اکنون عقیده عمومی براین است که اعضاء منظومه شمسی از 3 نسل اند که خورشید تنها عضو نسل اول است و در حدود 5 بیلیون سال پیش متولد شده است.
سیارات، سیارک ها و بیشتر اجزاء دیگر این منظومه که اندکی دیرتر به وجود امده اند، نسل دوم را تشکیل میدهند.
قمر ها نسل سوم _ فرزندان سیارات و متعلق به زمان جدیدتراند.
همچنین عموم فرض میکنند که همه این اجرام از توده ماده ای به وجود آمده اند که در آغاز متعلق به خورشید بوده است ما نمیدانیم این فرضیه چه قدر صحت دارد.
در طول تاریخ نجوم کوشش شده است که نحوهٔ پیدایش سیارات، به کمک فرضیات و نظریه های گوناگون توضیح داده شود چندین فرضیه مطرح است:
- فرضیه سحابی یا فرضیه نیروی گریز از مرکز.
- فرضیه کشندی
- فرضیه تصادم
- فرضیه برخورد ستاره دوگانه
- فرضیه تلاطم
- فرضیه پیش سیاره
1 فرضیه سحابی یا فرضیه نیروی گریز از مرکز:
فرضیه نیروی گریز از مرکز به افتخار پیر سیمون لاپلاس ریاضی دان و منجم بزرگ فرانسوی که نخستین بار آن را در سال 1796 ارائه کرد، فرضیه سحابی لاپالاس نامیده میشود.
طبق این نظریه، زمانی خورشید توده قرص مانند گسترده ای از گاز سوزان بود که به کندی دوران میکرد و وسعت آن از مدار پلوتون، بیرونی ترین سیاره، هم فراتر می رفت که طی سلسه حوادثی موجب پیدایش سیارات گردید:
- این گاز سرد شد.
- در نتیجه منقبض شد و شعاع قرص کاهش یافت.
- کاهش شعاع موجب افزایش سرعت دورانی و در نتیجه افزایش نیروی گریز از مرکز شد.
- وقتی که مقدارنیروی گریز از مرکز وارد بر بیرونی ترین نواحی خورشید بر نیروی جاذبه فزونی یافت، حلقه ای از بدنه اصلی خورشید جدا شد.
- حلقه گاز به تدریج به صورت کره ای انقباض یافت و تبدیل به یکی از سیارات شد.
خورشید بازهم سرد تر شد و این فرایند تکرار شد و سیارات دیگر به وجود آمدند.
گرچه این نظریه در نظر اول معقول به نظر می رسد ولی با اندکی تفکر بر روی آن نشان می دهد قابل دفاع نیست زیرا با چندین اصل بنیادین مکانیک ناسازگار است.
به بیان دیگر خورشید باید صاحب قسمت اعظم تکانه زاویه ای منظومه شمسی باشد و همه سیارات و سیارک ها با هم تکانه زاویه ای اندکی داشته باشند.
واقعیات این نظریه را کاملا نقض میکند.
2 فرضیه کشندی و تصادم:
بر طبق فرضیه کشندی، که به فرضیه برخورد نیز معروف است، سیارات بر اثر کشنده های عظیمی به وجود آمدند که عبور ستاره ای دیگر از نزدیکی خورشید، در آن ایجاد کرد.
گاز های چگالی که از خورشید جدا شد دارای حرکتی در امتداد حرکت ستاره گذرنده بود. بخشی از ماده جدا شده را احتمالا این ستاره همراه خود برد. و بخش دیگر نیز مسلما به سطح خورشید بازگشت.
قسمت سومی نیز وجود داشت که نیروی گریز از مرکز وارد برآن به اندازه ای بود که بر جاذبه گرانشی فایق آید. این قسمت سیارات متعدد را به وجود آورده.
این فرضیه در سال 1900 به وسیله فارست مولتن و تاماس چمبرلین از دانشگاه شیکاگو پیشنهاد شد، در ابتدا نظریه (خورده سیارات) نامیده شد.
این نام گذاری حاکی از آن است که نتیجه بلا فصل عمل کشندی صرفا ایجاد سیارات خرد بود. این خرده سیاران با جذب ماده پراکنده حول و حوش خود منظومه ای از 9 سیاره شناخته شده را به وجود آوردند.
فرق فرضیه برخورد با فرضیه کشندی در این است که در فرضیه نخست برخورد خورشید و ستاره میهمان در واقع یک تصادم است.
محاسباتی که بر فرمول های بنیادی فیزیک مبتنی است نشان میدهد هیچ کدام از این دو فرضیه قابل قبول نیست.
4 فرضیه برخورد ستاره دوگانه:
این فرضیه که به وسیله منجم انگلیسی ر. ا. لیتلتن ارائه شد دارای این مزیت بزرگ بر فرضیه های پیشین است که واقعیت های مشهود مربوط به تکانه زاویه ای را تقض نمیکند بنابر این فرضیه لیتلتن خورشید در آغاز یک ستاره دو گانه بود و ستاره عابر با ندیم خورشید تصادم کرد.
حوادثی که پس از این تصادم روی داد و ممکن است که در حدود 1 ساعت طول کشیده باشد، عبارتند از:
- ستاره های متصادم (ستاره متجاوز و ندیم خورشید) پس از تصادم نواری از ماده را پدید آوردند که بزرگی آن به اندازه ای بود که می توانست همه سیارات و اقمار و غیره را به وجود اورد.
- دو ستاره مانند توپ های بیلیارد پس از برخورد هر یک به راه خود رفتند و با خود قسمت هایی از این نوار را که تحت تاثیر میدان های گرانشی شان بود، بردند.
- اعضای مختلف منظومه شمسی از بخش مرکزی ماده به جا مانده پدید امد. تکانه زاویه ای ماده در این بخش مرکزی می تواند با مقادیر مشهود متناظر باشد.
احتمال اینکه این نظریه هم کاملا درست باشد فوق العاده اندک است.
5 فرضیه تلاطم:
فرضیه هایی که تا کنون به آن اشاره شد، عمدتا به لحاظ تاریخی اهمیت دارند فرضیه هایی که از آن پس درمورد آن ها سخن میگوییم صورت های جدید فرضیه سحابی لاپلاس اند و اساس فیزیکی محکم تری دارند.
این توجه مجدد به فرضیه سحابی معلول بسط نظریه هایی بود که بر اساس آن ها، انتقال تکانه زاویه ای از ناحیه مرکزی به سحابی اطراف به کمک نیروی مغناطوئیدرو دینامیکی انجام میگرفت.
بنابر این خورشید اولیه تکان زاویه ای خود را از طریق باد خورشیدی از دست می داد یکی از بهترین فرضیه ها همین فرضیه تلاطم است که کار فیزکدان آلمانی کارل فریدریش فن وایتس زکر است.
نقطه آغاز این فرضیه در سال 1945 انتشار یافت، شبیه فرضیه لاپلاس است.
طبق این نظریه زمانی در جریان پیدایش به وسیله ابر قرص مانندی از گاز احاطه شده بود که به کندی دوران می کرد.
قطر این قرص از مرتبه بزرگی قطر کنونی منظومه شمسی بود و دما در فواصل مختلف از خورشید مرکزی نظیر دمایی بود که اکنون 9 سیاره منظومه شمسی در فواصل خود دارند.
جرم این سحابی 1صد بار بیش از جرم کل سیارات و تقریبا برابر با 10 درصد جرم خورشید فرض می شود که سحابی به طور عمده متشکل بود از ئیدروژن و هلیوم و فقط 1 درصد عناصر سنگین تر بوده
6 فرضیه پیش سیاره:
این فرضیه در سال 1950 به وسیله منجم هلندی تبار آمریکایی، به نام ج. پ. کوئیپیر پیشنهاد شد، که چندین قسمت از نظریه سحابی لاپلاس را تغییر میدهد.
طبق این فرضیه:
گوی بزرگی از گاز وغبار، بر اثر نیروهای گرانشی وگریز از مرکز، تبدیل به قرصی شد که به سرعت دوران می کرد.
نودوپنج درصد ماده اصلی در نزدیکی مرکز قرص جمع شد (دیری نگذشت که این مواد، به خورشید جوان سرد تبدیل شدند) و 5 درصد دیگر بجا ماند(که پس از چندی پیش سیاره های منظومه شمسی گردیدند.)
امروزه رئوس فرضیه پیش سیاره کوئیپیر، مورد قبول منجمان است. صورت های گوناگونی از این فرضیه ارائه شده است که در جزئیات با یکدیگر فرق دارند و ویژگی های خاصی را توضیح می دهند.
پیدایش قمر ها:
پیش سیاره ها نیز در جریانی نظیر پیدایش خود، بر اثر نیروهای گرانشی وگریز از مرکز به صورت قرص پخی در امدند و در این قرص ها تجمع ماده (پیش قمرها) تکوین یافت.
پیدایش سیارک ها:
پیدایش سیارک ها به صورت زیر تبيين شده است. پیش سیاره بسیار پر جرم مشتری، بیشتر موادی را که در فضا بین مریخ و خودش قرار داشت جذب کرد، آنچه باقی ماند فقط برای تشکیل چند جرم کوچک کفایت می کرد. بعد ها یک یا چند جفت از این اجرام کوچک با یکدیگر برخورد کردند و بسیاری از سیارک ها و شهاب سنگ های امروزی را به وجود آوردند.
پیدایش ستارگان دنباله دار:
بنابر فرضیه پیش ستاره، ستارگان دنباله دار در حلقه ای نزدیک به لبه قرص پخ شده گاز و غبار تشکیل شدند. مدار این ستارگان دنباله دار، در اثر نیروی گرانشی پلوتون یکی یکی یا چند تا چندتا دستخوش تغییرات عمده ای شد.
با گذشت زمان چنان شد که ستارگان دنباله دار حجم وسیعی از فضای دور خورشید را اشغال کردند که وسعت آن تا فواصل 100000 واحد نجومی نیز میرسد.
آینده منظومه شمسی:
تا آنجا که می دانیم تغییرات عمده ای با پیر شدن خورشید در منظومه شمسی روی خواهد داد. خورشید اکنون سنین بلوغ را می گذراند و انرژی خود را از فرآیند های گرما هسته ای، یعنی از واکنشی که ئیدروژن را به هلیوم تبدیل می کند به دست می آورد. این دوران احتمالا تا چند بیلیون سال دیگر ادامه خواهد یافت.
سپس خورشید راهی را آغاز خواهد کرد که به غولی سرخ می انجامد. خورشید بزرگ تر خواهد شد و احتمالا مدار عطارد یا حتی مدار زهره را فرا خواهد گرفت و دمای سطح خورشید کاهش خواهد یافت و خورشید سرخ تر به نظر خواهد رسید.
احتمالا در آن زمان اقیانوس های بر روی کره زمین تبخیر خواهند شد و رنگ زمین به صورت خاکستری سوخته و سیاه در خواهد آمد. و احتمالا سیاره زحل جوی مناسب برای آدمی خواهد داشت.