Słoneczne imperium

Autor: Katarzyna Czernecka

Od niepamiętnych czasów ludzie obserwujący niebo widzieli to samo: Słońce wyłaniające się rano na wschodzie znad widnokręgu, potem przesuwające się ku zachodowi i znikające wieczorem na zachodzie za horyzontem. Dziś jest dla nas oczywiste, że Ziemia wraz z siedmioma planetami oraz ogromną liczbą mniejszych ciał krąży wokół Słońca. Planety Układu Słonecznego (podane w kolejności od Słońca) to: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. Do niedawna także Pluton był zaliczany do planet, obecnie uznawany jest za planetę karłowatą. Zarówno planety, jak i ich księżyce oraz pozostałe ciała układu słonecznego są ciałami drobnymi w porównaniu ze Słońcem i znajdują się pod wpływem nie tylko przyciągania z jego strony, ale i jego promieniowania. Wszystkie planety są ciałami zimnymi, świecącymi odbitym światłem słonecznym.

Słońce

Jedną z wielu miliardów gwiazd w Galaktyce jest Słońce, które znajduje się na jej peryferiach, w odległości ok. 30 000 lat świetlnych od centrum, w jednym ze spiralnie ułożonych ramion. W klasyfikacji wielkości gwiazd w oparciu o długość ich promieni, Słońce zalicza się do karów, czyli gwiazd znacznie mniejszych od nadolbrzymów i olbrzymów, zarazem jednak o wiele większych od białych karów i gwiazd neutronowych. Przy swojej masie (ok. 1,991*10³⁰ kg) Słońce może utrzymać się na ciągu głównym ewolucji przez ok. 10 mld lat. W tej fazie znajduje się ono już od ok. 5 mld lat, zatem pozostanie dla nas wydajnym źródłem energii przez następne 5 mld lat, po czym zacznie się przekształcać w czerwonego olbrzyma. Temperatura w centrum jądra wynosi 15 mln K, a na powierzchni fotosfery (widocznej w postaci tarczy) 5785 K; w atmosferze słonecznej (chromosferze i koronie) ponownie wzrasta do ok. 1 mln K. Słońce składa się głównie z wodoru i helu, a zachodzące w jądrze termojądrowe reakcje przemiany wodoru w hel są źródłem energii słonecznej.

Do góry

Układ słoneczny

Układ Słoneczny (albo Układ Planetarny) jest to zespół ciał niebieskich poruszających się w przestrzeni wraz ze Słońcem. Granice tej przestrzeni zwanej przestrzenią międzyplanetarną i traktowanej jako jedna ze składowych Układu, nie są dokładnie znane. Zakładając, że wyznaczone są przez zasięg oddziaływania grawitacyjnego Słońca, powinny biec w połowie drogi do najbliższych gwiazd, czyli 3000 razy dalej niż orbita Neptuna.

Słońce koncentruje prawie 100% masy układu. Uzależnia zatem sposób poruszania się większości należących do niego obiektów.

Tak więc:

Wszystkie planety krążą wokół Słońca po orbitach eliptycznych w kierunku jego obrotu;
Czas trwania pełnego obiegu planety zależy od jej oddalenia od Słońca;
Planety i planetoidy krążą po orbitach leżących w płaszczyznach lekko nachylonych do płaszczyzny ekliptyki;
Planety (z wyjątkiem Wenus i Urana) obracają się wokół własnych osi w kierunku ich ruchu obiegowego;
Orbity większości księżyców związane są z płaszczyznami równików ich macierzystych planet.

Do góry

Budowa układu słonecznego

W Układzie Słonecznym potwierdzono do tej pory istnienie 8 planet, 63 księżyców, prawie 2000 tys. różnej wielkości planetoid, licznych komet, ciał meteorowych oraz międzyplanetarnego pyłu i gazu. Planety położone pomiędzy Słońcem a pasem planetoid (biorąc pod uwagę cechy fizyczne i parametry orbit nazywane planetami typu ziemskiego) mają niewielkie rozmiary i znaczną gęstość. Są to Merkury, Wenus, Ziemia, Mars. Planety usytuowane poza pasem planetoid (Jowisz, Saturn, Uran i Neptun - planety olbrzymy) cechują się dużymi rozmiarami i niewielką gęstością.

Do góry

Powstanie układu słonecznego

Układ Słoneczny powstał najprawdopodobniej z zagęszczenia pierwotnej mgławicy protoplanetarnej. Być może proces ten został wywołany ciśnieniem fali uderzeniowej powstałej po wybuchu pobliskiej supernowej, jednak zdania na ten temat są podzielone. Niezależnie od przyczyny inicjujące grawitacyjne opadanie cząsteczek materii (kolaps grawitacyjny), ich prędkość zwiększyła się wraz ze wzrostem siły przyciągania ośrodka koncentracji. Centralny obiekt ożywił Słońce, a otaczający je dysk podzielił się na rozmaite ciała niebieskie: planety i inne składniki Układu Słonecznego.

Do góry

Planety układu słonecznego

Merkury - pierwsza planeta Układu Słonecznego. Jest planetą z grupy planet ziemskich, tzn. mających skalistą powierzchnię. Pod względem budowy Merkury bardzo podobny jest do Ziemi. Mimo, że jest najtrudniejszą do obserwacji widoczną gołym okiem planetą, znana była już w starożytności. Merkury nie posiada księżyców.
Wenus - druga planeta według oddalenia od Słońca. Wenus jest trzecim pod względem jasności widocznym na niebie ciałem niebieskim zaraz po Słońcu i Księżycu. Obserwacje tej planety są możliwe tylko wieczorem i rano. Oblekają ją gęste chmury odbijające większość światła słonecznego. Nie posiada naturalnego satelity. Znak Wenus oznacza płeć kobiety.
Ziemia - trzecia w kolejności i piąta co do wielkości planeta Układu Słonecznego. Wokół Ziemi krąży jeden naturalny satelita - Księżyc oraz prawdopodobnie dwa księżyce pyłowe (księżyce Kordylewskiego) i znaczna liczba sztucznych satelitów. Jest największą z planet skalistych w Układzie Słonecznym. Dotychczas jest jedynym znanym miejscem występowania życia.
Mars - czwarta od Słońca planeta Układu Słonecznego. Powierzchnia planety jest pokryta tlenkami żelaza. Mars jest jedną z pięciu planet widocznych gołym okiem. Przy obserwacji wydaje się być rdzawo-czerwona. Jej nazwa pochodzi od imienia rzymskiego boga wojny - Marsa. Posiada dwa niewielkie księżyce o nieregularnych kształtach - Fobosa i Deimosa. Przypuszcza się, że mogło na niej kiedyś powstać życie, obecnie nie ma na to dowodów.
Jowisz - piąta od Słońca i największa planeta Układu Słonecznego. Posiada wiele księżyców (co najmniej 63) oraz pierścienie. To planeta gazowa. Masa Jowisza jest 2,5 raza większa od całkowitej masy wszystkich pozostałych planet. Jest on tak masywny, że powoduje przesunięcie się barycentrum Układu Słonecznego ponad powierzchnię Słońca. Jowisz jest także najszybciej obracającą się planetą układu, co powoduje duże spłaszczenie planety.
Saturn - szósta planeta Układu Słonecznego. To gazowy olbrzym, drugi pod względem masy i wielkości po Jowiszu, jednocześnie posiada najmniejsza gęstość ze wszystkich planet całego Układu. Charakterystyczną cechą Saturna są pierścienie składające się głównie z lodu i z odłamków skalnych. Obecnie znamy 56 naturalnych satelitów Saturna. Jego średnica biegunowa jest o ok. 10% krótsza od równikowej. To wynik szybkiej rotacji wokół osi i jego gazowo-ciekłej budowy. Pozostałe gazowe olbrzymy także są spłaszczone, ale w mniejszym stopniu.
Uran - siódma w kolejności od Słońca planeta Układu Słonecznego. Jest także trzecią co do wielkości i czwartą pod względem masy planetą naszego systemu. Należy do grupy gazowych olbrzymów. Uran jako jedyny otrzymał nazwę od boga greckiego Uranosa (pozostałe planety noszą imiona bóstw rzymskich). Posiada 27 odkrytych księżyców.
Neptun - ósma i ostatnia planeta Układu Słonecznego. Zalicza się do planet gazowych, zwanych gazowymi olbrzymami. Posiada 13 odkrytych księżyców, spośród których największy jest Tryton. Nazwa tej planety pochodzi od rzymskiego boga - władcy mórz - Neptuna.

Do góry

Słowniczek

Barycentrum - geometryczny środek ciężkości dwóch lub więcej mas związanych siłą grawitacji. Dla Słońca znajduje się ono około 300 000 km ponad powierzchnią gwiazdy, lecz przez wpływ głównie Jowisza i Saturna cały czas zmienia się jego położenie.
Chromosfera - środkowa warstwa atmosfery słonecznej o grubości 12 do 14 tys. km, którą gołym okiem widać tylko podczas zaćmienia Słońca jako jasnoczerwoną tarczę. Temperatura w chromosferze rośnie w miarę zbliżania się do korony słonecznej, osiągając w jej dolnej części 1 mln K.
Ekliptyka - wielkie koło na sferze niebieskiej, po którym w ciągu roku pozornie porusza się Słońce obserwowane z Ziemi.
Fotosfera - dolna warstwa atmosfery słonecznej o grubości 200-300 km, której powierzchnię widzimy jako białą tarczę słoneczną. Przeciętna temperatura fotosfery wynosi ok. 5800 K, w wielu miejscach jest jednak niższa, co obserwujemy jako plamy na Słońcu.
Kolaps grawitacyjny - grawitacyjne opadanie międzygwiezdnego pyłu i gazu na zagęszczoną część obłoku materii międzygwiazdowej, której masa jest w danej przestrzeni dominująca.
Kometa - ciało niebieskie, zwykle krążące dookoła Słońca po bardzo wydłużonej orbicie eliptycznej (okres obiegu kilka do kilkudziesięciu i więcej lat). W dużej odległości od Słońca kometa składa się tylko z jądra zbudowanego z ciał meteorowych, pyłu i brył lodowych. W miarę zbliżania się Słońca, pod wpływem nasilającego się promieniowania słonecznego z jej jądra wydziela się najpierw gazowa otoczka (koma, która wraz z jądrem tworzy głowę komety), a następnie długi czasami na kilkaset milionów kilometrów warkocz, skierowany w stronę przeciwną względem Słońca. Kometa świeci odbitym światłem słonecznym i światłem własnym pochodzącym z fluorescencji gazów. Jej masa w porównaniu z masą planet jest znikomo mała. Komety obiegają słońce po wydłużonych orbitach eliptycznych lub parabolicznych nachylonych pod różnymi kątami do płaszczyzny ekliptyki.
Kontrakcja grawitacyjna - powolne, postępujące skokowo, kurczenie się wewnętrznych sfer protogwiazdy pod wpływem grawitacji, w którego wyniku szybko rośnie ich temperatura. Kontrakcja grawitacyjna jest kolejnym etapem ewolucji protogwiazd uformowanych w procesie kolapsu grawitacyjnego.
Korona słoneczna - zewnętrzna warstwa atmosfery słonecznej. Niewykluczone, że jej gazy w stanie bardzo rozrzedzonym sięgają nawet poza orbitę ziemską. Jest widoczna gołym okiem tylko podczas całkowitego zaćmienia Słońca jako niebieska i postrzępiona jego otoczka.
Księżyc - ciało niebieskie poruszające się po orbicie wokółplanetarnej. Naturalny satelita planety utrzymywany jej siłami grawitacji i wraz z nią obiegający Słońce.
Meteoroidy - drobne bryły materii międzyplanetarnej powstałe w wyniku rozpadu komet lub kolizji planetoid. Wchodząc w atmosferę ziemską, zaczynają się żarzyć, wywołując efekt spadających gwiazd. Większość meteoroidów wyparowuje w atmosferze w wyniku tarcia. Największe jednak spadają na powierzchnię Ziemi jako meteory, wybijając w niej różnej wielkości kratery.
Orbita - krzywa, po jakiej ciało porusza się w przestrzeni kosmicznej, może być eliptyczna lub hiperboliczna, Ew. w skrajnych przypadkach kołowa lub paraboliczna.
Orbitowanie - krążenie po orbicie (kołowej lub eliptycznej).
Planeta - ciało niebieskie o średnicy większej od 1000 km, krążące wokół Słońca lub innej gwiazdy po własnej orbicie.
Planetoida (asteroida) - ciało niebieskie o budowie zbliżonej do planety, lecz o małej średnicy (do kilkuset kilometrów), krążące wokół Słońca. znanych jest ok. 2000 planetoid krążących między orbitami Marsa i Jowisza. Orbity niektórych przecinają orbitę Jowisza (Odyseusz, Hidalgo), a nawet Saturna (Chiron). Są też takie, których orbity przecinają orbitę Ziemi (Ikar, Hermes).
Supernowa - gwiazda nowa, która w chwili maksimum jasności oddziela gazową otoczkę, rozszerzającą się i rozpraszającą stopniowo w przestrzeni. W gwieździe supernowej wybuch następuje w całym wnętrzu gwiazdy. Przypuszcza się, że w pewnym momencie jądro takiej gwiazdy kurczy się bardzo szybko i zwiększa temperaturę nawet do biliona kelwinów. W krótkim czasie supernowa jest w stanie wypromieniować kilkaset miliardów razy więcej energii niż Słońce.