Pembentukan dan evolusi Tata Surya adalah nama untuk gagasan tentang bagaimana Tata Surya dimulai, dan bagaimana ia akan terus berubah. Gagasan yang diterima adalah bahwa 4,6 milyar tahun yang lalu, ada awan gas yang sangat besar di area ruang angkasa kita, yang dikenal sebagai nebula. Semua benda yang bermassa berkumpul bersama, atau saling tarik-menarik satu sama lain. Hal ini menarik semua gas ke arah pusat. Akhirnya tekanan di pusat menaikkan temperatur sehingga atom-atom hidrogen menyatu menjadi helium. Proses dimana sistem tata surya tercipta disebut teori nebular.

Perputaran planet-planet mengelilingi Matahari, dan masing-masing mengelilingi sumbunya sendiri, pertama kali disebabkan oleh awan gas asli yang memiliki kepadatan berbeda di tempat yang berbeda. Putaran meningkat karena kontraksi di bawah gravitasi (konservasi energi). Begitu juga dengan kerataan bentuk tata surya. Ketika keruntuhan berlanjut, kekekalan momentum sudut berarti bahwa rotasi dipercepat. Hal ini sebagian besar mencegah gas dari akresi (bergerak) langsung ke inti pusat. Gas dipaksa untuk menyebar ke luar dekat bidang ekuatornya, membentuk piringan, yang pada gilirannya bertambah ke inti.

Gravitasi menyebabkan atom-atom di Matahari menjadi sangat dekat satu sama lain. Semua energi ini akhirnya membentuk bintang kita: Matahari. Sisa gas yang tersisa sebagian besar pergi ke planet-planet gas raksasa-juga dikenal sebagai planet-planet Jovian. Batuan dan debu pergi untuk membuat planet-planet terestrial, bulan-bulannya, asteroid, dan semua objek lain di Tata Surya.

Karena massa matahari yang sangat besar (99,86% dari seluruh massa tata surya), maka ia memiliki gravitasi yang sangat kuat. Gaya sentrifugal planet-planet yang mengelilingi matahari menyeimbangkan tarikan gravitasi matahari. Kepadatan yang sangat besar pada intinya menyebabkan reaksi fusi yang mengubah hidrogen menjadi helium dengan radiasi panas, cahaya dan bentuk-bentuk radiasi elektromagnetik lainnya.

Masalah berikutnya adalah: jika Matahari mengubah hidrogen menjadi helium, dari mana semua elemen lainnya berasal? Hanya ada satu jawaban yang mungkin: elemen-elemen yang lebih tinggi ini berasal dari generasi bintang-bintang sebelumnya. Supernova-supernova besar yang meledak milyaran tahun lalu di lingkungan Tata Surya muda menghasilkan elemen-elemen yang lebih tinggi. Bintang-bintang besar menjalani siklus hidupnya jauh lebih cepat daripada bintang-bintang yang lebih kecil. Hal ini disebabkan oleh tekanan dan temperatur yang lebih tinggi di dalam bintang-bintang besar dibandingkan dengan bintang deret utama rata-rata seperti Matahari.

Ide seniman tentang nebula yang mengawali Tata Surya

Sejarah gagasan

Hipotesis nebular, demikian sebutannya, pertama kali dikerjakan pada abad ke-18. Tiga orang mengerjakannya:

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

Swedenborg pertama kali memiliki gagasan itu, dan Kant menyusunnya menjadi teori yang tepat. Pada tahun 1755, Kant menerbitkan bukunya Sejarah alam semesta dan teori langit (dalam bahasa Jerman, tentu saja). Dia berpendapat bahwa awan gas, nebula, perlahan-lahan berputar, secara bertahap runtuh dan rata karena gravitasi. Mereka akhirnya membentuk bintang-bintang dan planet-planet.

Sementara itu, model serupa dikembangkan secara independen dan diusulkan pada tahun 1796 oleh Laplace. dalam bukunya Exposition du systeme du monde. Ia beranggapan bahwa Matahari pada awalnya memiliki atmosfer panas yang memanjang di seluruh volume Tata Surya. Teorinya memiliki nebula protosolar yang berkontraksi dan mendingin. Ketika nebula protosolar mendingin dan berkontraksi, nebula protosolar itu menjadi lebih rata dan berputar lebih cepat, melemparkan (atau melepaskan) serangkaian cincin gas materi; dan menurutnya, planet-planet mengembun dari materi ini. Modelnya mirip dengan model Kant, kecuali lebih rinci dan dalam skala yang lebih kecil. Sayangnya, ada masalah dengan versi Laplace. Masalah utamanya adalah distribusi momentum sudut antara Matahari dan planet-planet. Planet-planet memiliki 99% momentum sudut, dan fakta ini tidak dapat dijelaskan oleh model nebular. Cukup lama sebelum hal ini dipahami.

Kelahiran teori pembentukan planet modern yang diterima secara luas - model cakram nebular surya (SNDM) - adalah berkat astronom Soviet Victor Safronov. Bukunya Evolusi awan protoplanet dan pembentukan Bumi dan planet-planet, yang diterjemahkan ke dalam bahasa Inggris pada tahun 1972, memiliki efek yang besar. Dalam buku ini hampir semua masalah utama dari proses pembentukan planet dirumuskan dan beberapa di antaranya dipecahkan. Ide-ide Safronov dikembangkan lebih lanjut. Masih ada beberapa aspek Tata Surya yang perlu dijelaskan.

Meskipun pada awalnya hanya berlaku untuk Tata Surya kita sendiri, SNDM sekarang dianggap sebagai cara pembentukan bintang yang biasa di seluruh alam semesta. Hingga Agustus 2017, lebih dari 3000 planet ekstrasolar telah ditemukan di galaksi kita.

Pertanyaan dan Jawaban

T: Apa itu teori nebular?

J: Teori nebular adalah proses penciptaan tata surya. Teori ini menjelaskan bagaimana awan gas yang besar di suatu daerah di ruang angkasa dapat ditarik bersama oleh gravitasi, yang akhirnya membentuk bintang seperti Matahari dan planet-planet.

T: Bagaimana Matahari mendapatkan energinya?

J: Matahari mendapatkan energinya dari perubahan hidrogen menjadi helium melalui reaksi fusi di intinya, melepaskan panas, cahaya, dan bentuk radiasi elektromagnetik lainnya.

T: Apa yang menyebabkan planet-planet berputar mengelilingi porosnya sendiri?

J: Awan gas asli memiliki kerapatan yang berbeda di tempat yang berbeda, menyebabkannya berputar mengelilingi Matahari dan sumbu masing-masing planet. Putaran ini meningkat karena kontraksi di bawah gravitasi (konservasi energi) dan konservasi momentum sudut.

T: Dari mana semua unsur berasal yang membentuk planet terestrial, bulan, asteroid, dll.?

J: Semua elemen selain hidrogen dan helium berasal dari generasi bintang-bintang sebelumnya yang meledak miliaran tahun lalu di dekat Tata Surya kita yang masih muda - supernova besar ini menghasilkan elemen-elemen yang lebih tinggi.

T: Mengapa bintang-bintang besar menjalani siklus hidupnya lebih cepat daripada bintang-bintang yang lebih kecil?

J: Bintang-bintang besar memiliki tekanan dan temperatur yang lebih tinggi di dalamnya dibandingkan dengan bintang deret utama rata-rata seperti Matahari - hal ini menyebabkan bintang-bintang besar menjalani siklus hidupnya lebih cepat daripada bintang-bintang yang lebih kecil.

T: Apa yang menyebabkan terbentuknya Tata Surya kita sekitar 4,6 milyar tahun yang lalu?

A: Sekitar 4,6 milyar tahun yang lalu, ada awan gas yang besar di dekat area ruang angkasa kita - semua benda yang bermassa akan saling tarik-menarik, sehingga menarik semua gas ke arah pusat hingga mencapai tekanan yang cukup tinggi untuk atom hidrogen untuk melebur menjadi helium, mengawali terbentuknya bintang yang kita kenal dengan nama Matahari.