Układ Słoneczny

Eryk Kapsiak

Kl.IIb

Układ Słoneczny- układ planetarny, składający się ze Słońca i powiązanych z nim grawitacyjnie ciał niebieskich. Ciała te, to osiem planet, 166 znanych księżyców (naturalny satelita planety), pięć planet karłowatych i miliardy małych ciał Układu Słonecznego, do których zalicza się planetoidy(ciało niebieskie o małych rozmiarach) , obiekty pasa Kuipera, komety(małe ciało niebieskie poruszające się w układzie planetarnym), meteoroidy(drobne okruchy skalne) i pył okołoplanetarny(materia wypełniająca przestrzeń kosmiczną).

Zbadane regiony Układu Słonecznego zawierają licząc od Słońca: cztery planety skaliste (Merkury, Wenus, Ziemia, Mars), pas planetoid składający się z małych skalistych ciał, cztery zewnętrzne planety-olbrzymy (Jowisz, Saturn, Uran, Neptun), oraz drugi pas - pas Kuipera, składający się z obiektów skalno-lodowych. Za pasem Kuipera znajduje się dysk rozproszony, dużo dalej heliopauza i w końcu hipotetyczny obłok Oorta. Odkryto także pięć planet karłowatych: Ceres (największy obiekt w pasie planetoid), Pluton (do 2006 uznawany za 9. planetę Układu), Haumea, Makemake (drugi co do wielkości obiekt w pasie Kuipera) i Eris (największy znany obiekt w dysku rozproszonym).

Sześć z ośmiu planet i trzy z planet karłowatych mają naturalne satelity, zwane księżycami. Każda z planet zewnętrznych jest otoczona pierścieniami złożonymi z pyłu kosmicznego. Wszystkie planety z wyjątkiem Ziemi i Urana (który zawdzięcza nazwę greckiemu bóstwu Uranosowi) noszą imiona bóstw z mitologii rzymskiej.

planeta	Odległoś od słońca		Średnica [km]	Masa (bez satelitów)		Śr.gęstość [g/cm³]	Liczba księżyców		Okres obrotu wokół osi
		[j.a.]		Mln km.						M(Ziemi)=1	*10²¹kg
Merkury	0,39	57,91	4840	0,06	333	5,62	-	56,65 dni
Wenus	0,72	108,21	12230	0,81	4870	5,09	-	-243,01 dni
Ziemia	1	149,60	12756	1	5974	5,52	1	23,93 godz.
Mars	1,52	227,95	6800	0,11	644	3,97	2	24,62 godz.
Jowisz	5,2	778,4	142796	317,89	1899710	1,33	28	9,92 godz.
Saturn	9,52	1423,62	120660	95,17	568736	0,69	30	10,66 godz.
Uran	19,16	2866,14	52400	14,54	86891	1,15	20	-17,24 godz
Neptun	30,07	4498,6	50460	17,24	103026	1,56	8	6,39 dni

Podstawowe dane fizyczne planet Układu Słonecznego

Hipoteza powstania układu słonecznego- rozpoczęło się 4,6 miliarda lat temu gdy na skutek grawitacyjnego zapadnięcia się jednej z części niestabilnego obłoku molekularnego rozpoczął się proces formowania Słońca i innych gwiazd. Większość zapadającej się masy z tej części obłoku zebrała się pośrodku tworząc Słońce, podczas gdy reszta spłaszczyła się formując dysk protoplanetarny, z którego następnie powstały planety, księżyce, asteroidy i pozostałe małe ciała Układu Słonecznego.

Nasza Galaktyka: Droga Mleczna

Droga mleczna-galaktyka spiralna z poprzeczką, w której znajduje się m.in. nasz Układ Słoneczny. Droga Mleczna inaczej nazywana jest Galaktyką (dla odróżnienia od innych galaktyk pisaną przez duże "G"). Zawiera od 200 (wg starszych szacunków) do 400 miliardów (wg nowszych szacunków) gwiazd, średnicę około 100 000 lat świetlnych i grubość ok. 12 000 lat świetlnych.

Na niebie widziana jest jako jasna smuga przecinająca niebo. Wynika to z faktu, że oglądamy dysk Galaktyki z jej wnętrza, jako że Układ Słoneczny znajduje się w pobliżu płaszczyzny tego dysku. Droga Mleczna świeci najjaśniej w okolicy gwiazdozbioru Strzelca, w którym to kierunku znajduje się jej centrum. Pas Drogi Mlecznej sięga na północy do gwiazdozbioru Kasjopei, a na południu do gwiazdozbioru Krzyża Południa. Odzwierciedla to silne nachylenie płaszczyzny równika galaktycznego do płaszczyzny równika. Płaszczyzna Galaktyki jest także silnie nachylona do płaszczyzny ekliptyki, czyli orbity ziemskiej.

Planety naszego Układu Słonecznego

Planeta- obiekt astronomiczny okrążający gwiazdę lub pozostałości gwiezdne, nieprzeprowadzający reakcji termojądrowej w swoim wnętrzu, wystarczająco duży aby uzyskać prawie okrągły kształt oraz osiągnąć dominację w przestrzeni wokół swojej orbity. W odróżnieniu od gwiazd, świecących światłem własnym, planety świecą światłem odbitym.

Planety dzielone są na dwie kategorie: duże gazowe olbrzymy o małej gęstości oraz mniejsze planety skaliste. Według definicji IAU, w Układzie Słonecznym znanych jest 8 planet: cztery wewnętrzne - Merkury, Wenus, Ziemia, Mars i cztery zewnętrzne - Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. Z wyjątkiem Merkurego i Wenus, wokół każdej z nich krąży jeden lub więcej księżyców. Do 23 października 2009 potwierdzono także odkrycie 403 planet pozasłonecznych[2]. W Układzie Słonecznym zidentyfikowano pięć planet karłowatych: Ceres, Pluton (poprzednio uważany za 9. planetę Układu), Makemake, Haumea i Eris.

Merkury

Merkury- najmniejsza i najbliższa Słońcu planeta Układu Słonecznego. Jako planeta wewnętrzna znajduje się dla ziemskiego obserwatora zawsze bardzo blisko Słońca, dlatego jest trudna do obserwacji. Mimo to należy do planet widocznych gołym okiem i była znana już w starożytności. Merkurego dojrzeć można jedynie tuż przed wschodem lub tuż po zachodzie Słońca.

Fakturą powierzchni Merkury przypomina Księżyc: są na nim liczne kratery uderzeniowe i praktycznie pozbawiony jest atmosfery. Temperatura powierzchni waha się od −183 °C do 427 °C. W przeciwieństwie do Księżyca, planeta ma jednak duże żelazne jądro, generujące pole magnetyczne o natężeniu stukrotnie mniejszym od natężenia ziemskiego pola magnetycznego. Wielkość jądra powoduje, że Merkury ma jedną z największych gęstości spośród planet Układu Słonecznego (nieznacznie większą ma Ziemia). Merkury nie posiada naturalnych satelitów.

Pierwsze udokumentowane obserwacje Merkurego sięgają pierwszego tysiąclecia p.n.e. Do IV wieku p.n.e. greccy astronomowie uważali, że są to dwa ciała niebieskie: pierwsze widzialne tylko przed wschodem Słońca (nazywali je Apollo), drugie widzialne tylko po zachodzie Słońca (nazywali je Hermesem). Za sprawą szybkiego ruchu planety, powodowanego jej krótką orbitą, Rzymianie nadali planecie nazwę na cześć posłańca bogów i patrona handlarzy - Merkurego. Symbol astronomiczny planety to stylizowana wersja kaduceusza Hermesa.

W porównaniu z innymi planetami Układu Słonecznego o Merkurym wiadomo stosunkowo niewiele; ze względu na problemy natury technicznej zbadały go dotychczas tylko dwie sondy. Pierwsza z nich - Mariner 10 - wykonała w latach 1974-75 mapy 45% powierzchni. Następnie sonda MESSENGER podczas pierwszego przelotu 14 stycznia 2008 zobrazowała kolejne 30% powierzchni planety. MESSENGER zbliży się do Merkurego ponownie w 2009, a w 2011 wejdzie na orbitę w celu zbadania i wykonania mapy całego globu.

Merkury jest jedną z czterech planet skalistych Układu Słonecznego. Jego średnica wynosi 4879 km, i pod względem wielkości jest to najmniejsza planeta Układu. Merkury jest mniejszy (choć ma większą masę) niż największe naturalne satelity planet gazowych, Ganimedes i Tytan. Składa się on w 70% z metalu, a w 30% z krzemianów. Gęstość Merkurego, która wynosi 5,427 g/cm³ jest drugą co do wielkości w Układzie Słonecznym i jest ona nieznacznie mniejsza od gęstości Ziemi wynoszącej 5,515 g/cm³. Nie uwzględniając efektu kompresji przez grawitację, gęstość planety wynosiłaby 5,3 g/cm³, a Ziemi - 4,4 g/cm³.

Wenus

Wenus- Wenus - druga według oddalenia od Słońca planeta Układu Słonecznego. Wenus jest trzecim pod względem jasności ciałem niebieskim po Słońcu i Księżycu widocznym na niebie. Ponieważ obserwacje tej planety są możliwe tylko wieczorem i rano, nazywana jest także: Jutrzenką, Gwiazdą Poranną lub Gwiazdą Wieczorną (starożytni Grecy nazywali ją odpowiednio: Fosforos i Hesperos). Jest skalnym globem osnutym gęstymi chmurami, które odbijają większość światła słonecznego. Żółtawy kolor chmur atmosfery pochodzi od kwasu siarkowego. Nie posiada naturalnego satelity (odkryto jednak planetoidę 2002 VE68 o średnicy około pół kilometra, pozostającą w rezonansie orbitalnym 1:1 z Wenus. Z tej racji mogącej być nazywaną quasi-księżycem Wenus). Znak Wenus oznacza płeć kobiety. Jej nazwa wzięła się od rzymskiej bogini miłości, Wenus. ,Wenus tylko nieznacznie ustępuje Ziemi pod względem rozmiarów. Masa planety wynosi 0,82 masy Ziemi, a promień równikowy (wynoszący 6 051 km) jest zaledwie o 327 kilometrów krótszy od ziemskiego. Planeta ma także tylko nieco mniejszą gęstość - równą 5,25g cm³. Z tego powodu określa się te planety mianem bliźniaczych. Glob wenusjański bardzo wolno obraca się wokół własnej osi. Pełen obrót trwa 243 dni. Kąt nachylenia płaszczyzny równika do płaszczyzny ekliptyki wynosi 177,4°, czyli kierunek obrotu jest przeciwny do kierunku ruchu orbitalnego.

Ziemia

Ziemia- trzecia licząc od Słońca, a piąta co do wielkości planeta Układu Słonecznego. Pod względem średnicy, masy i gęstości jest to największa planeta skalista Układu.

Ziemia, zamieszkana przez miliony gatunków, wliczając w to człowieka jest jedynym znanym miejscem we wszechświecie, w którym występuje życie. Planeta uformowała się 4,54 ± 0,05 miliarda lat temu, a życie pojawiło się na jej powierzchni w ciągu pierwszego miliarda lat po uformowaniu. Następnie, biosfera ziemska wpłynęła na atmosferę i inne czynniki abiotyczne planety, umożliwiając rozwój organizmów aerobowych oraz powstanie ozonosfery. Rozwój życia na lądzie umożliwiła powłoka ozonowa, zmniejszająca natężenie promieniowania ultrafioletowego oraz magnetosfera, odbijająca cząstki wiatru słonecznego.

Litosfera podzielona jest na kilkadziesiąt segmentów nazywanych płytami tektonicznymi, które przez miliony lat przesuwają się względem siebie, co prowadzi do znacznej zmiany położenia kontynentów w czasie. Powierzchnię w 70,8% zajmuje woda wszechoceanu zawarta w morzach i oceanach; pozostałe 29,2% stanowią kontynenty i wyspy. Niezbędnej do życia na Ziemi wody w stanie ciekłym nie wykryto na powierzchni innych ciał niebieskich[A 3][A 4]. Wnętrze Ziemi składa się z grubego płaszcza, płynnego jądra zewnętrznego (generującego pole magnetyczne) oraz stałego jądra wewnętrznego.

Ziemia oddziałuje grawitacyjnie z innymi ciałami w przestrzeni kosmicznej. Planeta wykonuje jedno okrążenie wokół Słońca raz na każde 366,256 obrotów wokół własnej osi. Czas jednego okrążenia wokół Słońca nazywa się rokiem gwiazdowym i odpowiada 365,256 dniom czasu słonecznego[A 5]. Nachylenie osi Ziemi do prostej prostopadłej do płaszczyzny orbity wynosi 23,45°, co prowadzi do rocznych wahań oświetlenia, które powodują m.in. występowanie pór roku. Wokół Ziemi krąży jeden naturalny satelita - Księżyc, który orbituje wokół niej od ok. 4,53 miliarda lat. Wywołuje on pływy morskie i stabilizuje kąt nachylenia osi obrotu względem orbity. Bombardowanie przez komety we wczesnej historii Ziemi przyczyniło się do powstania oceanów, a upadki pojedynczych planetoid mogły prowadzić do niektórych masowych wymierań.

Zasoby naturalne skorupy ziemskiej i umiejętność ich przetworzenia zapewniają przetrwanie m.in. globalnej populacji ludzkiej. Populacja ta podzielona jest politycznie na około 200 niepodległych państw. W kulturze ludzkiej wykształciły się różne poglądy na temat planety, takie jak personifikacja w postaci bóstwa, wiara, że Ziemia jest płaska, oraz nowoczesna idea świata jako zintegrowanego środowiska, wymagającego konserwacji. Człowiek po raz pierwszy umownie opuścił Ziemię w 1961, kiedy Jurij Gagarin wyleciał lotem orbitalnym na około 2 godziny (jedno okrążenie) nieco ponad jej atmosferę, a w 1969 Neil Armstrong i Buzz Aldrin jako pierwsi wylądowali na powierzchni innego ciała niebieskiego - Księżyca.

Przewiduje się, że za około 7,59 mld lat planeta zostanie wchłonięta przez atmosferę Słońca i ulegnie zniszczeniu.

Mars

Mars- czwarta według oddalenia od Słońca planeta Układu Słonecznego. Nazwa planety pochodzi od imienia rzymskiego boga wojny - Marsa. Zawdzięcza ją swej barwie, która przy obserwacji wydaje się być rdzawo-czerwona i kojarzyła się starożytnym z pożogą wojenną. Postrzegany odcień wynika stąd, że powierzchnia planety jest pokryta tlenkami żelaza. Mars posiada dwa niewielkie księżyce o nieregularnych kształtach - Fobosa i Deimosa. Prawdopodobnie są to dwie planetoidy przechwycone przez pole grawitacyjne planety. Przypuszcza się, że mogło na niej kiedyś powstać życie, jednak obecnie nie ma na to solidnych dowodów.

Mars jest jedną z pięciu planet widocznych gołym okiem. W opozycji osiąga jasność do -3,0 wielkości gwiazdowej i średnicę kątową do 25".

Mars od wieków fascynował ludzi wszystkich kultur, głównie z powodu niespotykanej czerwonej barwy i szybkiego ruchu pozornego na niebie. Jest planetą o połowę mniejszą od Ziemi, zaś jego powierzchnia i masa stanowią odpowiednio tylko 1/5 i 1/10 ziemskiej. Doba na Marsie trwa niewiele więcej niż ziemska - liczy 24 godziny, 39 minut i 35,244 sekundy. Natomiast rok marsjański jest prawie dwa razy dłuższy od ziemskiego - ma 687 dni. Z racji swojej odległości od Słońca (w takiej samej jednostce czasu na powierzchnię Marsa pada tylko 40% energii słonecznej, która dociera do Ziemi), ale także braku dużych zbiorników wodnych i gęstej atmosfery temperatura powierzchni Marsa ulega dużym wahaniom - w dzień może sięgać niemal 20 °C, natomiast w nocy spadać do -90 °C (na biegunach nawet do -135 °C).

Jowisz

Jowisz- piąta w kolejności oddalenia od Słońca i największa planeta Układu Słonecznego. Posiada wiele księżyców

(odkryto 63) oraz system pierścieni. Jowisz wraz z Saturnem, Uranem i Neptunem to planety gazowe, czasem nazywane również planetami jowiszowymi.

Jasność Jowisza waha się w okolicy -2,3m, maksymalnie wynosi ona -2,7m. Jest on jedną z pięciu planet widocznych gołym okiem i jednocześnie zazwyczaj czwartym pod względem jasności obiektem na niebie (po Słońcu, Księżycu, i Wenus). W czasie wyjątkowo korzystnych opozycji Marsa, jasność Marsa może przewyższać jasność Jowisza - wtedy ten ostatni spada na piątą pozycję w skali jasności. Masa Jowisza jest 2,5 razy większa od całkowitej masy wszystkich pozostałych planet. Jest on tak masywny, że powoduje przesunięcie się barycentrum Układu Słonecznego ponad powierzchnię Słońca (leży ono 1,068 promienia słonecznego od środka gwiazdy). Co prawda nie ma wyraźnej granicy między masywnymi planetami a brązowymi karłami (mimo że w widmie tego ostatniego znajdują się charakterystyczne linie spektralne), ale aby stać się gwiazdą, Jowisz musiałby mieć masę około 80 razy większą od obecnej, a aby stać się brązowym karłem - około 10 razy większą. Jowisz jest najszybciej obracającą się planetą w Układzie Słonecznym, co powoduje duże spłaszczenie planety, łatwe do zaobserwowania przez teleskop. Powierzchnia planety jest pokryta kilkoma warstwami chmur układających się w charakterystyczne pasy widoczne z Ziemi. Najbardziej znanym szczegółem jego powierzchni jest Wielka Czerwona Plama, będąca wirem o średnicy większej niż średnica Ziemi.

W 1610 Galileusz odkrył cztery największe księżyce Jowisza: Io, Europę, Ganimedesa i Kallisto - tak zwane księżyce galileuszowe. Były to pierwsze obiekty, które w oczywisty sposób nie krążyły wokół Ziemi, dlatego odkrycie to odegrało ważną rolę w dowodzeniu słuszności teorii heliocentrycznej Kopernika. Jowisz na okrążenie Słońca potrzebuje ok. 12 lat, a obrót wokół własnej osi zajmuje mu ok. 10 godzin. Temperatura maksymalna to -118 °C, a minimalna to -129 °C.

Saturn

Saturn- szósta planeta Układu Słonecznego pod względem oddalenia od Słońca. Jest to gazowy olbrzym, drugi pod względem masy i wielkości po Jowiszu, a przy tym paradoksalnie o najmniejszej gęstości ze wszystkich planet całego Układu Słonecznego. Saturn znany był już w świecie starożytnym. Charakterystyczną jego cechą są pierścienie składające się głównie z lodu i (w mniejszej ilości) z odłamków skalnych. Obecnie znamy 61 naturalnych satelitów Saturna (3 niepotwierdzone ostatecznie). Nazwa planety pochodzi od imienia rzymskiego boga - Saturna. Saturn jest wyraźnie spłaszczony na biegunach i "wydęty" na równiku (owalna sferoida); jego średnica biegunowa jest o ok. 10% krótsza od równikowej. Jest to wynikiem szybkiej rotacji wokół osi i gazowo-ciekłej budowy obiektu. Pozostałe gazowe olbrzymy także są spłaszczone, ale w mniejszym stopniu. Saturn jest jedyną planetą Układu Słonecznego, która posiada mniejszą gęstość niż woda. Choć samo jądro planety jest gęstsze niż woda, to średnia gęstość planety wynosi 0,69 g/cm³ ze względu na gazową atmosferę. Ciało o takiej gęstości unosiłoby się na powierzchni wody.

Szybka rotacja i gazowa struktura planety jest przyczyną intensywnych przepływów materii w atmosferze Saturna. Prędkość wiatrów na planecie osiąga 1800 km/h.

Uran

Uran- siódma w kolejności od Słońca planeta Układu Słonecznego. Jest także trzecią największą i czwartą najmasywniejszą planetą naszego systemu. Należy do grupy gazowych olbrzymów. Nazwa planety pochodzi od Uranosa, który był bogiem i uosobieniem nieba w mitologii greckiej. Stanowi to wyjątek, gdyż wszystkie pozostałe planety noszą imiona bóstw z mitologii rzymskiej. Symbolami Urana są ♅ (Unicode U+2645, w astrologii) oraz (w astronomii). Posiada 27 odkrytych księżyców. Do niedawna uważano, że wszystkie planety klasyfikowane jako gazowe olbrzymy zbudowane są podobnie, jednak badania za pomocą sond kosmicznych dowiodły, że 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 (pierwiastki te są głównymi składnikami większych planet). Jego masa wynosi około 15 mas Ziemi. Jest najlżejszą spośród planet gazowych. Ma dużo chłodniejsze jądro niż pozostałe planety gazowe i wypromieniowuje w przestrzeń bardzo niewiele ciepła.

Neptun

Neptun- to ósma, najdalsza planeta od Słońca w Układzie Słonecznym. Zajmuje czwarte miejsce - mierząc według średnicy i trzecie miejsce według masy. Jej jasność nie przekracza 7,6m. Neptun jest 17 razy masywniejszy od Ziemi i trochę masywniejszy od swojego bliźniaka Urana, który ma masę 15 razy większą od Ziemi i mniejszą gęstość. Planeta nosi nazwę po rzymskim bogu morza. Jej symbol astronomiczny to , stylizowana wersja trójzębu Neptuna. Odkryty 23 września 1846, Neptun jest jedyną planetą odnalezioną na drodze przewidywań matematycznych, w miejsce obserwacji nieba. Niespodziewane zmiany w orbicie Urana doprowadziły astronomów do wniosku, że podlega ona perturbacjom nieznanej planety. Neptun został odnaleziony w odległości jednego stopnia od przewidywanej pozycji. Wkrótce potem został odnaleziony jego księżyc Tryton, a pozostałe 12 księżyców odkryto dopiero w XX wieku. Neptun był badany tylko przez jedną sondę, Voyager 2, która przeleciała w pobliżu planety 25 sierpnia 1989.

Skład chemiczny Neptuna jest podobny do Urana, natomiast obie planety różnią się składem od większych od nich gazowych olbrzymów Jowisza i Saturna. Z tego powodu astronomowie czasem umieszczają je w oddzielnej kategorii „olbrzymów lodowych”. Atmosfera Neptuna, mimo że podobna do atmosfery Jowisza i Saturna w tym, że składa się głównie z wodoru i helu, zawiera jednak więcej składników takich jak woda, amoniak, metan i śladowe ilości węglowodorów, a także przypuszczalnie azot. Wnętrze Neptuna składa się z kolei z lodu i skał, podobnie do Urana. Śladowe ilości metanu w zewnętrznych warstwach atmosfery planety nadają jej niebieski kolor.

Na Neptunie wieją najsilniejsze wiatry ze wszystkich planet Układu Słonecznego, osiągające prędkość 2100 km/h. W trakcie przelotu Voyagera 2 w 1989 na półkuli południowej była widoczna Wielka Ciemna Plama, porównywalna z Wielką Czerwoną Plamą na Jowiszu. Temperatura Neptuna na poziomie wierzchołków chmur wynosi średnio -218 °C (55 K), co jest jedną z niższych wartości w Układzie Słonecznym, ze względu na oddalenie od Słońca. Temperatura we wnętrzu Neptuna osiąga z kolei 7000 K (6727°C), porównywalne z temperaturą na powierzchni Słońca i we wnętrzach większości innych planet Układu Słonecznego. Neptun posiada nikły i niekompletny system pierścieni, które prawdopodobnie zostały zaobserwowane w latach sześćdziesiątych, a z całą pewnością potwierdzone przez Voyagera 2.

Wartość ujemna oznacza, że własny ruch obrotowy planety odbywa się w kierunku przeciwnym niż pozostałe planety

J.a. (jednostka astronomiczna)- jednostka długości używna do wyrażenia odległości w obrębie Układu Słonecznego

Układ Słoneczny

Droga Mleczna

Struktura Galaktyki Drogi Mlecznej

4

Rys.1.Merkury

Rys.2 Wenus

Rys.3.Ziemia

Rys.4.Mars

Rys.5. Jowisz

Rys.6. Saturn

Rys.7. Uran

Rys.8. Neptun

---