Ewolucja wszechświata :
Promieniowanie- emisja energii w postaci strumieni cząstek lub fal elektromagnetycznych.
Foton- kwant energii (najmniejsza niepodzielna ilość energii) o danej częstotliwości drgań. E=h*ν (częstotliwość).
Światło – energia widzialna wysyłana w postaci fotonów rozchodzących się z prędkością 297 392 km/s.
Energia niesiona przez foton jest źródłem odbieranego przez nas wrażenia barw.
Własności fizyczne i chemiczne gwiazd poznajemy dzięki analizie ich promieniowania.
Rozkład promieniowania w funkcji długości fali nazywamy widmem.
Długość fali odpowiada wartości energii emitowanej w formie kwantu podczas zmiany stanu wzbudzenia elektronów na powłokach poszczególnych pierwiastków. Widma gwiazd dostarczają wiedzy o ich temperaturze, składzie chemicznym, ciśnieniu i gęstości atmosfery, prędkości radialnej i ruchu wirowym oraz natężeniu pola magnetycznego. (więcej I tom Wielkiej Encyklopedii Geografii Świata, wyd. Kurpisz). Widma gwiazd składają się z tzw. Widma ciągłego, obecnych na jego tle linii absorpcyjnych (Frauenhofera) oraz linii emisyjnych. Linie te są efektem absorpcji lub emisji określonej energii towarzyszącej zmianom stanu wzbudzenia elektronów poszczególnych pierwiastków. To znaczy, każdej linii absorpcyjnej odpowiada przeskok elektronu z niższego poziomu energetycznego na wyższy, a każda linia emisyjna to efekt emisji pochłoniętej przez elektron energii, gdy ten powraca na swój niższy pierwotny poziom.
Efekt Dopplera- fala dźwiękowa ulega zagęszczeniu w kierunku poruszanego ciała (pisk) i rozrzedzeniu w kierunku przeciwnym (niskie tony). To samo zjawisko dotyczy źródła energii świetlnej. Fotony emitowane ze źródła zbliżającego się zostaną przesunięte ku fioletowi (energia większa), a fotony emitowane ze źródła oddalającego się zostaną przesunięte ku czerwieni. Podstawowym stwierdzonym faktem jest oddalanie się galaktyk. Dokumentują to przesunięcia linii absorpcyjnych ku czerwieni interpretowane jako efekt Dopplera. Gdy w obserwowanym widmie pewna linia ma długość lambda, a odpowiadająca jej linia w widmie wzorcowym ma długość lambda-zero i jeśli zaobserwujemy przesunięcie linii widmowych (z). To z= (lambda-lambda.zero)/lambda. Zgodnie z prawem Dopplera prędkość z jaką oddala się galaktyka określa zależnośc (Vr=zc) Vr-prędkość radialna oddalającego się obiektu, z – przesunięcie linii widma, c-prędkość światła.
Największe przesunięcia wykazują kwazary. Dla niektórych wartość z jest na tyle duza, że prędkość ucieczki dla nich wynosi ponad 277 tys. Km/s. Widma są więc przesunięte mocno ku czerwieni. W 1929 Edwin Hubble odkrył zależność która nazwana jest prawem Hubble’a. Prędkość radialna oddalających się galaktyk jest proporcjonalna do ich odległości. Im większe przesunięcie ku czerwieni tym większa prędkość oddalających się galaktyk i większa od nich odległość. Rozprzestrzenianie galaktyk ma miejsce od chwili wielkiego wybuchu, który miał mieć miejsce około 15 mld lat temu. Około 15 mld lat temu materia i energia miały być skupione w jednym punkcie o niemal nieskończonej gęstości i temperaturze. W efekcie miały powstać miliardy mgławic, które z czasem utworzyły gwiazdy, a te utworzyły planety /obrazek z Wikipedii- model ekspansji- utożsamiani wielkiego wybuchu jest o tyle niefortunne,, że proces ten nie polegał na ekspansji w pustej przestrzeni, lecz dotyczył rozdymania przestrzeni jako takiej, przed wielkim wybuchem nie istniał czas ani przestrzeń/. Jednym z dowodów na prawdziwość tej koncepcji jest fakt promieniowania szczątkowego, które zostało okryte w latach 70-tych przez 2 badaczy amerykańskich (Arno Allan Penziasa oraz Roberta Woodrow Wilsona), którzy dostali za to odkrycie Nagrodę Nobla. Chodzi o ciągłe promieniowanie występujące na długości fali 7,25cm. Jest to jednorodne promieniowanie wypełniające wszechświat. Promieniowanie to miało oderwać się od materii, gdy temperatura w wyniku ekspansji wszechświata zmalała tak, że protony i elektrony utworzyły atomy.
Powstanie pierwiastków: (Podręcznik Geochemii Teofila Mikulskiego) Najczęstszym pierwiastkiem we wszechświecie jest wodór. W warunkach bardzo wysokich temperatur występuje on jako Prot (proton), aby z protonów mogły powstać cięższe pierwiastki konieczne jest nadanie im odpowiednio dużej energii kinetycznej koniecznej do pokonania sił odpychających, co umożliwia utworzenie bardziej złożonego jądra. Przyjmijmy, że mamy dużą gwiazdę zbudowaną wyłącznie ze zjonizowanego wodoru (protonu). Gwiazda ta o wielkości przynajmniej słońca, na skutek sił grawitacji powoli kurczy się dzięki czemu następuje rozgrzanie jej wnętrza, co prowadzi do uzyskania temperatury rzędu 15000000 K. Przy osiągnięciu gęstości materii około 80-120 g/cm3 następuje samoczynne zapalenie. Pierwszą reakcją termojądrową jest łączenie się protonów i powstanie deuteru (z emisją elektronu i promieniowania gamma). Powstały deuter, przy zderzeniu z następnym protonem ulega reakcji, w wyniku czego powstaje nietrwały izotop Helu (3). Hel(3) ulega przekształceniu do Helu (4), a Hel(3) z helem(4) tworzą beryl. Te reakcje są bardzo egzotermiczne. Jeszcze bardziej rozpalają gwiazdę i generują reakcje termojądrowe wymagające większej energii. W ten sposób powstaje szereg lekkich pierwiastków, które są nietrwałe, ulegają rozpadowi w wyniku czego powstaje niemal wyłącznie hel. Stąd też hel jest najczęstszym po wodorze pierwiastkiem we wszechświecie. Chociaż izotop berylu jest nietrwały to gdy w gwieździe znajduje się dostatecznie dużo helu możliwe jest powstanie cięższych pierwiastków, m.in. węgla wg reakcji Be +He> C. Gdy gwiazda jest dostatecznie „stara” (zawiera dużo helu), to następuje zmniejszenie jej objętości, tym samym wzrasta gęstość materii. Mówimy o tym samym efekcie, który obserwujemy pompując koło roweru (także wtedy temperatura rośnie z gęstością powietrza w dętce). Przy osiągnięciu wartości 1000 g/cm3 temperatura wzrasta do około 108K. Są to temperatury charakterystyczne dla gwiazd gigantów. W tych warunkach możliwe jest spalanie Helu i powstanie cięższych pierwiastków (m.in. tlenu, neonu, magnezu). Te procesy trwają 10 milionów lat. Przy dalszym spalaniu helu dochodzi do powstania kolejnych coraz cięższych pierwiastków (magnezu, krzemu, siarki). W małych gwiazdach proces syntezy kończy się na wypaleniu wodoru i powstaniu helu, z kolei tylko w ciężkich gwiazdach o dużej masie po wypaleniu wodoru i dużej ilości helu zachodzą reakcje syntezy pozostałych pierwiastków (odpowiednio coraz cięższych). ( Encyklopedia Kurpisza t.I , Edwin Wnuk, )
Układ słoneczny- układ słoneczny jest fragmentem Galaktyki zwanej Drogą Mleczną. Posiada ona kształt spłaszczonego dysku która w przekroju ma takie elementy jak centralna wypukłość otoczona halo galaktycznym utworzonym z gwiazd. Średnica dysku oceniana na 100.000 lat świetlnych przy uwzględnianiu halo wynosi 200.000 lat świetlnych. Ocenia się że centrum Galaktyki tworzy koncentracja masy rzędu miliona mas słońca. Masa całej galaktyki to 4*1010 to mas słońca. Masa ciemnej materii może przewyższać masę materii świecącej od 2 do 10 razy. Obliczenia te wynikają z analizy ruchu materii widocznej. Centralnym ciałem układu słonecznego jest słońce, które oddalone jest od Ziemii o 149 598 000 kilometrów. Słońce znajduje się w jednym ze spiralnych ramion galaktyki w odległości trzydziestu tysięcy lat świetlnych od jej centrum. Względem otaczających gwiazd słońce porusza się z prędkością 19,5 km/s. Natomiast względem centrum galaktyki przemieszcza się z prędkością 220 km/s. Jeden obieg wokół centrum trwa 240 milionów lat. Wiek słońca oceniany jest na około 4,6 miliarda lat. Promień słońca wynosi 696 tysięcy kilometrów. Objętość słońca jest 1.300.000 razy większa od objętości Ziemi. Masa 2*1030 kilograma, to jest 333 razy większa od masy Ziemi. Słońce wykonuje ruch obrotowy (wirowy) o czym świadczą obserwacje plam na jego powierzchni. Obszary w pobliżu równika słonecznego wykonują obrót w ciągu 25 dni.
Planety Układu Słonecznego:
Do US zaliczamy słońce i 8 planet (4 wewnętrzne i 4 zewnętrzne), 5 planet karłowatych Ceres (rzymska bogini wegetacji) w pasie planetoid między Marsem i Jowiszem, pozostałe 4 poza orbitą Neptuna w planetoidowym pasie Kuipera (przewidział ich istnienie): Pluton (Bóg świata umarłych), Haumea (hawajska bogini płodności), Makemeke ( Bóg, stwórca ludzkości na Wyspie Wielkanocnej), Eris (grecka bogini niezgody). Na skraju US są pas Kuipera i obłok Oorta. Znajduje się tam większość komet. Wenus, Uran i Pluton obracają się w przeciwną stronę.
Słońce wschodzi po stronie zachodniej.
Planety wewnętrzne- małe planety o dużej gęstości, zbudowane ze skał, wykazują powolną rotację wokół własnej osi. Duża ich część jest zbudowana z glinokrzemianów. Powierzchnia Merkurego jest podobna do Księżyca. Ma liczne kratery, zagłębienia pokryte bazaltami, zwane morzami. Na Marsie w porównaniu do księżyca stwierdzono intensywne procesy erozji, aktywność wulkaniczną i deformacje skorupy. Wulka Olympus ma wysokość 23 kilometrów.
Wenus b. podobna wielkość i gęstość do Ziemi. Zakryta przez chmury kwasu siarkowego. Jej atmosferę tworzą też dwutlenek węgla i woda. Temperatura atmosfery to 500 stopni C. Ciśnienie 90 razy większe niż na Ziemi. Wyżyny, często pochodzenia wulkanicznego, łancuchy górskie o kilku kilometrach wysokości, doliny ryftowe.l Skorupa młoda 500 milionow lat.
Plany zewnętrzne: bardzo mała gęstość, zbudowane z wody, metanu, wodoru, helu, szybko obracają się wokół własnej osi. 82% atmosfery na Jowiszu stanowi wodór.
Przyjmuje się, że gwiazdy powstają w wyniku kondensacji mgławicy (ang. Nebbula). Mgławice tworzą przede wszystkim wodór i hel, którym towarzyszą niewielkie ilośći tlenu, krzemu, żelaza itp. Zagęszczanie tej materii było możliwe dzięki siłom grawitacji. Im większy był stopień zagęszczenia tym większa była energia wewnętrzna. W ten sposób miały tworzyć się protogwiazdy. Gdy T w centrum protogwiazdy osiągnęła wartość miliona K rozpoczęły się reakcje jądrowe. Uruchomienie reakcji jądrowych to moment powstania gwiazdy. Planety US powstały na skutek kondensacji mgławicy występującej wokół słońca (WWW.urania.pta.edu.pl) w zewnętrznych partiach takiej mgławicy temperatura była niska. Możliwa więc była kondensacja amoniaku, wody i metanu w postaci kryształków lodu. Ciężkie pierwiastki Fe, Si, Al wchodzily w reakcje z O dzięki czemu powstały cząstki pyłu kosmicznego. W okresie około 100 tysięćy lat cząstki pyłu w wyniku kolizji tworzyły coraz większe asteroidy, a te w wyniku kolejnych kolizji powiększały swoją wielkość. W wyniku tego procesu miały powstać planety. Skład planet był uzależniony bezpośrednio od odległości od słońca. W pobliżu słońca planety zostały uformowane z pierwiastków ciężkich czyli metali i krzemianów. W dużej odległości od słońca powstały planety złożone z gazów (metan, azot, wodór, hel). W pyle planet wewnętrznych dominują grafit, kryształki lodu (nie tylko wody). Zaawansowana grawitacja doprowadziła do wzrostu T we wnętrzu Ziemi. Jest to podstawowe źródło jej budowy strefowej. Księżyc powstał prawdopodnie w wyniku zderzenia Ziemi z asteroidą, które spowodowało powstanie pierścienia cząstek wokół Ziemi, z tych cząstek miał powstać uformowany grawitacyjnie księżyc. Powstanie wód było związane z ochłodzeniem temperatury i skropleniem atmosfery. Przypuszcza się że pierwotna atmosfera była podobna do tej z Wenus (dużo CO2). ‘
W ciągu jednej sekundy słońce wyrzuca około 1 miliona protonów i elektronó (wiatr słoneczny). Słonce wysyla tez fale radiowe, promieniowanie podczerwone, promieniowanie UV i promieniowanie roengenowskie. Wg geologów przez ostatanie 3 miliardy lat ilość energii słonecznej docierającej do powierzchnie Ziemi generalnie nie zmieniła się. Wyraźnie obserwowalne są 11-letnie cykle zmian aktywności słonecznej. Na skutek zmian pola magnetycznego. Wpływa ona na wielkość przyrostów drzew, głównie w obszarach równikowych.
Rozbłyski chromosferyczne zewnętrznej warstwy słońca wpływają na natężenie promieniowania rentgenowskiego, które po upływie 8 minut dociera do górnych partii atmosfery. Jego następstwem bywają zakłócenia fal radiowych. Do Ziemi dociera także strumień plazmy w postaci elektronów i protonów. Większość tych cząstek zostaje wyłapana przez pole magnetyczne Ziemi, ich zderzenie z cząsteczkami tlenu wywołuje zjawisko zorzy polarnej. Atomy tlenu wracające do stanu niewzbudzonego emitują kwanty energii o długości fali światła zielonego i czerwonego.