太陽系の形成と進化
自然の年表
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(参照：人間の年表、生命の年表)
太陽系の形成と進化は、太陽系がどのようにして始まったのか、そしてどのように変化していくのかについてのアイデアのための名前です。今から46億年前、私たちの住む宇宙空間には、星雲として知られる非常に大きなガスの雲があったと考えられています。質量を持つ全てのものは、一緒になったり、互いに引き寄せ合ったりします。これにより、すべてのガスが中心に向かって引っ張られました。最終的には、中心部の圧力によって温度が上昇し、水素原子が融合してヘリウムが作られました。このようにして太陽系が作られる過程を星雲理論と呼んでいます。
太陽を中心とした惑星の自転、それぞれの軸を中心とした自転は、元々のガス雲が場所によって密度が異なるために最初に引き起こされました。重力の下での収縮（エネルギー保存）のためにスピンが増加しました。太陽系の形状が平坦になったのも、そのためです。崩壊が続くと、角運動量の保存は、自転が加速したことを意味します。これにより、ガスが直接中心核に付着（移動）することがほとんどなくなります。ガスは赤道面付近で外側に広がり、円盤を形成し、それが中心核に付着します。
重力によって、太陽の原子は互いに非常に近くなりました。このエネルギーのすべてが、最終的に私たちの星である太陽を作ったのです。残されたガスは、ほとんどがガスの巨人、通称ジョウブ座の惑星に送られました。岩石や塵は、地球上の惑星、その月、小惑星、太陽系の他のすべての天体を作るために出発しました。
太陽の巨大な質量（太陽系全体の99.86％）のため、非常に強い重力を持っていました。太陽の周りを回る惑星の遠心力が、太陽の引力のバランスをとっています。その中心部の巨大な密度は、熱、光および電磁波の他の形態の放射で水素をヘリウムに変える核融合反応を引き起こす。
次の問題は、太陽が水素をヘリウムに変えた場合、他の元素はどこから来たのかということです。考えられる答えは一つしかありません。数十億年前に太陽系の近くで爆発した巨大な超新星爆発が、これらの元素を生み出したのだ。巨大な星は、小さな星よりもはるかに早くそのライフサイクルを終えます。これは、太陽のような平均的な主系列星に比べて、巨大な星の内部の圧力と温度がさらに高いためです。
太陽系の始まりとなった星雲のアーティストのアイデア
思想の歴史
いわゆる「星雲仮説」が最初に研究されたのは18世紀のことです。それを研究したのは3人の男性です
- エマニュエル・スウェーデンボルグ（1688-1772
- インマヌエル・カント
- ピエール・シモン・ラプラス（1749年～1827年
スウェーデンボルグが最初に考えを持ち、カントがそれをきちんとした理論に仕上げた。1755年にカントは『普遍的自然史・天界理論』を発表した（もちろんドイツ語）。彼は、ガス状の雲、星雲がゆっくりと回転し、重力によって徐々に崩れて平らになると主張しました。それらは最終的に星や惑星を形成する。
一方、同様のモデルが独自に開発され、1796年にラプラスによって提案された。彼は、太陽はもともと太陽系の体積全体に高温の大気が広がっていると考えていた。彼の理論では、収縮して冷却する原始太陽星雲があった。この星雲が冷えて収縮すると、星雲は平らになり、より急速に回転し、一連のガス状の物質のリングを投げ捨てて（または放出して）、惑星はこの物質から凝縮したと彼は考えた。彼のモデルはカントのモデルに似ていましたが、より詳細に、より小さなスケールで描かれていました。残念ながら、ラプラスのモデルには問題があった。主な問題は、太陽と惑星の間の角運動量の分布であった。惑星は角運動量の99%を持っており、この事実は星雲モデルでは説明できませんでした。このことが理解されるまでには、かなりの時間がかかった。
惑星形成の現代的な理論として広く受け入れられている太陽系星雲円盤モデル（SNDM）が誕生したのは、ソ連の天文学者ビクター・サフロノフによるものである。1972年に英語に翻訳された彼の本原始惑星雲と地球と惑星の形成の進化は、大きな効果を持っていた。この本では、惑星形成過程のほとんどすべての主要な問題が定式化され、そのうちのいくつかが解決された。サフロノフのアイデアはさらに発展した。太陽系については、まだまだ説明すべき点が多い。
元々は我々の太陽系のみに適用されていたが、現在では宇宙全体の星形成の常套手段としてSNDMが考えられている。2017年8月現在、我々の銀河系では3000個以上の太陽系外惑星が発見されている。
質問と回答
Q:星雲説とは何ですか?
A:星雲説とは、太陽系が誕生する過程のことです。宇宙のある場所にある大きなガスの雲が重力によって引き寄せられ、最終的に太陽や惑星のような星が形成されると説明されています。
Q:太陽はどうやってエネルギーを得ているのですか?
A:太陽は、その中心部で核融合反応によって水素をヘリウムに変え、熱や光などの電磁波を放出することによってエネルギーを得ています。
Q:惑星が自転している理由は?
A: もともとのガス雲は場所によって密度が違うため、太陽や各惑星の自転軸を中心に回転していました。この自転は、重力による収縮（エネルギー保存）と角運動量の保存によって大きくなった。
Q:地球型惑星、月、小惑星などを構成する元素はどこから来たのですか?
A:水素とヘリウムを除くすべての元素は、数十億年前に太陽系近くで爆発した星の初期世代に由来しており、これらの巨大な超新星爆発によってより多くの元素が生み出された。
Q:なぜ巨大な星は、小さな星よりも速く一生を終えるのですか?
A:巨大な星は、太陽のような平均的な主系列星に比べて、さらに高い圧力と温度を持っているため、小さな星よりも速く一生を終えることができるのです。
Q:約46億年前に太陽系ができた原因は何でしょうか?
A:約46億年前、私たちのいる宇宙の近くに大きなガスの雲がありました。質量があるものは互いに引き合うので、すべてのガスが中心に向かって引っ張られ、水素原子が融合してヘリウムになるのに十分な圧力に達し、私たちが知る太陽という星が誕生したのです。
