Ziemia jako planeta układu słonecznego

Układ słoneczny, Planety, Astronomia, Komety

Ludzie od bardzo dawna interesowali się Ziemią oraz otaczającym ją Wszechświatem. W starożytności dominował pogląd, że Ziemia jest nieruchoma, a wszystkie otaczające ją planety krążą wokół niej. Była to tzw. geocentryczna teoria wszechświata, która została obalona przez Mikołaja Kopernika w 1543 roku. Kopernik jest twórcą układu heliocentrycznego, według którego Słońce znajduje się w centrum układu planetarnego, a Ziemia jest jedną z planet obiegających Słońce.

 

Układ Słoneczny

Układ Słoneczny jest układem ciał astronomicznych znajdujących się pod dominującym wpływem pola grawitacyjnego Słońca. Wedle obecnego stanu wiedzy nasz układ słoneczny powstał ok. 4,6 miliarda lat temu. Układ Słomczyny składa się ze: Słońca, ośmiu planet, naturalnych satelitów (księżyców) planet, planetoid, komet, ciał meteorowych oraz pyłu i gazu międzyplanetarnego. Słońce zawiera w sobie 99,9% masy zawartej w ciałach Układu Słonecznego.

Gwiazda jest to ciało niebieskie świecące światłem własnym, pochodzącym z przemian termojądrowych zachodzących w jej wnętrzu. Gwiazdą układu słonecznego w którym znajduje się Ziemia, jest Słońce.

Układ Słoneczny. Źródło ilustracji: Wikipedia

 

Słońce

Słońce to gwiazda centralna Układu Słonecznego. Wokół Słońca krąży Ziemia, pozostałe planety oraz inne ciała niebieskie. Słońce to najjaśniejszy obiekt na niebie i główne źródło energii która dociera do Ziemi. Gwiazda ta jest jedną ze 120 mld gwiazd znajdujących się w galaktyce Drogi Mlecznej.

Średnica Słońca jest 109 razy większa, niż średnica Ziemi. Słońce należy do gwiazd małych i jest kulą gazu o masie ok. 1,9891*10³⁰ kg (1,9891 kwintyliona kilogramów), z czego 74% stanowi wodór, 25% hel, a niespełna 1% pierwiastki cięższe i sporadycznie występujące proste związki chemiczne. Słońce utrzymywane jest w równowadze dzięki sile grawitacji z jednej strony i rosnącym wraz z głębokością ciśnieniem gazu, które równoważy ciężar materii znajdującej się powyżej. Przemiany termojądrowe zachodzące wewnątrz Słońca (przemiana wodoru w hel) wyzwalają ogromną energię. Energia ta jest źródłem światła, którym świeci gwiazda.

Pole magnetyczne Słońca jest bardzo silne (najsilniejsze w Układzie Słonecznym, jednak w porównaniu z innymi gwiazdami wydaje się być raczej przeciętne) i ma ogromny zasięg, sięgający daleko poza orbitę Plutona. Najbardziej wewnętrzną warstwa Słońca jest jądro. Zawartość wodoru w jądrze wynosi ok. 40%. W jądrze powstaje 95% całej energii produkowanej przez Słońce. Pozostałe 5% powstaje w warstwach znajdujących się bezpośrednio nad jądrem.

Atmosfera słoneczna składa się z kilku warstw. Pierwszą z nich jest fotosfera. Fotosfera jest to widzialna, powierzchniowa warstwa gwiazdy emitująca fale w postaci światła widzialnego. Następną warstwą jest niewielka chromosfera. Chromosfera to cienka warstwa atmosfery słonecznej, rozciągająca się do wysokości 10 000 km nad fotosferą. Nad chromosferą położona jest korona sięgająca miliony kilometrów w przestrzeń kosmiczną. Koronę słoneczną również można obserwować podczas zaćmień Słońca, lub w przysłaniając centralną jego część. W Koronie Słonecznej panuje dużo wyższa temperatura niż w pozostałych warstwach atmosfery słonecznej. Temperatura powierzchni Słońca wynosi 5530° C. Natomiast temperatura jądra sięga 14 mln° C.

 

Planety układu słonecznego

Planety to ciała niebieskie krążące wokół gwiazdy, obracające się według własnej osi i świecące odbitym światłem gwiazdy. Do 24 sierpnia 2006 roku w skład planet Układu Słonecznego wchodził także Pluton, jednakże postanowieniem Międzynarodowej Unii Astronomicznej Pluton nie zaliczany jest już do planet, a jedynie do obiektów transneptunowych, bądź do kategorii obiektów nazywanych obiektami plutonowymi. Układ planetarny zatem tworzą planety w kolejności najbliżej Słońca:

1. Merkury

2. Wenus

3. Ziemia

4. Mars

5. Jowisz

6. Saturn

7. Uran

8. Neptun

 

Planety Układu Słonecznego można podzielić na planety wewnętrzne takie jak: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars. Planety te maja podobną wielkość, budowę fizyczną, skład chemiczny. Nazywane są one często planetami skalistymi. Kolejne cztery planety zewnętrzne, tj. Jowisz, Saturn, Uran, Neptun to tzw. planety olbrzymy lub planety gazowe, gdyż są one zbudowane z gazów, głównie wodoru, helu, metanu, amoniaku i wody.

Merkury - licząc od Słońca, pierwsza planeta Układu Słonecznego. Pod względem wielkości w Układzie Słonecznym zajmuje ósme miejsce. Jest to jeden z najjaśniejszych obiektów na niebie, jednakże niewielka odległość od Słońca oraz stosunkowo szybki ruch obiegowy czynią Merkurego niezwykle trudnym do obserwacji. Powierzchnia Merkurego jest bardzo podobna do powierzchni Księżyca - występują liczne i głębokie kratery. Planeta nie posiada atmosfery; nie występują na niej również żadne zjawiska tektoniczne. Ponadto na powierzchni można spotkać wiele urwisk i kanionów. Temperatura na planecie waha się od -180° C do 430° C.

Wenus - jest trzecim pod względem jasności ciałem niebieskim po Słońcu i Księżycu widocznym z Ziemi. Ponieważ obserwacje tej planety są możliwe tylko wieczorem i rano, nazywana jest także: Jutrzenką, Gwiazdą Poranną lub Gwiazdą Wieczorną. Jedną z cech charakterystycznych Wenus jest bardzo gruba warstwa chmur, uniemożliwiająca jakiekolwiek obserwacje powierzchni planety. Atmosfera Wenus składa się głównie z dwutlenku węgla (96,5 %) oraz, w znacznie mniejszym stopniu, z azotu (ok 3,5 %). Wenus posiada słabe pole magnetyczne, które jest o trzy rzędy wielkości mniejsze od ziemskiego. Temperatura na powierzchni globu oscyluje w granicach 400° C, a w niektórych miejscach nawet 500° C. Pomimo faktu, iż Wenus znajduje się prawie dwa razy dalej od Słońca niż Merkury, jest ona najgorętszą planetą w Układzie Słonecznym. Tak wysoka temperatura jest spowodowana przez efekt cieplarniany.

Ziemia - to trzecia w kolejności planeta. Wokół Ziemi krąży jeden naturalny satelita - Księżyc. Ziemia składa się z jądra, płaszcza oraz skorupy. Skład chemiczny Ziemi to głównie żelazo, tlen, krzem, magnez. Średni promień Ziemi wynosi 6371km, objętość 1,083 x 10¹⁸, temperatura powierzchni wynosi średnio 14°C, a wnętrza, ok. 5000° C. Pod względem gęstości Ziemia zajmuje pierwsze miejsce wśród planet Układu Słonecznego. 71% powierzchni Ziemi zajmuje woda, jedynie 29% stanowią lądy. Ziemia jest jedyną planetą w Układzie Słonecznym, na której woda może powszechnie występować w stanie ciekłym.

Mars - czwarta według oddalenia od Słońca planeta Układu Słonecznego. Mars posiada dwa niewielkie księżyce o nieregularnych kształtach i jest planetą o połowę mniejszą od Ziemi. Atmosfera Marsa jest bardzo cienka i rozrzedzona. Średnie ciśnienie atmosferyczne waha się w granicach 750 paskali. Czerwona planeta składa się ze stałego jądra o promieniu ok. 1700 km, w skład którego wchodzą przede wszystkim nikiel i żelazo. Jest ono otoczone skalistym płaszczem. Powierzchnię planety stanowi 30-kilometrowa skorupa składająca się w 2/3 z krzemu, ale także żelaza i jego związków, takich jak tlenek żelaza i siarczek żelaza, dzięki którym planeta ma czerwony kolor. Temperatura na planecie zmienia się bardzo gwałtownie w ciągu marsjańskiego roku. Powodem tych wahań jest kształt marsjańskiej orbity: jest ona silnie eliptyczna. Średnia temperatura na czerwonej planecie wynosi od -120° C do 22° C. Mars znany jest w Układzie Słonecznym z najwyższych łańcuchów górskich oraz największych kanionów. Najwyższa góra na Marsie, a za razem największa w Układzie Słonecznym - Olympus Mons - stożek wygasłego wulkanu, ma ponad 24 km wysokości i ok. 550 kilometrową średnicę podstawy.

Jowisz - największa planeta Układu Słonecznego. Jego masa dwukrotnie przewyższa masę wszystkich pozostałych planet naszego układu. Posiada wiele księżyców (co najmniej 63 - najwięcej ze wszystkich planet Układu Słonecznego) oraz pierścienie. Jowisz wraz z Saturnem, Uranem i Neptunem to planety gazowe, czasem nazywane również planetami jowiszowymi. Jowisz jest najszybciej obracającą się planetą w Układzie Słonecznym, co powoduje duże spłaszczenie planety na biegunach. Na okrążenie słońca potrzebuje ok. 12 lat, a obrót wokół własnej osi zajmuje mu ok.10 godzin. Atmosfera Jowisza składa się w ok. 86% z wodoru i ok. 14% z helu.

Saturn - druga pod względem wielkości planeta Układu Słonecznego po Jowiszu. Saturn posiada najmniejszą gęstość ze wszystkich planet całego Układu Słonecznego. Saturn jest wyraźnie spłaszczony na biegunach. Okres obrotu planety wokół własnej osi na równiku jest szybszy niż na biegunach i trwa 10 godz. 14 min. W przybliżeniu tyle też trwa doba. Saturn imponuje ilością (drugą po Jowiszu) księżyców - z 60 dotychczas odkrytych, 48 ma już oficjalne nazwy. Charakterystyczną cechą Saturna jest ułożone wokół planety ponad 10000 oddzielnych pierścieni. Mówiąc o pierścieniach Saturna wyróżnia się zazwyczaj siedem największych pierścieni. Są one zbudowane z milionów bryłek lodu oraz skał łączących się w zależności od gęstości. Powstanie pierścieni Saturna wyjaśnia się tym, iż mogą to być pozostałości po którymś z naturalnych satelitów, który rozpadł się po zderzeniu z innym ciałem, być może kometą.

Geneza pierścieni Saturna nie jest do końca wyjaśniona. Zdjęcie: Wikipedia

 

Uran - jest to pierwsza planeta, która została odkryta w czasach nowożytnych. Planeta była wcześniej wielokrotnie obserwowana, ale za każdym razem uznawano ją za gwiazdę. Jest także trzecią największą i czwartą najmasywniejszą planetą naszego systemu. budowa i skład chemiczny Urana w dużej mierze odróżniają go od Jowisza i Saturna. Przede wszystkim Uran zawiera stosunkowo mało wodoru - 15% masy - i tylko niewielką domieszkę helu. Uran posiada bardzo cienkie i słabo widoczne pierścienie, których bezpośrednio nie da się zaobserwować z Ziemi. Planeta posiada 27 znanych księżyców. Prawie wszystkie krążą po wyjątkowo okrągłych i regularnych orbitach. Różnica temperatur między równikiem a biegunem wynosi tylko kilka stopni. Mechanizm występującego tu przepływu ciepła pozostaje nieznany.

Neptun - ósma i ostatnia planeta Układu Słonecznego. Jest to najdalej od Słońca krążącą gazowa planeta w Układzie Słonecznym. Budowa planety jest bardzo podobna do budowy Urana z tym, że jest on od niego nieco mniejszy, ale za to cięższy. Z powodu dużego oddalenia od Słońca Neptun otrzymuje bardzo mało ciepła. Temperatura zewnętrznych warstw atmosfery wynosi –218° C. Jak się wydaje, wewnątrz planety znajduje się jakieś źródło ciepła, które może być pozostałością po okresie tworzenia się Neptuna. Wewnętrzna budowa Neptuna przypomina bardzo budowę Urana. Skaliste jądro otacza warstwa lodu wodnego, amoniaku i metanu, pokrytego warstwą cząsteczkowego wodoru.

Naturalne satelity

Naturalny satelita (księżyc) to ciało niebieskie pochodzenia naturalnego, obiegające planetę (lub planetoidę). Księżyce regularne krążą w tę samą stronę co planeta obiega Słońce, po orbitach prawie kołowych, położonych (z niewielkimi odchyleniami) w płaszczyźnie obrotu planety.

Okrążające Jowisz jedne z największych księżyców w Układzie Słonecznym nazywane są księżycami galileuszowymi Jowisza. Zdjęcie: Wikipedia >

Przeważa pogląd, że powstały na skutek kondensacji pyłów i gazów z których uformowała się dana planeta. Ponieważ większość księżyców jest znana tylko z obserwacji z dużej odległości, teorie dotyczące ich powstania są zwykle niepewne. Największe księżyce w naszym układzie planetarnym to satelita Ziemi Księżyc, księżyce galileuszowe Jowisza: Io, Europa, Ganimedes (największy naturalny satelita w Układzie Słonecznym) i Kallisto, satelita Saturna Tytan oraz księżyc Neptuna Tryton; wszystkie one mają powyżej 3000 km średnicy.

W układzie słonecznym obserwuje się także występowanie innych ciał niebieskich, np.planetoid (krążących między orbitami planet) czy komet (krążących wokół Słońca po drogach eliptycznych, parabolicznych lub hiperbolicznych.