Як сформувався Юпітер – пояснення для дітей

Як з’явився Юпітер: Опис народження планети для дітей з фото, малюнок формування Сонячної системи з туманності, захисник Землі від комет і астероїдів.

Для най менших має бути відомо, що, хоча вченим вдається вдивлятися глибоко в космос, вони все ще не визначилися з тим, як же формуються об’єкти. Завжди цікаво зрозуміти, як виглядає історія Юпітера. Для цього доведеться пояснити дітям, що зараз існує дві головні теорії.

Перша – аккреция. Вона прекрасно функціонує для маленьких об’єктів, але стикається з перешкодами, коли мова йде про Юпітері. Друга – нестійкість диска, яка і пояснює появу гігантів. Дослідники не припиняють вивчення, щоб відшукати найбільш правильний спосіб.

по масі Юпітер перевищує суму всіх планет в 2.5 раз, тому зіграв важливу роль в процесі еволюції всієї системи. Нові теорії історії Юпітера вважають, що планета пересувалася і розпалювала матеріал. Можливо, її рух вплинуло на створення Марса, а також на бомбардування скелястих планет.

акреція ядра

Можливо, діти вже не раз чули, що свій початок Сонячна система бере з курній і газової туманності, що утворилася 4.6 мільярда років тому. щоб пояснити дітям весь процес, потрібно згадати про силу гравітації, яка під час обертання почала руйнувати матеріал. Великі уламки притягнулися в центр і сформували Сонце.

З появою головної зірки матеріал почав згущуватися навколо неї. Маленькі уламки зливалися з іншими, поки не почали з’являтися великі об’єкти. Сонячний вітер здував легкі елементи і обходив важкі, завдяки чому і утворилися скелясті планети. Але з часом, вітру зменшили тиск на легкі елементи, дозволивши і їм об’єднатися в газових гігантів, а також астероїди, комети, і супутники.

батьки або вчителя в школі, розповідаючи історію Юпітера, можуть навести приклади з екзопланетами. Вчені довго розглядали ці об’єкти і зрозуміли, що вони підтверджують аккреционного теорію. Астрономи використовують спеціальний термін – «метали» для пояснення «металличности». Це елементи, відмінні від водню і гелію. З’ясувалося, що зірки з великою кількістю металів в ядрі розташовують переважно гігантами, а не їх меншими «побратимами». У НАСА вважають, що аккреция передбачає, що маленькі скелясті світи повинні знаходитися в більшій кількості, ніж гігантські.

Наприклад, в 2005 році знайшли гігантську планету, що володіє потужним ядром. Вона обертається навколо зірки сонячного типу HD 149026. Це доводить, що екзопланета допомогла зміцнити доводи теорії акреції. Це підтвердив і астроном Грег Генрі.

У 2017 році Європейське космічне агентство збирається відправити супутник CHEOPS, який буде займатися вивченням екзопланет розміром від суперземель до Нептуна. Ці дані допоможуть краще розібратися в тому, як формувалася наша система.

Якщо слідувати сценарієм акреції, то планетарне ядро має розростися до критичної маси і тільки потім прискорюється витік газу. Головним фактором збільшення критичної маси є швидкість, з якою наростають планетезимали.

нестійкий диск 

Акреція прекрасно працює для земних планет, але в такому випадку гіганти, на зразок Юпітера, змогли б еволюціонувати надто швидко і притягнути більшу частину легких газів. Але жодна модель не могла пояснити таке швидке формування. На процес пішло б на кілька мільйонів років більше, коли легкі гази давно вийшли з доступу. Акреція також змушена зіткнутися з проблемою міграції: дитячі планети за короткий проміжок притягуються до сонцю.

Так що важливо дати пояснення теорії нестійкості диска для дітей. Відповідно до неї, пил і газ були пов’язані на ранніх етапах існування нашої системи. Поступово вони формувалися в велетенську планету. Такі планети створювалися б набагато швидше, ніж у варіанті акреції (часом всього за 1000 років), що дозволило їм залучити легкі гази. Тим більше, що їм вдається швидко набрати необхідну масу, щоб не потрапити в смертельні лапи Сонця.

Як і на всіх планетах, постійні зіткнення підвищували температуру Юпітера. Щільні матеріали опускалися ближче до центру і формували ядро. Деякі вчені вважають, що воно може бути гарячим рідким шаром, а інші, що це твердий камінь в 14-18 разів більша за нашу планету.

галькова аккреция

Найбільша проблема з аккрецией ядра: необхідно, щоб газові гіганти сформувалися досить швидко і встигли притягнути легші компоненти. Однак, потрібно пояснити дітям, що недавно були проведені дослідження того, як об’єкти розміром з гальку зливалися і створювали гігантів в 1000 разів швидше, ніж в попередніх теоріях.

Це перша модель, де все починається з простої структури в сонячної туманності, з якої створюються планети, а потім вже і гіганти. До цієї теорії повернулися в 2012 році дослідники Андрес Йохансен і Мішель Ламбрехтс. Вони припустили, що дрібні камінчики можуть бути ключем до швидкого формування планет-гігантів.

діти повинні розуміти, що раніше дрібні гальки не приймали до уваги, вважаючи, що вони ні на що не впливають. Але нові моделі показують, що навіть з такої крихітки може вирости справжня громадина. Поки попередні симуляції демонстрували, як середні і великі тіла з постійною швидкістю притягували невеликі камінчики, нова показує, що великі об’єкти виступали хуліганами і насильно виривали камені з інших тіл.

Виходить, що великі тіла розсіювали менші, які також розсіювали ці шматочки, поки дрібні взагалі не досягали стану уламків у вигляді диска гальки. Великий об’єкт як би знущається на дрібними, щоб ввібрати всю гальку і сформувати ядро гіганта.

танцюючі планети 

важливо пояснити для самих маленьких дітей, що спочатку вчені вважали, ніби планети сформувалися на тому місці, де ми їх бачимо сьогодні. Але виявлення екзопланет показує, що світи можуть змінювати місця «проживання». Першими екзопланетами були «гарячі юпітери». Це гарячі газові гіганти більше Юпітера, що роблять оборот навколо зірки за пару днів або годин. Вони не могли формуватися на місці, тому що висока температура не дозволила б зібрати водень і гелій. Тоді дослідники зрозуміли, що деякі газові гіганти мігрують по Всесвіту.

Графічне представлення екзопланети, так званого гарячого Юпітера, який в космічній метушні підійшов надто близько до своєї зірки

діти можуть і не знати, але наша система постраждала від «маленької проблеми Марса». Моделі планетарних утворень могли враховувати правильні розмір і позицію всіх планет, але жодної не вдалося включити сюди Марс. Тому всюди доводилося створювати менший світ на марсіанській орбіті.

У 2011 році з’явилася модель Grand Tack. У ній Юпітер пересувався всередину до зірки і розсіював матеріал. Зрештою, скупчення перемістилося туди, де зараз проходить Марс (дистанція, що перевищує земну орбіту в 1.5 раз).

Залишившись на самоті, Юпітер міг пробратися у внутрішню Сонячну систему. Але тут Сатурн змусив його повернути назад, і обидві планети осіли на своїх нових орбітах.

відмінний сусід

Так як Юпітер з’явився так рано, то йому судилося зіграти ключову роль в процесі формування всіх інших. Його величезна маса могла змусити планети поменше змінити свій курс, відправляючи ближче до Сонця або виштовхуючи подалі. Те ж саме відбувалося з кометами і астероїдами.

Більш того, Юпітер досі бере на себе обов’язки головного земного захисника. Але раніше все могло бути зовсім по-іншому. Спочатку він міг викинути гігантський шторм матеріалу, який обрушився на планети земного типу. Причому деякі не витримали такого напливу і покинули межі сонячної системи. У системах без таких планет, як Юпітер, вплив слабкіше, але триває протягом усього існування планет. І вся справа в тому, що більшість каменів застрягли на околосолнечной орбіті і без гігантської планети не зрушать убік. Тепер для вас відкрилася не тільки історія Юпітера, а й розуміння того, яку роль газовий гігант Сонячної системи міг зіграти для Землі.

Ссылка на основную публикацию