Rozdział I - Układ Słoneczny





Układ Słoneczny



Czym jest układ planetarny?

Układ planetarny to planety i inne ciała niebieskie, krążące  wokół wspólnego centrum masy, zazwyczaj położonego wewnątrz gwiazdy. System planetarny, w którym znajduje się Ziemia nazywamy Układem Słonecznym. Obecnie znanych jest 275 (pozasłonecznych) systemów planetarnych (w tym 31 systemów wielokrotnych, czyli z więcej niż jedna planeta). Dwa spośród tych systemów planetarnych to systemy sformowane wokół pulsarów; krążą w nich łącznie 4 planety, przy czym jeden z tych systemów wokół pulsara jest wielokrotny (krążą w nim 3 planety). Najczęściej pozasłoneczne układy planetarne znacznie różnią się od Układu Słonecznego, co po części może wynikać z niedoskonałości obecnych metod ich wykrywania. Najłatwiej wykrywa się planety o dużej masie, silnie zaburzających ruch lub promieniowanie docierające z gwiazdy macierzystej, stąd na liście znanych planet najwięcej jest planet o masie rzędu masy Jowisza, znajdujących się na orbitach o stosunkowo małym promieniu (tak zwane gorące Jowisze).





Jak powstał Układ Słoneczny?


Przed pięcioma miliardami lat Układ Słoneczny był prawdopodobnie wirującym obłokiem gazu i pyłu. Stopniowo centrum chmury uległo kondensacji w protogwiazdę (tworzącą się dopiero gwiazdę), która zapadła sie tworząc Słońce. Następnie gaz skupiał się w podobny sposób tworząc planety zewnętrzne - Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna - z których każda posiadała małe twarde jądro otoczone gazem. Skaliste, wewnętrzne planety - Merkury, Wenus, Ziemia i Mars - mogły powstać podobnie skupiając się w twardą materię, z której została uwolniona większość gazów. Ale materiał, z którego powstały mógł też pochodzić z protogwiazdy Słońca, a następnie ulec skupieniu w małe skalne bryłki zwane pantezymale. Ten opis powstania Układu Słonecznego (US) jest zmodyfikowan± wersj± teorii zwanej hipotez± mgławic, po raz pierwszy sformułowan± przez Pierre Laplace'a w 1796 roku.





Czym jest pas planetoid znajduj±cy się miedzy Marsem a Jowiszem?

W obszarze tym znajduje się wiele małych ciał niebieskich – planetoid, z których znane s± już dziesi±tki tysięcy. 220 planetoid ma ¶rednicę przekraczaj±c± 100 km. Pas planetoid jest nazywany głównym pasem planetoid, gdyż nie jest jedyny. Odkryto również skupiska planetoid zwane Trojanami i Grekami (na orbicie Jowisza wokół odległo¶ci k±towej 60 stopni przed i za planet±), także grupę Centaurów (między Saturnem i Neptunem), oraz Pas Kuipera z obiektami transneptunowymi (znajduj±cymi się za orbit± Neptuna).



_______________________________________________________





Planeta



Czym takim jest planeta?

Ciało niebieskie kr±ż±ce dookoła gwiazdy, obracaj±ce się wokół własnej osi i ¶wiec±ce ¶wiatłem odbitym od gwiazd.



Co to planeta karłowata?

Ciało niebieskie, które spełnia tylko kilka warunków definicji planety i nie może być zaliczone do planet głównych. Przykładem jest Pluton, który utracił status planety w 2006 r. po sympozjum Międzynarodowej Unii Astronomicznej w Pradze, podczas której zmieniono definicję planety.



Co oznaczaj± poszczególne kategorie w opisach planet poniżej?

Odległo¶ć od Słońca w mln km: Jak daleko jest położona planeta od naszej gwiazdy centralnej.
Okres obiegu wokół Słońca: Czas jaki jest potrzebny planecie na całkowity obieg wokół Słońca.

Okres rotacji: Czas jaki planeta potrzebuje na obrót wokół własnej osi.
¦rednica (km): ¦rednica planety podana w kilometrach.
Masa (Ziemia = 1): Masa względem Ziemi, gdzie masa Ziemi wynosi 5973600000000000000000 ton.
Objęto¶ć (Ziemia = 1): Objęto¶ć planety względem Ziemi, gdzie objęto¶ć Ziemi wynosi 1083200000 ton.
Gęsto¶ć (g/cm³): Gęsto¶ć planety. Czyli ile waży (w gramach) 1 cm³ danej planety.
Prędko¶ć ruchu po orbicie (km/s): Prędko¶ć planety po orbicie. Wyrażona w kilometrach na sekundę.
Liczba znanych księżyców: Ilo¶ć poznanych księżyców danej planety.




___________________________________________________


Planety US



I Merkury.





Odległo¶ć od Słońca w mln km: 59,9
Okres obiegu wokół Słońca: 87,969 dnia

Okres rotacji: 58,65 dni
¦rednica (km): 4878
Masa (Ziemia = 1): 0,056
Objęto¶ć (Ziemia = 1): 0,05
Gęsto¶ć (g/cm³): 5,43
Prędko¶ć ruchu po orbicie (km/s): 47,4
Liczba znanych księżyców: 0



Merkury jest pierwsz± i najmniejsz± planet± naszego Układu. Ciężko zobaczyć go z Ziemi, ponieważ zawsze pojawia się blisko Słońca. Merkury jest pozbawiony atmosfery. Płaszcz pod skorup± składa się ze stopionych skał, a w ¶rodku planety znajduje się j±dro żelazne. Merkury kr±ży wokół Słońca szybko, jednak wokół swojej osi wolno, co sprawia, że wschód Słońca następuje na nim co 176 dni. Jest on jednym z najgorętszych i jednocze¶nie najzimniejszych planet Układu Słonecznego. Maksymalna temperatura na Merkurym wynosi +427°C, a minimalna -212°C.

Merkury ma wiele kraterów, występuj± na nim góry a także kilka płaskich obszarów. Największy krater o nazwie Caloris Planitia ma ¶rednicę 1300 km. Sonda kosmiczna "Mariner 10" zbliżyła się do tej planety po przebyciu prawie 170 milionów kilometrów, a jej podróż trwała 146 dni. "Mariner 10" przeleciał obok Merkurego trzy razy fotografuj±c go. Odkryto wtedy, że jego powierzchnię przecinaj± wielkie, strome skarpy o wysoko¶ci ponad 3 km, które przecinaj± ¶ciany kraterów i ci±gn± się na przestrzeni setek kilometrów. Około 14 razy w każdym stuleciu Merkury przesuwa się dokładnie między Słońcem a Ziemi±. Astronomowie nazywaj± to przej¶ciem Merkurego przez tarczę słoneczn±. Planeta ta jest wtedy widoczna jako mała plamka przesuwaj±ca się ze wschodu na zachód przez tarczę Słońca.







II. Wenus





Odległo¶ć od Słońca w mln km: 108,2
Okres obiegu wokół Słońca: 224,7 doby

Okres rotacji: 243 doby
¦rednica (km): 12104
Masa (Ziemia = 1): 0,815
Objęto¶ć (Ziemia = 1): 0,88
Gęsto¶ć (g/cm³): 5,24
Prędko¶ć ruchu po orbicie (km/s): 35,0
Liczba znanych księżyców: 0



Wenus jest drug± planet± od Słońca i jest ona otoczona obłokami truj±cych gazów. Jest bardzo jasna ponieważ jej gęste chmury bardzo dobrze odbijaj± ¶wiatło. Maksymalna temperatura na Wenus dochodzi do +482°C. Czas obrotu Wenus wokół osi jest najdłuższy w Układzie Słonecznym i wynosi aż 243 doby - mniej niż na okr±żenie Słońca, przez co dzień na Wenus jest dłuższy niż rok. Planeta ta wiruje w przeciwn± stron± niż porusza się po swojej orbicie, jest to tzw. "obrót wsteczny". Pierwsza sonda, jaka wyl±dowała na Wenus, po około godzinie została zniszczona przez jej wysok± temperaturę i ci¶nienie. W 1978 r. amerykańska sonda kosmiczna "Pioneer - Venus" stała się sztucznym satelit± tej planety. Dzięki niej odkryto na jej powierzchni rozległe płaskie równiny z kraterami, dolinami oraz pasmami górskimi, a także wulkany.







III. Ziemia





Odległo¶ć od Słońca w mln km: 149,6
Okres obiegu wokół Słońca: 365 dni 6h
Okres rotacji: 23 h 56 min
¦rednica (km): 12752
Masa (Ziemia = 1): 1,000
Objęto¶ć (Ziemia = 1): 1,00
Gęsto¶ć (g/cm³): 5,52
Prędko¶ć ruchu po orbicie (km/s): 29,8
Liczba znanych księżyców: 1



Ziemia jest trzeci± planet± od Słońca i jedyn±, na której istnieje życie (bynajmniej dotychczas nie udowodniono go na innych planetach naszego Układu Słonecznego). Uważa się, że powstała ona około 4,6 miliarda lat temu, a jej temperatura wynosiła wtedy 4000°C. Wyj±tkowo¶ć Ziemi polega na tym, że występuje na niej woda i zawieraj±ca tlen atmosfera. W grudniu Ziemia znajduje się nieco bliżej Słońca, a w czerwcu jest najbardziej od niego oddalona. O¶ Ziemi jest nachylona w stosunku do Słońca, dzięki czemu mamy pory roku. Obroty Ziemi wokół własnej osi powoduj± zjawiska dnia i nocy.

Atmosfera Ziemi składa się głównie z azotu i tlenu, ma grubo¶ć około 100 km i składa się z kilku warstw. Jedn± z najważniejszych jest warstwa ozonowa, która rozci±ga się na wysoko¶ci ok. 20-35 km i pełni rolę tarczy osłaniaj±cej nas przed szkodliwym promieniowaniem. Pocz±tkowo na Ziemi nie było oceanów. Powstały one dopiero wskutek wybuchów wulkanów, które po emisji dużej ilo¶ci gazów tworzyły chmury, przez co zaczęły padać deszcze. Było to pierwszym czynnikiem, który wpłyn±ł na powstanie na Ziemi życia.







IV. Mars





Odległo¶ć od Słońca w mln km: 227,9
Okres obiegu wokół Słońca: 686,738 dnia
Okres rotacji: 24 h 37 min
¦rednica (km): 6788
Masa (Ziemia = 1): 0,107
Objęto¶ć (Ziemia = 1): 0,15
Gęsto¶ć (g/cm³): 3,04
Prędko¶ć ruchu po orbicie (km/s): 24,1
Liczba znanych księżyców: 2



Mars jest widoczny na niebie jako czerwony, podobny do gwiazdy punkt. Jest on skalist± planet±, któr± pokrywaj± czerwone pustynie, st±d popularna nazwa - Czerwona Planeta. Atmosfera składa się w większo¶ci z dwutlenku węgla, co uniemożliwia oddychanie. Występuj± tam potężne burze pyłowe, jest tam niezwykle zimno, a powierzchnia planety pokryta jest okruchami skał. Maksymalna temperatura na Marsie dochodzi do +27°C, a minimalna -126°C. Powierzchnia Czerwonej Planety jest urozmaicona - tworz± je kratery, góry, doliny i wulkany. 2 księżyce Marsa s± prawdopodobnie fragmentami planetoid, a s± to Phobos i Deimos.

Zdjęcia przekazane przez sondę "Mariner 9" wystrzelon± w 1972 roku ujawniły, że na Marsie można spotkać dwa różne typy krajobrazów. Północna czę¶ć planety to w większo¶ci wygładzona równina pokryta law±, która wypłynęła z wulkanów, południowa za¶ zryta jest głębokimi kraterami. "Mariner" sfotografował także ogromn±, kolist± nieckę na powierzchni Marsa, któr± nazwano Hellas Planitia i która jest najniższym punktem na powierzchni Marsa. Powstała ona w wyniku uderzenia planetoidy. "Mariner 9" odkrył także rozpadlinę przecinaj±c± centraln± czę¶ć planety, któr± nazwano Valles Marineri (Dolina Marinera), 10 razy dłuższa i 3 razy głębsza niż Wielki Kanion Kolorado i ma ponad 6 km głęboko¶ci. Na Marsie odkryto również tr±by powietrzne. Zawirowania w atmosferze Marsa spowodowane s± pr±dami konwekcyjnymi, których przyczyn± jest różnica temperatur pomiędzy nagrzan± powierzchni± i chłodnym powietrzem.







     V. Jowisz





Odległo¶ć od Słońca w mln km: 778,3
Okres obiegu wokół Słońca: 11 lat 315 dni
Okres rotacji: 9,8 godzin
¦rednica (km): 142800
Masa (Ziemia = 1): 317,9
Objęto¶ć (Ziemia = 1): 1316
Gęsto¶ć (g/cm³): 1,32
Prędko¶ć ruchu po orbicie (km/s): 13,1
Liczba znanych księżyców: 63



Jowisz wybrzusza się na równiku i spłaszcza na biegunach z powodu dużych wirowań. Wiatry na nim osi±gaj± prędko¶ć do 500 km/h. Szybki ruch wirowy i ciepło z wnętrza planety powoduj± powstanie silnych wiatrów, dziel±cych atmosferę na równoleżnikowe pasy opadaj±cych lub wznosz±cych się gazów. Na tarczy Jowisza widać też cyklon o ¶rednicy dwukrotnie większej od Ziemi, zwany Wielk± Czerwon± Plam±. Ten huragan szaleje na Jowiszu od co najmniej 300 lat. Na Jowiszu występuje wodór i hel, z których zbudowane s± gwiazdy. Jowisz jest pierwsz± z czterech wielkich planet - gazowych gigantów i jednocze¶nie największ± planet± Układu Słonecznego. Jest on gazowa kul±, choć posiada prawdopodobnie j±dro z płynnych skał. Obłoki na Jowiszu tworz± jedn± warstwę, jednak jej skład nie jest jeszcze zidentyfikowany.

Galileusz odkrył cztery księżyce Jowisza prawie 400 lat temu. Były to pierwsze obiekty w przestrzeni kosmicznej odkryte za pomoc± teleskopu. Od nazwiska odkrywcy nosz± one nazwę księżyców galileuszowskich, a s± to: Io, Europa, Ganimedes i Callisto, przy czym Ganimedes to największy księżyc w Układzie Słonecznym. Pewne obszary jego powierzchni pokrywaj± dziwne bruzdy, które ci±gn± się na tysi±ce kilometrów. Callisto za¶ najbardziej przypomina nasz Księżyc i jest całkowicie pokryty kraterami.

16 lipca 1994 roku ogromne kawałki komety Shoemaker - Levy 9 zderzyły się z Jowiszem. Odłamki tej komety poruszały się z prędko¶ci± 60 km/s. Po niedługim czasie eksplodowały, a fontanna rozgrzanej materii kometarnej zmieszała się z gor±cymi gazami atmosfery Jowisza, które uniosły się na wysoko¶ć kilku tysięcy kilometrów ponad warstwę obłoków spowijaj±cych planetę olbrzyma. Gdy wyrzucona w górę materia opadła z powrotem ku stratosferze Jowisza, utworzyła ciemn± plamę w kształcie półksiężyca. Otaczała ona nieduży, jeszcze ciemniejszy ¶lad, który powstał w miejscu wtargnięcia komety w atmosferę. Dwa dni póĽniej inny odłamek komety uderzył w Jowisza z tak± sił±, że fontannę wyrzuconej materii roz¶wietlił blask przewyższaj±cy jasno¶ć całej planety. Ostatecznie powierzchnia Jowisza została naznaczona 21 ciemnymi piętnami. ¦rednica każdego z nich przewyższała ¶rednicę Ziemi.







VI. Saturn





Odległo¶ć od Słońca w mln km: 1427
Okres obiegu wokół Słońca: 29 lat 167 dni
Okres rotacji: 10 h 14 min
¦rednica (km): 120660
Masa (Ziemia = 1): 95,1
Objęto¶ć (Ziemia = 1): 755
Gęsto¶ć (g/cm³): 0,7
Prędko¶ć ruchu po orbicie (km/s): 9,6
Liczba znanych księżyców: 60


Saturn jest szóst± planet± od Słońca, drug± co do wielko¶ci (po Jowiszu), planet± naszego Układu. Jest jedn± z planet zewnętrznych, gazowych gigantów. Jest bardzo zimny, ponieważ znajduje się bardzo daleko od Słońca i otrzymuje od niego zaledwie 1/10 ilo¶ci ciepła i ¶wiatła co Ziemia. Pier¶cienie wokół Saturna, odkryte przez Galileusza, czyni± go jedn± z najpiękniejszych planet Układu Słonecznego. S± ich setki, a rozci±gaj± się one na przestrzeni tysięcy kilometrów. Prawdopodobnie składaj± się z milionów brył lodu o ¶rednicy od kilku centymetrów do kilkudziesięciu metrów, które s± widoczne za pomoc± teleskopu. Ich grubo¶ć wynosi zaledwie około 10 metrów. Najprawdopodobniej pier¶cienie tworzy materiał, z którego kiedy¶ miał się uformować księżyc. 7 spo¶ród pier¶cieni jest oznaczonych kolejnymi literami alfabetu od A do G.

Okres obiegu Saturna wokół własnej osi trwa prawie 11 godzin. Atmosfera jego składa się głównie z wodoru, helu i amoniaku. Tytan, największy z księżyców Saturna, jest jedynym księżycem w Układzie Słonecznym otoczonym atmosfer± podobn± do ziemskiej. Inny księżyc Saturna, Phoebe, nie powstał w otoczeniu planety, lecz został przechwycony przez jej siły grawitacyjne. Zawiera on dużo mniej lodu i więcej skał niż inne księżyce Saturna. Phoebe okr±ża planetę w kierunku odwrotnym od większo¶ci pobliskich księżyców, s jej orbita jest mocno nachylona do równika planety. W maju 2005 roku odkryto kolejnych 12 księżyców Saturna, co daje ł±cznie liczbę 46.







    VII. Uran





Odległo¶ć od Słońca w mln km: 2870
Okres obiegu wokół Słońca: 84,014 lat
Okres rotacji: 10 h 49 min
¦rednica (km): 51108
Masa (Ziemia = 1): 14,5
Objęto¶ć (Ziemia = 1): 52
Gęsto¶ć (g/cm³): 1,27
Prędko¶ć ruchu po orbicie (km/s): 6,8
Liczba znanych księżyców: 27



Uran jest kolejn± spo¶ród planet zewnętrznych, będ±cych gazowymi olbrzymami. Z Ziemi jest ledwo widoczny nawet przez teleskop, gdyż znajduje się w odległo¶ci 2870 mln km od Słońca. W 1781 roku Brytyjczyk, Williama Herschel, odkrył tę planetę obserwuj±c niebo przez własnoręcznie zbudowany teleskop. Przez to, że nachylenie płaszczyzny równika Urana do płaszczyzny jego orbity wynosi 98°, planeta wiruje wokół własnej osi ruchem wstecznym. Jego pole magnetyczne jest 3 razy silniejsze niż na naszej planecie. Pier¶cienie Urana, których jest 11, s± bardzo niewyraĽne i ciężko je zobaczyć z Ziemi. S± jednak mocniejsze od pier¶cieni Jowisza, a odkryto je w 1977 roku. Uran zielonkawy kolor zawdzięcza chmurom metanu w górnych warstwach atmosfery. Różnice temperatur nie s± duże i wynosz± od -208°C do -212°C. Wiele wiadomo¶ci o Uranie przekazał na Ziemię "Voyager 2". Dopiero od tej pory znamy dokładnie czas obrotu Urana. Uran wyróżnia się w¶ród gazowych gigantem tym, że nie ma skalnego j±dra. Górna warstwa jego atmosfery składa się głównie z wodoru i helu, a w warstwach niższych tworz± się metanowe chmury. Metan pochłania ¶wiatło czerwone, dlatego też Uran ogl±dany z przestrzeni kosmicznej jest zielono - niebieski.







    VIII. Neptun





Odległo¶ć od Słońca w mln km: 4497
Okres obiegu wokół Słońca: 164,78 lat
Okres rotacji: 15 h 40 min
¦rednica (km): 49530
Masa (Ziemia = 1): 17,2
Objęto¶ć (Ziemia = 1): 44
Gęsto¶ć (g/cm³): 1,77
Prędko¶ć ruchu po orbicie (km/s): 5,4
Liczba znanych księżyców: 13



Neptun jest najbardziej odległ± i najmniejsz± planet± gazow±. Okres obiegu wokół Słońca trwa blisko 165 lat, a porusza się ona ze ¶redni± prędko¶ci± 5,4 km/s. J±dro Neptuna stanowi około 50% jego objęto¶ci i jest zbudowane ze skał i lodu. Otacza je amoniak i metan, co nadaje mu niebieskie zabarwienie. Prędko¶ć wiatrów dochodzi do 2,5 tys. km/h. Występuj± tam również burze w formie wielkiej ciemnej plamy. Na jednym z księżyców Neptuna, lodowym Trytonie, odkryto także gejzery. Sonda Voyager 2 potwierdziła wcze¶niejsze przypuszczenia o istnieniu pier¶cieni wokół Neptuna. Na skutek oddziaływań z satelitami magnetosfera Neptuna ma zmienn± geometrię.