Współczesne koncepcje mówią o tym, że Wszechświat składa się z galaktyk, które mogą przybierać rożny kształt – eliptyczny, spiralny, nieregularny. Galaktyka to zgrupowanie setek miliardów gwiazd, pyłów i materii międzygwiezdnej. W jej środkowej części znajduje się jądro – duże skupisko materii tworzące centralną wypukłość. W ramionach galaktyki (tzw. dysku galaktycznym) znajdują się młode gwiazdy oraz towarzyszące im gazy i pyły. Przestrzeń wokół galaktyki to halo galaktyczne, gdzie ilość gwiazd jest zdecydowanie mniejsza niż w dysku galaktycznym.

Poza galaktykami przestrzeń Wszechświata wypełniona jest przez tzw. ciemną materię (jej masa to koło 90% masy Wszechświata). Galaktyki rozmieszczone są nierównomiernie, łączą się ze sobą  tworząc gromady i supergromady. We Wszechświecie występują także obiekty, których natura nie została do końca poznana, takie jak czarne dziury lub kwazary.

Obecnie uważa się, że Wszechświat powstał w wyniku tzw. Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce około 10-20 mld lat temu. Wtedy to – w ciągu ułamka sekundy – z wodoru powstała cała materia budująca Wszechświat. Od tego czasu Wszechświat ulega ciągłemu rozszerzaniu.



Gwiazdy to kule gazowe, zbudowane z wodoru i helu. W ich wnętrzu zachodzą reakcje termojądrowe (zamiana wodoru w hel) – są to reakcje przebiegające z wydzieleniem energii do otoczenia (stąd gwiazda świeci, grzeje). Każda gwiazda przechodzi ewolucję, zmienia się – w zależności od masy gwiazdy.

Galaktyka, w której znajduje się Słońce ze swoimi planetami, nazywana jest Drogą Mleczną. To galaktyka spiralna o średnicy około 100 000 lat świetlnych. Rok świetlny to odległość, jaką światło pokonuje w ciągu roku, poruszając się z prędkością 300 000 km/s.

Źródło: Krzysztof Jaworski, Nick Risinger (http://commons.wikimedia.org/), ESO/S. Brunier (http://commons.wikimedia.org/), licencja: CC BY 3.0. Położenie Układu Słonecznego w naszej Galaktyce nie jest centralne

Układ Słoneczny znajduje się w jednym z ramion galaktyki w odległości około 2/3 od centrum Galaktyki – 30 000 lat świetlnych od centralnej wypukłości. Wraz z całą Drogą Mleczną obraca się wokół środka galaktyki z prędkością 220 km/s – jeden pełny obrót trwa około 240 mln lat. Szacuje się, że Układ Słoneczny powstał około 4,6 miliarda lat temu i związane jest z zagęszczaniem się wirującego obłoku materii. Większość tej materii skupiła się w środku tworząc Słońce, które po osiągnięciu odpowiednio dużej masy i temperatury “zapłonęło” – stało się gwiazdą. Z pozostałej materii powstały planety i inne ciała niebieskie należące do Układu Słonecznego.

Powstanie Układu Słonecznego  było możliwe dzięki zagęszczaniu obłoku pyłu – chmur gazowej złożonej z wodoru i helu oraz pyłu kosmicznego. Nie wiemy do końca dlaczego (prawdopodobnie pod wpływem zaburzenia zewnętrznego – zapewne wybuchu Supernowej), doszło do wzrostu grawitacji, kurczenia się i kondensacji układu. Powstał wirujący dysk, w którego centrum znalazła się protogwiazda (młode Słońce). Dalsze kurczenie się doprowadziło do uformowania Słońca i innych ciał niebieskich (w tym Ziemi) w Układzie Słonecznym. Planety ukształtowały się w czasie około 100 mln lat, w wyniku stopniowego łączenia pyłu i gazów na wirującym dysku.

 

Źródło: Farry (http://commons.wikimedia.org/), Cmglee (http://commons.wikimedia.org/), Krzysztof Jaworski, .

Układ Słoneczny składa się z rożnych ciał niebieskich, które podzielić można na trzy kategorie:

  • planety – jest ich osiem: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun,
  • planety karłowate – Pluton i inne kuliste obiekty (niebędące księżycami i obiegające Słońce),
  • małe ciała Układu Słonecznego – niekuliste planetoidy, księżyce, komety, meteoroidy i inne okruchy.

 

Centralnym ciałem Układu Słonecznego jest Słońce:

  • zbudowane z plazmy – głównymi budującymi pierwiastkami są wodór i hel. Ma prawie idealnie kulisty kształt. Posiada jądro. Aktywność Słońca mierzona jest w 11-letnich cyklach, na przemian wzrostu i spadku aktywności słonecznej. Mają one istotny wpływ na klimat Ziemi. Temperatura powierzchni to około 5500°C.
  • jego masa stanowi 99,9% masy całego układu planetarnego, stanowi równowartość 333 tys. mas Ziemi;
  • jego średnica wynosi 1,4 mln km to 109 średnic Ziemi;
  • oddalone od Ziemi o około 150 mln km, drogę tą światło pokonuje w ciągu 8 minut i 20 sekund;
  • zbudowane głównie z wodoru i helu (we wnętrzu gwiazdy zachodzą reakcje termojądrowe, głównie przejście wodoru w hel, które wyzwalają ogromną energię);
  • ma około 4,6 mld lat, jest w połowie swego „życia”;
  • temperatura w jego wnętrzu dochodzi do 14 mln C°, na powierzchni ponad 5,5 tys. C°.



W Układzie Słonecznym znajduje się 1 gwiazda, 8 planet i co najmniej 5 kolejnych planet karłowatych oraz co najmniej 185 księżyców. Ponadto miliardy (a może i więcej) mniejszych obiektów takich jak: planetoidy, meteoroidy i pył międzyplanetarny.

Planety – Za nie uznajemy w Układzie Słonecznym 8 ciał podzielonych na dwie grupy. Do pierwszej zaliczamy: Merkurego, Wenus, Ziemię i Marsa (planety skaliste – “typu Ziemskiego”). Powstały bliżej Słońca, gdzie krążyły cięższe pierwiastki. Cechą tych planet jest skalista powłoka, duże metaliczne jądro (które może być płynne np. na Ziemi) i duża gęstość. Druga grupa to: Jowisz, Starun, Uran i Neptun (planety gazowe – “planety olbrzymy”). Mają znacznie większe rozmiary, ale małą gęstość i brak skalnej powłoki. Zbudowane głównie z gazu, mają niewielkie metaliczne lub lodowo-metaliczne jądro.

Planety karłowate – Uznajemy za takie przynajmniej 5 ciał niebieskich w Układzie Słonecznym – Ceres, Pluton (do 2006 r. uznawany za planetę), Haumea, Makemake, Eris.


Część planet ma swoje naturalne satelity, czyli duże, najczęściej również kuliste obiekty, które krążą dookoła nich. Satelitą Ziemi jest Księżyc. Najwięcej księżyców mają Jowisz – 67 i Saturn – 62, Neptun – 13, Ziemia – 1, Mars – 2. Obecnie znamy 185 księżyców w Układzie Słonecznym. Merkury i Wenus nie mają satelitów. Ich wielkość jest różna (największym jest księżyc Jowisza  – Ganimedes – 5268 km średnicy, ziemski satelita ma 3476 km).

 

Źródło: Torsten Edelmann (wonderplanets.de) [CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], Naturalny satelita Ziemi – Księżyc.

Księżyce – zwane naturalnymi satelitami, to najczęściej skalne lub lodowe obiekty krążące (zazwyczaj cechuje je obrót synchroniczny) wokół planet, planet karłowatych a nawet planetoid.

Naturalny satelita Ziemi nosi nazwę Księżyc:

  • jego masa stanowi 0,0123 masy naszej planety;
  • średnia odległość od Ziemi – 384 tys. Km;
  • okres obiegu wokół Ziemi 27,3 dni;
  • między dwiema kolejnymi takimi samymi fazami (np. od nowiu do nowiu) upływa okres 29,5 dnia (tzw. miesiąc synodyczny);
  • fazy Księżyca: nów (nie widać go na niebie), pełnia (oświetlona jest cała tarcza), pozostały czas – widać pewną (niniejszą lub większą) część tarczy Księżyca;
  • okres obiegu wokół Ziemi = obrót Księżyca wokół własnej osi (stąd widzimy ciągle jedną, tą samą stronę satelity);
  • na powierzchni liczne kratery pouderzeniowe;
  • ciemniejsze plamy (tzw. „morza”) to rozległe równiny o mniejszej zdolności odbijania promieni słonecznych niż tereny przyległe.

Planetoidy (asteroidy, planetki) to mniejsze niż planeta ciało niebieskie, kuliste lub o nieregularnym kształcie, krążące w dużych ilościach w dwóch miejscach w Układzie Słonecznym:

  • między orbitą Marsa i Jowisza,
  • poza orbitą Neptuna (pas Kuipera), m.in. Pluton.

Planetoidy (zwane też asteroidami) – to niewielkie obiekty, zwykle o średnicy <1000 km, podobnie jak planety obiegające Słońce po orbitach. Mają skalistą lub lodową powierzchnię i nieregularny kształt, często noszą znamiona kolizji z innymi obiektami. Obecnie znanych jest 790 tys. planetoid w Układzie Słonecznym, a ich całkowita liczba wynosi co najmniej kilkadziesiąt milionów. Planetoidy potrafią być groźne. Prawdopodobnie jeden z takich zabłąkanych obiektów (o średnicy około 10 km), uderzył 66 mln lat p.n.e. w Ziemię (a dokładniej w Półwysep Jukatan w Meksyku) doprowadzając do Wielkiego Wymierania Kredowego – zagłady dinozaurów, która umożliwiła dominację ssaków.

Źródło: European Southern Observatory (ESO) – http://www.eso.org/public/images/eso0718a/

Komety to niewielkie ciała niebieskie zbudowane głównie z lodu, odłamków skalnych i pyłu. Komety cechuje ruch po orbitach, w okolicach Słońca pojawiają się rzadko (komety okresowe) lub wyłącznie 1 raz (komety nieokresowe).Ich orbity są silnie wydłużone (mają najczęściej kształt elipsy), niektóre z nich (np. kometa Halleya, Hale’a – Boppa) co kilkadziesiąt – kilkaset lat zbliżają się do Słońca. Podczas zbliżania się do Słońca, pod wpływem wiatru słonecznego wytwarza się warkocz (ogon) gazowy komety. Przelot blisko Słońca powoduje parowanie lodu i tworzenie charakterystycznych obiektów – komy (otoczka wokół jądra) oraz warkoczy – gazowego i pyłowego. Warkocz gazowy jest zawsze zwrócony w przeciwnym kierunku do Słońca, natomiast warkocz pyłowy – zgodny z trajektorią lotu komety. Obecnie znamy ponad 6 tys. Komet.

Źródło: NASA/W. Liller (https://commons.wikimedia.org), . Jedną z najsłynniejszych komet jest kometa Halleya, nazwana tak na cześć jej odkrywcy. Zbliża się ona do Słońca i staje widoczna na niebie co 76 lat.

Meteoroidy to drobne okruchy skalne (kamienne, metaliczne) pochodzące np. z planetoid lub komet, o średnicy od ułamków milimetrów do góra 10 metrów. Większość z nich porusza się wokół Słońca, a niektóre wpadają w Ziemską atmosferę. Niekiedy zostają przyciągnięte przez znacznie większą planetę i przedzierając się przez jej atmosferę, częściowo lub całkowicie spalają się – możemy to zjawisko obserwować jako „spadające gwiazdy”. Gdy meteoroid spadnie na powierzchnię planety, nazywamy go meteorytem. Ziemskie meteoryty mają rożną wielkość – od drobnych okruchów do kilku metrów.

Te z nich, które spalą się w atmosferze nazywamy meteorami (spadające gwiazdy). Jednak część przetrwa przelot przez atmosferę i uderzy w Ziemię – te nazywamy z kolei meteorytami. Rocznie spada ich na Ziemię ponad 3000, ale w większości są to obiekty wielkości małych kamieni.

Ilustracja z folderu „Nieziemskie Kamienie”, wyd. Państwowy Instytut Geologiczny, Oddział w Gdańsku – https://www.jednaziemia.pl/planeta-ziemia/3713-meteoryty-meteory-meteoroidy.html,

Niezwykle rzadko zdarza się, że w powierzchnię Ziemi uderzą obiekty o znacznie większych rozmiarach. W stanie Arizona w USA znajduje się Krater Barringera – najlepiej zachowany krater po uderzeniu meteorytu na świecie. Powstał prawdopodobnie około 50 tys. lat p.n.e., jako skutek uderzenia Meteorytu o średnicy około 50 metrów. Krater ma średnicę 1200 m i głębokość 170 m.

Źródło: Shane.torgerson [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], Krater Barringera jest ponad kilometrowej średnicy niecką pozostałą po meteorycie.

Obiekty Układu Słonecznego;

  • Merkury– najmniejsza i położona najbliżej Słońca planeta Układu Słonecznego. Temperatura waha się od -183°C do 427°C. Na Merkurym odkryto wodę w postaci lodu – znajdującego się w stale zacienionych miejscach. Wyglądem przypomina ziemski Księżyc.
  • Wenus – druga najbliższa Słońcu planeta, trzecie najjaśniejsze po Słońcu i Księżycu ciało niebieskie widziane z Ziemi. Choć znajduje się dalej od Słońca niż Merkury, dzięki gęstej, złożonej głównie z dwutlenku węgla atmosferze (96,5%) jest najcieplejszą planetą Układu Słonecznego (nawet do 460°C). Tak wysoka temperatura to efekt potężnego efektu cieplarnianego.
  • Ziemia – trzecia planeta od Słońca,  nazywana “błękitną planetą” – ze względu na duży udział oceanów w powierzchni (71%). Jest jedyną planetą w Układzie, na której występuje życie biologiczne, co zawdzięcza korzystnym minerałom, wodzie w stanie ciekłym oraz sprzyjającej temperaturze (średnio ~15°C). Nie bez znaczenia jest także istnienie pola magnetycznego, chroniącego przed wiatrem słonecznym.
  • Księżyc – jedyny naturalny satelita Ziemi, ma średnicę 3476 km, czyli około 27% średnicy Ziemi. Oddziałując na Ziemię wspólnie ze Słońcem powoduje powstawanie pływów. Ponieważ Księżyc znajduje się w synchronicznej rotacji z Ziemią, zawsze widoczna jest tylko jedna jego strona. Posiada także jądro. Powierzchnia posiada liczne kratery po uderzeniach innych ciał niebieskich. Znajduje się w stałej odległości około 384 tys. km od Ziemi.
  • Mars – czwarta i ostatnia planeta skalista w Układzie Słonecznym, zwany “czerwoną planetą”, co zawdzięcza pokryciu pyłem o dużej zawartości tlenków żelaza. Temperatura planety może się wahać od -133°C (na biegunach, zimą) do +27°C (w okolicy równika, latem). Planetę charakteryzuję potężne wiatry, w tym burze piaskowe (300 km/h), które mogą obejmować powierzchnię niemal całej planety.
  • Pas planetoid – obszar między Marsem i Jowiszem, pełny niewielkich ciał niebieskich, z których przynajmniej kilkadziesiąt milionów ma średnicę do kilku metrów. Szacuje się, że nawet do 2 milionów planetoid o średnicy >1km, a 200 z nich ma średnicę większą niż 200 kilometrów. Jednak tylko 4 z nich osiągają duże rozmiary – średnica powyżej 400 km (i stanowią łącznie 50% masy całego Pasa). Łączna masa całego Pasa to zaledwie 4% masy Księżyca.
  • Jowisz – piąta od Słońca, największa i najcięższa planeta Układu Słonecznego (ponad 2,5 razy więcej niż masa wszystkich pozostałych planet Układu razem wziętych). Z powodu szybkiego obrotu wokół własnej osi, jest silnie spłaszczony przy biegunach. Jest stale pokryty barwnymi warstwami chmur. Na powierzchni można zaobserwować Wielką Czerwoną Plamę – ogromny, trwający od setek lat antycyklon, większy od powierzchni Ziemi.
  • Saturn – szósta planeta od Słońca, druga pod względem wielkości, choć ma najmniejszą gęstość materii ze wszystkich planet. Najbardziej charakterystyczną cechą planety jest jej pierścień (a dokładniej 9 pierścieni) – utworzony z brył lodu i skał o rozmiarach do 100 metrów średnicy. Choć pierścienie mają wszystkie planety typu gazowy gigant, to tylko pierścienie Saturna są tak duże i doskonale widoczne z Ziemi, co czyni go najbardziej niezwykłym obiektem Układu Słonecznego.
  • Uran – siódma planeta od Słońca. Był pierwszą planeta odkrytą przy użyciu teleskopu (wszystkie bliższe słońcu odkryto gołym okiem). Na tle innych planet wyróżnia się osią obrotu, która jest silnie nachylona. To powoduje, że bieguny planety leżą tam, gdzie równik na pozostałych planetach. Ostatnie badania dowodzą, że wiatry na Uranie mogą sięgać nawet 900 km/h. Charakterystyczny kolor zawdzięcza dużej ilości metanu w atmosferze.
  • Neptun – ostatnia planeta Układu Słonecznego, odkryty został na podstawie obliczeń matematycznych, co dopiero później potwierdziły obserwacje nieba. Kolor podobnie jak Uran – zawdzięcza obecnemu w atmosferze metanowi. Na powierzchni widoczna jest charakterystyczna Wielka Ciemna Plama (która znika i niekiedy występuje w innych częściach planety) – w której prawdopodobnie wieją wiatry o prędkości 2100 km/h – największej w Układzie Słonecznym.
  • Pluton – do 2006 r. ostatnia planeta Układu Słonecznego, następnie zdegradowany do roli planety karłowatej. Zbudowany jest głównie z lodu, jest mniejszy niż Księżyc, choć sam również ma naturalne satelity. Pluton cechuje się nietypową orbitą, która sprawia, że czasami znajduje się bliżej Słońca niż Neptun.

Ziemia z orbity w 2012 r – NASA SOLAR SYSTEM


Warto poczytać: