Vznik a vývoj slnečnej sústavy je názov pre predstavy o tom, ako slnečná sústava vznikla a ako sa bude ďalej meniť. Prijatá predstava je, že pred 4,6 miliardami rokov sa v našej oblasti vesmíru nachádzal veľmi veľký oblak plynu, známy ako hmlovina. Všetky veci s hmotnosťou sa spájajú alebo k sebe navzájom gravitujú. To priťahovalo všetok plyn smerom k centru. Nakoniec tlak v centre zvýšil teplotu tak, že atómy vodíka sa spojili a vytvorili hélium. Proces, pri ktorom vznikajú slnečné sústavy, sa nazýva hmlovinová teória.

Otáčanie planét okolo Slnka a každej z nich okolo vlastnej osi bolo najprv spôsobené tým, že pôvodný plynný oblak mal na rôznych miestach rôznu hustotu. Rotácia sa zväčšila v dôsledku kontrakcie pod vplyvom gravitácie (zachovanie energie). Rovnako sa zvýšila aj plochosť tvaru slnečnej sústavy. Keď kolaps pokračoval, zachovanie uhlového momentu hybnosti znamenalo, že rotácia sa zrýchlila. To do značnej miery zabraňuje priamej akrécii (pohybu) plynu na centrálne jadro. Plyn je nútený šíriť sa smerom von v blízkosti rovníka, čím sa vytvára disk, ktorý zasa akretuje na jadro.

Gravitácia spôsobila, že atómy v Slnku sa k sebe veľmi priblížili. Všetka táto energia nakoniec vytvorila našu hviezdu: Slnko. Zvyšný plyn sa väčšinou dostal do plynných obrov - známych aj ako joviálne planéty. Skala a prach odišli, aby vytvorili terestrické planéty, ich mesiace, asteroidy a všetky ostatné objekty v Slnečnej sústave.

Vzhľadom na obrovskú hmotnosť Slnka (99,86 % hmotnosti celej slnečnej sústavy) malo veľmi silnú gravitáciu. Odstredivá sila planét obiehajúcich okolo Slnka vyvažuje gravitačnú silu Slnka. Obrovská hustota v jeho jadre spôsobuje termojadrovú reakciu, pri ktorej sa vodík mení na hélium za vyžarovania tepla, svetla a iných foriem elektromagnetického žiarenia.

Ďalšia otázka znie: ak Slnko mení vodík na hélium, odkiaľ sa berú všetky ostatné prvky? Existuje len jedna možná odpoveď: tieto vyššie prvky pochádzajú z predchádzajúcich generácií hviezd. Obrovské supernovy, ktoré vybuchli pred miliardami rokov v okolí mladej slnečnej sústavy, vytvorili vyššie prvky. Obrovské hviezdy prechádzajú svojím životným cyklom oveľa rýchlejšie ako menšie hviezdy. Je to spôsobené ešte vyššími tlakmi a teplotami v ich vnútri v porovnaní s priemernými hviezdami hlavnej postupnosti, ako je Slnko.

Umelecká predstava hmloviny, ktorá stála na začiatku Slnečnej sústavy

História myšlienky

Mlhovinová hypotéza, ako ju nazvali, bola prvýkrát vypracovaná v 18. storočí. Pracovali na nej traja muži:

Emanuel Swedenborg (1688-1772)
Immanuel Kant (1724-1804)
Pierre-Simon Laplace (1749-1827)

Swedenborg mal túto myšlienku ako prvý a Kant ju rozpracoval do riadnej teórie. V roku 1755 Kant publikoval svoju Univerzálnu prírodnú históriu a teóriu nebies (samozrejme, v nemčine). Tvrdil, že plynné oblaky, hmloviny, sa pomaly otáčajú, postupne sa rútia a sploštia v dôsledku gravitácie. Nakoniec sa z nich vytvoria hviezdy a planéty.

Medzitým podobný model nezávisle vyvinul a navrhol v roku 1796 Laplace vo svojej Exposition du systeme du monde. Domnieval sa, že Slnko malo pôvodne rozšírenú horúcu atmosféru v celom objeme slnečnej sústavy. Podľa jeho teórie sa zmršťovala a ochladzovala protosolárna hmlovina. Ako sa táto hmlovina ochladzovala a zmršťovala, splošťovala sa a rýchlejšie sa otáčala, pričom vyvrhovala (alebo vyvrhovala) sériu plynných prstencov materiálu; a podľa neho z tohto materiálu kondenzovali planéty. Jeho model bol podobný Kantovmu, len bol podrobnejší a v menšom meradle. Nanešťastie, Laplaceova verzia mala jeden problém. Hlavným problémom bolo rozdelenie uhlového momentu hybnosti medzi Slnkom a planétami. Planéty majú 99 % uhlového momentu hybnosti a tento fakt sa nedal vysvetliť pomocou hmlovinového modelu. Trvalo pomerne dlho, kým sa to podarilo pochopiť.

Za zrod modernej všeobecne uznávanej teórie vzniku planét - modelu slnečného hmlovinového disku (SNDM) - vďačíme sovietskemu astronómovi Viktorovi Safronovovi. Jeho kniha Vývoj protoplanetárneho oblaku a vznik Zeme a planét, preložená do slovenčiny v roku 1972, mala veľký vplyv. V tejto knihe boli sformulované takmer všetky hlavné problémy procesu vzniku planét a niektoré z nich boli aj vyriešené. Safronovove myšlienky boli ďalej rozvíjané. Stále existuje pomerne veľa aspektov slnečnej sústavy, ktoré treba vysvetliť.

Hoci sa pôvodne vzťahovala len na našu slnečnú sústavu, v súčasnosti sa predpokladá, že SNDM je obvyklým spôsobom vzniku hviezd v celom vesmíre. Od augusta 2017 bolo v našej galaxii objavených viac ako 3 000 extrasolárnychplanét.

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je to hmlovinová teória?

Odpoveď: Mlhovinová teória je proces, pri ktorom vznikajú slnečné sústavy. Vysvetľuje, ako môže byť veľký oblak plynu v určitej oblasti vesmíru gravitáciou stiahnutý k sebe, pričom nakoniec vznikne hviezda ako Slnko a planéty.

Otázka: Ako Slnko získava energiu?

Odpoveď: Slnko získava energiu z premeny vodíka na hélium prostredníctvom termojadrovej reakcie v jeho jadre, pričom sa uvoľňuje teplo, svetlo a iné formy elektromagnetického žiarenia.

Otázka: Čo spôsobuje, že sa planéty otáčajú okolo vlastnej osi?

Odpoveď: Pôvodný oblak plynu mal na rôznych miestach rôznu hustotu, čo spôsobilo jeho otáčanie okolo Slnka a vlastnej osi každej planéty. Toto otáčanie sa zvýšilo v dôsledku kontrakcie pod vplyvom gravitácie (zachovanie energie) a zachovania uhlového momentu hybnosti.

Otázka: Odkiaľ pochádzajú všetky prvky, z ktorých sa skladajú pozemské planéty, mesiace, asteroidy atď.
Odpoveď: Všetky prvky okrem vodíka a hélia pochádzajú z predchádzajúcich generácií hviezd, ktoré explodovali pred miliardami rokov v blízkosti našej mladej slnečnej sústavy - tieto obrovské supernovy vytvorili vyššie prvky.

Otázka: Prečo obrovské hviezdy prechádzajú svojím životným cyklom oveľa rýchlejšie ako menšie hviezdy?

Odpoveď: Obrovské hviezdy majú v porovnaní s priemernými hviezdami hlavnej postupnosti, ako je Slnko, vo svojom vnútri ešte vyššie tlaky a teploty - to spôsobuje, že ich životný cyklus prebieha oveľa rýchlejšie ako u menších hviezd.

Otázka: Čo spôsobilo vznik našej slnečnej sústavy pred približne 4,6 miliardami rokov?

Odpoveď: Približne pred 4,6 miliardami rokov sa v blízkosti našej oblasti vesmíru nachádzal veľký oblak plynu - všetky veci s hmotnosťou k sebe navzájom gravitujú, takže to všetok plyn ťahalo do stredu, až kým nedosiahol dostatočne vysoký tlak na to, aby sa atómy vodíka spojili na hélium, čím vznikla naša hviezda, ktorú poznáme ako Slnko.