Cechy układu słonecznego

Układ Słoneczny narodził się z wirującego obłoku gazowo - pyłowego około 4,6 mld lat temu. Za sprawą działania sił grawitacji obłok ten był wprawiany w coraz większą rotację pod wpływem której przybrał kształt dysku, natomiast w jego centrum powstawała gazowa kula. Temperatura jaka panowała w środkowej części obłoku była tak duża, że nastąpił zapłon reakcji jądrowych i narodziło się Słońce.
W tym samym czasie formowały się inne planety. Gdy nastąpił zapłon Słońca, jego wiatr zdmuchnął resztki pyłów i gazów z wewnętrznych planet Układu Słonecznego, natomiast na planetach położonych dalej od Słońca materiały te pozostały i weszły w skład tych planet.
Na Układ Słoneczny składają się: Słońce, 8 planet przynajmniej 166 ich księżyców, co najmniej pięć planet karłowatych i ich sześć znanych księżyców a także miliardy małych ciał Układu Słonecznego, do których zalicza się planetoidy, obiekty pasa Kipera, komety, meteoroidy pył okołoplanetarny. Planety dzielą się na: wewnętrzne (Merkury, Wenus, Ziemia, Mars) oraz zewnętrzne (Jowisz, Saturn, Uran, Neptun, Pluton). Pomiędzy Marsem a Jowiszem leży pas planetoid (asteroidy).
Orbity planet są elipsami ze Słońcem w jednym z ognisk. Prawie wszystkie z wyjątkiem orbit Merkurego i Plutona są bardzo zbliżone do kół. Wszystkie orbity planet leżą mniej więcej w tej samej płaszczyźnie zwanej ekliptyką (z wyjątkiem Plutona, którego orbita jest odchylona od ekliptyki ok. 10 stopni).Choć Pluton od 24 sierpnia 2006 roku nie jest już uznawany za 9 z planet a tylko za planetę karłowatą.
Ekliptyka jest to płaszczyzna orbity ziemskiej. Jest ona nachylona pod kątem 7 stopni do płaszczyzny równika słonecznego.
Wszystkie planety okrążają Słońce w jednym kierunku (przeciwnym do ruchu wskazówek zegara patrząc znad słonecznego bieguna północnego).
Najlepszą metodą na uzmysłowienie sobie relacji pomiędzy planetami Układu Słonecznego jest zmniejszenie go jakieś bilion razy. Ziemia miałaby wówczas średnicę ok. 1.3 cm, a orbita Księżyca znajdowałaby się w odległości ok. 30 cm od Ziemi. Słońce byłoby oddalone od Ziemi o jakieś 150m, a jego średnica wynosiłaby 1.5 m. Jowisz o średnicy 15 cm okrążałby Słońce w odległości 750 m, Saturn natomiast o średnicy ok. 10 cm leżałby już dwa razy dalej. Uran i Neptun byłyby wielkości cytryn i leżałyby odpowiednio w odległości 3 km i 4.5 km. W tym modelu człowiek byłby wielkości atomu, a najbliższa gwiazda (Proxima Centauri) byłaby od nas oddalona o jakieś 9000 km.
Podwaliną współczesnego obrazu Układu Słonecznego oraz nowożytnych koncepcji jego pochodzenia i ewolucji stało się odkrycie polskiego astronoma Mikołaja Kopernika (1473-1543), który dowiódł, że planety, a wśród nich i nasza Ziemia, krążą wokół Słońca. Zrozumienie i uznanie, że centralnym ciałem jest Słońce, a nie - jak wcześniej sądzono - Ziemia, która okazała się być jedną z planet, umożliwiło Johannesowi Keplerowi (1571-1630) sformułowanie na podstawie analizy wyników obserwacji położeń planet prawideł, którym podlegają rzeczywiste ruchy planet wokół Słońca . Znane są one jako trzy prawa Keplera.
Te empiryczne zależności znalazły teoretyczne uzasadnienie w odkrytych przez Izaaka Newtona (1642-1727) zasadach dynamiki i prawie powszechnego ciążenia.

Obłok Opika-Oorta
Obłok Opika - Oorta jest to potężny zbiór skał otaczający cały Układ Słoneczny. Co jakiś czas niektóre z tych skał uwalniają się i pokazują w Układzie Słonecznym jako komety.

Słońce
Słońce jest jedyną gwiazdą Układu Słonecznego. Jest ono kulą gorących gazów- wodoru oraz helu. Temperatura na jej powierzchni to około 1 mln stopni Celsjusza. Średnica wynosi w przybliżeniu 1,4 mln km. W porównaniu z Ziemią Słońce jest olbrzymem: mogłoby pomieścić 1,3 mln takich planet.
Słońce wiruje wokół własnej osi i podobnie jak inne gwiazdy stale się zmienia. W jego wnętrzu nieustannie zachodzą reakcje jądrowe.
Głównym składnikiem Słońca jest wodór. Naukowcy odkryli, że składa się ono z czterech warstw. Pierwszą z nich, zewnętrzną, jest korona słoneczna. Słońce jest zbyt jaskrawe, by można ją było oglądać w normalnych warunkach. Możemy jednak obserwować ją w czasie zaćmienia Słońca, gdy Księżyc znajduje się między nią a Ziemią. Kolejną warstwą, tworzącą wraz z koroną atmosferę słoneczną jest chromosfera. Jest ona bardzo burzliwa. Na jej powierzchni stale przebiegają erupcje, podobne do wybuchu wulkanu. Największe z nich noszą nazwę protuberancji.
Właściwą powierzchnię Słońca, tą którą widzimy w zwykłych warunkach, nazywamy fotosferą. W samym środku Słońca znajduje się jądro. To ono produkuje światło i ciepło docierające na Ziemię. Choć jądro obejmuje zaledwie jedną czwartą promienia, to skupia się tam ponad połowa jego masy. Wytworzone w jądrze światło dociera do powierzchni Słońca dopiero po upływie 2 milionów lat .
Wydaje się, że aktywność słoneczna ma wpływ na temperaturę na Ziemi np. w latach 1645-1715 na Słońcu nie pojawiła się ani jedna plama słoneczna i wtedy właśnie przypadły najchłodniejsze lata "małej epoki lodowcowej", kiedy temperatury w Europie były nienormalnie niskie. Natomiast od początku XX wieku aktywność słoneczna jest bardzo wysoka i średnia temperatura na Ziemi lekko wzrosła. Zaobserwowano wiele takich zbieżności, jednak właściwie nie wiemy, w jaki sposób aktywność słoneczna oddziałuje na nasz klimat.

Merkury
Merkury to najbliższa Słońcu i jednocześnie najszybciej poruszająca się planeta Układu Słonecznego. Wykonuje ona jedno okrążenie wokół Słońca w czasie zaledwie 88 dni, podczas gdy Ziemi zajmuje to 365 dni. Na Merkurym nie występują żadne zjawiska tektoniczne, nie ma on również atmosfery.
Merkury jest jedną z najgorętszych i jednocześnie najzimniejszych planet Układu Słonecznego. Temperatura dziennej strony Merkurego, zalanej palącymi promieniami Słońca, wynosi ponad 380 stopni. W tym samym czasie na ciemnej, nocnej stronie planety spada ona do 173 stopni poniżej zera. Na żadnej innej planecie temperatura nie zmienia się w tak szerokich granicach.
Powierzchnia Merkurego jest skalistą, nagą pustynią, pokrytą głębokimi kraterami. Są to wielkie zagłębienia, które powstały miliony lat temu w wyniku upadku na planetę meteorytów. Największy krater o średnicy 1300 km, nosi nazwę Caloris Planitia (Równina Żaru). Uczeni od dawna wiedzieli, że Merkury ma bardzo dużą gęstość to znaczy, że tworząca go materia jest bardzo ściśle upakowana (kawałek skały wielkości pudełka od zapałek ma większą masę niż takie pudełko) .
Merkury nie ma żadnego satelity. Nie ma tu rzek ani oceanów. Nic prawie nie zmieniło się na tej planecie od czasów krótko po jej powstaniu, miliardy lat temu.

Wenus
Wenus jest drugą planetą Układu Słonecznego. Jest planetą niewiarygodnie gorącą i jednocześnie pochmurną. Tylko niewiele światła dociera przez warstwę chmur do jej powierzchni. Na Wenus nie ma wody ani tlenu i człowiek nie mógłby tam żyć.
Temperatura na jej powierzchni wynosi około 500 stopni Celsjusza. Planeta jest otulona kilkoma warstwami chmur. Wenus jest pokryta skałami, a także lawą pochodzącą z wulkanów. Na okrążenie Słońca potrzebuje 225 dni ziemskich. W ten sposób dzień na Wenus jest dłuższy niż rok . Wenus wiruje "do tyłu", o ile ruch obrotowy Ziemi odbywa się w tę samą stronę, co jej ruch dookoła Słońca, Wenus wiruje w przeciwną stronę niż porusza się po swojej orbicie. Taki obrót naukowcy nazywają obrotem wstecznym.
Jeszcze nie tak dawno sądzono, że Wenus jest podobna do Ziemi. nazywano ją nawet siostrzaną planetą Ziemi. Wenus rzeczywiście ma wielkość, masę i gęstość prawie takie jak Ziemia. Różni się jednak od niej bardzo.
Sonda "Pioneer-Venus" stała się w 1978r. sztucznym satelitą Wenus. Za pomocą zainstalowanego na pokładzie radaru, dla którego chmury nie stanowiły przeszkody, "Pioneer" odkrył na tej planecie kratery wulkaniczne. Dzięki temu uczeni przekonali się, że istnieją tam czynne wulkany.

Ziemia
Jest trzecią planetą Układu Słonecznego. Podobnie jak Mars i Wenus, jest ona masywną kulą. Okrąża Słońce raz na 365 dni. Obrót wokół własnej osi wynosi 24 godziny. Średnica Ziemi to około 12 800km. Planeta jest jedyną, na której jest życie, a także ciekła woda. Jej atmosfera składa się w ok. 70% z azotu i 21% z tlenu.
Z przestrzeni kosmicznej Ziemia wygląda jak błękitna kula z przecinającymi jej powierzchnię małymi smugami. Swój kolor zawdzięcza Ziemia oceanom i otaczającej ją atmosferze. Białe smugi to pasma chmur.
Oś Ziemi jest nachylona. Dzięki temu nachyleniu na Ziemi istnieją pory roku. Atmosfera ziemska składa się głównie z dwu gazów: azotu i tlenu. Dzięki temu na Ziemi możliwe jest życie . Atmosfera ma grubość około 100 km i składa się z wielu warstw. Jedną z najważniejszych jest warstwa ozonowa. Pełni ona rolę tarczy osłaniającej nas przed szkodliwym promieniowaniem. Bez niej życie na Ziemi musiałoby zginąć.
Ziemia to jedyna znana planeta, na której znajdują się oceany wody.
Gdy Ziemia powstała, nie było na niej oceanów. Ponad cztery miliardy lat temu Ziemia była bardzo gorąca. Z licznych wulkanów wydobywały się gazy. Minęły miliony lat. Z gazów powstały chmury z których zaczęły padać deszcze. W miarę upływu czasu deszcze spowodowały powstanie oceanów. Pojawienie się wody umożliwiło życie na Ziemi.
Księżyc
Księżyc jest satelitą Ziemi. Nie wiadomo skąd się właściwie wziął. Według jednych teorii "oderwał" się od Ziemi, według innych został stworzony gdzieś indziej, a następnie pole grawitacyjne Ziemi pochwyciło go. Krąży wokół niej utrzymywany na orbicie przez silę grawitacji. Średnica Księżyca jest około cztery razy mniejsza niż średnica Ziemi, a jego odległość od Ziemi wynosi 380 000 km.
Księżyc wygląda tak, jak gdyby się zmieniał. Dzieje się tak dlatego, ze na Księżycu istnieją, podobnie jak na Ziemi dni i noce, i co pewien czas jego widoczna część znajduje się w cieniu.

Księżyc okrąża Ziemię w czasie 27,3 dnia. Dokładnie tyle samo czasu trwa jego obrót dookoła osi. dlatego zawsze widzimy tylko jedną jego stronę.
Na powierzchni Księżyca znajdują się ogromne zagłębienia, które powstały w wyniku upadku meteorytów. Później zagłębienia te wypełniła lawa. Astronomowie nazwali je "morzami". Jedno z nich - Morze Spokoju - ma 1000 km średnicy. Właśnie tam wylądował Neil Armstrong i tam właśnie do dziś pozostały odciski jego stóp.

Mars
Mars jest to czwarta i ostatnia ziemiopodobna planeta Układu Słonecznego. Okrąża Słońce raz na 2 lata ziemskie. Średnica Marsa to w przybliżeniu 6 800km.
Orbita Marsa jest większa niż orbita Ziemi , dlatego planeta ta potrzebuje 687 ziemskich dni, by okrążyć Słońce ,ponieważ Słońce nie znajduje się dokładnie w środku orbity, Mars krążąc raz oddala się od niego, a raz przybliża. Jeden obrót Marsa dookoła osi trwa 24 godziny i 37 minut. Tak więc dzień na Marsie jest niewiele dłuższy niż na Ziemi.
Podobnie jak Ziemia, Mars ma skalną skorupę, ale jego średnica jest o około połowę mniejsza niż średnica Ziemi. Mars znajduje się dalej od Słońca niż Ziemia i dlatego otrzymuje od Słońca tylko połowę tej energii co ona , ponieważ atmosfera Marsa jest bardzo rozrzedzona, duża część energii słonecznej, która pada na jego powierzchnię, ucieka z powrotem w przestrzeń. Dlatego na Marsie jest zimno. W gorące dni temperatura może się tam podnieść do 0 stopni, ale zwykle jest dużo niższa.
W 1965r. sonda kosmiczna "Mariner 4" " sfotografował ogromną, kolistą nieckę na powierzchni Marsa, którą nazywano Hellas Planitia. Uczeni uważają, że powstała ona w wyniku upadku meteorytu. "Mariner 9" przekazał na Ziemię zdjęcie Olympus Mons, największego znanego wulkanu. Średnica jego podstawy wynosi 600 km, wysokość 26 km. Otwór krateru ma średnicę 70 km. Olympus Mons jest 20 razy większy od największego wulkanu na Ziemi . Bezwodne wąwozy występujące na powierzchni Marsa sprawiają wrażenie, jakby były łożyskami rzek. Być może Mars nie zawsze był suchy i zimny.
Księżyce Marsa
Wokół Marsa krążą dwa małe księżyce, będące prawdopodobnie fragmentami planetoid. Są to nieregularne bryły skalne pokryte kraterami. Księżyce te noszą imiona Phobos (Strach) i Deimos (Trwoga), takie jak dwaj synowie greckiego boga wojny Aresa.

Pas planetoid
Planetoidy znajdują się między Marsem a Jowiszem. Są to odłamki skalne przeróżnych wielkości. Najprawdopodobniej stałyby się planetą, gdyby nie potężne oddziaływanie grawitacyjne Jowisza.

Komety
Komety stanowią zestalone gazy z pyłami i lodem, pochodzące najprawdopodobniej z pasa planetoid pomiędzy Marsem, a Jowiszem lub z obłoku Oorta okrążającego Układ Słoneczny. Komety krążą po orbitach, które są związane z siłami grawitacji.

Jowisz
Jowisz jest największą planetą Układu Słonecznego. Rok na nim trwa 12 lat ziemskich, natomiast jego doba - 10 godzin. Jowisz nie ma powierzchni. Jest kulą gazów - głównie wodoru i helu. Wielka „Czerwona Plama” widoczna na powierzchni Jowisza to gigantyczny sztorm szalejący w jego atmosferze od setek lat. Szybki ruch obrotowy Jowisza powoduje powstawanie wirów w jego atmosferze.
Podróż z Marsa do piątej od Słońca planety - Jowisza, może być niebezpieczna. Statek kosmiczny musiałby przelecieć przez pas planetoid o szerokości milionów kilometrów, gdzie krążą tysiące asteroidów.
Jowisz, podobnie jak Słońce, składa się prawie wyłącznie z wodoru i helu. Gdyby był on dużo większy, mógłby stać się gwiazdą ,ponieważ Jowisz od czasu swego powstania jeszcze nie ostygł, wypromieniowuje dwa razy więcej ciepła iż otrzymuje go od Słońca.
Sondy kosmiczne, takie jak "Voyager", pomagają astronomom dowiedzieć się wielu rzeczy o planetach. W 1989 r. wystrzelono sondę "Galileusz", która dotarła do Jowisza
w 1995r. "Galileusz" opuścił w głąb burzliwej atmosfery Jowisza próbnik, który dostarczył wielu informacji o tej największej planecie Układu Słonecznego.
Księżyce Jowisza
Jowisz ma 16 księżyców. Cztery największe z nich odkrył prawie 400 lat temu Galileusz. Były to pierwsze obiekty w przestrzeni kosmicznej odkryte za pomocą teleskopu. Od nazwiska odkrywcy cztery największe satelity Jowisza noszą nazwę księżyców galileuszowych. Są to : Io, Europa, Ganimedes i Callisto.
Calisto i Ganimedes są przypuszczalnie zbudowane z wody w stanie stałym , a na księżycu Io zaobserwowano czynne wulkany.

Saturn
Saturn jest drugą co do wielkości planetą Układu Słonecznego. Jego średnica to 120 000km. Cechą charakterystyczną Saturna są jego pierścienie. prawdopodobnie są one utworzone z brył lodu, o średnicy od kilku centymetrów do kilkudziesięciu metrów. Pierścienie są bardzo cienkie. Mają one średnicę nawet do 600 000km, ale ich grubość wynosi zaledwie ok. 100 m.
Saturn, podobnie jak Jowisz, posiada wiele księżyców.
Saturn jest ostatnią planetą, którą łatwo można oglądać gołym okiem. Podobnie jak Jowisz, Saturn jest gazowym gigantem. Jest to zimny glob, który otrzymuje od Słońca tylko jedną dziesiątą tej ilości ciepła i światła, co Ziemia. Temperatura atmosfery Saturna spada poniżej - 180 stopni.
Jedno okrążenie Słońca przez Saturna trwa 29 lat. Wokół osi Saturn obraca się bardzo szybko - raz w ciągu 20,7 godziny. Taki szybki ruch powoduje powstanie ogromnych wybrzuszeń gazu w jego środkowej części.
W 1995r. wystrzelono w kierunku Saturna sondę "Cassini", która osiągnie tę planetę w 2004r. Naukowcy mają nadzieję, ze przekaże ona wiele zaskakujących informacji o "uszatej planecie".
Księżyce Saturna - Tytan i Pan
Saturn ma więcej księżyców niż jakakolwiek inna planeta - aż 18. Osiem księżyców jest średniej wielkości. Noszą one nazwę księżyców głównych. Tytan, największy z księżyców Saturna, jest jedynym księżycem w Układzie Słonecznym otoczonym atmosferą podobną do ziemskiej. Temperatura na jego powierzchni spada do 270 stopni poniżej zera - jest tu zimniej niż na jakimkolwiek miejscu na Ziemi.

Z kolei Pan jest najmniejszym ze znanych księżyców Saturna, odgrywa jednak ważną rolę. Jego siła grawitacji, działająca na bryłki lodu tworzące jeden z pierścieni, powoduje, że zachowuje on swój kształt. Księżyce pełniące taką rolę nazywamy księżycami pasterskimi. Odkrywca księżyca zaproponował dla niego imię Pan - imię greckiego boga opiekującego się trzodami.

Uran
Uran jest siódmą planetą Układu Słonecznego. Rok na Uranie trwa 84 lata ziemskie. Przypuszcza się, że pod jego powierzchnią może się znajdować woda.
Uran posiada 11 pierścieni , które mają tylko kilka kilometrów szerokości i wyglądają jak czarne obręcze. Przypuszcza się, że zbudowane są z ciemnego, zestalonego metanu.
Na Uranie jest ciemno i zimno. Słońce jest stąd widoczne jako mały świecący krążek, a temperatura atmosfery wynosi 270 stopni poniżej zera. Oś obrotu Urana jest nachylona pod kontem prawie 98 stopni, tak że planeta wygląda jak tocząca się wokół Słońca piłka i co pewien czas zwraca się do niego jednym ze swych biegunów. Wokół osi Uran obraca się raz na 10 godzin 50 minut. Rok na Uranie jest bardzo długi. Planeta ta potrzebuje 84 ziemskich lat, by raz okrążyć Słońce.
Górne warstwy atmosfery Urana składają się głównie z wodoru i helu. W warstwach niższych tworzą się metanowe chmury. Metan pochłania światło czerwone i dlatego Uran oglądany z przestrzeni kosmicznej jest zielono - niebieski. Wiatry wiejące w atmosferze powodują powstawanie słabo widocznych pasm chmur.

Księżyce Urana
Jest ich ok. 15 , uczeni uważają, że niektóre to księżyce pasterskie, dzięki którym pierścienie planety zachowują swój kształt. Największe z nich to : Titania i Oberon, noszą imiona postaci ze sztuki Szekspira. Oberon jest mniejszy od naszego Księżyca. Oberon to bardzo zimny glob o nierównej , pofałdowanej powierzchni. Najmniejszy z pięciu większych księżyców Urana - Miranda to bardzo dziwny księżyc. Na jego pokrytej lodem powierzchni rysują się wyraźnie szczeliny, urwiska i równiny. "Voyager" przekazał zdjęcie wąwozu 10 razy głębszego niż Wielki Kanion Colorado.

Neptun
Neptun to ósmą z kolei planetą Układu Słonecznego. Na okrążenie Słońca potrzebuje 164 lata ziemskie. Ma 8 odkrytych księżyców, a także układ cienkich pierścieni.
Cechą charakterystyczną jest jego błękitny kolor (przypomina barwę oceanu), występowanie najsilniejszych wiatrów osiągające prędkość 2 000 km/h oraz najniższa temperatura ze wszystkich planet Układu Słonecznego. Naukowcy przypuszczają , że Neptun posiada ukryte źródło ciepła, ponieważ temperatura na jego powierzchni jest większa niż na Uranie.
Najpotężniejszym huraganem był GDS (Great Dark Spot), czyli Wielka Ciemna Plama. Jej wielkość została oceniona na około 12 000 km na 7 000 km i prędkości 1 130 km/h. Świadczy to o dużej aktywności atmosfery Neptuna i jej gwałtownych zmianach spowodowanych najprawdopodobniej dużymi różnicami temperatur poszczególnych jej warstw.
Neptuna otacza 5 małych pierścieni, które są bardzo ciemne ,a ich budowa nie jest znana . Rozciągają się od około 42 000 km do około 63 000 km od środka planety. Pierścienie te wykazują charakterystyczną cechę - wydają się być niejako "skręcone". Otrzymały one nazwy: Adams, Leverrier i Galle.
Neptun odbija około 84% światła na niego padającego i dlatego nigdy nie zobaczy się go gołym okiem. Atmosfera planety zawiera przede wszystkim wodór i hel.
Wiadomo o ośmiu księżycach, spośród których dwa są widoczne z Ziemi. Największy i najjaśniejszy jest Triton odkryty w 1846 roku. Triton posiada średnicę długości 2705 km i jest tylko trochę mniejszy od Księżyca ziemskiego. Obraca się odwrotnie do kierunku obrotu Neptuna, czyli inaczej jak wszystkie inne księżyce w Układzie Słonecznym.

Pluton
Pluton jest zimnym, ciemnym globem, dla którego Słońce stanowi jedynie jasną gwiazdę na niebie. Jest mniejszy od Księżyca. Ma on rzadką atmosferę, która tworzy się, gdy zbliży się do Słońca, i zamarza, gdy się od niego oddala. Pluton krąży po mocno wydłużonej orbicie; jej kąt nachylenia do ekliptyki jest większy niż w przypadku planet. Jedno okrążenie Słońca trwa 248,5 roku i w ciągu 20 lat z tego okresu Pluton znajduje się bliżej Słońca niż Neptun. Dokoła Plutona krążą 3 księżyce - w tym jeden (Charon) o rozmiarach znacznych w porównaniu z rozmiarami Plutona, oraz odkryte 15 maja 2005 roku małe księżyce zewnętrzne - Hydra i Nyks.
24 sierpnia 2006 r. na Zgromadzeniu Ogólnym Międynarodowej Unii Astronomicznej w Pradze odebrano Plutonowi status planety, określając go jednocześnie mianem "planety karłowatej".