происходили

столкновения, и это вело к тому, что движения их осреднялись, приближались

к круговым и лежащим в близких друг к другу плоскостях. От этого вокруг

Солнца возник из облака газово-пылевой диск, становившийся все тоньше, но

зато плотнее. Этот плотный слой частиц в частях, близких к Солнцу, поглощал

его тепло. Поэтому дальше от солнца внутри диска было очень холодно, и газы

там намерзали на пылинках. Это объясняет, почему далекие от Солнца планеты

богаче газом, чем близкие к нему. Это представление, как и теорию эволюции

облака, развили Л.Э.Гуревич и А.И.Лебединский, и О.Ю.Шмидт нашел, что их

картина эволюции облака вероятнее, чем та, которая ему самому рисовалась

раньше. Разработанная математическая картина эволюции облака, хотя и

содержащая ряд дополнительных гипотез, может быть названа теорией, лежащей

в рамках гипотезы Шмидта. Основной же гипотезой Шмидта является

предположение, что планеты возникли из холодного облака частиц, причем

основную роль в нем играло поведение твердых пылинок и предположение, что

облако было захвачено Солнцем и притом, когда последнее уже вполне

сформировалось.

Дальнейшая картина эволюции газово-пылевого диска вкратце

представляется так. В уплотнившемся облаке возникали пылевые сгущения, в

которых столкновения пылинок вели к их слиянию в твердые тела с

поперечниками, как у современных астероидов. Множество их сталкивалось и

дробилось, но более крупные из них, «зародыши» планет, - выживали и

всасывали в себя окружающие осколки и остатки пыли, сначала присоединяя их

при соударениях, а потом все больше за счет притяжения их. Плотные зародыши

планет окружались при этом роями тел и их обломков, обращающихся вокруг них

и давших при своем объединении рождение спутникам планет таким же образом,

каким эти планеты возникли сами.

Из линзообразной формы туманности, окружающей Солнце, и из

преобладания в ней движений, параллельных друг другу и направленных в одну

и ту же сторону, вытекают сразу основные характерные особенности строения

Солнечной системы: вращение всех планет около Солнца в одну и ту же

сторону, малые углы между плоскостями их орбит, а также почти круговая

форма их орбит.

Вращение планет вокруг своей оси, которое не могла объяснить ни одна

из прежних теорий, теория Шмидта объясняет так. Под влиянием падения

метеоритов на планету она должна прийти во вращение, и притом именно в том

же направлении, в каком она вращается вокруг солнца. Если случайно в той

области, где образовалась планета, метеориты с орбитами, мало вытянутыми и

мало наклоненными к средней плоскости Солнечной системы, не были в

достаточной мере преобладающими, могло возникнуть вращение планеты в

обратом направлении, что и объясняет известный случай такого рода –

вращение Урана.

Здесь я привела представление лишь об одной – наиболее разработанной -

из множества космогонических гипотез. Единого взгляда на процесс

возникновения планет и спутников пока нет.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ

Проблема жизни в космосе – одна из наиболее увлекательных и популярных

проблем в науке о Вселенной, которая с давних пор волнует не только ученых,

но и всех людей. Еще Дж.Бруно и М. Ломоносов высказывали предположение о

множественности обитаемых миров. Изучение жизни во Вселенной – одна из

сложнейших задач, с которой когда-либо встречалось человечество.

Все данные о жизни вне Земли, носят чисто гипотетический характер.

Поэтому глубоким исследованиям биологических закономерностей и космических

явлений занимается научная дисциплина – «экзобиология».

Так исследования внеземных, космических форм жизни помогло бы

человеку, во-первых, понять сущность жизни, т.е. то, что отличает все живые

организмы от неорганической природы, во-вторых, выяснить пути возникновения

и развития жизни и, в-третьих, определить место и роль человека во

Вселенной. Сейчас можно считать достаточно твердо установленным, что на

нашей собственной планете жизнь возникла в отдаленном прошлом из неживой,

неорганической материи при определенных внешних условиях. Из числа этих

условий можно выделить три главных. Прежде всего, это присутствие воды,

которая входит в состав живого вещества, живой клетки. Во-вторых, наличие

газовой атмосферы, необходимой для газового обмена организма с внешней

средой. Правда, можно представить себе и какую-либо иную среду. Третьим

условием является наличие на поверхности данного небесного тела подходящего

диапазона температур. Также необходима внешняя энергия для синтеза молекулы

живого вещества из исходных органических молекул: энергия космических лучей

или ультрафиолетовой радиации или энергия электронных разрядов. Внешняя

энергия нужна и для последующей жизнедеятельности живых организмов.

Условия, необходимые для возникновения жизни, в своё время сложились

естественным путём, в ходе эволюции Земли. Нет оснований считать, что они

не могут складываться и в процессе развития других небесных тел.

Было выдвинуто множество гипотез по этому поводу. Академик А.И.

Опарин, считает, что жизнь должна была появиться тогда, когда поверхность

нашей планеты представляла собой сплошной океан. В результате соединения

С2СН 2 и N2 возникли простейшие органические соединения. Затем в водах

первичного океана молекулы этих соединений объединились и укрепились,

образуя сложный раствор органических веществ, на третьей стадии из этой

среды выделились комплексы молекул, которые и дали начало первичным живым

организмам. Оро и Фесенков заметили, что своеобразными переносчиками если

не самой жизни, то, по крайней мере, её исходных элементов, могут быть

кометы и метеориты. Однако, если не вступать в область, близкую к

фантастике, и оставаться на почве лишь достаточно твердо установленных

научных фактов, то при поисках живых организмов на других небесных телах мы

должны прежде всего исходить из того, что нам известно о земной жизни.

Поиск внеземных цивилизаций.

Появление жизни вне Земли на любом уровне ее развития само по себе

замечательное явление. Но поиски жизни ведутся и на более высоком уровне

разума, другими способами. Разум ассоциируется с понятием цивилизация.

Сейчас не исключается наличие внеземных цивилизаций (ВЦ), что вызывает

надежды и желание ученых в установлении контакта с ними.

Один из способов поиска ВЦ - радиоастрономический, заключается в

подаче радиосигналов с Земли в определенные участки Вселенной. Сигналы

содержат информацию о землянах и нашей цивилизации, вопросы о характере

другой цивилизации, предложение установить взаимный контакт.

Страницы: 1, 2