Wednesday, March 2, 2011

Kolizje Swiatow



 Pytanie o to w jaki sposob powstal nasz Uklad Sloneczny jest niemal odwieczne. Klasyczna odpowiedz wspomina o stworzeniu Kosmosu (a byc moze tylko tylko naszego systemu planetarnego) w okreslonym czasie i porzadku. Rozmiary tej skali czasowej sa rozne. Najbardziej znany jest okres tygodnia ale osoby niecierpliwe skracaja go znacznie ( np zwolennicy Wielkiego Wybuchu do 10^-43 sec). Odkladajac jednak chwilowo na bok legendy astrofizykow zajmijmy sie przez moment problemem powstania Naszego Ukladu Planetanego owej kolebki zycia rozumnego. Jak juz przedtem wspomnialem http://bobolowisko.blogspot.com/2011/02/genesis-czyli-wiek-ziemi.html jestem zwolennikiem kolizyjnej teorii powstania naszego ukladu planetarnego. Moim zdaniem powstal on w wyniku nieelestycznego zderzenia pocisku kosmicznego utworzonego wczesniej zapewne wskutek wybuchu gwiazdy neutronowej i zawierajacego duze ilosci pierwiastkow ciezkich (o masie atomowej wiekszej niz zelazo) a zwlaszcza uranowcow. Pocisk ten zawieral tez spore a nieznane nam ilosci produktow rozpadu tychze radioaktywnych pierwiastkow co automatycznie stawia duzy znak zapytania przy wszelkich probach radiochemicznego oznaczenia wieku Ziemi. Spojrzmy na tabele przedstawiona na planszy. Zawiera ona pare istotnych danych dotyczacych obiektow wchodzacych w sklad Ukladu Slonecznego. Jak latwo zauwazyc obiekty te wchodza w sklad trzech grup o roznych gestosciach srednich.  Grupa obiektow rozrzedzonych o przecietnej gestosci 1.4 Mg/m^3  ( 1M =10^6) zawiera Slonce oraz planety "zewnetrzne" czyli: Jowisz , Saturn, Uran, Neptun i Pluton. Grupa obiektow sredniej gestosci rownej 3.6Mg/m^3 sklada sie z Ksiezyca , Marsa oraz planetoidy Ceres. Wreszcie mamy grupe obiektow o znacznej gestosci czyli grupe planet o sredniej gestosci 5.4Mg/m^3, skladajaca sie z Merkurego, Wenus i Ziemi. Jak widac im dalej od Slonca leza obiekty planetarne tym mniejsza jest ich przecietna gestosc. W dodatku  wszystkie te obiekty leza niemal perfekcjnie na jednej plaszczyznie znanej jako plaszczyzna ekliptyki. Takie uporzadkowanie nie jest przypadkowe i moze byc wyjasnione tylko w jeden sposob. Mamy do czynienia z konsekwencjami procesu nieelastycznego rozpraszania i fragmentacji pocisku planetarnego, ktorego trajektoria zdefiniowala plaszczyzne ekliptyki. Pocisk ow o poczatkowej masie przekraczajacej  1.12x 10^25 kg (suma mas planet wysokiej gestosci -grupa III) i rozmiarze promienia rzedu 7900 km (czyli wiekszego niz promien Ziemi) uderzyl w przekroj czynny Slonca (promien 700 000 km)  i podrozujac wewnatrz tej gwiazdy dzialal na zawarta w nim materie , (glownie wodor, hel i pierwiastki lekkie jak krzem, magnez , wegiel itp) jak tlok strzykawki wyciskajacy jej zawartosc na zewnatrz.W tym wypadku plynem, ktory wylecial najpierw w Kosmos byla sama materia sloneczna a wiec zageszczony plyn grawitacyjnie zwiazanych atomow wodoru i helu. Plyn ten trysnal najdalej i to z niego powstaly wielkie planety gazowe  na granicy Ukladu. Jest calkiem prawdopodobne, ze obiekty te sa pozostaloscia po znacznie wiekszej ilosci kropel "plynu slonecznego" gdyz do naszych czasow dotrwaly zapewne tylko krople dostatecznie duze aby utrzymac wodor i hel w formie mechanicznie zwiazanej. Inaczej mowiac byly to plyny o dostatecznie wysokim napieciu powierzchniowym na granicy fazy plynu z proznia.  Nastepne w kolejnosci byly produkty stopionej powierzchni pocisku oraz "flegma sloneczna " zlozona z lekkich pierwiastkow wnetrza Slonca nagromadzonych przed frontem podrozujacego wewnatrz Slonca kosmicznego spychacza. Z tej "flegmy" powstaly obiekty sredniej gestosci takie jak Ksiezyc czy Mars. Wreszcie planety o duzej gestosci, takie jak Merkury,  Wenus czy Ziemia powstaly z samej substancji pocisku a takze z pewnej ilosci zabranej materii slonecznej w wyniku fragmentacji tego pocisku w trakcie ogrzewania go i topienia wewnatrz Slonca. Sam rozmiar kosmicznego pocisku moze sie wydawac duzy ale jesli narysujemy przekroj czynny Slonca na zderzenie w skali 1: 10^10 (czyli 1 cm odpowiada 10^8 m) to przekroj czynny pocisku bedzie zaledwie wielkosci kropki pozostawionej przez dotkniecie rysunku olowkiem (czyli o rozmiarach mniejszych niz 1 mm). Mozemy tez z grubsza ocenic energie kinetyczna tego giga-asteroidu. Posluzyl on bowiem za owczesny odpowiednik kosmicznego promu wysylajac na orbity okolo-sloneczne planety naszego ukladu. Przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni Slonca (odpowiednik naszego ziemskiego g=9.83 m/sec^2) wynosi 272 m/sec^2. Aby wiec wzniesc te planety na stosowna wysokosc ponad powierzchnie sloneczna  musimy zuzyc energie kinetyczna pocisku. Na przyklad aby podniesc  planete o masie Merkurego (m=3.34x10^23kg) na wysokosc 5.7895x10^10 m nad powierzchnie Slonca musimy wykonac prace 5.26x10^36 J. Podobnie mozemy obliczyc prace umieszczenia na orbicie pozostalych i obecnie znanych planet. Lacznie uplasownie planet naszego ukladu planetarnego  wymagalo co najmniej pracy rzedu 8.2x10^41 J . Prawdopodobnie nawet wiecej gdyz czesc kropel "plynu slonecznego" zapewnie "wyparowala" w Kosmos a takze moga istniec dalsze planety gazowe, o ktorych nic jeszcze nie wiemy. Jedna z nich , Tyche http://www.aolnews.com/2011/02/14/tyche-meet-the-mysterious-new-super-planet-said-to-be-in-our-so/, jak slysze, wlasnie odkryto. Znajac energie kinetyczna pocisku oraz jego mase mozemy oszacowac jego predkosc w stosunku do Slonca. Wynosi ona okolo 2.5x 10^8 m/sec czyli jest bliska szybkosci swiatla w prozni. Czyzby wiec istotnie "Na poczatku bylo swiatlo" (Genesis I-II, 3) a moze raczej obiekt poruszajacy sie z podobna predkoscia?

18 comments:

nightwatch-er said...

a można prosić o prawa fizyki z których Pan skorzystał przy wyznaczaniu prędkości tego kosmicznego pocisku? W szczególności, czy wziął Pan pod uwagę mechanikę relatywistyczną dla prędkości bliskich c?

Bobola said...

@nightwatcher
Istotnie widze teraz, ze zapomnialem podac pare wzorow, ktore upewnilyby nieufnych i slusznie czujnych czytelnikow, ze wiem co mowie. Wkrotce dodam uzupelnienie. A chwilowo zapewniam, ze uwzglednilem wzory relatywistyczne przy obliczaniu predkosci pocisku.

Jan said...

@autor
Aż się prosi żeby zapytać czy, zgodnie z zasadą aktualizmu geologicznego ;-), znamy jakieś obiekty poruszające się obecnie z takimi prędkościami? Co mogło być takim obiektem?

HansKlos said...

@Jan
znamy jakieś obiekty poruszające się obecnie z takimi prędkościami?

W moim przekonaniu obiekt był większy i jego znacząca część została we wnętrzu. Takie założenie powoduje, że nie ma potrzeby, aby obiekt poruszał się z podświetlną prędkością.

Bobola said...

@Jan
Rozwiazanie Hansa jest dobre. Ale istnieja obiekty obserwowane, ktore poruszaja sie z predkoscia bliska predkosci swiatla w prozni. Sa to czastki elementarne promieniowania kosmicznego oraz galaktyki z przesunieciem do czerwieni z> 0.3. Jesli brac powaznie teorie Wielkiego Wybuchu to takich odlamkow "pierwszego granatu kosmicznego" jest wiecej i sa one odpowiedzialne za to, ze niebosklon jest w wiekszosci czarny w nocy (rozwiazanie paradoksu Olbersa). Wiekszosc sasiadujacych z nami obiektow (planety, gwiazdy galaktyki) porusza sie jednak z predkosciami nierelatywistycznymi (wzgledem Slonca) rzedu 30 - 1000 km/sec.

Jan said...

@ autor i Hans
No i dalej jestem średnio przekonany. Sama teoria OK, ale trzeba by znaleźć kandydata na pocisk. Wydaje mi się że to co się porusza w kosmosie ma jednak dosyć przewidywalne orbity. Wszystko lata wokół czegoś. Takich kosmicznych podróżników, którzy lecą na przełaj jest chyba mało i znamy ich najczęściej jako drobnicę pokroju planetoid czy meteorytów. Coś co ma wielkość planety, leci z prędkością bliską prędkości światła i nie jest uwiązane do jakiegoś układu? Nie wiem, nie znam, więc pytam :-)

Bobola said...

@Jan
Nie wszystkie obiekty kosmiczne sa w stanie zwiazanym z jakims centrum sil grawitacyjnych. Te zas, ktore w stanie zwiazanym sie nie znajduja moga ulec "planetaryzacji" tylko wtedy gdy straca energie w zderzeniu nieelastycznym. Pocisk kosmiczny, o ktorym pisze, powstal zapewne w wyniku wybuchu gwiazdy neutronowej pare miliardow lat temu. Wtedy nie byl on zapewne jedynym odlamkiem tego obiektu ale obecnie jego koledzy, ktorzy nie zderzyli sie z niczym sa juz obecnie daleko. Wybuchy gwiazd typu nowa nie zdarzaja sie codziennie a obiekty, ktore nie sa w stanie zwiazanym po prostu dyfuduja w kosmosie w podobny sposob jak koloidalne czastki Browna w roztworze.

34 said...

Stawiacie wszystko na głowie.
Ludzkość nie wie co jest pod jej stopami kilkanaście kilometrów pod powierzchnią ziemi a arogancko twierdzi że zna skład innych planet i Słońca.

Co Wam dało prawo twierdzić że w Słońcu nie ma ciężkich pierwiastków ?
Czy znając skład korony słonecznej i szacunkowa masę Słońca macie prawo twierdzić to co twierdzicie ?

Racjonalny umysł wyczerpuje najprostsze rozwiązania bo i sama matka Natura je stosuje a nie sięga do szalonych fantasmagorii planet pocisków lecących prawie z prędkością światła.

Nauka zbyt wiele odkryła układów planetarnych by tworzyć poroniony koncept ich powstawania w wyniku takiego "ostrzału".

Po prostu rzeczywistość jest znacznie prostsza, dochodzi do wybuchu Supernowej, nie ma żadnych pocisków, bo nie może ich być w stanie materii w trakcie takiego wybuchu.
Gaz i pył rozprzestrzenia się a następnie ponownie formuje w skarlałej wersji.
Słońce drugiej generacji będzie zawsze mniejsze i będzie zawierać pierwiastki ciężkie które w dużej obfitości mogą zalegać jego jądro.

Nie trzeba żadnych pocisków.
Prostota jest piękna i geniusz natury tkwi w prostocie.

HansKlos said...

@34
rzeczywistość jest znacznie prostsza

Zapewne, tyle, że ta teoria, którą zaprezentowałeś, tj o formowaniu się planet z pyłu, nie za bardzo odpowiada obserwowanej rzeczywistośći;-) Pozostaje zatem teoria powstania planet jako "kropel" pozostałych po wybuchach gwiazd supernowych

Bobola said...

@34
Aby wyjasnic powstanie naszego ukladu planetarnego musimy podac mechanizm wyjasniajacy to wszystko co obecnie obserwujemy. A wiec fakt, ze planety zbudowane sa z materialu roznego chemicznie, o sredniej gestosci uporzadkowanej od obiektow ciezszych do najlzejszych w zaleznosci od odleglosci od Slonca oraz bedacych w stanie zwiazanym z centrum , ktorym jest Slonce. Wybuch supernowej, o ktorym mowi Szanowny Kolega, tak jak wybuch granatu , niweczy stan zwiazany ukladu poczatkowego. Odlamki wylatuja w przestrzen kosmiczna i nie istnieje zaden powod aby skondensowaly sie ponownie.

Mieczsilver said...

http://www.polityka.pl/historia/1513370,1,pierwszy-polski-ateista.read

Postać niewątpliwie dramatyczna,czarna karta polskich dziejów,ale ciekawe jaki pogląd w tej materii reprezentował męczennik za ateizm,któremu chcą postawić pomnik na warszawskiej starówce?

coondelboory said...

Tak jak HansKlos uważam, że prawdopodobniejsze jest zderzenie z obiektem dużo większym od tego, co założył gospodarz. Spotkanie z jakąś niewydarzoną gwiazdą w ramieniu Galaktyki i jej rozerwanie przez Słońce dałoby zapewne identyczny skutek, jak relatywistyczny pocisk przechodzący przez słoneczne wnętrze.

C.

Mieczsilver said...

Już nie tragicznie,ale na poważnie problem przedstawię na najbliższym spotkaniu popularyzującym wiedzę w IA Uniwersytetu Wrocławskiego,który specjalizuje się w problematyce SŁOŃCE.
Może skończy się komicznie?

Bobola said...

@coondelbury
Wariacje teorii zderzenia komety lub tez innej gwiazdy ze Sloncem jako przyczyny powstania naszego ukladu planetarnego byly juz proponowane (Buffon, Jeans). Maja one ta wade, ze wyszarpniete ze Slonca krople materii slonecznej produkowac moga tylko planety gazowe. Na to aby w produktach kolizji pojawily sie metale ciezkie konieczne jest pojawienie sie produktow rozpadu gwiazdy neutronowej ( w postaci pocisku).
Oczywiscie nie jest wykluczone, ze jest troche ciezkich pierwiastkow w jadrze Slonca ale dowodow na to brak. Spektroskopia mowi tylko o obecnosci pierwiastkow nie ciezszych od zelaza.
Natomiast pocisk mogl byc bardziej masywny i zostawic czesc tej masy wewnatrz Slonca. Dlatego pisze, ze moje oszacowanie dotyczy dolnej granicy energii pocisku. Gdyby poczatkowe ped pocisku byl wiekszy to jego predkosc moglaby ulec zmniejszeniu. Ale obiekty poruszajace sie z predkoscia podswietlna sa obserwowane w Kosmosie wiec nie ma powodu aby przyjmowac jakies ograniczenia predkosci.

Bobola said...

@mieczsilver

Mozemy tylko pozazdroscic przodkom sily ich przekonan zwlaszcza, ze do chwili obecnej brak jest bezspornych dowodow pozwalajacych rozstrzygnac pierwsze podstawowe pytanie filozofi czyli kwestie prymatu ducha badz materii.

Mieczsilver said...

@Bobola

Świat ducha dziś już bardziej uczenie to metafizyki?!

coondelboory said...

W zasadzie chodziło mi nie o kolizję w sensie bliskiego spotkania z inną dużą gwiazdą i wyrwania ze Słońca chmury materii, ale o taką, gdzie wskutek zbliżenia się do Słońca na odległość granicy Roche'a jakiegoś obiekt wielokrotnie odeń mniejszego następuje tego obiektu rozerwanie. Oczywiście trudno sobie wyobrazić rozerwanie pulsara, więc musiałaby to być jakaś niedoszła gwiazda drugiego pokolenia - coś jakby gigantyczny Jowisz.
Co do relatywistycznych pocisków materii neutronowej - mogę sobie wyobrazić je jako skutek wybuchów hipernowych lub kolizji pulsarów i czarnych dziur. W takich razach podobno z biegunów tryskają z prędkością podświetlną dżety materii - a jaka materia może tryskać z pulsarów, jeśli nie neutronowa?

C.

Browning said...

Przeciw tej teori przemawia olbrzymia ilosc odkrytych juz ukladow planetarnych. Wszedzie tam jakis pocisk mial swoj udzial?

Rownierz w naszym Ukladzie Slonecznym jest pelno mini-Ukladow: Jowisz, Saturn, Uran, Neptun. Wszedzie tak cos sie wstrzelilo tak precyzyjnie w planete, ze powstaly ksiezyce?

Jest jeszcze Galaktyka: orbity gwiazd w Galaktyce tez maja kszalt kolisty. Czy jakis pocisk uderzyl w jadro Galaktyki?