17

ASTRONOMIA

Budowa wszechświata

Ziemia jest jedną z dziewięciu planet krążących wokół Słońca i wchodzi w skład
Układu Słonecznego. Wokół planet krążą ich księżyce. Ogółem znane są 54
księżyce planet. Drobne obiekty krążące wokół Słońca podobnie jak planety
nazywane są planetoidami. Jest ich ponad 150 000. Oprócz tego, Słońce obiega
kilkadziesiąt miliardów komet, z których cała masa Układu Słonecznego
skupiona jest w Słońcu. Zawiera jej ono 99,866 %. Na pozostałe obiekty

przypada: na planety 0,133 %, na księżyce planet 5,7 .10-5 %, na planetoidy 1,5
. 10-7 %, na komety 2 . 10-4 %, na ciała meteorytowe oraz międzyplanetarny pył
i gaz tylko 2 . 10-13 %

Pięć gwiazd błądzących - planet - znali ludzie już w starożytności. Zwracały one
na siebie uwagę, gdyż poruszały się po niebie inaczej niż pozostałe gwiazdy - jak
gdyby błądziły. Każda kultura miała dla nich swoje własne określenia. Do
naszych czasów dotrwały ich nazwy związane z mitologią starożytnych
Rzymian: Merkury - bóg handlu i zysku, Wenus - bogini miłości, Mars - bóg
wojny, Jowisz - władca bogów i Saturn - stary bóg rolnictwa. Planeta Uran
należy już do czasów nowożytnych. Odkrył ją William Herschel w 1781 roku.
Odkrycie ostatnich dwóch planet, Neptuna w 1846 roku i Plutona w 1930 roku,
było triumfem klasycznej mechaniki nieba, która pozwoliła z nieregularności w
ruchu Urana, a następnie Neptuna, przewidzieć obecność kolejnej dalszej
planety.

Siódmej z planet nadał nazwę Uran niemiecki astronom Johann Elert Bode.
Nazwa ta nie nawiązuje jednak do szeregu nazw poprzednich planet,
obdarzonych imionami bogów rzymskich. Uran był bogiem nieba w pierwszym
pokoleniu bogów greckich. Nazwy pozostałych dwóch planet, Neptun - rzymski
bóg morza i Pluton - rzymski bóg podziemi, nie naruszyły tradycji
starorzymskich nazw planet.

Ś

rednie odległości planet od Słońca zwykle podaje się w tzw. jednostkach

astronomicznych (AU - astronomical unit). Jest to średnia odległość Ziemi od

Słońca. 1 AU = 1,49597892 . 1011 m

≈

149,6 mln km. Średnie odległości planet

od Słońca można określić w przybliżeniu korzystając z tzw. reguły Titiusa-
Bodego, wykrytej przez J.D. Titiusa i ogłoszonej w 1722 r. przez J.E. Bodego.
Zgodnie z tą regułą średnie odległości planet można wyrazić wzorem:

a = (0,4 + 0,3 n) AU

18

Wartości n dla kolejnych planet Układu Słonecznego należą do zbioru:

n

∈

∈

∈

∈

{0, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128}.

W podanej regule są wyjątki. Liczbie n = 8 nie można przypisać jakiejś znanej
planety. Poszukiwania planety odpowiadającej n = 8 doprowadziły do wykrycia
planetoid. W 1801 r. Piazzi odkrył drobne ciało, pierwszą z planetoid. Nowa
planetka otrzymała nazwę Ceres, opiekuńczej bogini Sycylii. W 1802 roku
została odkryta przez Olbersa druga planetka, którą nazwano Pallas, w 1804 r.
odkryto Juno, a w roku 1807 - Westę. Kolejne lata przynosiły dalsze odkrycia.
Obecnie wiadomo, że między orbitami Marsa i Jowisza krążą tysiące planetoid,
zwanych także asteroidami. Drugim wyjątkiem od reguły Titiusa-Bodego jest
brak liczby odpowiadającej Neptunowi. Liczba 128 określa raczej orbitę Plutona
niż Neptuna.

Podana niżej tabela zawiera odległości poszczególnych planet od Słońca,
wynikające z reguły i odległości rzeczywiste.

Planeta

n

Odległość obliczona z

reguły Titiusa-Bodego

Odległość rzeczywista

Merkury

0

0,4

0,39

Wenus

1

0,7

0,72

Ziemia

2

1,0

1,0

Mars

4

1,6

1,52

-

8

2,8

-

Jowisz

16

5,2

5,20

Saturn

32

10,0

9,54

Uran

64

19,6

19,2

Neptun

-

-

30,1

Pluton

128

38,8

39,5

19

Dla reguły Titiusa-Bodego nie znaleziono teoretycznego wyjaśnienia i nie
wiemy, czy jest ona wynikiem jakiejś prawidłowości kosmologicznej, czy ma
charakter przypadkowy.

Jeśli Słońce przedstawimy jako kulkę o średnicy 1 mm, to odległości
najbliższych Słońca planet przedstawia poniższy rysunek:

W tej skali, orbita Księżyca miałaby średnicę 0,55 mm. Ostatnią planetę Układu
Słonecznego należałoby umieścić w odległości ok. 4,2 m.

Przy określaniu odległości dalekich obiektów astronomicznych używa się
jednostki zwanej rokiem świetlnym. Jest to odległość jaką przebywa światło w

ciągu roku. 1 r. św. = 63 240 AU = 9.461 . 1015m.

W tej skali, średnica Ziemi wynosi 0,04 s, odległość Księżyca od Ziemi wynosi
1,28 s, odległość Ziemi od Słońca - 8,32 min, a odległość Plutona od Słońca -
5,45 h. Najbliższa gwiazda - Proxima Centauri znajduje się w odległości 4,28 lat
ś

wietlnych.

W promieniu 11,36 lat świetlnych od Słońca znajduje się 20 gwiazd, przy czym
jedynie 8 to gwiazdy widoczne gołym okiem. Należy do nich Syriusz -
najjaśniejsza gwiazda na niebie. Syriusz jest dobrze widoczny z naszej półkuli
zimą, na południowej stronie nieba. Jest on odległy o 8,65 lat świetlnych.

Gołym okiem można zobaczyć około 3000 gwiazd. Różnią się one jasnością i
barwą. Słońce wraz z gwiazdami widocznymi na niebie gołym okiem, a także
przez teleskop, należy do olbrzymiego układu gwiezdnego zawierającego 150 -
200 miliardów gwiazd zwanego Galaktyką. Gdybyśmy patrzyli na Galaktykę z
zewnątrz, widzielibyśmy ją jako olbrzymi, spłaszczony dysk, o spiralnej
strukturze. Średnica tego dysku wynosi w przybliżeniu 100 000 lat świetlnych.
Największą grubość, około 30 000 lat świetlnych, ma dysk Galaktyki w środku.
W kierunku brzegu dysku jego grubość stopniowo maleje i już

w

20

pobliżu Słońca wynosi tylko 7000 lat świetlnych. Środek Galaktyki jest
widoczny z Ziemi jako mglisty pas przecinający niebo, zwany Drogą Mleczną.

Galaktyka Drogi Mlecznej

Rozmieszczenie gwiazd w Galaktyce nie jest równomierne. Gwiazdy tworzą
skupiska zwane gromadami gwiazd. Wszystkie gwiazdy tworzące Galaktykę
wirują wokół środka masy układu. W okolicy Słońca gwiazdy poruszają się z
prędkością ok. 250 km/s względem środka Galaktyki. Jeden pełny obieg Słońca
wokół centrum

21

Galaktyki trwa około 200 milionów lat. Nie można wykluczyć, że jądrem naszej
Galaktyki jest olbrzymia czarna dziura. Galaktyk podobnych do naszej są we
Wszechświecie miliardy. Najbliżej są Wielki i Mały Obłok Magellana,
znajdujące się w odległości 163 000 i 196 000 lat świetlnych i widoczne z
południowej półkuli.

Odległości między galaktykami wynoszą od 100 000 do kilku milionów lat
ś

wietlnych. Galaktyka Drogi Mlecznej wraz z innymi pobliskimi galaktykami

stanowi tzw. Lokalną Grupę galaktyk. Należy do niej ok. 30 galaktyk. Zajmują
one przestrzeń o średnicy ok. 4 milionów lat świetlnych. Do Lokalnej Grupy
galaktyk należy, widoczna gołym okiem z Ziemi, Wielka Mgławica Andromedy
położona w odległości ok. 2 250 000 lat świetlnych. Budowa tej galaktyki jest
podobna do budowy Galaktyki Drogi Mlecznej.

Najdalej położone obiekty astronomiczne, źródła promieniowania radiowego
zwane kwazarami (Quasi stellar radio sources) są prawdopodobnie odległe o
około 20 miliardów lat świetlnych. Ocena odległości najdalej położonych
obiektów astronomicznych jest jednak bardzo niepewna. Opiera się ona na
założeniu, że tzw. przesunięcie linii widmowych ku podczerwieni jest
spowodowane efektem Dopplera, oraz że w całym wszechświecie obowiązuje
geometria Euklidesowa.

Gwiazdozbiory

Gwiazdy widoczne z Ziemi tworzą charakterystyczne konfiguracje zwane
gwiazdozbiorami. Gwiazdy należące do jednego gwiazdozbioru są widoczne na
podobnych kierunkach, ale mogą znajdować się w znacznych odległościach od
siebie. Nazwy i figury gwiazdozbiorów, podobnie jak nazwy najjaśniejszych
gwiazd zależały od ludzkiej wyobraźni i z biegiem czasu ulegały zmianom.
Obecne nazwy gwiazdozbiorów pochodzą z mitologii, od nazw zwierząt, lub od
nazw przyrządów związanych z kolejnymi etapami postępu technicznego
cywilizacji. Poniższe zestawienie zawiera nazwy gwiazdozbiorów:

Nazwa łacińska

Skró

Nazwa polska

Nazwa łacińska

Skró

Nazwa polska

Andromeda

And

Andromeda

Leo

Leo

Lew

Antilia

Ant

Pompa

Leo Minor

LMi

Lew Mały

Apus

Aps

Ptak Rajski

Lepus

Lep

Zając

Aqarius

Aqr

Wodnik

Libra

Lib

Waga

Aquila

Aql

Orzeł

Lupus

Lup

Wilk

22

Ara

Ara

Ołtarz

Lynx

Lyn

Ryś

Aries

Ari

Baran

Lyra

Lyr

Lutnia

Auriga

Aur

Woźnica

Mensa

Men

Góra Stołowa

Bootes

Boo

Wolarz

Microscopium

Mic

Mikroskop

Caelum

Cae

Rylec

Monoceros

Mon Jednorożec

Nazwa łacińska

Skró

Nazwa polska

Nazwa łacińska

Skró

Nazwa polska

Camelopardalis

Cam

ś

yrafa

Musca

Mus

Mucha

Cancer

Cnc

Rak

Norma

Nor

Węgielnica

Canes Venatici

CVn

Psy gończe

Octans

Oct

Oktant

Canis Maior

CMa

Pies Wielki

Ophiuchus

Oph

Wężownik

Canis Minor

CMi

Pies Mały

Orion

Ori

Orion

Capricornus

Cap

Koziorożec

Pavo

Pav

Paw

Carina

Car

Kil

Pegasus

Peg

Pegaz

Cassiopeia

Cas

Kasiopea

Perseus

Per

Perseusz

Centaurus

Cen

Centaur

Phoenix

Phe

Feniks

Cepheus

Cep

Cefeusz

Pictor

Pic

Malarz

Cetus

Cet

Wieloryb

Pisces

Psc

Ryby

Chamaeleon

Cha

Kameleon

Piscis Austrinus

PsA

Ryba Płd.

Circinus

Cir

Cyrkiel

Puppis

Pup

Rufa

Columba

Col

Gołąb

Pyxis

Pyx

Kompas Okrętowy

Coma Berenices

Com

Warkocz Bereniki

Reticulum

Ret

Sieć

Corona Australis

CrA

Korona Płd.

Sagitta

Sge

Strzała

Corona Borealis

CrB

Korona Płn.

Sagittarius

Sgr

Strzelec

Corvus

Crv

Kruk

Scorpius

Sco

Skorpion

Crater

Crt

Puchar

Sculptor

Scl

Rzeźbiarz

Crux

Cru

Krzyż

Scutum

Sct

Tarcza

Cygnus

Cyg

Łabędź

Serpens Caput

Ser

Wąż, Głowa

Delphinus

Del

Delfin

Serpens Cauda

Ser

Wąż, Ogon

Dorado

Dor

Złota Ryba

Sextans

Sex

Sekstans

Draco

Dra

Smok

Taurus

Tau

Byk

Equuleus

Equ

Ź

rebię

Telescopium

Tel

Teleskop

Eridanus

Eri

Erydan

Triangulum

Tri

Trójkąt

Fornax

For

Piec

Triangulum

Trójkąt

Gemini

Gem

Bliźnięta

Australe TrA

Południowy

Grus

Gru

ś

uraw

Tucana

Tuc

Tukan

Hercules

Her

Herkules

Ursa Maior

UMa Wielka

Horologium

Hor

Zegar

Ursa Minor

UMi Mała

23

Hydra

Hya

Hydra

Vela

Vel

ś

agiel

Hydrus

Hyi

Wąż Morski

Virgo

Vir

Panna

Indus

Ind

Indianin

Volans

Vol

Ryba Latająca

Lacerta

Lac

Jaszczurka

Vulpecula

Vul

Lisek

Nazwy większości gwiazdozbiorów wywodzą się z mitologii. Nazwy tych
gwiazdozbiorów powstały najwcześniej. Drugą grupę gwiazdozbiorów stanowią
gwiazdozbiory o nazwach zwierząt. Ich nazwy powstały w XVII wieku. Bayer
wprowadził 10 gwiazdozbiorów z nazwami zwierząt: Wąż Morski, Złota Ryba,
Latająca Ryba, Ptak Rajski, Paw, Feniks, Tukan, Kameleon, śuraw i Gołąb.
Heweliusz wprowadził pięć dalszych: Mały Lew, Psy Gończe, Jednorożec, Ryś,
Jaszczurka. Gwiazdozbiory Mucha i śyrafa wprowadzone zostały przez
Bartscha. W tym samym czasie powstały nazwy Indianin i Trójkąt Południowy,
wprowadzone przez Bayera, Sekstans i Tarcza Sobieskiego - przez Heweliusza,
oraz Krzyż południa - przez Royera.

Trzecią grupę gwiazdozbiorów stanowią gwiazdozbiory, których nazwy
wprowadził w XVIII wieku Nicolas Louis Lacaille. Nazwy tych 13
gwiazdozbiorów są związane z przedmiotami, czy osobami odzwierciedlającymi
etapy postępu technicznego. Są to: Teleskop, Zegar, Cyrkiel, Mikroskop, Oktant,
Węgielnica, Sieć, Piec, Pompa, Malarz, Rylec i Rzeźbiarz. Wyjątek stanowi Góra
Stołowa. Jest to nazwa miejsca, z którego Lacaille obserwował niebo
południowe.

Wędrówkę po rozgwieżdżonym niebie zaczniemy od okolic bieguna północnego.
Na przedłużeniu osi ziemskiej znajduje się Gwiazda Polarna (Polaris) należąca
do gwiazdozbioru Małej Niedźwiedzicy (Ursa Minor). Gwiazda Polarna znajduje
się w odległości 1087 lat świetlnych, a moc jej promieniowania jest 12 000 razy
większa od mocy promieniowania Słońca. W pobliżu gwiazdozbioru Małej
Niedźwiedzicy

znajduje

się

bardziej

okazały

gwiazdozbiór

Wielkiej

Niedźwiedzicy. Z obydwoma gwiazdozbiorami związanych jest wiele postaci
mitologicznych.

Według

jednego

z

mitów,

gwiazdozbiór

Wielkiej

Niedźwiedzicy przedstawia nimfę Kallisto. Kallisto była córką Likaona, króla
Arkadii i przyjaciółką bogini łowów Artemidy. Uroda Kallisto oczarowała
Zeusa. Artemida pod presją Hery oddaliła Kallisto ze swego orszaku. Nimfa
musiała sama błąkać się po lasach i tam urodziła Zeusowi syna Arkasa. Gdy
Hera dowiedziała się o urodzeniu Arkasa zamieniła Kallisto w niedźwiedzicę.
Arkas uniknął zemsty Hery i wyrósł na pięknego młodzieńca i zapalonego
myśliwego. Pewnego razu, podczas jednego z rozlicznych polowań stanęli
naprzeciw siebie Arkas - myśliwy i wielka niedźwiedzica - jego matka. Arkas
zmierzył z łuku do niedźwiedzicy i cały świat zadrżał z przerażenia, bowiem
miało nastąpić matkobójstwo. Aby nie dopuścić do tragedii Zeus zamienił

24

Arkasa w małego niedźwiedzia, a ponieważ bardzo kochał oboje, przeniósł ich
na niebo między gwiazdy.
Niedaleko bieguna północnego znajduje się kilka gwiazdozbiorów o nazwach
różnych postaci mitologicznych połączonych wspólną historią. Są to: Perseusz,
Cefeusz, Kasjopea, Andromeda i Pegaz.

Perseusz to syn Zeusa i Danae, córki króla Argos, Akrisiosa. Akrisios pomny
wyroczni, zgodnie z którą miał zginąć z ręki własnego wnuka, przetrzymywał
swoją córkę Danae w spiżowej wieży. Zeus przeniknął do wieży w postaci
złotego deszczu i Danae urodziła syna. Akrisios zamknął Danae wraz z
dzieckiem w drewnianej skrzyni i kazał wyrzucić skrzynię do morza, podczas
burzy. Fale morskie i wiatry zagnały skrzynię na wyspę Sarifos, gdzie panował
król Polidektes. Danae i Perseusz znaleźli schronienie na wyspie. Perseusz był
już młodzieńcem, gdy uroda Danae sprawiła, że zainteresował się nią sam
Polidektes. Chciał się z nią ożenić, ale Perseusz był mu nieprzychylny. Król
rozmyślał więc jak pozbyć się Perseusza. Tymczasem zapraszał go często do
siebie i rozbudzał w młodzieńcu pragnienie sławy. Pewnego dnia Polidektes
oświadczył publicznie, że zamierza starać się o rękę Hipodamei, córki króla
Elidy, Ojnomaosa. Wszyscy, którzy byli przy tym obecni zaczęli wymieniać
podarki, które złożą królowi w dniu ślubu. Perseusz, w młodzieńczym zapale
oświadczył, że gotów jest zdobyć dla króla głowę Meduzy, jednej z trzech
strasznych Gorgon. Podejmując się zdobycia głowy Gorgony, Perseusz nie
wiedział nawet gdzie one mieszkają. Opiekunka bohaterów, Atena poradziła mu,
aby udał się do trzech sióstr, zwanych starkami. Były one siwe od urodzenia i
miały razem tylko jedno oko i jeden ząb. Perseusz wykradł im oko i ząb, a
obiecał oddać tylko wtedy, gdy wskażą mu dokładnie miejsce, gdzie siedziały
Gorgony. W ten sposób dowiedział się gdzie szukać Meduzy. W drogę udał się
zaopatrzony przez Hermesa w kamienny miecz, który nigdy nie chybiał celu.
Atena podarowała mu miedzianą tarczę, w której wszystko odbijało się jak w
zwierciadle, a ponadto nimfy dały mu hełm, który czynił go niewidzialnym,
skrzydlate sandały i magiczną torbę. Perseusz zastał Gorgony śpiące na brzegu
oceanu. Wszystkie były okropne. Miały węże zamiast włosów, złote skrzydła,
kły jak u dzikiej świni i ręce z brązu. Najstraszniejsza była najmłodsza, Meduza.
Każdy, kto na nią spojrzał zamieniał się w kamień. Perseusz patrząc w tarczę jak
w lustro uciął głowę Meduzy i schował do sakwy. Z szyi Meduzy wyleciał
skrzydlaty koń, Pegaz. Gorgony obudziły się i ruszyły za Perseuszem, ale ten
miał na głowie hełm, który czynił go niewidzialnym i unosił się w powietrzu
dzięki cudownym sandałom. Gdy Perseusz przelatywał nad Etiopią, zobaczył nad
brzegiem morza przykutą do skały piękną dziewczynę. Była to Andromeda,
córka króla Etiopii Cefeusza i jego żony Kasjopei. Matka Andromedy, chełpiąc
się swoją urodą naraziła się bogowi morza, Posejdonowi twierdząc, że jest
piękniejsza od wszystkich Nereid, córek Posejdona. Rozgniewany bóg morza
zalał królestwo Cefeusza wodą i nasłał na kraj potwora morskiego, który

25

bezlitośnie pustoszył kraj. Aby uwolnić kraj od zagłady, zdecydowano oddać
królewską córkę, Andromedę, smokowi na pożarcie.
Perseusz zabił potwora morskiego, uwolnił Andromedę i zaprowadził ją do
pałacu. Uszczęśliwiony ojciec oddał mu ją za żonę. Po weselu, Perseusz
powrócił na wyspę, do swojej matki. Podczas nieobecności Perseusza Danae
popadła w niełaskę, odmawiając ręki Polidektesowi. Została uwięziona w
piwnicy o chlebie i wodzie. Rozgniewany Perseusz udał się do zamku i
stanąwszy w progu wyjął z sakwy głowę Meduzy. Król i cały jego dwór
skamienieli. Perseusz z Andromedą i Danae wsiedli na okręt i powrócili do
Argos. W tym czasie w Argos odbywały się właśnie igrzyska. Perseusz był
znakomitym sportowcem i stanął do zawodów. Podczas rzutu dyskiem,
przypadkiem krążek wymknął mu się z ręki i trafił Akrisiosa. W ten sposób
spełniła się przepowiednia. Po tym wypadku Perseusz z Andromedą uszli z
Argos. Z woli bogów, Perseusz, Andromeda, Cefeusz, a także Kasjopea znaleźli
swoje miejsce na niebie. Bogowie ukarali jednakże Kasjopeę w ten sposób, że
przez połowę roku musi przebywać na niebie do góry nogami. Miejsce na niebie
znalazł także potwór morski jako Wieloryb (Cetus), a także skrzydlaty koń -
Pegaz.

Na letnim niebie króluje tzw. letni trójkąt utworzony przez trzy jasne gwiazdy.
Najbardziej na południe wysunięty jest Altair należący do gwiazdozbioru Orła
(Aquila). Po zachodniej stronie nieba znajduje się najjaśniejsza gwiazda letniego
nieba - Vega, należąca do gwiazdozbioru Lutni (Lyra). Trzecią gwiazdą jest
olbrzymi Deneb, należący do gwiazdozbioru Łabędzia (Cygnus).

Gwiazdozbiór Lutni ma nazwę, która pochodzi od lutni Orfeusza,
najsłynniejszego śpiewaka i jednego z największych bohaterów greckiej
mitologii. Orfeusz był synem króla trackiego Ojagrosa i muzy Kalliope. Lutnię
otrzymał Orfeusz od Apollina, ten zaś dostał ją od Hermesa, który wykonał ją w
pierwszym dniu swojego życia. Talent Orfeusza i czarodziejskie własności lutni
sprawiały, że nikt i nic nie mogło pozostawać obojętne na grę Orfeusza. Nie
tylko bogowie i ludzie byli zauroczeni muzyką Orfeusza. Nawet dzikie zwierzęta
słuchając muzyki i śpiewu Orfeusza stawały się łagodne i kładły się u jego stóp.
Zasłuchane drzewa przestawały szumieć i zbliżały się do Orfeusza otaczając go
niemym kręgiem, a skały ruszały w tany. śoną Orfeusza była driada, córka
Apollina - Eurydyka. Orfeusz kochał swoją Eurydykę bezprzykładnie, ale
piękność Eurydyki budziła miłość nie tylko w Orfeuszu. Pewnego razu, gdy
Eurydyka przechadzała się wśród kwiatów i zieleni pięknej doliny Tempe ujrzał
ją Aristajos. Był on synem Apollina i nimfy Kyreny. Aristajos nie wiedział, że
Eurydyka jest żoną Orfeusza i zaczął ją gonić, chcąc poznać bliżej cudne
zjawisko. Eurydyka uciekając przed zalotnikiem nastąpiła na żmiję, która ją
ugryzła i nimfa umarła. Orfeusz był niepocieszony. Nie grał, nie śpiewał, tylko
chodził po łąkach i gajach nawołując Eurydykę. Odpowiadało mu jedynie echo.

26

Zrozpaczony Orfeusz zdecydował się na czyn niesłychany. Ze swoją
czarodziejską lutnią udał się do królestwa podziemi. Charon zasłuchany w
czarodziejskie tony lutni przewiózł go za darmo na drugą stronę Styksu. Cerber
nie zaszczekał i Orfeusz stanął wkrótce przed obliczem Hadesa, któremu
towarzyszyła jego żona - Persefona. Orfeusz nie powiedział ani słowa, a całą
swoją skargę wyraził grając. W królestwie milczenia zapadła cisza jeszcze
większa i głębsza niż zwykle. Persefona wzruszyła się, a okrutne Erynie z
włosami kłębiącymi się od węży, które z upodobaniem zadają swoim ofiarom
wyszukane męki, te okrutne Erynie płakały. Hades na prośbę Persefony oddał
Orfeuszowi Eurydykę i kazał ją wyprowadzić na świat Hermesowi. Powracając,
pierwszy miał iść Orfeusz, za nim Eurydyka, a za nią Hermes. Orfeuszowi nie
wolno było, pod jakimkolwiek pozorem obejrzeć się za siebie. Gdy byli już
prawie na górze, Orfeusz nie mógł powstrzymać się od tego, aby spojrzeć na
Eurydykę chociaż jeden raz. W jednej chwili utracił ją po raz drugi. Orfeusz sam
wyszedł na świat, a Eurydyki nigdzie nie było. Daremnie dobijał się do bram
piekieł: nie wpuszczono go więcej. Po ostatecznej stracie Eurydyki Orfeusz już
nigdy się nie otrząsnął. Grał jeszcze na swojej lutni, ale kobiety dla niego
przestały istnieć. Kiedy podczas Bakchanalii, Orfeusz nie odpowiadał na
zaczepki pijanych kobiet trackich, te obrzuciły go kamieniami, ale nawet
nieczułe kamienie wzruszone muzyką Orfeusza zatrzymywały się w locie. Wtedy
to kobiety rzuciły się na niego i rozszarpały go na strzępy , a lutnię i głowę
Orfeusza wrzuciły do rzeki Hebros. Głowa i lutnia poety przybyły w ten sposób
na wyspę Lesbos. Tamtejsi mieszkańcy oddali poecie ostatnią posługę i wznieśli
mu grób. Haniebny czyn kobiet trackich przejął zgrozą całą przyrodę i muzy
uprosiły bogów aby przynajmniej lutnia Orfeusza pozostawała na niebie po wsze
czasy.

Aristajos, który był przyczyną śmierci Eurydyki, za zezwoleniem Hadesa miał
dar uciekania ze swego ciała i powracania do niego wielokrotnie. W przerwie
między jednym życiem a drugim dusza jego biegała w postaci jelenia. Po wielu
przygodach znalazł on w końcu swoje miejsce na niebie jako Wodnik
(Aquarius).

Gwiazdozbiór Orła przedstawia postać wielkiego ptaka, z szeroko rozpostartymi
skrzydłami. Jest to Zeus, który porwawszy Ganimedesa, niesie go na Olimp.
Ganimedes, piękny młodzieniec, był synem króla Troi, Trosa. Porwany przez
Zeusa na Olimp, pełnił tam funkcję podczaszego. Jego obowiązkiem było
nalewać bogom nektar, który był ich zwykłym pokarmem, i od którego stawali
się nieśmiertelni.

Gwiazdozbiór Łabędzia ma przypominać Zeusa, który pod postacią łabędzia
spłynął z Olimpu na Ziemię, aby uwieść piękną Ledę - córkę etolskiego króla
Testiosa i żonę Tyndareosa. Dziećmi Zeusa i Ledy były: piękna Helena i
Polideukes. Przyrodnim bratem Polideukesa był Kastor. Bracia kochali się

27

bardzo i byli nierozłączni. W czasie jednej ze swoich rozlicznych przygód,
podczas kradzieży bydła w Arkadii, Kastor został zabity. Polideukes, syn Zeusa,
był obdarzony nieśmiertelnością i nie mógł umrzeć wraz z bratem. Polideukes
przeklął wówczas swój los. Zeus dał mu wtedy do wyboru albo żyć wiecznie na
Olimpie, albo wraz z bratem jeden dzień przebywać w królestwie zmarłych, a
jeden na Olimpie. Polideukes z radością przyjął tę drugą propozycję.

Kastor i Polideukes, a po łacinie Castor i Pollux znaleźli swoje miejsce na niebie.
Zimą są widoczni jako Bliźnięta (Gemini). Gwiazdozbiór Bliźniąt znajduje się w
pobliżu gwiazdozbioru Oriona, charakterystycznego gwiazdozbioru zimowego
nieba. Latem gwiazdozbiór Bliźniąt jest niewidoczny, bowiem obaj bracia
przebywają wtedy w królestwie zmarłych.

Orion, syn Posejdona i Euriale to piękny myśliwy. Gdy kroczył po dnie morskim,
jego głowa wystawała nad wodę. Znany jest ze swoich rozlicznych przygód
miłosnych. Orion pragnął posiąść Merope, córkę Ojnopiona. Ojciec broniąc
córki oślepił Oriona. Uleczony przez promienie słońca, Orion szukał zemsty,
lecz Ojnopion ukrył się przed nim. Orion zginął od ukąszenia skorpiona, którego
nasłała na niego zazdrosna Artemida. Stąd Orion unika Skorpiona: zachodzi, gdy
gwiazdozbiór Skorpiona pojawia się nad horyzontem. Gwiazdozbiór Oriona jest
widoczny zimą, w południowej stronie nieba. Najjaśniejsze gwiazdy w
gwiazdozbiorze Oriona to Rigel i Betelgeuse. Rigel jest odległy o 1304 lata
ś

wietlne. Jego średnica jest 48 razy większa od średnicy Słońca, a moc

promieniowania jest większa od mocy promieniowania Słońca aż 81 000 razy.
Betelgeuse znajduje się w odległości 652 lat świetlnych. Jej średnica ulega
zmianom i może być 1 000 razy większa od średnicy Słońca. Moc
promieniowania gwiazdy jest niemal 24 000 razy większa od mocy
promieniowania słonecznego.
U stóp Oriona pomyka Zając (Lepus). Jest on widoczny bliżej linii horyzotnu.
Zająca goni pies Oriona - Syriusz. Tak nazywa się najjaśniejsza gwiazda na
niebie, która należy do gwiazdozbioru Wielkiego Psa (Canis Maior). Masa
Syriusza jest zaledwie 2,35 razy większa od masy Słońca, ale znajduje się on w
niewielkiej odległości od Słońca - 8,69 roku świetlnego, co tłumaczy jego wielką
jasność. Na wschód od Oriona i na południe od gwiazdozbioru Bliźniąt jest
widoczna bardzo jasna gwiazda - Procjon, która należy do niewielkiego
gwiazdozbioru Małego Psa (Canis Minor). Procjon jest odległy od Słońca
zaledwie o 11,36 lat świetlnych. Moc promieniowania Procjona jest 7,7 razy
większa od mocy promieniowania Słońca. Procjon jest gwiazdą podwójną.
Towarzyszem Procjona jest biały karzeł, którego średnica jest 100 razy mniejsza
od średnicy Słońca. W niewielkiej odległości od Oriona, w kierunku północno-
zachodnim widoczny jest Aldebaran - najjaśniejsza gwiazda z gwiazdozbioru
Byka (Taurus). Jasne gwiazdy gwiazdozbioru Byka przedstawiają głowę złotego
byka. Jest to Zeus, który pod postacią byka uprowadził córkę Agenora, piękną

28

Europę, z którą przepłynął na Kretę. Aldebaran jest wielkim, krwawym okiem
byka. Gwiazda znajduje się w odległości 68 lat świetlnych i ma średnicę 45 razy
większą od średnicy Słońca.

W gwiazdozbiorze Byka znajdują się dwie najjaśniejsze na niebie gromady
otwarte - Plejady i Hiady. Córki Atlasa, Hiady, umieścił na niebie Zeus dla
upamiętnienia ich siostrzanej miłości do brata Hyasa, którego zabiła na
polowaniu lwica. Siostry Hiad - Plejady, dostały się na niebo za to, że odebrały
sobie życie z żalu za Hiadami. Plejady pojawiają się na niebie w maju i
zapowiadają wiosnę i czas bezpiecznej żeglugi.

W centrum zimowego nieba, w sąsiedztwie Bliźniąt i Byka widoczna jest
charakterystyczna podkowa tworząca gwiazdozbiór Woźnicy (Auriga).
Najjaśniejsza gwiazda w gwiazdozbiorze Woźnicy to Capella (Koza). Gwiazda
znajduje się w odległości 44,7 roku świetlnego i ma średnicę 17 razy większą od
ś

rednicy Słońca. Jest to gwiazda podwójna.

Obserwacje astronomiczne

1. Obserwacje optyczne.

Obserwacje optyczne były pierwszym źródłem informacji o Wszechświecie.
Ludzie już od dawna używali do obserwacji ciał niebieskich różnych przyrządów
pomocnicznych. Słupy kamienne, prześwity w piramidach, a także specjalne
murowane budowle służyły starożytnym ludom do wyznaczania podstawowych
kierunków i położeń jasnych ciał niebieskich.

Skonstruowane później drewniane i metalowe kwadranty i sekstanty umożliwiały
wyznaczanie kierunków i odległości kątowych między ciałami na niebie.

Przełom w obserwacjach astronomicznych miał miejsce w roku 1609, gdy
Galileusz zastosował do obserwacji astronomicznych teleskop. Zasadniczym
zadaniem teleskopu jest zebrać możliwie dużą ilość promieni świetlnych
docierających do Ziemi od badanego obiektu astronomicznego. Od tego zależy
jasność uzyskanego obrazu. Pozwala to uzyskać obraz obiektu niewidocznego
gołym okiem. Obserwacje teleskopowe planet, czy innych względnie bliskich
obiektów astronomicznych pozwalają na rozróżnienie większej ilości
szczegółów, ze względu na większy kąt widzenia. Istnieje wiele odmian
teleskopów. Elementem skupiającym promienie świetlne jest soczewka,
względnie zwierciadło kuliste lub paraboliczne. Teleskopy soczewkowe
nazywane są refraktorami (refrakcja - załamanie), a teleskopy zwierciadlane -
reflektorami (refleksja - odbicie).

Największy refraktor znajduje się w Obserwatorium Yerksa w Williams Bay,
Wisconsin. Należy on do Uniwersytetu Chicago, Illinois, USA. Średnica

29

soczewki wynosi 101,6 cm i ma ogniskową 18,9 m. Został on ustawiony w roku
1897. W roku 1900 zbudowano refraktor o średnicy soczewki 125 cm i
ogniskowej 54,85 m z przeznaczeniem na Paryską Wystawę Światową na Polu
Marsowym. Teleskop był jednak zbudowany wadliwie i nigdy nie został użyty w
jakimkolwiek obserwatorium astronomicznym. Od tego czasu zaprzestano
budowy refraktorów. Okazuje się, że w przypadku bardzo dużych soczewek nie
sposób uniknąć zniekształceń obrazu wywołanych mechanicznymi deformacjami
soczewki. Stosowanie grubszych soczewek, bardziej wytrzymałych na
deformacje prowadzi do zwiększenia pochłaniania światła w materiale soczewki,
co zmniejsza jasność obiektywu.
Do największych teleskopów zwierciadlanych należy teleskop na Mount
Palomar w Kalifornii. Pracuje on od 1949 roku. Średnica zwierciadła wynosi 508
cm. Kabina obserwatora znajduje się we wnętrzu teleskopu. Zasłania ona tylko
13 % światła docierającego do teleskopu. Ogniskowa zwierciadła wynosi 17 m,
ale można ją wydłużyć do 150 m. Obraz Księżyca uzyskany za pomocą tego
teleskopu ma średnicę 130 cm (15 cm w ognisku pierwotnym). Kopuła
teleskopu waży 1 000 ton. Jej ruchoma część, o masie 530 ton jest obracana przy
pomocy silnika elektrycznego o mocy zaledwie 60 W.

Jeszcze większy teleskop zwierciadlany znajduje się na Kaukazie. Teleskop ten
znajduje się na szczycie Semirodriki (Góra Pastuchowa), na wysokości 2080 m.
Zwierciadło teleskopu ma średnicę 6 m i waży 70 ton. Prace nad teleskopem
trwały 16 lat. Regularne obserwacje rozpoczęto 7 lutego 1976 r. Kopuła
teleskopu ma wysokość 42 m i waży 840 ton. Przy pomocy tego teleskopu
można obserwować tak słabo świecące obiekty, jak świeczka widziana z
odległości 24 000 km.

W roku 1985 rozpoczęto na Hawajach prace nad teleskopem zwierciadlanym o
ś

rednicy zwierciadła 10 m dla Kalifornijskiego Instytutu Technologii i

Uniwersytetu Kalifornijskiego. Zbudowany on jest z 36 niezależnie sterowanych
sześciokątnych zwierciadeł. Teleskop oddano do użytku w 1989 r. W Polsce,
największy teleskop zwierciadlany znajduje się w miejscowości Piwnice pod
Toruniem. Średnica zwierciadła wynosi 90 cm.

Przy pomocy teleskopów optycznych wykonuje się fotografie obiektów
astronomicznych oraz prowadzi badania spektrofotometryczne. Pozwalają one
uzyskać informacje o budowie gwiazd jak również określać ich odległość.
Przeszkodą w obserwacjach wizualnych jest atmosfera ziemska. Światło
przechodząc przez atmosferę ulega załamaniu, a także pochłonięciu i
rozproszeniu.

Załamanie

ś

wiatła

w

atmosferze

nazywamy

refrakcją

atmosferyczną. Zjawisko rozpraszania i pochłaniania światła w atmosferze nosi
nazwę ekstynkcji atmosferycznej. Pochłanianie światła zachodzi silniej w
przypadku fal krótkich (światło fioletowe i niebieskie), a w mniejszym stopniu
dla fal dłuższych (światło czerwone). Z tego względu np. światło słoneczne,

30

które przy zachodzie Słońca przechodzi przez grubą warstwę atmosfery ma
zabarwienie czerwone. Przeszkodą jest również turbulencja powietrza. Ruchome
warstwy powietrza, o różnej temperaturze, mają różne współczynniki załamania,
co powoduje falowanie obrazu w lunecie. Poważnym problemem przy
prowadzeniu obserwacji wizualnych jest zapylenie atmosfery wywołane
działalnością człowieka jak również wybuchami wulkanów. Umiejscowienie
obserwatoriów astronomicznych wysoko w górach ma na celu zmniejszenie do
minimum szkodliwego wpływu atmosfery. Idealnym rozwiązaniem byłoby
umieszczenie teleskopu poza atmosferą ziemską. Pierwszym obserwatorium
kosmicznym było Orbiting Solar Observatory 0504, które rozpoczęło pracę w
październiku 1967 roku. Największym teleskopem kosmicznym jest Teleskop
Hubbla o średnicy zwierciadła 240 cm i wadze 11 ton.

2. Obserwacje radiowe.

Do Ziemi docierają różne rodzaje promieniowania wysyłanego przez obiekty
astronomiczne. Między innymi, do Ziemi dociera promieniowanie radiowe o
długości fali 21,1 cm, którego źródłem jest wodór. Promieniowanie radiowe
wodoru obojętnego i wodoru zjonizowanego przenosi informacje o
rozmieszczeniu wodoru we wszechświecie. Promieniowanie radiowe pochodzące
z pulsarów ma długość fali od 6 cm do 7,5 m. Badanie promieniowania
radiowego odbywa się przy pomocy radioteleskopów i interferometrów
radiowych. Fale radiowe docierające z Kosmosu są skupione przy pomocy
zwierciadła parabolicznego na dipolu elektrycznym, którego długość jest zwykle
równa połowie długości obserwowanej fali. Moc sygnału zależy od średnicy
zwierciadła. Największy radioteleskop o nieruchomej czaszy zwierciadła
znajduje się w Arecibo w Puerto Rico. Radioteleskop ten oddano do użytku w
1963 roku, a jego czasza ma średnicę 304,8 m i obejmuje powierzchnię 7,48 ha.
Poprzez zamontowanie nowych płyt aluminiowych zwiększono tysiąckrotnie
czułość tego radioteleskopu (1974 r.).

Największy radioteleskop o ruchomej czaszy zwierciadła o średnicy 100 m został
oddany do użytku w 1971 r. Należy on do Instytutu Maxa Plancka w Bonn i
znajduje się na górze Effelsberg. Przeznaczony jest do obserwacji obiektów
galaktycznych i pozagalaktycznych na falach o długości do 2 cm. W celu
zwiększenia zdolności rozdzielczej radioteleskopu stosuje się układ zwany
interferometrem. Najprostszy interferometr stanowią dwa radioteleskopy
umieszczone w odległości od kilkuset metrów do kilku kilometrów od siebie i
podłączone do jednego odbiornika. Jeśli obserwowany obiekt leży w kierunku
prostopadłym do linii łączącej oba radioteleskopy, drgania elektryczne odbierane
od nich przez odbiornik radiowy będą dodawać się do siebie. Sklepienie

31

niebieskie wykonuje ruch, który jest odbiciem ruchu Ziemi. Powoduje to
powstawanie szeregu minimów i maksimów natężenia promieniowania w
antenach, przy czym maksima powstają wtedy, gdy różnica dróg przebytych
przez fale docierające do różnych anten stanowi wielokrotność długości fali.
Zjawisko to staje się jeszcze wyraźniejsze, gdy zamiast dwóch radioteleskopów
ustawić ich kilka lub nawet kilkanaście. Rejestrując momenty, w których
następują kolejne wzmocnienia, można wyznaczyć położenie na niebie źródła
promieniowania radiowego z dokładnością do jednej sekundy kątowej. Im dalej
od siebie znajdują się poszczególne anteny, tym dokładniej można zlokalizować
pozycję źródła promieniowania. Obecnie, największą tego typu instalację
radiową stanowi układ trzech radioteleskopów, z których jeden znajduje się w
Australii, drugi w Japonii, a trzeci na orbicie geostacjonarnej.

Największy naziemny radiointerferometr znajduje się w Nowym Meksyku
(USA). Instalację oddano do użytku w 1980 roku. Ma ona kształt litery Y, której
ramiona mają długość 20,9 km. Interferometr stanowi 27 ruchomych anten,
każda o średnicy 25 m. W Polsce badania radioastronomiczne prowadzą
instytuty naukowe w Toruniu i Krakowie. Są one wyposażone w radioteleskopy
o średnicy anten 15 metrów.

Układ słoneczny

1. Merkury.

Merkury jest planetą najbliższą Słońca i jednocześnie jedną z najmniejszych.
Promień planety wynosi 2440 km, a jej masa stanowi 0,0553 masy Ziemi.
Powierzchnia planety przypomina Księżyc. Dominują kratery, prawdopodobnie
pochodzenia meteorytowego. Merkury pozbawiony jest atmosfery. Ciśnienie na

powierzchni planety wynosi zaledwie 2 . 10-7 Pa. Okres obrotu planety wokół
własnej osi jest niewiele krótszy od okresu obiegu Słońca i wynosi 58,6 doby.
Dzień na Merkurym trwa 176 dni ziemskich. Temperatura w południe wynosi ok.

600 o C, a w nocy spada do -180o C. Obserwacje planety są utrudnione,

ponieważ nigdy nie oddala się od Słońca bardziej niż o 28o.

2. Wenus.

Pod wieloma względami planeta przypomina Ziemię. Promień Wenus wynosi
6050 km, a jej masa stanowi 0,815 masy Ziemi. Planeta jest otoczona bardzo
gęstą atmosferą. Ciśnienie przy powierzchni wynosi ok. 9 MPa, tzn. jest 90 razy

32

większe niż na Ziemi. Atmosfera składa się głównie z dwutlenku węgla (97 %).
Resztę stanowi azot (3 %), tlen (0,1 %) i kwas siarkowy. Wenus wolno obraca
się wokół własnej osi. Obrót trwa 224,7 doby, przy czym kierunek obrotu jest
przeciwny w stosunku do pozostałych planet Układu Słonecznego, z wyjątkiem
Urana. Dzięki gęstej atmosferze Wenus silnie odbija promienie Słońca i jest
najjaśniejszym obiektem na niebie po Słońcu i Księżycu. Temperatura na

powierzchni planety sięga 460 - 4800 C. Różnica temperatur dniem i nocą nie

przekracza 25o C. Badania powierzchni Wenus przeprowadzono przy pomocy
sond kosmicznych typu Wenera, Mariner i Pioneer Venus. Sondy wielokrotnie
lądowały na powierzchni planety, a sondy balonowe z Wegi przeprowadziły
badania atmosfery. Badania powierzchni Wenus przeprowadzono również z
Ziemi, metodami radiolokacyjnymi. Tą metodą ustalono wysokość wzniesień na
powierzchni planety. Okazało się, że na powierzchni planety znajdują się
wzniesienia sięgające 11 km. Istnieją również ślady aktywności wulkanicznej.
Na Wenus brak kraterów meteorytowych o średnicy mniejszej niż 20 km, a to
dlatego, że mniejsze meteoryty nie zdołały przeniknąć przez gęstą atmosferę
planety do jej powierzchni.

3. Ziemia.

Ziemia jest jedyną planetą Układu Słonecznego, której powierzchnię pokrywa
woda. Woda zajmuje ok. 70 % powierzchni planety i jej obecność jest istotna dla

ż

ycia na Ziemi. Masa Ziemi wynosi 5,974 . 1024 kg. Powierzchnię Ziemi tworzy

skorupa ziemska, której grubość na kontynentach sięga 30 - 60 km, a pod
oceanami od 4 do 8 km. Pod skorupą, do głębokości 2900 km rozciąga się
warstwa zwana płaszczem. Pod płaszczem znajduje się płynne jądro. Składa się
ono z płynnej warstwy o grubości 2100 km, otaczającej twarde jądro o średnicy
ok. 2500 km. Jądro zawiera głównie żelazo i nikiel. Skorupa ziemska ma średnią

gęstość 2,8 . 103 kg/m3. Średnia gęstość płaszcza wynosi 5,7 . 103 kg/m3.

Gęstość w środku Ziemi sięga 17 . 103 kg/m3, ciśnienie - 3,5 . 1011 Pa, a
temperatura sięga 4000 K. Powierzchnia Ziemi jest otoczona atmosferą
zawierającą głównie azot (78 %) i tlen (21 %). Wokół Ziemi krąży Księżyc.

Ś

rednica Księżyca wynosi 3476 km, a jego masa - 7,35 . 1022 kg, co stanowi

1/81 masy Ziemi. Obecność tak dużego Księżyca sprawia, że oba ciała wirują
wokół wspólnego środka masy. Środek masy układu znajduje się ok. 4,7 tys. km
od środka Ziemi. Księżyc jest najbliższym nas ciałem niebieskim. Przy pomocy
dużych teleskopów można dostrzec na nim obiekty o rozmiarach większych od
200 m. Badania Księżyca przy użyciu sond rozpoczęły się w roku 1959. Łuna 1
przesłała na Ziemię pierwszy obraz odwrotnej strony Księżyca. Dalsze sondy
księżycowe z serii Ranger przesłały w latach 1964 - 1965 zdjęcia powierzchni

33

Księżyca z widocznymi szczegółami o rozmiarach od 90 do 25 cm. Dokładne
mapy powierzchni Księżyca zostały wykonane w latach 1966 - 1967 przez sondy
z serii Lunar Orbiter. Na tych zdjęciach widoczne są szczegóły o rozmiarach 1
m. W roku 1966 na powierzchni Księżyca wylądowały Łuna 9 i Surveyor 1,
fotografując miejsce lądowania ze zdolnością rozdzielczą rzędu 1 mm. Załogowe
badania Księżyca były przeprowadzone w programie Apollo: 21 lipca 1969 roku
Neil Armstrong i Edwin Aldrin jako pierwsi ludzie wylądowali na Księżycu w
lądowniku o nazwie "Eagle", będącym częścią statku kosmicznego Apollo 11.
Po nich odwiedziło Księżyc jeszcze pięć dalszych dwuosobowych załóg, ostatnia
w grudniu 1972 roku.

Księżyc pozbawiony jest atmosfery. Powierzchnia globu pokryta jest kraterami
pochodzenia meteorytowego. Na widocznej z Ziemi powierzchni Księżyca
znajduje się około 300 000 kraterów o średnicy większej od 1 km. Cała
powierzchnia Księżyca pokryta jest warstwą pyłu. Temperatura powierzchni

zmienia się od 110oC w południe do -180o C przed wschodem Słońca. Ocenia
się, że na głębokości 1000 km temperatura wynosi ok. 1000 K. Odległość
Księżyca od Ziemi zmienia się od 362 400 km do 406 686 km. Okres obiegu

Księżyca wokół Ziemi (miesiąc gwiazdowy) wynosi 27d07h43m. Rezultatem
silnego oddziaływania Ziemi na Księżyc jest zrównanie jego okresu obiegu
Ziemi z okresem w ruchu wirowym wokół własnej osi. Z tego względu Księżyc
jest zwrócony zawsze tą samą stroną do Ziemi. Te same siły pływowe działają
również na Ziemię. Efektem ich działania na Ziemi są przypływy i odpływy
morza. W wyniku tracenia energii mechanicznej układu Ziemia - Księżyc
wydłuża się również długość doby ziemskiej. W ciągu 100 lat doba wydłuża się
o około 0,001 s. Innym efektem działania sił pływowych jest wzrost odległości
Ziemia - Księżyc.

4. Mars.

Najmniejsza odległość Marsa od Ziemi wynosi 56 . 106 km. W niektórych
okresach Mars jest czwartym pod względem jasności ciałem niebieskim, po
Słońcu, Księżycu i Wenus, na ogół jednak jest mniej jasny niż Jowisz. Masa
planety stanowi 0,1074 masy Ziemi, a jej promień wynosi 3397 km. Najmniejsza
odległość Marsa od Słońca wynosi 1,38 AU, a największa - 1,666 AU. Okres

obiegu wokół Słońca wynosi 686,98d. Mars dokonuje obrotu wokół własnej osi

w ciągu 24h 37m 23s . Ciśnienie atmosferyczne przy powierzchni Marsa wynosi
400 - 700 Pa, a zatem jest ok. 180 razy mniejsze niż przy powierzchni Ziemi.
Atmosfera zawiera 95 % dwutlenku węgla, 2,7 % azotu, 1,6 % argonu, 0,15 %
tlenu i nieznaczne ilości tlenku węgla, pary wodnej, kryptonu i ksenonu.

Temperatura w rejonach równika wynosi w dzień 17 - 27o C. Temperatura na

34

biegunach nie podnosi się ponad -53o C. Czerwony kolor powierzchni planety
jest spowodowany przez związki żelaza pokrywające powierzchnię planety. W
okolicach biegunów istnieją białe czapy polarne, które powstały przez
naniesienie piasku, pokrytego cienką warstwą stałego dwutlenku węgla.
Powierzchnia Marsa jest usiana kraterami, podobnie jak powierzchnia Księżyca.
Są one w większości pochodzenia meteorytowego. Stwierdzono również
obecność czynnych wulkanów.

W roku 1877 astronom włoski G.B. Schiaparelli zauważył, że jasne czerwonawe
plamy na Marsie są poprzecinane wąskimi ciemnymi liniami, które zdają się
tworzyć regularną siatkę. Linie te otrzymały nazwę kanałów. Odkrycie
Schaparellego wywołało powszechne zainteresowanie. Amerykański badacz
Marsa Percival Lowell (1855 - 1916) wysunął przypuszczenie, że kanały są
urządzeniami irygacyjnymi zbudowanymi przez rozumnych mieszkańców Marsa.
O istnieniu życia zdawały się świadczyć również zmiany barwy planety związane
z porami roku. Przypisywano je roślinności. Dzisiaj wiadomo, że "kanały" są
tylko złudzeniem optycznym. Na Marsie nie ma również roślinności.
Zainteresowanie Marsem sprawiło, ze Lowell zbudował własnym sumptem
obserwatorium astronomiczne, znane Lowell Observatory we Flagstaff
(Arizona).

Bezpośrednie badania Marsa przy pomocy sond kosmicznych zapoczątkowała w
1963 roku sonda Mars 1. W dwa lata później Mariner 4 wykonał pierwsze
zdjęcia planety. W roku 1971 Mars 2 został pierwszym sztucznym satelitą
planety. W tym samym roku na powierzchni Marsa wylądowały pierwsze aparaty
statku kosmicznego Mars 3. W roku 1976 badania powierzchni Marsa wraz z
poszukiwaniem śladów życia przeprowadziły dwie sondy z serii Viking. Badania
dały wynik negatywny.

Mars ma dwa niewielkie księżyce. Zostały one odkryte w 1877 roku. Mają one
kształt trójosiowych elipsoid. Średnice dla Phobosa wynoszą: 27,21 i 19 km,
natomiast dla Deimosa 15,12 i 11 km. Dokładne badania księżyców Marsa
przeprowadziły sondy Viking 1 i 2 w latach 1976 i 1977.

Phobos obiega planetę w odległości 9392 km, a Deimos - w odległości 23 478
km, licząc od środka planety. Phobos obiega Marsa szybciej, niż wynosi obrót
planety wokół własnej osi. Wschodzi on zatem na zachodzie, a zachodzi na
wschodzie. Księżyce nazwano tak, jak nazywali się synowie mitologicznego
boga wojny. Phobos i Deimos (strach i groza) towarzyszą planecie Mars tak, jak
synowie towarzyszyli swojemu ojcu we wszystkich wojnach.

5. Jowisz.

35

Jowisz jest największą i najbardziej masywną planetą Układu Słonecznego.
Masa Jowisza stanowi 317,89 masy Ziemi. Promień planety wynosi 71 400 km.
Szybki obrót wokół własnej osi powoduje spłaszczenie planety. Okres obrotu

wynosi 9h 50m w okolicach równika i 9h 56m w pobliżu biegunów. Średnia

gęstość Jowisza wynosi tylko 1330 kg/m3.

Jowisz podobnie jak Słońce składa się głównie z wodoru i helu, w stosunku
mniej więcej 5 : 1. Planeta wypromieniowuje więcej ciepła, niż otrzymuje go ze
Słońca. Źródłem energii jest grawitacyjne kurczenie się planety.

Atmosferę Jowisza tworzy warstwa chmur o grubości 4000 km, w sład której
wchodzi wodór i hel. Niższe warstwy chmur zawierają około 1 % domieszek
metanu, amoniaku, acetylenu, etylenu, fosforowodoru, dwutlenku krzemu i
wody. Na głębokości 180 km pod powierzchnią chmur temperatura wynosi

430oC, a ciśnienie 107 Pa. Na dnie wodorowego oceanu Jowisza, na głębokości

ok. 40 000 km pod chmurami, ciśnienie osiąga wartość 7 . 1011 Pa. Nie znamy
budowy i rozmiarów wewnętrznych warstw planety.

Z 16 ksieżyców Jowisza najbardziej interesujące są cztery największe, które
dostrzegł w swojej lunecie już Galileusz. Są to: Io, Europa, Ganimedes i
Kallisto.

Badania Jowisza i jego księżyców były prowadzone przy pomocy sond
kosmicznych Pioneer 10 i 11 (1973, 1974) oraz Voyager 1 i 2 (1979). Io jest
piątym księżycem Jowisza licząc od powierzchni planety. Jest on nieco większy
od Księżyca ziemskiego. Księżyc ten posiada atmosferę. Jego skalna
powierzchnia jest pokryta kraterami. Na powierzchni wykryto czynne wulkany.
Europa jest nieco mniejszy od naszego Księżyca. Ganimedes, trzeci z kolei
księżyc Jowisza pod względem rozmiarów przewyższa Markurego. Jest
największym księżycem w Układzie Słonecznym. Atmosfera Ganimedesa składa
się głównie z amoniaku i metanu. Kallisto jest znacznie większy niż nasz
Księżyc, jego niewielkie krzemianowe jądro otacza woda i lód. Księżyce: 8, 9,
11 i 12 są prawdopodobnie przechwyconymi niegdyś planetoidami. Ostatnie trzy
księżyce Jowisza zostały odkryte przez Voyagera.

6. Saturn.

Saturn jest drugą co do wielkości planetą Układu Słonecznego. Jego masa jest
95,17 razy większa od masy Ziemi. Promień planety wynosi 57 800 km. Planeta
jest otoczona pierścieniem składającym się z drobnych okruchów skalnych i
pyłu. Pierścień powstał prawdopodobnie w wyniku rozerwania jednego z
księżyców Saturna, który zbliżył się zbytnio do planety i po przekroczeniu tzw.
granicy Roche'a siła odśrodkowa wywołała takie naprężenia, które spowodowały

36

jego rozpad. Większe bryłki materii wchodzącej w skład pierścienia mogą mieć
ś

rednice do 200 m. Łączna masa materii wchodzącej w skład pierścienia stanowi

ok. 1/70 masy naszego Księżyca. W wyniku oddziaływań grawitacyjnych
pierścień jest podzielony na szereg węższych pierścieni, między którymi są
przerwy o różnej szerokości. Promienie poszczególnych pierścieni wynoszą od
ok. 70 000 km do 137 000 km. Grubość pierścieni jest bardzo mała, wynosi
zaledwie od 2 do 4 km. Z tego właśnie względu pierścienie stają się niewidoczne
jeśli znajdą się w płaszczyźnie obserwacji.

Saturn wykonuje szybki ruch wirowy, co sprawia, że planeta jest silnie
spłaszczona przy biegunach. Budowa Saturna jest zbliżona do budowy Jowisza.
Materia, z której zbudowany jest Saturn, składa się w dwóch trzecich z wodoru,
a reszta przypada na hel i metan. Gęstość planety jest najmniejsza ze wszystkich

planet Układu Słonecznego i wynosi zaledwie 705 kg/m3 , jest zatem mniejsza
od gęstości wody. Podobnie jak w przypadku Jowisza, grawitacyjne kurczenie
się planety jest źródłem energii. Saturn wysyła w przestrzeń trzy razy więcej
ciepła, niż go otrzymuje od Słońca.

Wokół Saturna obiega 17 księżyców. Największym z księżyców jest Tytan.
Prawdopodobnie składa się on z materiału skalnego, lodu i zestalonego
amoniaku. Gęsta atmosfera składa się w 85 % z azotu, 12 % stanowi argon z

metanem. Temperatura na powierzchni Tytana wynosi około -180o C. Ciśnienie
atmosferyczne jest ok. 1,6 razy większe niż na Ziemi.

7. Uran.

Planeta znajduje się na granicy widoczności gołym okiem. Masa Urana jest
14,56 razy większa od masy Ziemi. Promień planety wynosi 27 900 km.
Odkrycia Urana dokonał przypadkowo nikomu nie znany wówczas miłośnik
astronomii, organista z Bath w Anglii - W. Herschell. Odkrycie miało miejsce 13
marca 1781 roku. Od momentu odkrycia, aż do roku 1986 planeta niechętnie
odsłaniała swoje tajemnice. Wiele nowych informacji dostarczyła sonda
kosmiczna Voyager 2, która 24 stycznia 1986 roku przeleciała w odległości
zaledwie 107 100 km od środka Urana. Informacje przekazane wtedy na Ziemię

biegły do nas 2h 44m 55s . Planeta posiada prawdopodobnie skaliste jądro
otoczone warstwą lodu oraz zestalonego amoniaku i metanu.

11 % masy Urana przypada na jego atmosferę o grubości ok. 4000 km.
Atmosfera planety składa się głównie z wodoru i helu, a w niższych warstwach
również z chmur amoniaku i metanu. Ciśnienie atmosfery rośnie równomiernie

do 109 Pa przy powierzchni planety.

37

Powierzchnia Urana jest prawdopodobnie pokryta grubą warstwą lodu i
zestalonego amoniaku. Uran wytwarza silne pole magnetyczne, trzy razy
silniejsze od pola magnetycznego Ziemi.

Wokół Urana znajdują się pierścienie, odkryte dopiero w 1977 roku. Są one
wielokrotnie słabsze niż pierścienie Saturna. Poza pierścieniami, planetę obiega
pięć księżyców odkrytych z Ziemi. Największym, a zarazem najjaśniejszym
księżycem Urana jest Titania o średnicy 1690 km. Pięć największych księżyców
odkrytych z Ziemi ma powierzchnię składającą się z zestalonego wodoru i
ciemnej skalistej materii. Nie jest wykluczone, że wnętrze tych księżyców może
być ciepłe.

W grudniu 1985 r. i w styczniu roku następnego, dzięki sondzie Voyager 2
odkryto dziewięć dalszych księżyców. Średnica największego z nich wynosi 130
km.

8. Neptun.

Opierając się na prawie Titiusa Bodego i znając perturbacje w ruchu Urana
obliczono domniemaną orbitę następnej planety Układu Słonecznego. Dokonali
tego niezależnie od siebie J.C. Adams i U.J. Leverrier. Adams obliczył orbitę
nieznanej planety o osiem miesięcy wcześniej niż Leverier i przekazał te
informacje dyrektorom obserwatoriów w Cambridge i Greenwich. Obaj
dyrektorzy nie dowierzali jednak młodemu matematykowi. Leverrier swoje
obliczenia przesłał listownie berlinskiemu astronomowi J.G. Galle 18.09.1846 r.
Galle otrzymał list 23.09 i już wieczorem tego samego dnia została odkryta
następna planeta Układu Słonecznego. Masa planety jest 17,24 razy większa od
Ziemi. Jej promień wynosi 24 300 km. Neptun bardzo przypomina Urana.
Atmosfera Neptuna składa się głównie z wodoru. Chmury tworzy metan i
amoniak. Powierzchnia planety jest pokryta lodem i zestalonym amoniakiem.

Temperatura

powierzchni

wynosi

-200o

C.

Powierzchnia

Neptuna

wypromieniowuje 2,3 - 3,5 razy więcej ciepła, niż go otrzymuje od Słońca, musi
zatem mieć własne źródło ciepła, podobnie jak Jowisz, Saturn i Uran.

Neptuna

obiegają

dwa

księżyce:

Tryton

i

Nereida.

Tryton

jest

najprawdopodobniej jednym z największych księżyców w Układzie Słonecznym.
Jego średnica jest oceniana na 3500 km, chociaż dane te nie są pewne.
Niewykluczone, że ma atmosferę składającą się głównie z metanu.

9. Pluton.

38

Po odkryciu Neptuna astronomowie zauważyli, że perturbacje w ruchu Urana
muszą mieć jeszcze jakąś przyczynę. Co więcej, stwierdzono również perturbacje
w ruchu Neptuna. Percival Lowell w roku 1905 obliczył orbitę dalszej planety i
rozpoczął jej poszukiwania. Po żmudnych poszukiwaniach planetę odnalazł
młody asystent Obserwatorium Lovella C. Tombaugh.

Odkrycie miało miejsce 21 stycznia 1930 roku. Po kilku tygodniach dalszych
obserwacji, w 75 rocznicę urodzin Lowella (zmarłego w 1916 roku), 13 marca
1930 roku, Obserwatorium Lowella wydało oficjalny komunikat o odkryciu
nowej planety. Zdarzyło się to dokładnie w 149 lat po tym jak Herschel odkrył
Urana w tym samym gwiazdozbiorze. Odkrycie Plutona nie wyjaśnia jeszcze
dostatecznie przyczyn perturbacji Urana i Neptuna. Masa Plutona jest na to za
mała. Albo zatem obliczenia są obarczone błędami wynikającymi ze złych
danych obserwacyjnych, albo też istnieje jeszcze jedna planeta Układu
Słonecznego.

Pluton jest niewielką planetą. Jego masa stanowi zaledwie 0,002 masy Ziemi.
Promień planety wynosi tylko 1100 km. Orbita Plutona jest silnie spłaszczona i
zachodzi na orbitę Neptuna. W latach 1979 - 1999 Pluton jest bliżej Słońca niż
Neptun. Istnieje hipoteza, zgodnie z którą Pluton mógł być kiedyś satelitą
Neptuna i został oderwany od planety macierzystej w wyniku oddziaływania
grawitacyjnego Trytona. Istnieje również hipoteza, że oderwanie Plutona
wywołała nieznana planeta o masie 3 - 4 większej od Ziemi.

Powierzchnię Plutona stanowi prawdopodobnie warstwa zestalonego metanu.
Atmosfera jest bardzo rozrzedzona i składa się głównie z metanu. Wokół planety
krąży niewielki księżyc - Charon. Średnicę Charona oceniamy na 600 km, a

masę na 1,7 . 1020 kg. Księżyc ten został odkryty w 1978 r.

10. Planetoidy.

Większość planetoid ma orbity leżące między Marsem i Jowiszem, ale niektóre z
nich mają orbity znacznie odbiegające od przeciętnej.

Odkryty w 1949 roku Ikar zbliża się do Słońca bardziej niż Merkury. Hidalgo
zbliża się aż do orbity Saturna. Orbita Chirona w większej części znajduje się
poza orbitą Saturna. Najbliżej Ziemi może znajdować się Hermes. W 1937 roku
zbliżył się on do Ziemi na odległość zaledwie dwukrotnie większą od Księżyca.

Ciekawy przypadek orbit przedstawia grupa planetoid zwanych Trojańczykami.
Krążą one po orbicie Jowisza w taki sposób, że linie łączące Słońce - Jowisza i
grupy planetoid tworzą trójkąty równoboczne. W jednej grupie jest 10, a w
drugiej 12 planetoid.

39

Rozmiary planetoid są różne. Największa z nich Ceres, ma średnicę 1025 km,
najmniejsze rozmiarami niewiele przewyższają ciała meteorowe. Tylko 28
planetoid ma średnicę przekraczającą 200 km. Średnicę większą niż 80 km ma
nieco ponad 100 planetoid, średnicę większą niż 10 km - kilka tysięcy.

Obecnie mamy w ewidencji niemal 3 000 planetoid z dokładnie wyznaczonymi
orbitami. Dalszych 8 000 odkrytych planetoid czeka na zajęcie się nimi bliżej.
Podobny los czeka około 30 000 dalszych planetoid odkrytych przez satelitę
IRAS w 1983 roku. Średnica tych planetoid jest większa od 5 km.

11. Komety.

Komety są zadziwiającymi ciałami Układu Słonecznego. Pojawiają się
niespodziewanie i w tajemniczy sposób znikają. Od najdawniejszych czasów
pojawianie się komety wiązane było z zapowiedzią niezwykłych wydarzeń na
Ziemi. Komety zapowiadały wojnę, zarazę, czy inne klęski żywiołowe.

Natura komet przez długi czas pozostawała nieznana. W roku 1705 astronom
angielski E. Halley dowiódł, że komety poruszają się wokół Słońca, podobnie
jak planety. On też pierwszy zaczął obliczać ich orbity. Stwierdził wówczas, że
jasne komety z lat 1531, 1607 i 1682 mają identyczne orbity, są więc tym samym
ciałem, które w przybliżeniu co 76 lat powraca w okolice Słońca. Halley
obliczył, że w grudniu 1758 roku nastąpi kolejny powrót tej komety. Halley
zmarł w roku 1742, a na Boże Narodzenie roku 1758 przewidywana kometa
istotnie pojawiła się w pobliżu Słońca. Astronomowie nazwali ją na cześć
Halleya jego imieniem. Ostatnio obserwowany powrót tej komety miał miejsce w
roku 1986.

W odróżnieniu od planet komety mogą poruszać się także po torach
parabolicznych i hiperbolicznych. W takim przypadku pojawiają się w okolicach
Słońca tylko raz. Z komet okresowych, najkrótszy okres obiegu ma kometa
Enckego. Pojawia się ona co 3,3 roku. Ze znanych komet najbliżej Ziemi
znalazła się kometa periodyczna Lexella, która w dniu 1 lipca 1770 roku przeszła
koło Ziemi w odległości zaledwie sześciokrotnie większej niż Księżyc. Niektóre
komety przechodzą bardzo blisko Słońca, a nawet zderzają się ze Słońcem. Do
kwietnia 1985 roku było znanych 739 komet, w tym 107 porusza się po torach
hiperbolicznych. W okolicach Słońca kometa składa się z małego jądra, którego
ś

rednica jest rzędu 10 km, otoczonego pyłowo-gazową atmosferą tworzącą

głowę komety. W miarę zbliżania się do Słońca głowa powiększa się, co

40

sprawia, że kometa staje się dobrze widoczna. Pod wpływem ciśnienia światła
cząsteczki gazowej otoczki komety oddalają się od Słońca i powstaje
charakterystyczny warkocz komety, odchylony w kierunku przeciwnym do
Słońca. Istnieją jednak komety bez warkocza. Kiedy kometa oddala się od
Słońca i temperatura gazów tworzących warkocz i głowę komety obniża się. Siły
grawitacyjne powodują kurczenie się komety, która szybko staje się
niewidoczna. Większość komet ma głowę o średnicy ok. 50 000 km. Największą
głowę miała kometa obserwowana w 1811 roku. Jej średnica była o ok. 20 %
większa od średnicy Słońca. Długość warkoczy komet widocznych gołym okiem
bywa rzędu 10 mln km i może sięgać 320 mln km. Przy przejściu przez
peryhelium kometa traci ok. 1/200 część swojej masy. Niekiedy dochodzi do
dzielenia się komet na dwie i więcej części. Komety świecą w zasadzie światłem
odbitym, chociaż światło słoneczne powoduje także wzbudzanie cząsteczek
gazów, które powracając do stanu podstawowego wysyłają również
promieniowanie. Jasności komet mogą być tak znaczne, że są widoczne nawet w
dzień.

12. Meteory.

W Układzie Słonecznym istnieją większe i mniejsze skupiska pyłu kosmicznego
i bryłek materii, które stanowią pozostałości po okresie formowania się planet i
produkty rozpadu komet. Cząstki te krążą wokół Słońca po rozmaitych torach
ulegających częstym zmianom wywołanym polami grawitacyjnymi ciał Układu
Słonecznego. Część materii może pochodzić spoza Układu Słonecznego. Cząstki
te dostając się do atmosfery ziemskiej powodują zjawisko meteorów.

Meteory zwane są także "spadającymi gwiazdami". Prędkości meteoroidów w
momencie wkraczania w atmosferę wynoszą od 12 do 72 km/s. Tylko obiekty
pochodzące spoza Układu Słonecznego mogą mieć większe prędkości.

Ziemia na swojej drodze wokół Słońca każdej doby napotyka kilkaset milionów
meteoroidów. W wyniku oddziaływania z atmosferą bryłka materii rozgrzewa się
i dzięki swojej znacznej prędkości powoduje jonizację powietrza. Jonizacji
towarzyszy wzbudzanie atomów gazów atmosferycznych, co staje się przyczyną
ich świecenia. Bryłka o masie 0.25 g wpadająca do atmosfery z prędkością 60
km/s tworzy meteor jasnością dorównujący najjaśniejszym gwiazdom.

Większe bryłki mogą być źródłem światła o jasności porównywalnej z jasnością
Księżyca, czy nawet Słońca. Takie obiekty nazywane są bolidami. Błysk meteoru
jest zjawiskiem krótkotrwałym. Tylko czasami utrzymuje się przez kilka minut.

Dostatecznie duże ciała nie zdołają spalić się całkowicie przy przelocie przez
atmosferę i pozostałość ich spada na Ziemię. Są to tzw. meteoryty. Atmosfera
zwykle wyhamowuje je na tyle, że na wysokości ok. 20 km przestają świecić.
Przed upadkiem większość z nich eksploduje i rozpada się na drobne części.

41

Wyjątkowo dużych ciał atmosfera nie jest w stanie wyhamować i spadają one na
Ziemię z niemal całą swoją prędkością kosmiczną. Przy zderzeniu z
powierzchnią wybuchają tworząc wielkie kratery.

Do najbardziej znanych kraterów meteorytowych należy wielki krater w
Arizonie. Ma on średnicę 1,3 km. W prowincji Quebec w Kanadzie znajduje się
krater o średnicy 62 km.

W roku 1908 miał miejsce upadek ciała o dużej masie w okolicach rzeki
Podkamienna Tunguska na Syberii. Zdarzenie miało miejsce 30 czerwca. Obiekt
eksplodował prawdopodobnie na wysokości 5 km. Powstała przy wybuchu fala
uderzeniowa zniszczyła las w promieniu 40 km. Pył, który dostał się do
atmosfery spowodował zwiększenie jasności nieba na Syberii i w całej Europie
do tego stopnia, że w dniu wybuchu o północy można było czytać bez
oświetlenia. Światło gwiazd było przyćmione o około dwie wielkości

gwiazdowe.

Obiekt

miał

prawdopodobnie

masę

109

kg.

Był

to

najprawdopodobniej większy fragment komety Enckego.
Upadek dużego meteorytu miał miejsce także 12 lutego 1947 roku. Zdarzenie
miało miejsce we Wschodniej Syberii. Na miejscu upadku wykryto przeszło 100
lejów. W okolicy znaleziono setki meteorytów o łącznej wadze 37 000 kg.
Największy z nich ważył 1745 kg.