Что появилось раньше солнце или земля
Что появилось раньше: Солнце или планеты солнечной системы?
Гипотеза о появлении планет и эволюции звезд: как образовалось Солнце и каим образом вокруг него образовалась Солнечная система.
Солнечная система не уникальна в своем роде: у многих звезд наблюдаемых с Земли, есть собственная “семья” планет. Однако факт остается фактом – не у всех звезд. Возможно дело в возрасте “родителя” планетной системы, ведь известно, к примеру, что у 10% звезд, находящихся в окрестностях Солнца, есть избыточное инфракрасное излучение: очевидно, это связано с присутствием вокруг таких звезд пылевых дисков, которые, возможно, являются начальным этапом формирования планетных систем.
Однако, хотя в общих чертах процесс образования “солнечных систем” вполне понятен, то в частных вопросах образования этих самых систем, остается очень много вопросов.
Например, о механизме образования планет в Солнечной системе, нет общепризнанных заключении.
Классическая схема образования планетной системы: сперва из общего облака пыли притянутого молодой звездой формируются относительно крупные куски материи, затем их движение упорядочивается силами гравитации, и на выходе имеем стройную и работающую как часовой механизм уравновешенную систему
Солнечная система образовалась примерно 5 млрд. лет назад, причем Солнце – звезда второго (или еще более позднего) поколения. Так что Солнечная система возникла на продуктах жизнедеятельности звезд предыдущего поколения, скапливавшихся в газопылевых облаках.
Вообще, сегодня мы больше знаем о происхождении и эволюции звезд, чем о происхождении собственной планетной системы, что не удивительно: звезд много, а известная нам планетная система – одна. Накопление информации о Солнечной системе еще далеко от завершения. Сегодня мы видим ее совершенно иначе, чем даже тридцать лет назад.
И нет гарантии, что завтра не появятся какие-то новые факты, которые перевернут все наши представления о процессе ее образования.
Как образовалась солнечная система?
Существует довольно много гипотез образования Солнечной системы. В качестве примера изложим гипотезу шведских астрономов X. Альвена и Г. Аррениуса. Они исходили из предположения, что в природе существует единый механизм планетообразования, действие которого проявляется и в случае образования планет около звезды, и в случае появления планет-спутников около планеты. Для объяснения этого они привлекают совокупность различных сил – гравитацию, магнитогидродинамику, электромагнетизм, плазменные процессы.
К моменту, когда начали образовываться планеты, центральное тело системы (звезда) уже существовало. Чтобы образовать планетную систему, центральное тело должно обладать магнитным полем, уровень которого превышает определенное критическое значение, а пространство в его окрестностях должно быть заполнено разреженной плазмой. Без этого процесс планетообразования невозможен.
Солнце имеет магнитное поле. Источником же плазмы служила корона молодого Солнца. Сегодня она стала меньше, но даже сейчас планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) практически погружены в разреженную атмосферу Солнца, а солнечный ветер доносит ее частицы и к более далеким планетам. Так что, возможно, корона молодого Солнца распространялась до современной орбиты Плутона.
Альвен и Аррениус отказались от традиционного допущения об образовании Солнца и планет из одного массива вещества, в одном нераздельном процессе. Они считают, что сначала из газопылевого облака возникает первичное тело, затем к нему извне поступает материал для образования вторичных тел. Мощное гравитационное воздействие центрального тела притягивает поток газовых и пылевых частиц, пронизывающих пространство, которому предстоит стать областью образования вторичных тел.
Для такого утверждения есть основания. Были подведены итоги многолетнего изучения изотопного состава вещества метеоритов, Солнца, Земли. Обнаружены отклонения в изотопном составе ряда элементов, содержащихся в метеоритах и земных породах, от изотопного состава тех же элементов на Солнце. Это говорит о различном происхождении этих элементов.
Отсюда следует, что основная масса вещества Солнечной системы поступила из одного газопылевого облака и из него образовалось Солнце. Значительно меньшая часть вещества с другим изотопным составом поступила из другого газопылевого облака, и она послужила материалом для формирования метеоритов и частично планет. Смешение двух газопылевых облаков произошло примерно 4,5 млрд. лет назад, что и положило начало образованию Солнечной системы.
Возможно примерно так выглядел первый этап эволюции Солнечной системы: солнце «запасается» строительным материалом
Солнце создает планеты
Молодое Солнце, предположительно обладавшее значительным магнитным моментом, имело размеры, превышавшие нынешние, но не доходившие до орбиты Меркурия. Его окружала гигантская сверхкорона, представлявшая собой разреженную замагниченную плазму.
Как и в наши дни с поверхности Солнца вырывались протуберанцы, но выбросы тех лет имели протяженность в сотни миллионов километров и достигали орбиты современного Плутона. Токи в них оценивались в сотни миллионов ампер и больше. Это способствовало стягиванию плазмы в узкие каналы. В них возникали разрывы, пробои, откуда разбегались мощные ударные волны, уплотнявшие плазму на пути их следования.
Плазма сверхкороны быстро становилась неоднородной и неравномерной. Поступавшие из внешнего резервуара нейтральные частицы вещества под действием гравитации падали к центральному телу. Но в короне они ионизировались, и в зависимости от химического состава тормозились на разных расстояниях от центрального тела, то есть с самого начала имела место дифференциация допланетного облака по химическому и весовому составу.
Существование критической скорости, с достижением которой нейтральная частица, движущаяся ускоренно в разреженной плазме, скачком ионизируется, подтверждается лабораторными экспериментами. Оценочные расчеты показывают, что подобный механизм способен обеспечить накопление необходимого для образования планет вещества за сравнительно короткое время порядка ста миллионов лет.
Сверхкорона, по мере накопления в ней выпадающего вещества, начинает отставать в своем вращении от вращения центрального тела. Стремление выровнять угловые скорости тела и короны заставляет плазму вращаться быстрее, а центральное тело замедлять свое вращение. Ускорение плазмы увеличивает центробежные силы, оттесняя ее от звезды. Между центральным телом и плазмой образуется область очень низкой плотности вещества. Создается благоприятная обстановка для конденсации нелетучих веществ путем их выпадения из плазмы в виде отдельных зерен.
Достигнув определенной массы, зерна получают от плазмы импульс, и далее движутся по кеплеровской орбите, унося с собой часть момента количества движения в Солнечной системе: на долю планет, суммарная масса которых составляет только 0,1% от массы всей системы, приходится 99% суммарного момента количества движения.
Выпавшие зерна, захватив часть момента количества движения, следуют по пересекающимся эллиптическим орбитам. Множественные соударения между ними собирают эти зерна в большие группы и превращают их орбиты в почти круговые, лежащие в плоскости эклиптики. В конце концов, они собираются в струйный поток, имеющий форму тороида (кольца). Этот струйный поток захватывает все частицы, которые с ним сталкиваются, и уравнивает их скорости со своей.
Затем эти зерна слипаются в зародышевые ядра, к которым продолжают прилипать частицы, и они постепенно разрастаются до крупных тел – планетезималий. Их объединение образует планеты. А как только планетные тела оформляются настолько, что возле них появляется достаточно сильное собственное магнитное поле, начинается процесс образования спутников, в миниатюре повторяющий то, что произошло при образовании самих планет около Солнца.
Формирование Солнечной системы: хотя ещё видны гигантские облака пыли и космического мусора, уже появились «зародыши» будущих планет, а «строительный мусор» постепенно сегрегируется и компонуется на разных расстояниях от молодой звезды
Так, в этой теории, пояс астероидов – это струйный поток, в котором из-за нехватки выпавшего вещества процесс планетообразования прервался на стадии планетезималий. Кольца у крупных планет – это остаточные струйные потоки, оказавшиеся слишком близко к первичному телу и попавшие внутрь так называемого предела Роша, где гравитационные силы «хозяина» так велики, что не позволяют образоваться устойчивому вторичному телу.
Метеориты и кометы, согласно модели, формировались на окраине Солнечной системы, за орбитой Плутона. В отдаленных от Солнца областях существовала слабая плазма, в ней механизм выпадения вещества еще работал, но струйные потоки, в которых рождаются планеты, образовываться не могли. Слипание выпавших частиц привело в этих областях к единственно возможному результату – к образованию кометных тел.
Сегодня есть уникальные сведения, полученные запущенными с земли космическими аппаратами, о планетных системах Юпитера, Сатурна, Урана. Можно уверенно говорить о наличии общих характерных особенностей у них и у Солнечной системы как целого.
Конечно, это только гипотеза, и она требует дальнейшей разработки. Так же пока не имеет убедительных доказательств предположение, что образование планетных систем является закономерным процессом для Вселенной. Но косвенные данные позволяют утверждать, что, по крайней мере, в определенной части нашей галактики планетные системы существуют в заметном количестве.
Известно, например, что все горячие звезды, температура поверхности которых превышает 7000 К, имеют и высокие скорости вращения. По мере перехода к все более холодным звездам на определенном температурном рубеже возникает внезапный резкий спад скорости вращения.
Звезды, входящие в класс желтых карликов (типа Солнца), температура поверхности у которых порядка 6000 К, имеют аномально низкие скорости вращения, почти равные нулю. Скорость вращения Солнца – 2 км/с. Низкие скорости вращения могут быть результатом передачи 99% первоначального момента количества движения в протопланетное облако.
Если это предположение, верно, то наука получит точный адрес для поиска планетных систем.
До появления Земли
Никто не знает, когда древний человек, глядя в ночное небо, впервые стал задаваться вопросами: откуда взялись бесчисленные звезды, как появилась Луна, почему Солнце каждый день восходит и заходит? Пытаясь найти объяснение, многие народы создавали мифы и красивые легенды, но научные гипотезы появились очень нескоро.
Последовательная теория, позволяющая шаг за шагом обосновать возникновение Солнечной системы, сформировалась лишь в последнее столетие. Сравнительно недавно по меркам истории люди получили связное объяснение и тому, как Земля стала единственной планетой во Вселенной, на которой существует жизнь.
Появление Вселенной (13,7 ± 0,13 млрд лет назад)
Наиболее распространенное объяснение возникновения Вселенной, — это теория Большого взрыва (далее — ТБВ). Она кажется невероятной и поражает человеческое воображение, однако не нужно сравнивать ее с религиозными мифами — ТБВ основана на физических наблюдениях и математических расчетах. При этом до сих пор остается много вопросов, на которые наука ответить не может, например что было, когда Вселенная еще не существовала, и что взорвалось? Человеческому воображению это не подвластно, а ученые придумали красивый термин для названия Вселенной до Большого взрыва: космологическая сингулярность (от латинского слова singularis — одиночный).
Наблюдения астрономов доказали, что галактики — гигантские скопления звезд и их планет — постоянно движутся, удаляясь от наблюдателя.
Считается, что то же самое мы увидели бы из любой точки Вселенной. Это дало основание предположить следующее: если вещество Вселенной движется, удаляясь от некой точки, вероятно, когда-то оно в ней находилось. На основе этой несложной гипотезы и возникла ТБВ.
Невероятная мощь Большого взрыва заставила вещество будущей Вселенной разлететься в пустоте, которая позже стала космосом. Дальнейшие события разделяют на несколько этапов — фазовых переходов развития Вселенной. Считается, что сначала, на этапе космической инфляции (то есть раздувания), появились силы притяжения между отдельными (теперь уже!) телами. Затем через невероятно малые доли секунды наступил следующий фазовый переход — бариогенезис (барионы — вид элементарных частиц). На этом этапе возникли те «кубики», из которых собрана любая материя — протоны и нейтроны, составляющие атомы.
Температура стала падать, и произошел заключительный фазовый переход — образование физических сил (кроме силы тяготения) и элементарных частиц в их нынешнем виде.
Через 380 тыс. лет после Большого взрыва Вселенная остыла настолько, что стало возможным существование атомов первого элемента таблицы Менделеева — водорода. Потом возникли и другие виды частиц (химические элементы). Новообразованные атомы создавали гигантские облака пыли и газов, составляющие которых притягивались друг к другу. Так со временем возникали звезды, планеты и целые галактики.
Возникновение Солнца и планет Солнечной системы (5–4,5 млрд лет назад)
В одной из галактик (огромных скоплений звезд и их спутников-планет), которую называют Млечный Путь, находится звезда средней величины — Солнце. Восемь планет являются его спутниками и образуют Солнечную систему. На месте нашей галактики 5 млрд лет назад была пустота, или вакуум.
Отдельные атомы находились друг от друга так далеко, что возможность их столкновения и соединения была близка к нулю. Около 95% тех немногих элементарных частиц, которые существовали, составляли водород и гелий, а на более тяжелые элементы их приходилось не более 1–2%. Кислород, углерод и азот, важные для возникновения будущей жизни, были задолго до того, как на месте пустоты появились Солнце и планеты.
Для того чтобы из разбросанных в пустоте частиц возникла Солнечная система, необходимо было с колоссальной силой сжать первичное межзвездное облако. Как это произошло — мы можем только догадываться. Одно из объяснений заключается в том, что неподалеку взорвалась неизвестная нам большая звезда, ударная волна взрыва сжала межзвездное облако и привела к формированию небесных тел.
Микроскопические частицы, которые составляли облако, оказались достаточно близко друг к другу. При этом намного возросли и силы притяжения (как вы помните из физики, она обратно пропорциональна квадрату расстояния между объектами). Увеличилась плотность межзвездных облаков, и появились гигантские скопления пыли и газов — туманности.
Звездные свет и тепло плохо проходили сквозь туманности, в результате чего температура (а давление газа пропорционально ей) там понижалась почти до абсолютного нуля. В результате облака сжимались и разделялись на более мелкие части. Одна из них в итоге превратилась в Солнечную систему.
При падении давления и сжатии облака большее количество вещества переместилось к его середине. Так в центре туманности образовалось протосолнце (от греческого «протос» — первый), которое сохранило связь с оставшимися газами вокруг себя с помощью магнитного поля. Эти внешние части облака и дали начало планетам Солнечной системы.
Из протосолнца развилось наше родное Солнце. Новая звезда сконцентрировала в себе почти все вещество протосолнечной туманности. Огромное давление, которое возникло в ее ядре, вызвало цепочку термоядерных реакций.
Нашему светилу около 4,57 млрд лет. Звезды такой массы и размера живут примерно 10 млрд лет, значит, Солнце сейчас находится в середине своего жизненного цикла.
Солнце, как и всякая звезда, для всех своих планет является источником энергии, выделяемой в виде света и тепла.
Официальная история вселенной и планеты.
Очевидно, что сжатие 13,8 миллиардов лет в 365 дней приводит к ускорению календарного времени. При этом скорость составляет 438 лет в секунду, 1,58 миллиона лет в час и 37,8 миллиона лет в сутки. Другими словами, фактическая секунда в 13 812 768 000 раз длиннее, чем секунда Космического календаря.
Давайте представим себе, как будет выглядеть история вселенной, если её сжать до одного года.
1 января (13,8 миллиарда лет назад): Большой взрыв
Этот момент считается точкой отсчёта для космического календаря. Бессмысленно пытаться идти дальше.
22 января (12,85 миллиарда лет назад): первые галактики
После миллиарда лет чистой энергии, движущейся по космосу, были сформированы первые галактики во вселенной. Газы начали собираться и соединяться, образуя звезды, которые, в свою очередь, начали собираться под действием собственной гравитации.
16 марта (11 миллиардов лет назад): Млечный Путь
Млечный Путь, наша галактика, наконец-то родилась.
28 августа (4,57 миллиарда лет назад): Солнечная система
Наша Солнечная Система была сформирована, когда появилось Солнце. Глядя на это, удивительно наблюдать, что наше Солнце все еще невероятно молодо по сравнению с возрастом Млечного Пути.
6 сентября (4,54 миллиарда лет назад): Земля
Самым старым камням на Земле около 4,4 миллиардов лет, что приблизительно соответствует образованию Земли в космическом календаре, всего через 4 дня после образования Солнечной системы.
7 сентября (4,53 миллиарда лет назад): Луна
Буквально через день после нас был сформирован наш верный спутник, который с тех пор вращается вокруг Земли.
14 сентября (4,1 миллиарда лет назад): жизнь на Земле
Остатки биологической жизни на Земле были обнаружены в породах возрастом около 4,1 миллиарда лет. Появление одноклеточных первобытных бактерий означало зарождение жизни на Земле.
30 сентября (3,8 миллиарда лет назад): фотосинтез
Это было, вероятно, самым важным прорывом в эволюции, поскольку фотосинтез означал прямое использование солнечного света для производства кислорода, необходимого для основанных на углероде форм жизни. Все более ранние формы жизни использовали только ресурсы Земли, но без фотосинтеза атмосфера Земли не могла быть заполнена кислородом.
5 декабря (0,8 миллиарда лет назад): многоклеточная жизнь
Эволюционный переход от примитивных бактерий к многоклеточным организмам занял очень много времени, но именно он ответственен за жизнь на Земле, какой мы ее знаем. Этот интервал почти в 3 месяца даже больше, чем время, которое потребовалось для образования первых галактик.
20 декабря (0,45 миллиарда лет назад): наземные растения
Земля начала свое путешествие, чтобы стать пышной и зеленой, когда жизнь сделала свой первый шаг на землю. Мир тогда был заселен амфибиями и рептилиями.
25 декабря (0,23 миллиарда лет назад): динозавры
В космическом календаре прошло всего 5 дней с тех пор, как динозавры бродили по Земле.
30 декабря (0,065 миллиарда лет назад): вымирание динозавров
Мел-палеогеновое вымирание, когда метеорит обрушился на Землю и уничтожил почти все формы жизни. Большая часть динозавров вымерла, проложив путь для млекопитающих, покоривших мир.
Что случилось 31 декабря? 31 декабря (12 часов дня, 40 миллионов лет назад): рассвет приматов
Все, что мы слышали об истории человечества на Земле, произошло 31 декабря по космическому календарю. Это действительно показывает нам незначительность нашего времени, проведенного здесь на Земле. Динозавры бродили по Земле в течение 5 дней, и мы все еще жили на деревьях на рассвете этого последнего дня.
Вся история человечества произошла в последний день года (для большей конкретности вместо даты указано время).
— Появились первые люди.
— Люди начали пользоваться каменными орудиями и огнём
— Пирамиды были построены египтянами.
— родился Будда и была сформирована Римская империя.
— Христос родился, что положило начало нашему летоисчеслению (0 г. н.э.).
— Христофор Колумб открыл Америку
сто сорок две тысячи восемьсот пятьдесят семь. На первый взгляд может показаться, что это просто набор цифр, которые не связаны между собой. А если и есть связь между цифрами внутри этого числа (14 умножить на 2 равняется 28, а 28 умножить на 2 равняется 56, что в сумме с единицей дает 57, а 57 умноженное на 2 равняется 114 и так далее), то эта связь не такая уж и особенная. Однако у нашего числа есть другие, гораздо более удивительные закономерности, о которых вы узнаете ниже, и благодаря которым это число иногда называют «магическим» или «загадочным».
Что это за число?
Что это за число? Как написано в Википедии, 142857 — это натуральное число, заключённое между 142856 и 142 858. Однако такое скупое определение и на малую толику не описывает весь спектр особенностей этого необычного числа.
Откуда взялось это число? Не может же быть, что в Википедии появилась целая статья, посвященная какому-то странному числу. На самом деле, число 142857 появилось путем деления единицы на семь, или другими более формальными словами, оно является периодом разложения обыкновенной дроби 1/7 в десятичную дробь:
1/7 = 0,142857142857… = 0,(142857)
Число 142857 в этой достаточно простой дроби повторяется бесконечное количество раз после запятой. И вот на этом и начинается череда таинственных совпадений.
Интересные факты
Факт 1. Это число является циклическим при умножении на однозначные числа.Если данное число умножать на 1, 2, 3, 4 и так далее до 7, то цифры 1, 4, 2, 8, 5 и 7 будут так и оставаться в произведении. Более того, порядок этих цифр не будет меняться: они будут находиться в той же самой последовательности друг за другом, учитывая, что за крайней правой цифрой следует крайняя левая.
Как нам уже известно, данное число является периодом дроби 1/7. Следовательно, 0,142 857 × 7 = 0,999999, что практически равняется единице. А все натуральные множители, большие чем семь, уже не будут давать цикличность.
Факт 2. У данного числа есть множество примеров цикличности.
Если из квадрата последних трёх цифр вычесть квадрат первых трёх цифр, то получится также циклический результат сдвига, а именно число: 714 285.
Если возвести наше магическое число в квадрат, то мы получим 142 857 × 142 857 = 20 408 122 449. А после прибавления последних шести цифр к первым пяти (122 449 + 20 408) получается снова 142 857.
Если делить это число на 2 или 5, то мы опять получим те же цифры в нужной последовательности
Этот факт можно объяснить простым свойством, которое связывает деление на 2 с умножением на 5, а деление на 5 с умножением на 2. Об этом читайте подробнее в одном из уроков по устному счету на нашем сайте.
Факт 3. Суммы частей числа 142857 дают числа из девяток. Если число 142 857 разбить на 2 части, то есть 142 и 857 и сложить их, то получится 999. А если на 3 части, то есть 14, 28 и 57, а потом тоже сложить, то получится 99.
Факт 4. Соотношение сторон листа формата А4 является десятичной дробью с периодом, равным нашему числу. Так стандартная длина листа А4 равняется 297 мм, а ширина составляет 210 мм. Пропорция, равная отношению длины к ширине листа, выглядит следующим образом 297/210 = 1,4(142857).
Факт 5. Это число является числом харшад. Числами харшад называются числа, делящиеся нацело на сумму цифр, из которых они состоят. Если число 142 857 разделить на сумму «1 + 4 + 2 + 8 + 5 +7», что равняется 27, то мы получим целое натуральное число 5291.
Олимпиадная задача
Данное число используют и для проверки эрудиции и логического мышления школьников и студентов. В одной из олимпиад по математике была задача со следующим условием:
На какое число, не равное нулю,надо умножить 142857,чтобы получилось число, записанное одинаковыми цифрами?
Ответ на эту задачу кроется в принципе получения данного числа. Как уже было сказано, что число 142857 стало известно благодаря делению единицы на семь (1/7=0,142857 и умножить миллион). Следовательно, можно смело утверждать, что если мы снова умножим данное число на 7, то ответ будет стремиться к одному миллиону, но не будет равен ему, так мы округляли частное в меньшую сторону.
142 857 × 7 = 999 999
Ответ: чтобы получилось число, записанное одинаковыми цифрами, нужно умножить 142857 на однозначное число 7.
Отзывы и комментарии
Как ни странно, в этой статье описаны далеко не все тайны числа 142857. К примеру, оно также является числом Капрекара, которое можно свести к постоянной 6174. Но подобные факты уже являются интеллектуальными изысками. Если вы нашли другие необычные закономерности данного числа, то можете оставлять комментарии в форме ниже.