Ziemia we wszechświecie - referat

Na początku referatu wyjaśnijmy sobie, co oznacza słowo „wszechświat”. Według encyklopedii Wikipedia, wszechświat to wszystko, co fizycznie istnieje: cała przestrzeń, czas, wszystkie formy materii i energii oraz prawa fizyki i stałe fizyczne określające ich zachowanie. Słowo „wszechświat” może być również używane w innych kontekstach, jako synonim słów „kosmos” (w rozumieniu filozofii), „świat” czy „Natura”. Natomiast w naukach ścisłych słowa „wszechświat” i „kosmos” są równoważne.

Wiemy już, że wszechświat oznacza kosmos. Zastanówmy się teraz, czym jest Ziemia we wszechświecie. Ziemia powstała około 4,54 ± 0,05 mld lat temu z mgławicy słonecznej. Dzięki powstaniu atmosfery możliwe było uformowanie się życia na planecie. Ziemia jest jedyną znaną planetą we wszechświecie, gdzie występuje życie. Powierzchnię Ziemi w 70,8% pokrywa woda 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. Wnętrze Ziemi składa się z grubego płaszcza, płynnego jądra zewnętrznego (generującego pole magnetyczne) oraz stałego jądra wewnętrznego. Ziemia posiada tylko jednego naturalnego satelitę – Księżyc. Jest on piątym, co do wielkości, naturalnym satelitą w Układzie Słonecznym. Księżyc to jedyne ciało niebieskie, do którego podróżowali i na którym wylądowali ludzie. Pierwszym sztucznym obiektem w historii, który przeleciał blisko Księżyca, była wystrzelona przez Związek Radziecki Łuna 1; Łuna 2 jako pierwszy statek osiągnął powierzchnię naszego satelity, zaś Łuna 3 jeszcze w tym samym roku, czyli w 1959, wykonała pierwsze zdjęcia niewidocznej z Ziemi strony Księżyca. Pierwszym statkiem, który przeprowadził udane miękkie lądowanie, była Łuna 9, a pierwszym bezzałogowym pojazdem umieszczonym na orbicie Księżyca – Łuna 10 (oba w 1966). Amerykański program Apollo obejmował wyłącznie misje załogowe, zakończone sześcioma lądowaniami w latach 1969-1972. Eksploracja Księżyca przez ludzi zatrzymała się wraz z zakończeniem lotów Apollo, jednak w ostatnich latach kilka państw ogłosiło plany ponownego wysłania tam misji.

W centrum Układu Słonecznego znajduje się Słońce. To wokół niego krążą wszystkie inne ciała niebieskie. Słońce to najjaśniejszy obiekt na niebie i główne źródło energii docierającej do Ziemi. Astronomiczny symbol Słońca to okrąg z punktem w środku:

Słońce jest oddalone od Ziemi o około 150 mln km, leży w jednym z ramion spiralnych Galaktyki, 26 tysięcy lat świetlnych od jej środka i około 26 lat świetlnych od płaszczyzny równika Galaktyki. Okrąża centrum Drogi Mlecznej z prędkością 220 km/s w czasie 226 milionów lat, co daje ponad 20 obiegów w ciągu dotychczasowej historii gwiazdy.

Słońce jest kulą zjonizowanego gazu o masie około 2×10³⁰ kg, z czego 74% stanowi wodór, 25% hel, a niespełna 1% pierwiastki cięższe oraz sporadycznie występujące proste związki chemiczne. Kula plazmy utrzymywana jest w równowadze hydrostatycznej dzięki sile grawitacji materii znajdującej się z jednej strony oraz rosnącemu wraz z głębokością ciśnieniu gazu. W centrum ciśnienie osiąga 10¹⁶ Pa. Temperatura Słońca rośnie wraz z głębokością, dochodząc w centrum do kilkunastu milionów K, w których to temperaturach mogą zachodzić reakcje syntezy jądrowej.

W przypadku gwiazd ciągu głównego reakcją jądrową, która dostarcza energii, jest przemiana wodoru w hel.

Gęstość materii w jądrze Słońca wynosi 1,5×10⁵ kg/m³; wysoka temperatura utrzymuje materię w stanie plazmy, natomiast gęstość gazu na powierzchni spada w przybliżeniu wykładniczo i w fotosferze (obszarze uznawanym za powierzchnię) wynosi 10⁻⁴ kg/m³, co odpowiada prawie próżni.

Na podstawie odmiennych właściwości plazmy i procesów w niej zachodzących, które wynikają z różnic w gęstości i temperaturze, wyróżnia się trzy różne obszary wewnątrz Słońca:
- Jądro
- Otoczka
- Atmosfera

Przypuszcza się, że Słońce powstało około 4,6 miliarda lat temu po kilkudziesięcioletnim okresie kurczenia się obłoku międzygwiazdowego. Przez 4,6 miliarda lat Słońce zwiększyło swój promień o 8 do 12%, oraz jasność o około 27%. Zawartość wodoru w jądrze młodego Słońca wynosiła około 73%, obecnie już tylko 40%. Gdy zapasy wodoru wyczerpią się, co nastąpi za mniej więcej kolejne 5 mld lat, Słońce zmieni się w czerwonego olbrzyma i prawdopodobnie pochłonie trzy najbliższe sobie planety. Po około miliardzie lat odrzuci zewnętrzne warstwy i będzie zapadało pod własnym ciężarem, przeistaczając się w białego karła. Według hipotez, przez wiele miliardów lat będzie stygło, aż stanie się czarnym karłem (wszechświat jest jeszcze za młody, by istniały takie obiekty).

Większość aktualnych badań astronomicznych dotyczących Marsa koncentruje się na tej czwartej, według oddalenia od Słońca, planecie. Starożytni Rzymianie nazwali ją imieniem swego boga wojny. Najbardziej prawdopodobny model struktury wnętrza globu marsjańskiego wskazuje na istnienie jądra żelazo-niklowego o promieniu około 1700 km, otoczonego grubym skalistym płaszczem. Przykrywa go stosunkowo cienka, o grubości około 30 km, skorupa, na której spoczywa warstwa regolitu i pyłu bogatego w tlenki żelaza (powodują one czerwonawe zabarwienie Marsa). Temperatura powierzchni planety zmienia się od około 170 do około 300 kelwinów. Ilość energii słonecznej padającej w jednostce czasu na jednostkę powierzchni Marsa stanowi zaledwie 40% ilości energii docierającej do powierzchni Ziemi. Mars - podobnie jak Wenus - nie ma zauważalnego pola magnetycznego, a więc i magnetosfery, czego przyczyny upatruje się w braku ciekłego jądra planety. Wokół Marsa krążą dwa księżyce, które odkrył Asaph Hall w 1877 r. Nazwano je Fobos (Groza) i Deimos (Strach), czyli imionami synów mitycznego boga wojny, Aresa (helleneńskiego odpowiednika Marsa). Obiegają one planetę po prawie kołowych orbitach położonych w płaszczyźnie jej równika w średnich odległościach od środka wynoszących odpowiednio 9,4 tys. km i 23,5 tys. km, czyli zaledwie 2,7 i 6,9 promienia Marsa. Ta bliskość macierzystej planety powoduje, że Fobos okrąża Marsa w ciągu 7 godzin i 39 minut (czyli trzy razy na dobę), a okres obiegu Deimos wynosi 30 godzin i 18 minut. Obracają się one w ten sposób, że - podobnie jak ziemski Księżyc - pozostają zwrócone do Marsa tą samą stroną.

Mars jest planetą najbardziej podobną do Ziemi i dlatego od dawna podejrzewa się, że na jego powierzchni mogą istnieć (lub istniały) jakieś prymitywne formy życia. Dwie sondy kosmiczne Viking, które w 1976 roku wylądowały na powierzchni Czerwonej Planety, nie przyniosły rozwiązania tego problemu. W 1996 roku ogłoszono, że w znalezionym na Antarktydzie meteorycie ALH 84001, pochodzącym z Marsa, stwierdzono obecność śladów prymitywnego życia sprzed około 3,6 mld lat. Nie jest to oczywiście dowód, że na Marsie istniało życie, lecz jedynie hipoteza zachęcająca do dalszych badań. Jednym z priorytetowych celów przygotowywanych i planowanych misji kosmicznych do Marsa jest więc poszukiwanie na nim śladów życia. W ostatnich latach misje takie jak NASA's Perseverance oraz chińska sonda Tianwen-1 z lądownikiem Zhurong dostarczają nowych danych na temat geologii i potencjalnych warunków sprzyjających życiu na Marsie.