Układ słoneczny

Wiadomości o układzie słonecznym
Ziemia wraz z ośmioma planetami, porusza się wokół Słońca, tworząc wraz z nimi tak zwany Układ Słoneczny. Poruszanie się tych ośmiu planet wokół Słońca jest spowodowane jego siłą grawitacji, która się wiąże z jego ogromną masą-siedemset pięćdziesiąt razy przekracza łączną siłę grawitacji wszystkich dziewięciu planet. W skład Układu Słonecznego wchodzą: planety z księżycami, międzyplanetarne obłoki gazu i pyłu oraz olbrzymia liczba planetoid, komet i asteroidów. Ciekawostką jest to, iż 99,86 % masy Układu Słonecznego zawarta jest w samym Słońcu a reszta głównie w Jowiszu.

Powstanie Słońca. W tym obszarze galaktyki, który teraz nazywamy domem, kłębiła się wielka, rzadka chmura pyłu i gazu. Składała się ona przede wszystkim z wodoru i helu, które nadal są głównymi składnikami wszechświata, ale zawierała też nieco pyłu - drobiny cięższej materii, wyrzucone z umierających gwiazd. Chmura nie była jednorodna. Gęstość materii w pewnej części chmury była nieco większa od średniej. Przyciąganie grawitacyjne danego obiektu zależy od jego masy, a zatem obszar o większej gęstości przyciągał materię mocniej niż inne obszary. Wobec tego materia spływała do niego, jeszcze bardziej zwiększając zawartą w nim masę, a tym samym powodując wzmocnienie przyciągania grawitacyjnego. Ten lawinowy proces narastania gęstości spowodował, że cała chmura zaczęła się zapadać. Stało się to przyczyną dwóch zjawisk. Po pierwsze, ilość materii w centrum bardzo wzrosła i powstała olbrzymia kula o dużej gęstości. W miarę wzrostu gęstości, rosła też temperatura kuli. Po drugie, gdy kurczyła się chmura i narastała jej gęstość, rosła prędkość jej wirowania, a spływająca materia utworzyła płaski dysk prostopadły do osi obrotu. Chmura przybrała kształt naleśnika z łyżką masła po środku. Obie części były zbudowane z takiej samej materii, ale na obrzeżach dysku jej gęstość była znacznie mniejsza niż w centrum. w dysku znalazł się 1% materii chmury, reszta skupiła się w części centralnej. Część centralna zmieniła się w gwiazdę - Słońce - natomiast z dysku planety, księżyce, planetoidy i komety. W miarę zapadania się części centralnej i gromadzenia w niej coraz większej ilości materii, wzrastała jej temperatura i gaz zaczął promieniować. Pod wpływem grawitacji kula zapadła się coraz bardziej, co powodowało kompresję i rozgrzanie spadającej materii. Temperatura wzrosła tak bardzo, że elektrony oderwały się od atomów; materia od której miało powstać Słońce, przybrała postać gorącej mieszaniny ujemnie naładowanych elektronów i dodatnio naładowanych jąder atomowych. Fizycy nazywają materię w takim stanie plazmą.

Zupa plazmowa - Obecnie większość materii w Słońcu i gwiazdach to właśnie plazma. Postępujący wzrost temperatury wewnątrz wirującej kuli gazowej powodował, że cząstki materii poruszały się coraz prędzej. Głównym składnikiem rodzącego się Słońca był wodór, którego atom jest zbudowany z jednego protonu i związanego z nim elektronu. W wysokiej temperaturze elektrony oddzielają się od protonów, które bezwładnie poruszają się z dużą prędkością i zderzają się ze sobą. gdy temperatura wewnątrz Słońca zbliżyła się do obecnej temperatury 15 milionów stopni Celsjusza, prędkość protonów wzrosła tak bardzo, że mogły one pokonać barierę elektrostatyczną i zaczęły oddziaływać siłami jądrowymi.. Tak rozpoczęły się reakcje syntezy jądrowej. Ten moment można uznać za narodziny gwiazdy. Efektem reakcji syntezy jest przekształcenie czterech protonów w jądro helu, złożone z dwóch protonów i dwóch neutronów, czemu towarzyszy powstanie innych cząstek i uwolnienie znacznej energii. To powoduje rozgrzanie wnętrza do jeszcze większej temperatury i pojawienia się ciśnienia, równoważącego grawitację. Tylko wewnątrz gwiazdy panuje ogromna temperatura i ciśnienie, konieczne do podtrzymani reakcji termojądrowych.

Gigantyczny reaktor jądrowy
Materia w warstwach powierzchniowych jest za zimna, aby mogły tam zachodzić takie reakcje. Po okresie rozbłysków Słońce stało się gwiazdą, która zużywa wodór; w reakcjach jądrowych powstaje hel i uwalnia się dostatecznie duża energia, by ciśnienie mogło zrównoważyć grawitację. Dzięki tym reakcjom Słońce emituje światło i ciepło. Światło słoneczne pochodzi z warstwy powierzchniowej - fotosfery, czyli widocznej, żółtej tarczy Słońca. Temperatura fotosfery wynosi 5500oC. Ponad tą kulą leży warstwa atmosfery słonecznej o mniejszej gęstości i wyższej temperaturze; ich promieniowanie ginie w blasku fotosfery, ale można je dostrzec podczas zaćmienia. Na przykład chromosfera to warstwa grubości około tysiąca kilometrów o jasnoczerwonej barwie, spowodowanej obecnością gazowego wodoru, która staje się widoczna wtedy, gdy Księżyc zablokuje promieniowanie fotosfery. Korona, włóknista, perłowo biała poświata o temperaturze miliona stopni, którą można dostrzec podczas całkowitego zaćmienia, rozciąga się na wiele milionów kilometrów ponad fotosferą i płynnie przekształca się w strumień cząstek, który ulatuje ze Słońca, mija planety i ginie w przestrzeni międzygwiazdowej. To tzw. wiatr słoneczny; przepływ cząstek z ładunkiem powoduje ściśnienie linii pola magnetycznego Ziemi po stronie pod prąd, a rozciągnięcie ich po stronie z prądem i jest przyczyną burz magnetycznych, wywołujących zorze i zaburzenia w łączności radiowej.

Magnetyczne zawirowania
Słońce to gwiazda ciągu głównego, której wiek wynosi 5 miliardów lat. Jest ono kulą gazów - o średnicy około 1,4 miliona km. Jego masa przewyższa 750 razy łączną masę planet i jest 7 razy większa niż masa przeciętnej gwiazdy. W wyniku obrotu Słońca powstaje pole magnetyczne. Obszary równikowe obracają się szybciej niż biegunowe, przez co linie pola magnetycznego wewnątrz Słońca ulegają skręceniu. Jeśli przebiją się przez powierzchnię, powodują przejawy aktywności słonecznej, takie jak plamy, rozbłyski i protuberancje. Aktywność ta, zwłaszcza plamy słoneczne, wykazuje 11-letni cykl zmienności.
Zbudowane z materii w stanie gazowym Słońce, nie ma ostrej granicy, jednak z Ziemi dostrzegalny jest dość wyraźny brzeg. Dzieje się tak, ponieważ większość emitowanego przez Słońce światła pochodzi z warstwy o grubości zaledwie kilkuset kilometrów, nazywanej fotosferą, którą przyjmuje się za powierzchnię Słońca. Powyżej fotosfery znajdują się chromosfera i korona słoneczna, które razem uważane są za atmosferę Słońca. Słońce jest centralnym ciałem naszego Układu Planetarnego. Bez jego światła i ciepła życie na Ziemi byłoby niemożliwe. Dlatego właśnie Słońce jest dla nas tak ważną gwiazdą. Równocześnie jest ono gwiazdą nam najbliższą. wszystkie osiągnięcia w badaniach Słońca rozszerzają naszą wiedzę o budowie i ewolucji gwiazd.

Rozmiary słońca
W porównaniu do planet rozmiary Słońca są naprawdę ogromne. Musielibyśmy ułożyć obok siebie 109 kul ziemskich, aby uzyskać średnicę Słońca, a 1,3mln kul ziemskich miałoby dopiero objętość równą jego objętości. Jednak w porównaniu z innymi gwiazdami nasze Słońce jest średnich rozmiarów. Istnieje bardzo wiele gwiazd, których objętość jest miliony razy większa od objętości Słońca, a ich masy mogą być nawet sto razy większe od masy Słońca. Zbudowane jest z wodoru i gazu oraz cięższych pierwiastków. Na Słońcu panuje temperatura 15mlnoC. Odbywają się tam procesy syntezy termojądrowej, gdzie wodór przekształca się w hel. W ciągu każdej sekundy Słońce traci około 657mln ton wodoru który przekształca się w 653mln ton helu. Na Słońcu występują tzw. pochodnie słoneczne. Są to kolejne struktury fotosferyczne. Są one jaśniejsze i gorętsze od otaczającej Słońce fotosfery. Występują w pobliżu plam słonecznych oraz w pobliżu równika i biegunów. Korona słoneczna jest źródłem promieniowania rentgenowskiego i radiowego. Z niej pochodzi również wiatr słoneczny, strumień cząstek, w którego skład wchodzą przede wszystkim protony, elektrony i jądra helu.

Wiadomości o planetach.
Planety różnią się od gwiazd tym, że świecą nie własnym lecz odbitym światłem słonecznym. Niektóre, jak Ziemia, są kulami skalnymi; Jowisz, Saturn, Uran i Neptun to wielkie kule gazowe. Planety są to ciała niebieskie świecące światłem słonecznym, odbitym od jego powierzchni. Krążą one wokół słońca po drodze zwanej orbitą planety, wirujące wokół własnej osi. Mające średnicę ponad 1000km.

Księżyce planet - (Satelity) są to ciała niebieskie obiegające planetę.
W sumie w naszym Układzie Słonecznym jest 61 naturalnych satelitów (nazywanych księżycami) krążących dookoła różnych planet, których wielkość jest bardzo zróżnicowana. Poczynając od maleńkich ciał poprzez księżyce wielkości naszego satelity aż do księżyców o wiele większych od księżyca ziemskiego. Dużo z nich zostało odkrytych przez sondy kosmiczne lub przez olbrzymie teleskopy optyczne. Kilka księżyców posiada atmosferę (np. księżyc Saturna - Tytan), niektóre nawet posiadają pole magnetyczne (np. księżyc Jowisza - Ganimedes). Księżyc Jowisza jest najbardziej aktywnym wulkanicznie ciałem w Układzie Słonecznym. Ocean może się znajdować pod zamarzniętą skorupą księżyca Jowisza - Europa, podczas gdy także na jednym z księżyców Jowisza - Ganimedesie, można zaobserwować historyczny ruch lodowych płyt. Niektóre księżyce, takie jak Phoebe Saturna mogą mieć inne pochodzenie od pozostałych księżyców planet - mogą być asteroidami, które wędrując przez Układ Słoneczny zostały przechwycone przez pole grawitacyjne olbrzymich planet.

Atmosfera planet - Prawie każda planeta - oraz niektóre ich księżyce - posiada atmosferę. Ziemska atmosfera składa się głównie z azotu i tlenu. Gruba atmosfera Wenus jest obfita w dwutlenek węgla, z śladami toksycznych gazów takich jak dwutlenek siarki, natomiast cienka atmosfera Marsa składa się głównie z dwutlenku węgla. Jowisz, Saturn, Uran i Neptun składają się głównie z wodoru i helu. Pluton nie ma stałej atmosfery, ponieważ gdy znajduje się w bliskim Słońca punkcie orbity ma cienką atmosferę, ale kiedy powędruje do zewnętrznych okolic Układu Słonecznego, jego atmosfera marznie i "opada" do powierzchni planety. Pod tym względem, Pluton przypomina kometę.

Pierścienie planet - Saturna okala imponujący system pierścieni - składający się z milionów oblodzonych odłamków skalnych i bezliku cząstek pyłu w obręczy o grubości mniejszej niż 200 metrów. Pierwszy pierścienie te spostrzegł Galileusz, obserwujący planetę przez teleskop w 1610 r. Bez trudu można je zobaczyć nawet przez niewielki teleskop. W 1977 r. astronomowie odkryli, że Uran także otaczają pierścienie, ale są one zbyt nikłe i delikatne, by można je było dostrzec. Udało się je rozpoznać na tle gwiazdy, której światło na krótko pochłonęły pierścienie Urana, kiedy przesunął się on obok niej. Okalający Jowisza pierścień gazu odkryto w 1979 r. dzięki sondzie kosmicznej Voyager 1; w 1989 r. Voyager 2 ustalił istnienie trzech pierścieni Neptuna.

Planetoidy (planetki, asteroidy) - w przestrzeni między orbitami Marsa i Jowisza krążą wokół Słońca tysiące małych obiektów skalnych. Są to planetoidy, zwane też asteroidami lub planetkami. Największą z nich odkryto w 1801 r. i nazwano Ceres. Ma ona około 940 km średnicy. Kształt większości planetoid jest nieregularny. Kiedyś astronomowie sądzili, że planetoidy są pozostałościami rozbitej planety, ale bardziej prawdopodobna wydaje się teoria, że są one po prostu odpryskami z okresu formowania się Układu Słonecznego.

Komety - są to ciała niebieskie poruszające się w Układzie Planetarnym po orbitach. Mają znacznie mniejsze masy od mas planet i odmiennej budowie. Obserwowane są w czasie ich przelotu w pobliżu słońca. Składają się zwykle z jądra (jedna lub kilka brył) oraz gazowo-pyłowej otoczki, która rozbudowuje się zwykle w zawierającą jądro główkę. Posiadają długi warkocz wytworzony pod wpływem spalania gazów. Jak dotychczas ich pochodzenie jest nie znane. Kliknij, aby zobaczyć kometę Halleya.

Loty kosmiczne
APOLLO - Amerykański program lotów załogowych na Księżyc i typ statku kosmicznego. Głównym celem badań było uzyskanie próbek gruntu księżycowego, pomiar pola magnetycznego, badania skorupy księżycowej oraz wiatru słonecznego i promieniowania kosmicznego poza magnetosferą Ziemi.21-27 XII 1968 w Apollo 8 dokonano pierwszego załogowego lotu wokół Księżyca Apollo 11 N.A. Amstrong, E.E. Aldrin i M. Collins dotarli w pobliże Księżyca i 20 VII 1969 dwaj pierwsi wylądowali na nim w specjalnym lądowniku. Ogółem na Księżycu było 6 ekspedycji. W ostatnich do poruszania się po powierzchni Księżyca wykorzystywano pojazd kosmiczny Rover. Podczas ostatniego lotu (VII 1975) nastąpiło połączenie ze statkiem Sojuz (misja Sojuz - Apollo) i przeprowadzenie wspólnego programu badań..
ATLANTIS - Czwarty amerykański wahadłowiec. Pierwszy lot 3-7 X 1985.29 VI 1995 połączył się z rosyjską stacją orbitalną Mir było to pierwsze po 20 latach (od misji Sojusz - Apollo) połączenie dwóch statków kosmicznych różnych państw.
BURAN - Radziecki wahadłowiec.15 XI 1988 wystartował (bez załogi) z kosmodromu Bajkonur i powrócił na Ziemię po jej 2 okrążeniach.
CHALLENGER - Drugi amerykański wahadłowiec. Pierwszy lot 4-9 IV 1983.27 I 1986 kilkadziesiąt sekund po starcie do swego 10 lotu eksplodował (7-osobowa załoga poniosła śmierć).
COLUMBIA - Pierwszy amerykański wahadłowiec, a zarazem pierwszy w historii lotów kosmicznych statek kosmiczny wielokrotnego użytku. Pierwszy lot odbył się 12-14 IV 1981, załoga: J. Young i R. Crippen.
DISCOVERY - Trzeci amerykański wahadłowiec. Pierwszy lot 30 VIII-5 IX 1984.
ENDEAVOUR - Piąty amerykański wahadłowiec. Pierwszy lot 7-16 V 1992.
Stacje kosmiczne
MIR - Rosyjska stacja kosmiczna (wprowadzona 20 II 1986 na orbitę okołoziemską) przeznaczona do prowadzenia badań naukowych i eksperymentów technicznych. Wyposażona w rozbudowany system węzłów cumowniczych, które umożliwiają jednoczesne przyłączenie do niej sześciu statków.29 VI 1995 połączył się ze stacją Mir wahadłowiec Atlantis było to pierwsze po 20 latach (od misji Sojusz - Apollo) połączenie dwóch statków kosmicznych różnych państw.
SALUT - Seria 7 doświadczalnych stacji kosmicznych umieszczonych na orbicie około- ziemskiej przez ZSRR, działających od 1971.Przeznaczone do prowadzenia badań medyczno-biologicznych, testowania urządzeń stacji i systemów łączenia ze statkami kosmicznymi oraz do obserwacji astrofizycznych i geofizycznych prowadzonych przez załogi przybyłe statkami kosmicznymi.
SYLAB - Amerykańska załogowa stacja kosmiczna działająca 1973-79.Przeznaczona do badań Słońca i ośrodka międzyplanetarnego, prowadzenia obserwacji geofizycznych i meteorologicznych, badań zasobów Ziemi, realizacji eksperymentów z zakresu technologii materiałowej.