Vznik a vývoj sluneční soustavy je název pro představy o tom, jak sluneční soustava vznikla a jak se bude dále měnit. Přijatá představa je, že před 4,6 miliardami let se v naší oblasti vesmíru nacházel velmi velký oblak plynu, známý jako mlhovina. Všechny věci s hmotností se spojují nebo k sobě navzájem gravitují. To přitáhlo všechen plyn ke středu. Tlak v centru nakonec zvýšil teplotu tak, že se atomy vodíku spojily a vzniklo helium. Proces, při kterém vznikají sluneční soustavy, se nazývá mlhovinová teorie.

Rotace planet kolem Slunce a každé z nich kolem své osy byla nejprve způsobena tím, že původní plynné mračno mělo na různých místech různou hustotu. Rotace se zvětšila v důsledku smršťování pod vlivem gravitace (zachování energie). Stejně tak se zvýšila plochost tvaru sluneční soustavy. Jak kolaps pokračoval, zachování momentu hybnosti znamenalo, že se rotace zrychlila. To do značné míry brání přímé akreci (pohybu) plynu na centrální jádro. Plyn je nucen se šířit ven v blízkosti rovníkové roviny a vytváří disk, který zase akretuje na jádro.

Gravitace způsobila, že se atomy ve Slunci k sobě velmi přiblížily. Všechna tato energie nakonec vytvořila naši hvězdu: Slunce. Zbylý plyn se většinou dostal do plynných obrů - známých také jako joviánské planety. Kameny a prach odešly, aby vytvořily terestrické planety, jejich měsíce, asteroidy a všechny ostatní objekty ve Sluneční soustavě.

Vzhledem k obrovské hmotnosti Slunce (99,86 % hmotnosti celé sluneční soustavy) mělo velmi silnou gravitaci. Odstředivá síla planet obíhajících kolem Slunce vyvažuje gravitační přitažlivost Slunce. Obrovská hustota v jeho jádře způsobuje termojadernou reakci, při níž se vodík mění na helium za vyzařování tepla, světla a dalších forem elektromagnetického záření.

Další otázka zní: pokud Slunce mění vodík na helium, odkud se berou všechny ostatní prvky? Existuje pouze jedna možná odpověď: tyto vyšší prvky pocházejí z dřívějších generací hvězd. Obrovské supernovy, které explodovaly před miliardami let v okolí mladé Sluneční soustavy, vytvořily vyšší prvky. Obrovské hvězdy procházejí svým životním cyklem mnohem rychleji než menší hvězdy. To je způsobeno ještě vyššími tlaky a teplotami v jejich nitru ve srovnání s průměrnou hvězdou hlavní posloupnosti, jako je Slunce.

Představa umělce o mlhovině, která stála na počátku Sluneční soustavy

Historie myšlenky

Mlhovinová hypotéza, jak byla nazvána, byla poprvé vypracována v 18. století. Pracovali na ní tři muži:

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

Swedenborg měl tuto myšlenku jako první a Kant ji rozpracoval do řádné teorie. V roce 1755 vydal Kant svou Univerzální přírodovědu a teorii nebes (samozřejmě v němčině). Tvrdil, že plynná mračna, mlhoviny, pomalu rotují, postupně se hroutí a zplošťují vlivem gravitace. Nakonec z nich vznikají hvězdy a planety.

Mezitím byl podobný model vyvinut nezávisle a navržen v roce 1796 Laplacem v jeho Exposition du systeme du monde. Domníval se, že Slunce mělo původně rozšířenou horkou atmosféru v celém objemu sluneční soustavy. Jeho teorie počítala se smršťující se a chladnoucí protosolární mlhovinou. Jak se tato mlhovina ochlazovala a smršťovala, zplošťovala se a rychleji se otáčela, přičemž vyvrhovala (nebo vyvrhovala) řadu plynných prstenců materiálu; podle něj z tohoto materiálu kondenzovaly planety. Jeho model byl podobný Kantovu, jen byl podrobnější a v menším měřítku. Laplaceova verze měla bohužel jeden problém. Hlavním problémem bylo rozložení momentu hybnosti mezi Sluncem a planetami. Planety mají 99 % úhlového momentu hybnosti a tuto skutečnost nebylo možné vysvětlit mlhovinovým modelem. Trvalo poměrně dlouho, než byl tento problém pochopen.

Za zrod moderní všeobecně uznávané teorie vzniku planet - modelu slunečního mlžného disku (SNDM) - vděčíme sovětskému astronomovi Viktoru Safronovovi. Jeho kniha Vývoj protoplanetárního oblaku a vznik Země a planet, přeložená do češtiny v roce 1972, měla velký vliv. V této knize byly formulovány téměř všechny hlavní problémy procesu vzniku planet a některé z nich byly vyřešeny. Safronovovy myšlenky byly dále rozvíjeny. Stále existuje poměrně dost aspektů sluneční soustavy, které je třeba vysvětlit.

Ačkoli se původně vztahovala pouze na naši sluneční soustavu, dnes se má za to, že SNDM je obvyklým způsobem vzniku hvězd v celém vesmíru. K srpnu 2017 bylo v naší galaxii objeveno více než 3000 extrasolárníchplanet.

Otázky a odpovědi

Otázka: Co je to mlhovinová teorie?

Odpověď: Mlhovinová teorie je proces, při kterém vznikají sluneční soustavy. Vysvětluje, jak může být velký oblak plynu v určité oblasti vesmíru gravitací přitahován k sobě a nakonec se z něj vytvoří hvězda jako Slunce a planety.

Otázka: Jak Slunce získává energii?

Odpověď: Slunce získává energii přeměnou vodíku na helium prostřednictvím termojaderné reakce ve svém jádře, při níž se uvolňuje teplo, světlo a další formy elektromagnetického záření.

Otázka: Co způsobuje, že se planety otáčejí kolem vlastní osy?

Odpověď: Původní plynné mračno mělo na různých místech různou hustotu, což způsobilo, že se otáčelo kolem Slunce a vlastní osy každé planety. Toto otáčení se zvýšilo v důsledku smršťování pod vlivem gravitace (zachování energie) a zachování momentu hybnosti.

Otázka: Odkud pocházejí všechny prvky, ze kterých se skládají pozemské planety, měsíce, planetky atd.
Odpověď: Všechny prvky kromě vodíku a helia pocházejí z dřívějších generací hvězd, které explodovaly před miliardami let v blízkosti naší mladé Sluneční soustavy - tyto obrovské supernovy vytvořily vyšší prvky.

Otázka: Proč obrovské hvězdy procházejí svým životním cyklem mnohem rychleji než menší hvězdy?

Odpověď: Obrovské hvězdy mají v sobě ještě vyšší tlaky a teploty než průměrné hvězdy hlavní posloupnosti, jako je Slunce - to způsobuje, že jejich životní cyklus probíhá mnohem rychleji než u menších hvězd.

Otázka: Co způsobilo vznik naší sluneční soustavy před přibližně 4,6 miliardami let?

Odpověď: Asi před 4,6 miliardami let se poblíž naší oblasti vesmíru nacházel velký oblak plynu - všechny věci s hmotností k sobě navzájem gravitují, takže to všechen plyn přitahovalo ke středu, dokud nedosáhl dostatečně vysokého tlaku, aby se atomy vodíku spojily v helium, čímž vznikla naše hvězda, kterou známe jako Slunce.