Solsystemets dannelse og udvikling | beskriver, hvordan Solsystemet begyndte, og hvordan det ændrede sig
Solsystemets dannelse og udvikling beskriver, hvordan solsystemet opstod, og hvordan det ændrede sig.
For ca. 4,6 milliarder år siden var der en stor gassky i nærheden af vores område af rummet. Alle ting med masse samles eller graviterer mod hinanden. Dette trak al gassen mod centrum. Til sidst hævede trykket i centrum temperaturen, så brintatomerne smeltede sammen til helium. Dette var starten på den stjerne, som vi kender som Solen.
Den proces, hvormed solsystemer opstår, kaldes nebulærteorien. Planeternes oprindelse er imidlertid ikke den samme som Solens oprindelse. Solen er ikke blot meget større, men dens sammensætning er også helt anderledes end planeternes.
Planeternes rotation om Solen og hver enkelt planet om sin egen akse blev først forårsaget af den oprindelige gassky, som havde forskellig tæthed forskellige steder. Spinet øgedes på grund af sammentrækning under tyngdekraften (energibevarelse). Det samme gjorde solsystemets flade form. Efterhånden som kollapset fortsatte, betød bevarelsen af vinkelbevægelsen, at rotationen accelererede. Dette forhindrer i høj grad gassen i at klæbe direkte til den centrale kerne. Gassen er tvunget til at sprede sig udad nær dens ækvatorplan og danne en skive, som igen klæber fast til kernen.
Tyngdekraften fik atomerne i Solen til at komme meget tæt på hinanden. Al denne energi gjorde til sidst vores sol til en stjerne. Den får sin energi ved at omdanne brint til helium. Denne proces er stadig på et tidligt stadium.
På grund af Solens enorme masse (99,86 % af hele solsystemets masse) har den en meget stærk tyngdekraft. Planeternes centrifugalkraft, der er på vej rundt om Solen, opvejer Solens tyngdekraft. Den enorme massefylde i dens kerne forårsager en fusionsreaktion, som omdanner brint til helium med udstråling af varme, lys og andre former for elektromagnetisk stråling.
Sten og støv udgør de jordiske planeter, deres måner, asteroider og alle andre objekter i solsystemet. Gasgigantens planeter har også et klippefyldt eller metallisk centrum. Det ved man fra satelliternes dataindsamling. Dette klippemateriale kan ikke komme fra Solen, fordi Solen kun består af brint og lidt helium.
Det næste spørgsmål er: Hvis Solen omdanner brint til helium, hvor kommer alle de andre grundstoffer så fra? Der er kun ét muligt svar: Disse højere grundstoffer stammer fra tidligere generationer af stjerner. Store supernovaer, som eksploderede for milliarder af år siden i nærheden af det unge solsystem, producerede de højere grundstoffer. Kæmpe stjerner gennemgår deres livscyklus meget hurtigere end mindre stjerner. Det skyldes det endnu højere tryk og de endnu højere temperaturer i dem sammenlignet med en gennemsnitlig hovedrækkefølgestjerne som Solen.
En kunstnerisk idé om den tåge, der startede solsystemet
Idéens historie
Nebulærhypotesen, som den blev kaldt, blev først udarbejdet i det 18. århundrede. Tre mænd arbejdede på den:
- Emanuel Swedenborg (1688-1772)
- Immanuel Kant (1724-1804)
- Pierre-Simon Laplace (1749-1827)
Swedenborg havde først ideen, og Kant udarbejdede den til en egentlig teori. I 1755 udgav Kant sin Universelle naturhistorie og teori om himmelen (på tysk, naturligvis). Han hævdede, at gasformige skyer, tåger, langsomt roterer, gradvist kollapser og flader ud på grund af tyngdekraften. De danner til sidst stjerner og planeter.
I mellemtiden blev en lignende model udviklet uafhængigt og foreslået i 1796 af Laplace i sin Exposition du systeme du monde. Han mente, at Solen oprindeligt havde en udstrakt varm atmosfære i hele solsystemets volumen. Hans teori havde en kontraherende og afkølende protosolær tåge. Efterhånden som denne afkøledes og trak sig sammen, blev den fladere og drejede hurtigere og kastede en række gasformige ringe af materiale af sig. Ifølge ham kondenserede planeterne fra dette materiale. Hans model lignede Kants, men var mere detaljeret og i mindre skala. Desværre var der et problem med Laplaces version. Hovedproblemet var fordelingen af vinkelmomentet mellem solen og planeterne. Planeterne har 99 % af vinkelmomentet, og dette faktum kunne ikke forklares af nebulærmodellen. Det varede ret længe, før man forstod dette.
Den sovjetiske astronom Victor Safronov er ophavsmand til den moderne, bredt accepterede teori om planetdannelse - den solnebulære diskmodel (SNDM). Hans bog Evolution of the protoplanetary cloud and formation of the Earth and the planets, der blev oversat til engelsk i 1972, fik stor betydning. I denne bog blev næsten alle større problemer i forbindelse med planetdannelsesprocessen formuleret og nogle af dem løst. Safronovs idéer blev videreudviklet. Der er stadig en hel del aspekter af solsystemet, som mangler at blive forklaret.
Selv om det oprindeligt kun gjaldt for vores eget solsystem, anses SNDM nu for at være den sædvanlige måde at danne stjerner på i hele universet. Pr. august 2017 er der blevet opdaget over 3000 ekstrasolare planeter i vores galakse.
Meteoritter som ledetråde til dateringer
Nebulærhypotesen siger, at Solsystemet er dannet ved gravitationskollaps af et fragment af en kæmpe molekylær sky. Skyen var ca. 20 parsec (65 lysår) i diameter, mens fragmenterne var ca. 1 parsec (tre og et kvart lysår) i diameter.
På grund af bevarelsen af impulsmomentet drejede tågen hurtigere, efterhånden som den kollapsede. Efterhånden som materialet i tågen kondenserede, begyndte atomerne i den at støde sammen med stigende frekvens og omdannede deres kinetiske energi til varme. Centret, hvor den største del af massen samledes, blev stadig varmere end den omgivende skive. I løbet af ca. 100.000 år opstod der en varm, tæt protostjerne i midten.
De ældste indeslutninger, der er fundet i meteoritter, kan være det første faste materiale, der blev dannet i den præsolære tåge. De er 4568,2 millioner år gamle. Dette er en definition af solsystemets alder.
Hubble-billede af protoplanetariske skiver i Orionnetågen, en lysår bred "stjerneskovbørnehave", der sandsynligvis minder meget om den oprindelige tåge, som Solen blev dannet af.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er nebulærteorien?
A: Nebularteorien er en proces, hvorved solsystemer skabes. Den forklarer, hvordan en stor gassky i et område af rummet kan blive trukket sammen af tyngdekraften og i sidste ende danne en stjerne som Solen og planeter.
Spørgsmål: Hvordan får solen sin energi?
Svar: Solen får sin energi ved at omdanne brint til helium gennem en fusionsreaktion i dens kerne, hvorved der frigives varme, lys og andre former for elektromagnetisk stråling.
Spørgsmål: Hvad får planeterne til at dreje rundt om deres egen akse?
Svar: Den oprindelige gassky havde forskellige tætheder forskellige steder, hvilket fik den til at dreje rundt om Solen og hver planets egen akse. Denne drejning blev forstærket på grund af sammentrækning under tyngdekraften (bevarelse af energi) og bevarelse af vinkelbevægelsen.
Spørgsmål: Hvor kommer alle de grundstoffer fra, som udgør jordiske planeter, måner, asteroider osv.
A: Alle grundstoffer bortset fra hydrogen og helium stammer fra tidligere generationer af stjerner, der eksploderede for milliarder af år siden nær vores unge solsystem - disse enorme supernovaer producerede højere grundstoffer.
Spørgsmål: Hvorfor gennemløber store stjerner deres livscyklus meget hurtigere end mindre stjerner?
Svar: Kæmpe stjerner har endnu højere tryk og temperaturer i deres indre end en gennemsnitlig hovedrækkefølgestjerne som Solen - det får dem til at gennemgå deres livscyklus meget hurtigere end mindre stjerner.
Spørgsmål: Hvad var årsagen til dannelsen af vores solsystem for ca. 4,6 milliarder år siden?
A: For ca. 4,6 milliarder år siden var der en stor gassky i nærheden af vores område af rummet - alle ting med masse har en tyngdekraft mod hinanden, så det trak al gassen mod centrum, indtil den nåede et højt nok tryk til, at brintatomer smeltede sammen til helium, hvilket var starten på vores stjerne, som vi kender som Solen.
