Wie entstand das Sonnensystem?
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Ursprung der Erde (Sonnensystem) Die Nebelhypothese ging davon aus, dass es in der Vergangenheit einen großen, heißen, gasförmigen Nebel gab, der im Weltraum rotierte. Die allmähliche Abkühlung führte zu einer Kontraktion und einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit um seine Achse. Daher wölbt er sich aufgrund der in dieser Region vorherrschenden größeren und zunehmend zunehmenden Zentrifugalkraft, und schließlich trennte sich ein gasförmiger Ring von der Kugel, der sich weiter um den Nebel drehte, und auf ähnliche Weise bildeten sich zehn Ringe, aus denen Planeten und andere hervorgingen kleinere Fragmente. Die Hypothese wurde verworfen, da sie die Drehimpulsdiskussion nicht erfüllte. Wenn man davon ausgeht, dass diese Hypothese richtig ist, könnte die Sonne aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit andere Planeten als Teil des Nebels hervorgebracht haben. Die nächste Theorie von erkennbarer Bedeutung war Chamber und Moulton, die der Meinung waren, dass die Planeten als Ergebnis der gegenseitigen Wechselwirkung zwischen der Sonne und einem anderen Stern geeigneter Größe entstanden seien. Diese Theorie wurde Planetesimalhypothese genannt. Die Theorie besagt, dass aufgrund der Annäherung eines größeren Sterns Gezeitenverzerrungen auf der Sonnenoberfläche entstanden sind, die in Verbindung mit der in der Sonne vorherrschenden Eruptionskraft als Sonnenprotuberanzen bekannt sind. Aufgrund der Verformung wurden viele Gasblitze in den Raum geschossen. Die Planeten, deren Umlaufbahnen sich kreuzen, müssen kollidieren und verschmelzen, um andere Planeten entstehen zu lassen. Gezeitenverzerrungen wurden auf der Sonnenoberfläche erzeugt und diese werden in Verbindung mit der in der Sonne vorherrschenden Eruptionskraft als Sonnenprotuberanzen bezeichnet. Aufgrund der Verformung wurden viele Gasblitze in den Raum geschossen. Die Planeten, deren Umlaufbahnen sich kreuzen, müssen kollidieren und verschmelzen, um andere Planeten entstehen zu lassen. Gezeitenverzerrungen wurden auf der Sonnenoberfläche erzeugt und diese werden in Verbindung mit der in der Sonne vorherrschenden Eruptionskraft als Sonnenprotuberanzen bezeichnet. Aufgrund der Verformung wurden viele Gasblitze in den Raum geschossen. Die Planeten, deren Umlaufbahnen sich kreuzen, müssen kollidieren und verschmelzen, um andere Planeten entstehen zu lassen.
Die Theorie wurde jedoch abgelehnt, da ihre Autoren vermuteten, dass Kollisionen zum Schmelzen von Planeten geführt haben könnten.
Die Theorie von Jeans und Jeffrey ist als Gaseous Tidal-Hypothese bekannt. Diese Theorie akzeptiert die Tatsache des biparentalen Ursprungs des Sonnensystems, die Theorie der störenden Kräfte wurde jedoch völlig abgelehnt. Es wurde vermutet, dass es sich um einen größeren Stern handelte, der sich im Weltraum bewegte, da bei seiner Annäherung die Gezeitenkraft auf die Sonnenoberfläche zunahm. In einem Stadium, in dem der Stern begann, sich zurückzuziehen, löste sich die Gezeitenkraft vom Sonnenkörper in Form einer Spindel, die sich nahe der Mitte ausbauchte und sich an beiden Enden verjüngte. Der so in den Weltraum geschleuderte Planet war von Natur aus äußerst instabil und zerfiel sofort in kleinere Fragmente, was zur Entwicklung von zehn Planeten und einem Planeten führte, der zerfiel und die Entstehung von Planetoiden zur Folge hatte. Diese Hypothese wurde weithin akzeptiert, weil sie
Später wurde die Hypothese der gasförmigen Gezeiten verworfen. Astronomen wie Otto Schmidt und C. von Weitzsäcker gingen davon aus, dass die Planeten aus im Weltraum verteilter Materie entstanden seien. Der Theorie zufolge war die Sonne von einer sich drehenden, scheibenförmigen Wolke aus Gasstaub umgeben und es entstanden Planeten.
Kurz gesagt, das Sonnensystem entstand aus der Schwerkraft, die eine enorme Menge Material aus einer großen Molekülwolke zusammenzog . Dieses Material nahm die Form einer Scheibe an, in deren Zentrum sich unsere Sonne befand. Aus dieser Scheibe verschmolz weiterhin Material zu den Planeten und anderen umlaufenden Körpern, die wir heute haben, und zwar durch eine Mischung aus Schwerkraft und unelastischen Kollisionen (bei denen Dinge zusammenhalten, anstatt abzuprallen oder auseinanderzubrechen).
Dies alles geschah vor etwas weniger als fünf Milliarden Jahren , wobei die wichtigsten Entwicklungsstadien von der materiellen Scheibe bis zum Planeten mehrere hundert Millionen Jahre dauerten.
Wenn Sie möchten, können Sie die Dinge jedoch auch etwas weiter zurückverfolgen. Die Molekülwolke oder „ Sternkinderstube “, aus der unsere Sonne und unsere Planeten geboren wurden, bestand hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium, die aus dem frühen Universum übrig geblieben waren. Das hätte ein bisschen so ausgesehen wie der Orionnebel heute:
(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/STScl)
Allerdings ist unser Sonnensystem offensichtlich mit Elementen angereichert, die viel schwerer sind als nur Wasserstoff und Helium, nämlich (größtenteils) der Rest des Periodensystems .
Diese Elemente wurden durch die Kernfusion geschmiedet, die in der ersten und vielleicht zweiten Generation von Sternen stattfand, die kürzere Lebensspannen hatten, in manchen Fällen vielleicht nur ein Hundertstel der Lebensspanne unserer Sonne. Besonders schwere Elemente, die schwerer als Eisen sind, entstanden aus der spektakulären Explosion dieser Sterne, die Sie wahrscheinlich schon als Supernova bezeichnet haben .
Es ist sehr wahrscheinlich, dass es mehrere dieser Supernova-Explosionen waren, die dazu führten, dass unsere Muttermolekülwolke zu verschmelzen begann. Stoßwellen angereicherter Elemente, die von diesen Novae ausgestoßen wurden, führten dazu, dass Teile der Wolke zusammengedrückt wurden, wodurch Regionen mit Überdichte entstanden , die eine etwas größere Anziehungskraft ausübten als ihre Umgebung. Sobald die Schwerkraft beginnt, die Dinge zusammenzuziehen, kommt es in dieser Region zu einem außer Kontrolle geratenen Kollaps, der wahrscheinlich in mehrere Geschwistersternsysteme zerfällt.
Wenn das Material zusammenkommt, beginnt es sich deutlicher zu drehen. Wie auch immer die anfängliche Drehung auf die eine oder andere Art und Weise ausgefallen sein mag, diese Drehung wird beim Zusammenwachsen unglaublich verstärkt, so wie sich ein Eiskunstläufer schneller dreht, wenn er seine Arme anhebt.
Während viel Material entlang der Rotationsachse in die sich bildende Sonne kollabiert, dreht sich der Rest weiter, wobei die Zentripitalbeschleunigung der Schwerkraft einen gewissen Widerstand entgegensetzt. Was sich aus dieser rotierenden, kollabierenden Wolke auf natürliche Weise bildet, ist eine Scheibenform. Dies ist die protoplanetare Scheibe oder Proplyd .
Wir haben einige von ihnen fotografiert, die in einem Nebel leben, wie den oben gezeigten:
(Bildnachweis: NASA/ESA/L. Ricci)
Zusätzlich zum Rotieren erwärmen sich diese Proplyde auch erheblich, wenn sie zusammenkommen. Zu diesem Zeitpunkt hat die Fusion in der Sonne noch nicht ganz gezündet, aber sie ist aufgrund der gravitativen Kontraktion so vieler Materie immer noch sehr heiß und strahlt, hauptsächlich im Infrarotbereich.
Während die Scheibe größtenteils aus Gas besteht, befinden sich in der Mittelebene der Scheibe Staubkörner, feste Metallpartikel und Silikate. Dynamische Instabilitäten innerhalb der Scheibe führen dazu, dass auch dieses feste Material zu verschmelzen beginnt, wobei die heißen Staubkörner zusammenkleben und sich zu Schneebällen mit einer Größe von bis zu einem Kilometer zusammenballen. Sobald sie diese Größe erreichen, werden sie massiv genug, um sich gegenseitig in ihrer Bewegung durch Gravitation erheblich zu beeinflussen.
In diesem Stadium nehmen innerhalb der Scheibe Planetesimale Gestalt an, von denen die größten schließlich so massiv werden, dass sie auch beginnen, Gas aus der Scheibe einzufangen. Bei ausreichend großen Planetesimalen kommt es zu einem außer Kontrolle geratenen Prozess, der einen ganzen Gasring aus der Scheibe entfernt und einen Gasriesen bildet . Ein Beispiel hierfür in Aktion können Sie in diesem Bild sehen, das vom Atacama Large Millimeter Array (ALMA) aufgenommen wurde:
(Bildnachweis: ESO/NAOJ/NRAO/ALMA)
Dies ist die am weitesten verbreitete Theorie darüber, wie Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun ihre enormen Wasserstoff- und Heliumhüllen erhielten. Obwohl Jupiters Ursprung möglicherweise eine größere dynamische Instabilität innerhalb der Scheibe mit sich brachte, statt sich einfach aus einem festen Kern zu bilden. Die Theorie über Jupiter ist im Laufe der Jahre hin und her gegangen.
Schließlich wurde die Temperatur in der sich bildenden Sonne so warm, dass die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium in Gang kam und sie zu einem Hauptreihenstern wurde . Der Sonnenwind blies den restlichen Wasserstoff und das Helium in der Scheibe weg und das Sonnensystem entstand vollständig.
Das frühe Sonnensystem war ziemlich chaotisch, da noch viele kleinere Objekte von der Entstehung übrig blieben und die äußeren Planeten im Laufe der Zeit gravitativ nach außen wanderten, was letztendlich dazu führte, dass Tonnen von Material durch das gesamte System geschleudert wurden.
Dies wurde als schweres Bombardement bezeichnet, das nicht nur für die meisten Krater auf den Erdwelten des Systems verantwortlich ist, sondern auch für eine Reihe katastrophaler Einschläge, von denen einer Uranus auf die Seite warf und ein anderer ein Planetarium von der Größe des Mars abschickte Der Aufprall auf die Proto-Erde führte zur Entstehung des Mondes. Einschläge wie diese sowie kleinere Einschläge, an denen eisige Objekte aus dem äußeren Sonnensystem beteiligt sind, sind wahrscheinlich auch eine Quelle für den Wasserreichtum der Erde.
Danach stabilisierte sich das Sonnensystem in der relativ stabilen Konfiguration, in der es sich in den letzten vier Milliarden Jahren befand.