Космогония аспан денелерінің — галактикалардың, жұлдыздардың, Күннің және Күн жүйесіндегі планеталардың пайда болуын, дамуын зерттейді. Космогония өз зерттеулерінде физиканың, астрофизиканың, химияның қазіргі заманғы жетістіктерін кеңінен пайдаланады.

Ғарыштық кеңістікте негізгі күш гравитациялық болып саналатындықтан, ең басты космогониялық болжамдар тартылыс теориясынан шығады. Космогония, космология сияқты алынған мәліметтердің нәтижелерін түсіндіру үшін барлық жаратылыстану ғылымдарының теорияларына, адамзаттың ғарыштық кеңістікті игеру кезінде алынған нақты нәтижелеріне сүйенеді.

Планеталар – ол Күн маңында қозғалатын және шағылған Күн жарығы арқылы көрінетін үлкен аспан денелері. Барлық планеталардың массалары Күн массасының, бар-жоғы 0,002 бөлігін ғана құрайды. Телескоп арқылы қарағанда планеталар, аса үлкен емес дисктер тәрізді көрінеді. Қарусыз көзбен, Жерден өте алыс орналасқан жарық шығаратын нүктелердей, 5 планетаны көруге болады. Планеталардың жылдамдықтары, айналыс периодтары, массалары және арақашықтықтары Кеплер заңдары бойынша анықталады.

Ғылымға өлі табиғаттың эволюциялық идеясын француз зоологы Ж. Леклерк (граф Бюффон) енгізген. Оның айтуы бойынша барлық планеталар пайда болған материя, Күн қойнауынан кометамен соқтығыс кезінде шыққан. Күн затының аса үлкен бөліктері жайлап түйіршіктерге топтасып, суыған. Ж. Леклерк қыздырылған шарлармен тәжірибе жасай отырып мынадай қорытындыға келген: Жердің толық сууы үшін 75 мың жыл керек екен. Оның идеясы планеталардың пайда болуының алғашқы тұмандық (булярлық емес) болжамы болды.

Жердің жасы және үлкен уақыт аралықтарында жиналатын қысқа өзгерістер туралы сұрақты 1754 жылы И. Кант қойған. Оның айтуы бойынша Жердің ішінде болып жатқан процесстер жылуға байланысты, ал жылу болса ғарыштық күштерге байланысты.

Осылайша Канттың жаратылыс туралы ғылыми көзқарасы Ньютон және Леклерктің идеяларымен қосылды. Өзінің «Жалпы жаратылысты тарих және аспан теориясы немесе Ньютондық принциптерге негізделген барлық әлем құрылымының механикалық тегі және құрылуы туралы тәжірибе» деген кітабының алғы сөзінде 1755 жылы ол былай деп жазады: «Маған материя берсеңдер, мен одан бар әлемді құраймын».

Канттың болжамы бойынша, Күн жүйесі ғарыштық тұмандықтан немесе бейберекеттіктен (хаостан) пайда болған. Әлемдік кеңістік инертті, формасы жоқ, реттелмеген, кейінен табиғи даму жолымен ұйымдасқан түрге жете алатын материямен толықтырылған. Кант Ньютондық тартылыс және тебіліс күштерінің біріккен әсерін енгізе отырып, бейберекеттіктен шеңберлі қозғалыстар пайда болуы мүмкін деген ойға келеді. Сол себепті, планеталар шеңберге жуық орбиталар бойымен және бір бағытта айналады. Алғашқы тұмандықтан шыққан қоюланулықтардан түзілген планеталар, одан және Күннен центрден тепкіш күштер әсерінен алыстаған. Тебіліс күшін Кант анықтаған жоқ, бірақ сиретілген материядан тұратын комета құйрықтарының арасындағы тебіліс күштерін мысалға келтірген. Ол тығыз материя түзілгенге дейін, яғни тартылыс күштері толық күштер болғанға дейін материя ішінде ілінісу күштері негізгі рөлді атқарған.

Кант Құс Жолын біздің аспан күнбезіне түсірілген проекция деп санап, қозғалмайтын жұлдыздар орындарының жалпы жазықтықпен байланыстарының себептерін іздеген. Жұлдыздар үшін белгілі Құс Жолын Күн жүйесінде Зодиакпен салыстырған. Кант Бүкіләлем құрылымы туралы былай деген: «Бүкіләлем-ол өздігінен гравитацияланатын (тартылыстанатын) иерархиялық жүйе».

Кейінен алғашқы тұмандық (булярлық емес) болжамды құптаған және дамытқан У. Гершель мен П. Лаплас болды. У. Гершель галлактикалық тұмандықтарды зерттеу кезінде «барлық жұлдыздар шашыраған материяның өте жай қоюлануынан пайда болған» деген болжам айтқан.

Лаплас Күн жүйесінің түзілуі туралы болжамын өзінің 1796 жылы шыққан «Әлем жүйесін мазмұндау» деген кітабында келтірген. Материяның жай айналысы кезінде суудың және конденсацияланудың әсерінен алғашқы Күннен газ сақинасы бөлінген. Лапластың айтуы бойынша алғашқы Күннен бөлінген материя сақиналарынан планеталар түзілген. Әрбір сақина бірнеше массаға үзіліп, конденсациялану арқылы планетаны құрған. Планеталардың серіктері планеталардың өздерінен бөлінген газдық сақиналардан түзілген [32].

Лаплас планеталарды бір-бірінің өзара тыныштығын бұзуының әсерінде бақылаған. Бұл әсерлер мыңдаған жылдар бойы жиналып, Күн жүйесінің түзілуіне әсер етуі мүмкін. Бұл тыныштықты бұзу әсерін талдау жасау, 1776 жылы Ж. Лагранжды және 1784 жылы П. Лапласты Күн жүйесінің тұрақтылығы туралы теоремаға алып келді. Бұл теорема орбиталардың үлкен эллипстік өстерінің өзгермейтінін көрсетті.

Кант Лапластың булярлық емес болжамы ХІХ ғасырдың соңына дейін Күн жүйесінің пайда болуы туралы алғашқы ротациялық болжам болып қалды. Бұл болжам сыртқы алып планеталар орбиталарының үлкен өлшемдерінің, Күннің баяу айналатынын және оқшауланған Күн жүйесінде планеталардың қозғалыс моментінің Күннің қозғалыс моментінен 29 есе артық екенін түсіндіре алмады.

ХХ ғасырда Дж. Джинстің апаттық болжамы пайда болды. Бұл болжам бойынша, Күннен біраз қашықтықта өткен бір жұлдыз формасы газ ағынына ұқсаған көтеріңкі шоғырлар туғызған. Олардан планеталар пайда болған.

ХХ ғасырдың 30-шы жылдары тағы бір көзқарас пайда болды: өткен заманда Күн қос жұлдыз болған және Күннің серігі одан Уран немесе Нептун орбиталарының радиусындай аралықта айналып жүрген кезінде онымен бір сырттан келген жұлдыз соғысып, оны Күн жүйесінің шегінен шығарып жіберген.

Дж. Джинстің негізгі еңбектерінің бірі кейінгі болжамдарға әсер еткен-гравитациялық тұрақсыздық теориясы.

Академик О.Ю. Шмидт Күн жүйесінің оқшауланғанынан бас тартып, «егер оның Галактикадағы қозғалысына келсек, онда қозғалыс моменттердің қиындылығы өзінен-өзі қалып кетеді, себебі Күн Галактикадан қозғалыс моменті жеткілікті материяны қосып алар еді». Жерге бір сөткеде бір тоннаға жуық метеориттер түсіп жатады деп есептеп, ол біздің Жердің көтерілуі үшін 7 млрд жыл керектігін анықтаған. Бірақ геологиялық мәліметтер бойынша Жер қыртысының жасы 3 млрд жыл және қыртыстың жасы планетаның ішкі аумақтарының жасынан кем болуы мүмкін емес.

Шмидттің болжамдары бойынша, егер планеталар метеориттерден түзілген болса, онда айналудың бағыты болар еді, ондай жағдайда барлық планеталар біржақты айналуы және орбиталары барлық бағытта симметриялы болып, шеңберге жуықтауы керек.

Күннің ішінде болып жатқан процестерге астрофизиканың негізін қалаушылардың бірі академик В.Г. Фесенков көп көңіл бөлді. Оның айтуы бойынша температуралық жағдайға байланысты планеталар, Күн қойнауында өтіп жатқан бір типті ядролық реакциялардың екінші типті ядролық реакцияларға өту кезінде пайда болған. Осылайша Фесенковтың болжамы Күн жүйесіндегі тіршілікті біртұтас етіп байланыстырып, планета түзілу теориясын сыртқы кездейсоқ факторлардан сақтап қалды.

Планеталық космогония аймағында У. Гершель бастаған планеталық тұмандықтың табиғатын анықтау, аса маңызды іс болды. Бастапқы шарттарда есептеу техникасын пайдалана отырып, әртүрлі үлгілердің (модельдердің) эволюциясын есептеуге болады. Есептеулер көрсеткендей Күн жүйесі түзілген газдық-шаңды комплексінің алғашқы массасы 10 Мк (Күн массасына) жеткен.

Массаның, тығыздықтың және температураның белгілі бір мәндерінде осындай кешендер сығыла бастағанда, пайда болған ретсіздіктер оларды әртүрлі бөліктерге бөледі, ал одан әрі қысу жалғасқанда протожұлдыздар түзіледі. Күн 5 млрд жыл бұрын протожұлдыз болған. Центрден тепкіш күштер экваторлық аймақты бөлген. Бұл аймақта тұрақсыз стационарлық емес шаң және газ ағындары пайда болған және осы заттың бір бөлігі Күннің өзінен бөлініп, өзімен бірге қозғалыс моментінің артығын алып кеткен. Осылайша Күннің экваторлық жазықтығында, шаң-газды диск пайда болған. Бұл диск өскен және сол кезде онда планеталар пайда болатын жағдай туған. Айналыстағы және сығылған диск құру үшін затының бір бөлігін жоғалтқан, үзіндіде одан әрі сығылуды тоқтату үшін температура мен қысым артқан. Температура 106 К жеткенде термоядролық реакциялар жүріп, біздің Күн жанады. Осы процесс үшін 100 млн жылға жуық уақыт қажет болады.

Бұл кезде протопланеттік тұмандық сақинаға айналып, шаңдардың тығыздалуы кезінде өзара байланысады. Күн сақинасының ішкі бөлігін қыздырып, булануын туғызып, Күн желінің әсерімен жеңіл элементтерді сақинаның ең алыс бөліктеріне қарай ығыстырады және мұнда олар T=50 К температураға дейін суытылады. Осылайша, планеталардың екі тобы түзіледі. Жер тобы планеталарының толық түзілуіне 100 млн жылдай уақыт кетеді. Күннен қашықтығына байланысты тұмандықтың әртүрлі бөліктері әртүрлі жылдамдықпен суыиды. Бұлттың әртүрлі бөліктерінде пайда болған әрбір біртектілік, түзілген планеталардың құрамына әсер етеді. Химиялық эволюцияда әртүлі өтеді: алдымен ең қатты балқымайтын элементтер конденсацияланады, содан соң -жеңіл элементтер.

Планеталардың айналу бағытымен айналатын жүйелі серіктерінің пайда болуы планеталардың түзілуімен түсіндіріледі. Егер планета серігі басқа бағытта айналса, онда оның пайда болуын тартып алумен байланыстырады.

Айдағы табылған заттың жасына қарай (3,23-4,65 млрд жыл), оны Жермен қатар пайда болған деп есептеуге болады. Айдың көлемді күңгірт аумақтарын теңіздер деп айтқан Галилей көрегендік көрсеткен сияқты- өте ерте заманда қабығындағы тесік арқылы аққан лава сол бөліктерді толтырған. Лава 1 млрд жыл бойы аққанын Ай заттарын зерттеулер көрсетіп отыр.

Айдың пайда болуы туралы бірнеше болжамдар бар. Оның бірі Джинс және Ляпунов теориясына негізделген. Жер өте тез айналу кезінде өзінің затының бір бөлігін тастап жіберген, ал екінші бөлігін оған жақын ұшып бара жатқан аспан денесі өзіне тартып алған. Шындыққа жақыны, Жердің өзінің жартысынан кіші (мысалы, Марс сияқты) планетамен соқтығысуы туралы болжам бар. Сол соқтығысу нәтижесінде орасан зор сынықтардан тұратын сақина пайда болады (осындай жағдайда да Жердің темірлі ядросы зиян шекпейді), ал ол өз кезегінде Айдың негізін құрайды(Айда аз да болса темір бар).

Алып планеталар ұзақ уақыт түзіледі. Олардың ядролары 108 жыл ішінде түзіледі, содан кейін олар қоршаған кеңістіктен газдарды жинай отырып, өздерінің созылған атмосферасын құрайды. Алып планеталардың бастапқы температураларының жоғары болуын (Юпитерде – 5000 К, Сатурнда – 2000 К дейін) қысқа өмір сүруші радиоактивтік элементтердің ыдырауы мен метеоритттердің белсенді түсулері жеткізіп тұрды. Олардан да алыс планеталардың түзілуі, одан да баяу жүреді.

Қазіргі кезде талқыланып жатқан сыртқы планеталар тобының түзілуі туралы болжам бойынша Күн, өзінің жұлдыздық өмірін енді бастап жатқандағы кезден бұрын сөніп және суып қалған кіші жұлдыздар болуы мүмкін.

Жерден әлсіз таңба сияқты көрінетін Юпитер мен Сатурнның серіктері туралы мәліметтер ғарыштық апараттар арқылы алынуда.

Кіші планеталар және кометалар, планеталар мен олардың серіктерінің құрамдарына кірмейтін протопланеттік бұлт затынан түзілген деп есептелінеді. Астероидтардың, кометалардың және метеориттардың Марс пен Юпитер арасында орналасқан Фаэтон планетасының өткен замандағы шашылып қалған қалдықтарынан пайда болған деген болжам бар.

Бізді көбірек қызықтыратыны Жердің құрылысы мен эволюциясы. Жер ең кемінде, екі қозғалысқа қатысады: өзінің өсі маңында айналады және эллиптикалық орбита бойынша Күннің маңында айналыста болады. Орбитаны 149,6·106 км құрайтын үлкен жарты өсі бір астраномиялық бірлікке тең (1 а.б.). Перигелиялық (3 қаңтарда) қашықтығы 1 а.б. тен 2,5·106 км-ге үлкен, ал афелиялық (3 шілде) қашықтығы 1 а.б. тен 2,5·106 км-ге кіші.

Жердің өз өсі маңындағы айналысы күн мен түннің ауысуына алып келеді. Өс деп Жердің орталығы мен географиялық полюстары арқылы өтетін қиялды сызықты айтады. Жердің өсі экваторлық жазықтыққа перпендикуляр. Экватор Жерді Солтүстік және Оңтүстік жартышарларға бөледі. Жер өсінің бетімен қиылысатын нүктесін полюстер деп атайды. Жердің экваторлық жазықтығы Күн маңындағы Жер орбитасының жазықтығына қарай 23,5º көлбеу орналасқан және өзіне өзі параллель қозғалады. Сол себепті Жер шары орбитасының бір бөлігінде Күнге Солтүстік жартышарларымен,екінші бөлігінде Оңтүстік жартышарларымен көлбеу орналасқан. Осының себебінен жыл мезгілдерінің ауысуы болады және климатикалық белдеулер пайда болады.

Жердің сөткелік айналуы тұрақты бұрыштық жылдамдықпен 23 сағ 56 мин 4,1 с периодты түрде болады. Бұл период бір жерлік сөткеге тең. Тіршілікке ыңғайлы болуы үшін Жер беті меридиандар бойынша 24 сағаттық белдеуге бөлінген. Бастапқы болып Лондонға жуық орналасқан Гринвич обсерваториясының меридианы саналады және есептеу батыстан шығысқа қарай басталады.

Жердің өз өсінің маңындағы айналысын баяулататын үйкеліс күшінің әсерінен сөткенің ұзаруын 1754 жылы Кант алғаш рет көрсетті. Сөткенің ұзаруы әр 100 жылда 0,002 с құрайды.

Жердің құрылысын геосфералар бойынша қарастыруды австриялық геолог Э. Зюсс ұсынды. 2000 км биіктіктен артық созылған Жер атмосферасы: тропосфераға, стратосфераға, мезосфераға, ионосфераға, экзосфераға бөлінеді.

Тропосфера – 8-12 км дейін созылған төменгі қабат. Ол су буынан тұратындықтан оларда бұлттар пайда болып, жауын-шашын түсіп найзағайлар болып тұрады. Әрбір км жоғары көтерілген сайын температура 1ºС төмендейді. 2-ші қабатты құрайтын стратосфера 50-55 км дейін созылады, онда температура биіктікке қарай артқанымен 0ºС ден төмен болады және озондық қабат бар, су буы жоқ. Бұл екі қабат бірнеше 100 метрге созылған жұқа тропоіргеліс арқылы бөлінген. 3-ші қабатты құрайтын мезосфера стратосферадан жоғары 80 км дейін биіктікке созылған. Темпереатура биіктіктен -80ºС дейін төмендеп, жұқа күмісті бұлттарды құрайды. 4-ші қабатты құрайтын ионосфера (кейде оны термосфера деп атайды) 800 км дейін созылған. 100 км биіктіктен бастап температура 0ºС дейін көтеріледі, ал 150-200 км биіктікте 500ºС жетеді, одан жоғары биіктікте болғанда Күннің корпускулалық және ультракүлгін сәулелерінің әсерінен газдар иондалған күйде болады. Иондалған газ, Күннің корпускулалық сәулесі, Жердің магнит өрісінің әсерінен жоғары енділікке қарай бұрылуынан поляр шұғыласы пайда болады. Ионосферада шаңдық қабаттардан шағылудың әсерінен радиотолқындардың таралуы өзгереді. Атмосфераның ең жоғарғы қабаты экзосфера өте сиретілген және ыстық.

Атмосфераның астында Жердің ішкі сфералары: гидросфера, Жер қыртысы, Жердің мантиясы және оның ядросы орналасқан. Жердің қатты қабыршағын литосфера деп атайды, Жер қыртысы- ол континенттерде 35-65 км және мұхит астында 6-8 км жететін Жердің жоғарғы бөлігі. Қыртыстың астында мантия орналасқан. Континенттердің 120-150 км және мұхиттардың 60-400 км тереңдіктерінде астиносфера деп аталатын тұтқырлығы өте аз мантия қабаты жатыр. Жердің қыртысы бөліктерге және литосфералық плиталарға шытынап кеткен, плиталар астиносферада жүзе бірінен -бірі өте жай орын ауыстырады. Астеносферадан төмен тереңдікте қысым өте жоғары болады және тығыздық тез артады. Мысалы, 2920 км тереңдікте тығыздық 10080 кг/м3 тең болады. Жер ядросы сыртқы және ішкі аймақтардан тұрады. Сыртқы ядро-сұйық және ол арқылы көлденең толқындар таралады, бірақ оның Жердің магнит өрісіне ешқандай қатысы жоқ. Жердің сыртқы ядросының ішінде радиусы 1250 км ішкі ядро орналасқан. Ішкі ядроны қатты деп есептейді. Мантияның төменгі шегінің темпереатурасы 5000 К артық болмаса, ішкі ядроның ортасында температура 105 К жетеді.

Күн жүйесінің әрбір планеталарының түзілуінің ерекшеліктері бар. Бұдан 5 млрд жылға жуық Күннен 1 а.б. қашықтықта Жер пайда бола бастайды. Жерге астероид тәрізді денелер түскенде, оның заты қызады және бөлшектенеді. Алғашқы зат тартылыстың әсерінен сығылып шардың формасын алады және оның қойнауы қыза түседі. Әртүрлі процестердің жүрулері арқылы тереңдіктен өте жеңіл селикаттық жыныстар бетке қарай ығыстырылып Жер қыртыстарын құрайды. Ал, ауыр жыныстарішінде қалады. Қыздырылу тасқынды жанартаумен қатар жүріп, булар мен газдарды сыртқа шығарады. Жер тобындағы планеталардың, осы кездегі Меркурий мен Ай сияқты, алғашқы атмосферасы болмаған. Жанартаулық процесс кезінде Жердің атмосферасы пайда болып, су булары мұхиттарда конденсацияланады.

Неміс геологы және минералогы А. Вернер Жер беті сілкіністердің және жанартаулық іс-әрекеттерден пайда болған деген Нептундық теорияны ұсынады. Оның айтуы бойынша, алғашқы кезде Жердің беті мұхитпен қапталған (бүкіләлемдік топан су), кейіннен су қайтқан соң, минералдардың отырып қалған жиынтықтарынан 1 млн уақыт өткеннен кейін қыртыс қабаттары пайда болған.

1795 жылы шыққан өзінің «Жердің теориясы» деген кітабында шотландық геолог Геттон Плутондық деп аталатын теориясын ұсынған, оны кейде Жердің баяу эволюциясы туралы нұсқасы деп те атайды: Жердің, судың, жанартаудың (вулкан), сілкіністің әсерінен Жер қыртысы қирайды, ал қираудан пайда болғандар планета бетінде қабаттарды түзеді. Жердің қойнауынан шыққан жылу барлық жыныстарды араластырып континенттерді құрайды. Геология профессоры Ч. Лайель Дж. Геттонның идеясын қолдап, геологиялық құбылыстар ұзақ уақыт әсер ететін табиғи факторлардан пайда болады және барлық жерде табиғи факторлар бірдей әсер етеді деп айтқан. Қазіргі заманғы ғалымдар, оның біркелкі өзгерістер деп аталатын теориясын қолдайды.

Жердің алғашқы атмосферасы осы күнгіден тығыздау болған және негізінен көмірқышқыл газынан құрылған. Атмосфера құрамының тез өзгеруі осыдан 2 млрд жыл бұрын Жердегі тіршіліктің пайда болуымен байланысты. Жердің тас көмір дәуірінде өсімдіктер көмірқышқыл газының көп бөлігін жұтып, атмосфераны оттегімен қанықтырған. Соңғы 200 млн жылда Жер атмосферасының құрамы айтарлықтай өзгерген жоқ. Шамамен 600 млн жыл бұрын оттегінің құрамы 1% жеткенде жұлынды біржасушалық ағзалар пайда бола бастады. 200 млн жыл ішінде оттегінің құрамы жасыл өсімдіктердің әсерінен тез өсе бастайды. В.И. Вернадскийдің сөзімен айтқанда «біздің планета 2 млрд жыл бұрын немесе кейін ол химиялық әртүрлі денелер».

Пайдаланылған әдебиеттер:
М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті, М.Т. Кейкіманова, З.Ә. Сайымқұлов, Д.С. Узбекова, ҚАЗІРГІ ЗАМАНҒЫ ЖАРАТЫЛЫСТАНУ КОНЦЕПЦИЯЛАРЫ (жаратылыстану бағыттары үшін)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *