Космогоническая гипотеза Лапласа

Космогония

Гипотеза Лапласа-Роша является одной их космогонических гипотез.

Космогония - область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем: звёзд и звёздных скоплений, галактик, туманностей, Солнечной системы и всех входящих в неё тел — Солнца, планет (включая Землю), их спутников, астероидов (или малых планет), комет, метеоритов.
Изучение космогонических процессов является одной из главных задач астрофизики. Поскольку все небесные тела возникают и развиваются, идеи об их эволюции тесно связаны с представлениями о природе этих тел вообще. Цель космогонических гипотез - объяснить однообразие движения и состава небесных тел. Они исходят из понятия о первоначальном состоянии материи, заполняющей всё пространство, которой присущи известные свойства, вызывающие все дальнейшие эволюции. Известны космогонические гипотезы Канта, Лапласа-Роша, Фая, Джинса, Фесенкова и др., а также космологические парадоксы. Следует знать, что эти гипотезы — лишь образец того, как могли бы развиться системы, подобные Солнечной. Единой и окончательной теории образования звезд, планет и галактик пока не существует.

Космогония

Итак, гипотеза Лапласа-Роша

Двойное название гипотеза получила по причине того, что Лаплас свою гипотезу основывал на работах Роша. Эдуард-Альберт Рош в 1873 году дал математические обоснование гипотезы Лапласа, детально рассмотрел процесс формирования планет, спутников, астероидов.
Эта гипотеза касается только Солнечной системы.
Первичная туманность (газообразная раскаленная атмосфера Солнца) простиралась далеко за пределы нынешней планетной системы. Солнце образовалось из довольно плотного сгущения в центре. Вся планетарная система подобна туманным звездам или планетарным туманностям с центральным сгущением. Солнцу и его атмосфере присуще равномерное вращение изначально. Атмосфера ограничена поверхностью, где центробежная сила уравновешена притяжением центрального ядра и всей атмосферы. Под влиянием притяжения атмосфера сжимается. Тогда вращение ускоряется; увеличивается центробежная сила; поверхность равновесия обеих сил отступает внутрь всей массы, и слой туманной материи должен отделиться под экватором в виде туманного вращающегося кольца. При этом частицы, которые были расположены вне экватора, стекают к нему; но, обладая недостаточными скоростями, чтобы оторваться от общей массы, впитываются обратно в туманность и образуют эллиптические потоки около солнца внутри самой атмосферы, образуют внутренние туманные кольца. Часть их падает на Солнце и увеличивает его массу. Каждое кольцо сбивается в один ком — будущую планету. Вращение планет вокруг осей было первоначально обратно движению планет вокруг Солнца, но образуются приливы, вызванные Солнцем в планетной массе. Трение их постепенно замедляет это обратное вращение, наступает момент, когда вращение исчезает, а затем, в благоприятных случаях, может получиться прямое вращение. Приливы на Уране и Нептуне слишком малы, чтобы уничтожить их первоначальное обратное вращение. Период обращения планеты около Солнца равен времени вращения атмосферы Солнца в момент выделения кольца. Внутренние же кольца объясняют быстрое обращение спутников Марса и колец Сатурна. Образование спутников идет в каждой планетной массе совершенно аналогично образованию самих планет. Приливы препятствуют образованию спутников второго порядка. Гельмгольц ввел в гипотезу Лапласа-Роша закон сохранения энергии, и указал на сжатие как на единственно достаточный источник лучистой энергии солнца.

Недостатки теории Лапласа-Роша:

  • Плотность первичной туманности должна быть так мала, что она не могла бы вращаться как твердое тело (равномерно).
  • Отрыв вещества не может происходить скачками и только в экваториальной плоскости, а должен происходить либо квазинепрерывно, либо центрально симметрично, как сброс оболочки при образовании планетарной туманности.
  • Кольца с массой, равной массе планет, не могли бы сгуститься, а рассеялись бы в пространстве
  • Источником энергии Солнца является не сжатие, а термоядерный синтез в солнечных недрах.

Расскажем немного об авторе данной гипотезы.

Пьер-Симон Лаплас

Пьер-Симон Лаплас

Пьер-Симон Лаплас (1749-1827) - выдающийся французский математик, физик и астроном; известен работами в области небесной механики, дифференциальных уравнений, один из создателей теории вероятностей. Он усовершенствовал почти все отделы математики и астрономии. Был членом Французского Географического общества. Он предложил первую математически обоснованную космогоническую гипотезу образования всех тел Солнечной системы, называемую его именем: гипотеза Лапласа. Он также первый высказал предположение, что некоторые наблюдаемые на небе туманности на самом деле — галактики, подобные нашему Млечному Пути.
Родился Лаплас в крестьянской семье. Состоятельные соседи помогли способному мальчику поступить в университет города Кан (Нормандия). Способности юноши были оценены сразу же после написания им нескольких творческих научных работ, его вскоре пригласили преподавать математику в Военную академию.
Здесь Лаплас сразу приступил к исследованию устойчивости Солнечной системы. Применив математический анализ, Лаплас доказал, что орбиты планет устойчивы, и их среднее расстояние от Солнца не меняется от взаимного влияния (хотя испытывает периодические колебания). Даже Ньютон и Эйлер не были в этом уверены. Правда, позже выяснилось, что Лаплас не принял во внимание приливное трение, замедляющее вращение, и другие важные факторы.
За эту работу 24-летний Лаплас был избран членом (адъюнктом) Парижской Академии наук. Простонародное происхождение Лапласа не только предохранило его от репрессий революции, но и позволило занимать высокие должности. В 1785 г. Лаплас на одном из экзаменов высоко оценивает знания 17-летнего абитуриента Бонапарта, и впоследствии у них сохранились теплые отношения.
Он пишет монографию «Небесная механика» в 5 томах, которая стала настольной книгой астрономов XIX века. В этой монографии он дал всесторонний анализ известных движений тел Солнечной системы на основе закона всемирного тяготения и доказал её устойчивость в смысле практической неизменности средних расстояний планет от Солнца и незначительности колебаний остальных элементов их орбит. В одном из примечаний к этой книге Лаплас мимоходом изложил знаменитую гипотезу о происхождении Солнечной системы из газовой туманности.
Современники отмечали доброжелательность Лапласа по отношению к молодым учёным, всегдашнюю готовность оказать помощь. Наполеон наградил Лапласа титулом графа Империи и всеми мыслимыми орденами и должностями. Лаплас известен также своими достижениями и открытиями в математике, физике и философии.

Космогония