Układ Słoneczny i jego model

Nowoczesna astronomia, jak cała nowoczesna nauka, rozpoczęła się od genialnej koncepcji Mikołaja Kopernika, który sprowadził Ziemię do roli jednej z planet, natomiast w centrum Układu Słonecznego umieścił Słońce. Heliocentryczny obraz Układu Słonecznego znacznie uprościł opis ruchu planet, Kopernik przyjął bowiem, że wszystkie planety poruszają się wokół Słońca po orbitach kołowych. W modelu Mikołaja Księżyc został właściwie zakwalifikowany jako towarzysz Ziemi. Z punktu widzenia fizyki, Kopernik dokonał zmiany układu odniesienia i poprawnie odgadł układ inercjalny dla Układu Słonecznego. Model Kopernika został niemal powszechnie zaakceptowany, gdy Galileusz korzystając ze swojej prymitywnej lunety, odkrył cztery księżyce Jowisza (Europa, Io, Kallisto, Ganimedes), był to bowiem mini model Układu Słonecznego. W heliocentrycznym modelu planety poruszają się po bardzo regularnych orbitach. Dzięki tej prostocie można było zacząć odkrywać prawidłowość w ruchu planet. Bardzo dokładne kilkunastoletnie obserwacje ruchu Marsa i innych planet wykonane przez Tycho de Brahego pozwoliły Keplerowi na sformułowanie jego słynnych trzech praw ruch planet:
1. Planety poruszają się wokół Słońca po orbitach eliptycznych. Słońce znajduje się w jednym z ognisk elipsy.
2. Promień wodzący planety w jej ruchu względem Słońca zakreśla w jednakowych odstępach czasu takie same powierzchnie.
3. Kwadrat obiegu planety wokół Słońca jest proporcjonalny do trzeciej potęgi głównej półosi elipsy.

Pełne zrozumienie ruchu planet stało się możliwe dopiero po odkryciu przez Isaaca Newtona powyższych praw ruchu ciał i prawa powszechnego ciążenia. Newton jako pierwszy wykazał, że prawa Keplera w naturalny sposób wynikają z prawa powszechnego ciążenia, które wyjaśniło, dlaczego planety krążą wokół Słońca, oraz utrwaliło przekonanie, że zjawiska niebieskie podlegają prawom fizyki odkrytym i sprawdzonym tu na Ziemi.

Układ Słoneczny składa się z:
- osmiu planet: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun, Pluton (planeta karłowata);
- ponad 130 satelitów tych planet (prawdopodobnie znajduje się tam więcej satelitów planet, które nie zostały jeszcze odkryte);
- kilku tysięcy planetoid;
- komet i asteroid;
- niezliczonej ilości drobnych odłamków materii, zwanych meteorytami;
- przestrzeni międzyplanetarnej;
- w jego centrum znajduje się nasza dzienna gwiazda - Słońce.

Wewnętrzny układ słoneczny składa się z Słońca, Merkurego, Wenus, Ziemi i Marsa. Natomiast zewnętrzny układ stanowią: Jowisz, Saturn, Uran, Neptun i Pluton.

Powstanie Układu Słonecznego

Przyglądając się składnikom Układu Słonecznego można poznać fragmenty historii tworzenia się tego układu. Układ Słoneczny powstał w wyniku kurczenia się ogromnego obłoku gazu i pyłu pod wpływem siły grawitacji. Pierwotna mgławica słoneczna najprawdopodobniej obracała się, a więc moment pędu był różny od zera. Jeżeli nawet początkowo miała kształt kulisty, to w wyniku kurczenia uległa spłaszczeniu. Część gazów skurczyła się tworząc w środku protogwiazdę, a pył i gaz pozostałe w dysku w wyniku wydarzeń i oddziaływań grawitacyjnych podzieliły się na mniejsze obłoki i grudki, które zderzając się ze sobą uformowały ostatecznie planety. Można zapytać, jak to się stało, że protosłońce rozgrzało się na tyle, aby w końcu zaświeciło. Wyobraźmy sobie obłok gazu, który kurczy się w wyniku wzajemnych oddziaływań grawitacyjnymi między cząsteczkami gazu. Jeśli obłok gazu, który się kurczy, to cząsteczki gazu poruszają się szybciej. Początkowo ich prędkości są skierowane głównie do środka, ale w wyniku zderzeń kierunek prędkości szybko ulega zmianie i staje się przypadkowy. Powoduje to spowolnienie się kurczenia. Średnia energia kinetyczna cząsteczek rośnie, rośnie więc temperatura. Zderzające się cząsteczki mają coraz większą energię, wzrasta też prawdopodobieństwo zderzenia, gdyż obłok się kurczy, a więc rośnie jego gęstość. W wyniku zderzeń atomy ulęgają wzbudzeniu i mogą emitować fotony. Część energii cząsteczek kurczącego się obłoku ulega wypromieniowaniu, a część jest magazynowana w postaci energii kinetycznej cząsteczek. W kurczącym się obłoku gazu złożonym z bardzo dużej ilości cząsteczek, dokładnie połowa wydzielanej energii grawitacyjnej jest wypromieniowana, a połowa jest zamieniana na energię kinetyczną chaotycznego ruchu cząsteczek, czyli na ciepło.