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).
Согласно этой теории до Большого взрыва будущая Вселенная была точкой — шаром с невероятно высокой плотностью и температурой, который находился в пустоте. Примерно 13,3 млрд лет назад взрыв направил потоки материи и энергии в разные стороны, придав им ускорение.
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.