"Budowa układu słonecznego"

Jak powstał Układ Słoneczny

Powstanie Układu Słonecznego wyjaśnia teoria Wielkiego Wybuchu (Big Bang). Układ Słoneczny powstał około 5 - 6 miliardów lat temu z obłoku gazowo - pyłowego, który przyciągał materię ku gęstniejącemu jądru. W środku obłoku gaz kurczył się szybciej niż w zewnętrznych warstwach i powstało Słońce, a pozostała materia utworzyła dysk wokół niego. Ok. 50 milionów lat później zaczęły zachodzić reakcje jądrowe (przekształcenie wodoru w hel), co spowodowało, że Słońce zaczęło świecić. We wcześniej powstałym dysku cząsteczki się ze sobą zderzały i łączyły w pył tworząc większe obiekty. Kolizje różnorodnych obiektów doprowadziły do powstania dużych ciał, z których ostatecznie powstały planety. W pierwszej kolejności utworzyły się 4 planety wewnętrzne czyli: Merkury, Wenus, Ziemia i Mars. Planety zewnętrzne: Jowisz , Saturn , Uran , Neptun , zaś tworzyły głównie gazy, a uformowały się one ze skalno - lodowych brył krążących w dalszej odległości od Słońca.

Ciała planetarne

Słońce i planety nie są jedynymi ciałami Układu Słonecznego. Przerwę między Marsem a Jowiszem zapełnia pas planetoid. Naukowcy uważają, że mogłaby się z nich utworzyć kolejna planeta, jednak grawitacja Jowisza nie pozwoliła na to. Innymi ciałami znajdującymi się w naszym Układzie są komety. Przebywają one na obrzeżach zewnętrznego Układu Słonecznego poza orbitą Neptuna. Podobnie jak planety zewnętrzne, komety zbudowane są ze skał, lodu wodnego, zamrożonego metanu, amoniaku i cyjanowodoru. Układ Słoneczny jest otoczony przez Chmurę Oorta - wiązkę komet, a łącznikiem między nim a wewnętrznym Układem Słonecznym jest pas Kuipera - rejon poza orbitą Neptuna w odległości 30 do 100 AU od Słońca, zawierający wiele małych, lodowych ciał.

Obiekty w Układzie Słonecznym

Wokół Słońca krąży 8 planet :

Merkury

• Odległość od Słońca w mln km: 59,9

• Okres obiegu wokół Słońca: 87,969 dnia

• Okres rotacji: 58,65 dni

• Średnica (km): 4878

• Masa (Ziemia = 1): 0,056

• Objętość (Ziemia = 1): 0,05

• Gęstość (g/cm³): 5,43

• Prędkość ruchu po orbicie (km/s): 47,4

• Liczba znanych księżyców: 0

Merkury jest pierwszą i najmniejszą planetą naszego Układu. Ciężko zobaczyć go z Ziemi, ponieważ zawsze pojawia się blisko Słońca. Merkury jest pozbawiony atmosfery. Płaszcz pod skorupą składa się ze stopionych skał, a w środku planety znajduje się jądro żelazne. Merkury krąży 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 jednocześnie najzimniejszych planet Układu Słonecznego. Maksymalna temperatura na Merkurym wynosi +427°C, a minimalna -212°C.

Merkury ma wiele kraterów, występują na nim góry a także kilka płaskich obszarów. Największy krater o nazwie Caloris Planitia ma średnicę 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 fotografując go. Odkryto wtedy, że jego powierzchnię przecinają wielkie, strome skarpy o wysokości ponad 3 km, które przecinają ściany kraterów i ciągną się na przestrzeni setek kilometrów. Około 14 razy w każdym stuleciu Merkury przesuwa się dokładnie między Słońcem a Ziemią. Astronomowie nazywają to przejściem Merkurego przez tarczę słoneczną. Planeta ta jest wtedy widoczna jako mała plamka przesuwająca się ze wschodu na zachód przez tarczę Słońca.

Wenus

• Odległość od Słońca w mln km: 108,2

• Okres obiegu wokół Słońca: 224,7 doby

• Okres rotacji: 243 doby

• Średnica (km): 12104

• Masa (Ziemia = 1): 0,815

• Objętość (Ziemia = 1): 0,88

• Gęstość (g/cm³): 5,24

• Prędkość ruchu po orbicie (km/s): 35,0

• Liczba znanych księżyców: 0

Wenus jest drugą planetą od Słońca i jest ona otoczona obłokami trujących gazów. Jest bardzo jasna ponieważ jej gęste chmury bardzo dobrze odbijają światło. 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 okrążenie Słońca, przez co dzień na Wenus jest dłuższy niż rok. Planeta ta wiruje w przeciwną stroną niż porusza się po swojej orbicie, jest to tzw. "obrót wsteczny". Pierwsza sonda, jaka wylądowała na Wenus, po około godzinie została zniszczona przez jej wysoką temperaturę i ciśnienie. W 1978 r. amerykańska sonda kosmiczna "Pioneer - Venus" stała się sztucznym satelitą tej planety. Dzięki niej odkryto na jej powierzchni rozległe płaskie równiny z kraterami, dolinami oraz pasmami górskimi, a także wulkany.

Ziemia

• Odległość od Słońca w mln km: 149,6

• Okres obiegu wokół Słońca: 365 dni 6h

• Okres rotacji: 23 h 56 min

• Średnica (km): 12752

• Masa (Ziemia = 1): 1,000

• Objętość (Ziemia = 1): 1,00

• Gęstość (g/cm³): 5,52

• Prędkość ruchu po orbicie (km/s): 29,8

• Liczba znanych księżyców: 1

Ziemia jest trzecią planetą od Słońca i jedyną, 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. Wyjątkowość Ziemi polega na tym, że występuje na niej woda i zawierająca tlen atmosfera. W grudniu Ziemia znajduje się nieco bliżej Słońca, a w czerwcu jest najbardziej od niego oddalona. Oś Ziemi jest nachylona w stosunku do Słońca, dzięki czemu mamy pory roku. Obroty Ziemi wokół własnej osi powodują zjawiska dnia i nocy.

Atmosfera Ziemi składa się głównie z azotu i tlenu, ma grubość około 100 km i składa się z kilku warstw. Jedną z najważniejszych jest warstwa ozonowa, która rozciąga się na wysokości ok. 20-35 km i pełni rolę tarczy osłaniającej nas przed szkodliwym promieniowaniem. Początkowo na Ziemi nie było oceanów. Powstały one dopiero wskutek wybuchów wulkanów, które po emisji dużej ilości gazów tworzyły chmury, przez co zaczęły padać deszcze. Było to pierwszym czynnikiem, który wpłynął na powstanie na Ziemi życia.

Mars

• Odległość od Słońca w mln km: 227,9

• Okres obiegu wokół Słońca: 686,738 dnia

• Okres rotacji: 24 h 37 min

• Średnica (km): 6788

• Masa (Ziemia = 1): 0,107

• Objętość (Ziemia = 1): 0,15

• Gęstość (g/cm³): 3,04

• Prędkość ruchu po orbicie (km/s): 24,1

• Liczba znanych księżyców: 2

Mars jest widoczny na niebie jako czerwony, podobny do gwiazdy punkt. Jest on skalistą planetą, którą pokrywają czerwone pustynie, stąd popularna nazwa - Czerwona Planeta. Atmosfera składa się w większości z dwutlenku węgla, co uniemożliwia oddychanie. Występują 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 - tworzą je kratery, góry, doliny i wulkany. 2 księżyce Marsa są prawdopodobnie fragmentami planetoid, a są to Phobos i Deimos.

Zdjęcia przekazane przez sondę "Mariner 9" wystrzeloną w 1972 roku ujawniły, że na Marsie można spotkać dwa różne typy krajobrazów. Północna część planety to w większości wygładzona równina pokryta lawą, która wypłynęła z wulkanów, południowa zaś zryta jest głębokimi kraterami. "Mariner" sfotografował także ogromną, kolistą nieckę na powierzchni Marsa, którą nazwano Hellas Planitia i która jest najniższym punktem na powierzchni Marsa. Powstała ona w wyniku uderzenia planetoidy. "Mariner 9" odkrył także rozpadlinę przecinającą centralną część planety, którą nazwano Valles Marineri (Dolina Marinera), 10 razy dłuższa i 3 razy głębsza niż Wielki Kanion Kolorado i ma ponad 6 km głębokości. Na Marsie odkryto również trąby powietrzne. Zawirowania w atmosferze Marsa spowodowane są prądami konwekcyjnymi, których przyczyną jest różnica temperatur pomiędzy nagrzaną powierzchnią i chłodnym powietrzem.

Jowisz

• Odległość od Słońca w mln km: 778,3

• Okres obiegu wokół Słońca: 11 lat 315 dni

• Okres rotacji: 9,8 godzin

• Średnica (km): 142800

• Masa (Ziemia = 1): 317,9

• Objętość (Ziemia = 1): 1316

• Gęstość (g/cm³): 1,32

• Prędkość 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 osiągają prędkość do 500 km/h. Szybki ruch wirowy i ciepło z wnętrza planety powodują powstanie silnych wiatrów, dzielących atmosferę na równoleżnikowe pasy opadających lub wznoszących się gazów. Na tarczy Jowisza widać też cyklon o średnicy dwukrotnie większej od Ziemi, zwany Wielką Czerwoną Plamą. Ten huragan szaleje na Jowiszu od co najmniej 300 lat. Na Jowiszu występuje wodór i hel, z których zbudowane są gwiazdy. Jowisz jest pierwszą z czterech wielkich planet - gazowych gigantów i jednocześnie największą planetą Układu Słonecznego. Jest on gazowa kulą, choć posiada prawdopodobnie jądro z płynnych skał. Obłoki na Jowiszu tworzą jedną 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 pomocą teleskopu. Od nazwiska odkrywcy noszą one nazwę księżyców galileuszowskich, a są to: Io, Europa, Ganimedes i Callisto, przy czym Ganimedes to największy księżyc w Układzie Słonecznym. Pewne obszary jego powierzchni pokrywają dziwne bruzdy, które ciągną się na tysiące kilometrów. Callisto zaś 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 prędkością 60 km/s. Po niedługim czasie eksplodowały, a fontanna rozgrzanej materii kometarnej zmieszała się z gorącymi gazami atmosfery Jowisza, które uniosły się na wysokość kilku tysięcy kilometrów ponad warstwę obłoków spowijających planetę olbrzyma. Gdy wyrzucona w górę materia opadła z powrotem ku stratosferze Jowisza, utworzyła ciemną plamę w kształcie półksiężyca. Otaczała ona nieduży, jeszcze ciemniejszy ślad, który powstał w miejscu wtargnięcia komety w atmosferę. Dwa dni później inny odłamek komety uderzył w Jowisza z taką siłą, że fontannę wyrzuconej materii rozświetlił blask przewyższający jasność całej planety. Ostatecznie powierzchnia Jowisza została naznaczona 21 ciemnymi piętnami. Średnica każdego z nich przewyższała średnicę Ziemi.

Saturn

• Odległość od Słońca w mln km: 1427

• Okres obiegu wokół Słońca: 29 lat 167 dni

• Okres rotacji: 10 h 14 min

• Średnica (km): 120660

• Masa (Ziemia = 1): 95,1

• Objętość (Ziemia = 1): 755

• Gęstość (g/cm³): 0,7

• Prędkość ruchu po orbicie (km/s): 9,6

• Liczba znanych księżyców: 60

Saturn jest szóstą planetą od Słońca, drugą co do wielkości (po Jowiszu), planetą naszego Układu. Jest jedną z planet zewnętrznych, gazowych gigantów. Jest bardzo zimny, ponieważ znajduje się bardzo daleko od Słońca i otrzymuje od niego zaledwie 1/10 ilości ciepła i światła co Ziemia. Pierścienie wokół Saturna, odkryte przez Galileusza, czynią go jedną z najpiękniejszych planet Układu Słonecznego. Są ich setki, a rozciągają się one na przestrzeni tysięcy kilometrów. Prawdopodobnie składają się z milionów brył lodu o średnicy od kilku centymetrów do kilkudziesięciu metrów, które są widoczne za pomocą teleskopu. Ich grubość wynosi zaledwie około 10 metrów. Najprawdopodobniej pierścienie tworzy materiał, z którego kiedyś miał się uformować księżyc. 7 spośród pierścieni 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 atmosferą podobną 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 okrąża planetę w kierunku odwrotnym od większości pobliskich księżyców, s jej orbita jest mocno nachylona do równika planety. W maju 2005 roku odkryto kolejnych 12 księżyców Saturna, co daje łącznie liczbę 46.

Uran

• Odległość od Słońca w mln km: 2870

• Okres obiegu wokół Słońca: 84,014 lat

• Okres rotacji: 10 h 49 min

• Średnica (km): 51108

• Masa (Ziemia = 1): 14,5

• Objętość (Ziemia = 1): 52

• Gęstość (g/cm³): 1,27

• Prędkość ruchu po orbicie (km/s): 6,8

• Liczba znanych księżyców: 27

Uran jest kolejną spośród planet zewnętrznych, będących gazowymi olbrzymami. Z Ziemi jest ledwo widoczny nawet przez teleskop, gdyż znajduje się w odległości 2870 mln km od Słońca. W 1781 roku Brytyjczyk, Williama Herschel, odkrył tę planetę obserwując 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. Pierścienie Urana, których jest 11, są bardzo niewyraźne i ciężko je zobaczyć z Ziemi. Są jednak mocniejsze od pierścieni Jowisza, a odkryto je w 1977 roku. Uran zielonkawy kolor zawdzięcza chmurom metanu w górnych warstwach atmosfery. Różnice temperatur nie są duże i wynoszą od -208°C do -212°C. Wiele wiadomości o Uranie przekazał na Ziemię "Voyager 2". Dopiero od tej pory znamy dokładnie czas obrotu Urana. Uran wyróżnia się wśród gazowych gigantem tym, że nie ma skalnego jądra. Górna warstwa jego atmosfery składa się głównie z wodoru i helu, a w arstwach niższych tworzą się metanowe chmury. Metan pochłania światło czerwone, dlatego też Uran oglądany z przestrzeni kosmicznej jest zielono - niebieski.

Neptun

• Odległość od Słońca w mln km: 4497

• Okres obiegu wokół Słońca: 164,78 lat

• Okres rotacji: 15 h 40 min

• Średnica (km): 49530

• Masa (Ziemia = 1): 17,2

• Objętość (Ziemia = 1): 44

• Gęstość (g/cm³): 1,77

• Prędkość ruchu po orbicie (km/s): 5,4

• Liczba znanych księżyców: 13

Neptun jest najbardziej odległą i najmniejszą planetą gazową. Okres obiegu wokół Słońca trwa blisko 165 lat, a porusza się ona ze średnią prędkością 5,4 km/s. Jądro Neptuna stanowi około 50% jego objętości i jest zbudowane ze skał i lodu. Otacza je amoniak i metan, co nadaje mu niebieskie zabarwienie. Prędkość wiatrów dochodzi do 2,5 tys. km/h. Występują tam również burze w formie wielkiej ciemnej plamy. Na jednym z księżyców Neptuna, lodowym Trytonie, odkryto także gejzery. Sonda Voyager 2 potwierdziła wcześniejsze przypuszczenia o istnieniu pierścieni wokół Neptuna. Na skutek oddziaływań z satelitami magnetosfera Neptuna ma zmienną geometrię.

"Księżyc jako naturalny satelita Ziemi"

Księżyc, naturalny satelita Ziemi (planeta podwójna). Księżyc jest ciałem niebieskim o średnicy 3476 km (0,272 średnicy Ziemi), masie 7,33·10²² kg (ok. 1/81 masy Ziemi), średniej gęstości 3,34 g/cm³ (60% gęstości Ziemi), przyspieszeniu grawitacyjnym na powierzchni 1,62 m/s² (ok. sześciokrotnie mniejszym od ziemskiego). Temperatura powierzchni zmienia się w zakresie od +140°C do -190°C, ale 1 m pod powierzchnią jest w przybliżeniu stała i wynosi -30°C.
Powierzchnia Księżyca pokryta jest kraterami o silnie zróżnicowanych rozmiarach (największe: Clavius i Grimaldi mają 230 km średnicy i głębokość 3 km, topografią Księżyca zajmuje się selenografia). Materiał pokrywający powierzchnię (warstwa ok. 4 m) stanowi drobny, lekki (1 g/cm³) pył zbudowany z SiO₂, (50÷70%), Al₂O₃, FeO, CaO, TiO₂, ma średni wiek 3,7 mld lat (najstarsze fragmenty skał - 4,6 mld lat).
Księżyc posiada resztkową atmosferę o gęstości mniejszej niż jedna bilionowa gęstości atmosfery ziemskiej. Rozkład masy wewnątrz Księżyca jest silnie asymetryczny, obserwuje się znaczne anomalie grawitacyjne (maskony), jądro Księżyca jest stałe i bazaltowe. Księżyc obiega środek masy układu Ziemia-Księżyc (punkt ten znajduje się średnio 4670 km od środka Ziemi) w okresie 27,3217 dnia (tzw. miesiąc syderyczny lub gwiazdowy) po orbicie eliptycznej nachylonej średnio 5°09' do płaszczyzny ekliptyki.

Odległość Księżyca od środka Ziemi zmienia się i wynosi od 356 000 km do 407 000 km (średnio 384 400 km, tj. 60,3 promienia Ziemi). Dzienne przemieszczenie się Księżyca na sferze niebieskiej względem gwiazd wynosi ok. 13°. W zależności od położenia względem Słońca Księżyc jest różnie oświetlony (faza Księżyca, zaćmienia), czas upływający pomiędzy dwiema identycznymi fazami wynosi 29,5306 dnia (tzw. miesiąc synodyczny). Obserwowany z Ziemi ma średnicę od 29'21" do 33'30" i jasność (w pełni) -12,7^m, albedo powierzchni Księżyca wynosi od 0,05 (na tzw. morzach, czyli obszarach bazaltowych dolin), do 0,17 na obszarach pokrytych w większości anortozytem.
W wyniku wzajemnych oddziaływań pływowych czas obrotu Księżyca wokół swojej osi uległ synchronizacji z okresem obiegu wokół Ziemi. W jej kierunku Księżyc zwraca stale jedną swoją stronę, ale istnienie libracji (głównie geometrycznych) powoduje, że możliwe jest z Ziemi obserwowanie łącznie (lecz nie jednocześnie!) 59% powierzchni Księżyca, poznanie pozostałych 41%, należących do tzw. odwrotnej strony Księżyca, było możliwe dopiero dzięki badaniom z wykorzystaniem sond kosmicznych.
Nachylenie równika Księżyca do płaszczyzny ekliptyki wynosi 1°32' (drugie prawo Cassiniego). Płaszczyzny równika Księżyca i jego orbity przecinają ekliptykę wzdłuż jednej prostej, przy czym płaszczyzna ekliptyki znajduje się pomiędzy obiema wspomnianymi płaszczyznami (trzecie prawo Cassiniego).
Budowa i topografia Księżyca zbadana została szczegółowo w latach 60. i 70. XX w. dzięki programom badań kosmicznych Apollo (USA), Lunar Orbiter (USA), Łuna (ZSRR)

Żródła:

www.astronomia.biz.pl

www.ściąga.pl

Justyna Mazur

I ULO