Charakterystyka Układu Słonecznego - planety i gwiazdy. Uwzględnij etapy poznania kosmosu

Na pewno, każdy z nas obserwował kiedyś niebo w pogodną noc i podziwiał piękno niezliczonej ilości gwiazd. W takiej scenerii zdajemy sobie sprawę z tego, że planeta, na której mieszkamy jest tak naprawdę tylko niewielkim, wręcz mikroskopijnym elementem całego wszechświata.

Ludzie od wielu wieków interesują się kosmosem oraz zastanawiają się, jakie miejsce zajmuje w nim Ziemia.

W średniowieczu powstała teoria geocentryczna, według której nieruchoma Ziemia znajduje się w centrum Wszechświata a wokół niej krążą wszystkie ciała niebieskie. U podstaw tej teorii leżały założenia o centralnym położeniu ziemi, kulistym kształcie ciał niebieskich oraz o kołowości i jednostajności ich ruchów. Największą popularność w zakresie tej teorii zyskał, System Stref Homocentrycznych stworzony przez Platona, Eudokosa z Knidos i Arystotelesa, oraz System Epicykliczny autorami, którego byli Apoloniusz i Hipparch. Ta teoria przetrwała, aż do roku 1543, kiedy to Mikołaj Kopernik wydał dzieło „O obrotach sfer niebieskich”, w którym przedstawił teorię heliocentryczną, całkowicie obalającą poprzednią.

Teoria heliocentryczna mówi o tym, że to Słońce jest centralnym ciałem układu, a Ziemia oraz inne ciała niebieskie obiega je dookoła tworząc Układ Słoneczny.

W Układzie Słonecznym znajduje się ok. 173 księżycy, planetoidy, komety oraz 8 planet:
Merkury, Wenus, Ziemia i Mars, Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. Wszystkie te planety świecą nie własnym, lecz odbitym światłem słonecznym.

Najważniejszym ciałem niebieskim, bez którego nie byłoby Układu Słonecznego jest oczywiście Słońce.
Słońce to gwiazda, której wiek określa się na 5 mld lat. Jest ono kulą gazową składającą się głównie z wodoru i helu o średnicy ok. 1,4 miliona km. Jego masa przewyższa 750 razy łączną masę wszystkich planet naszego systemu planetarnego i stanowi 99% masy całego układu.
W wyniku obrotu Słońca, tworzy się silne pole magnetyczne, dzięki któremu wszystkie opisane poniżej ciała niebieskie znajdujące się w jego zasięgu wprawione są w ruch, tworząc tym samym Układ Słoneczny. Obszary równikowe obracają się szybciej niż biegunowe, przez co linie pola magnetycznego wewnątrz Słońca ulegają skręceniu. Przebijając się przez powierzchnię powodują aktywność słoneczną w postaci m.in. rozbłysków, plam i protuberancji. Na Słońcu zachodzą różnorodne procesy chemiczne z reakcjami termojądrowymi włącznie osiągając tym samym niewyobrażalną temperaturę.

Planetą najbliżej Słońca jest Merkury. Jego odległość od naszej gwiazdy to „tylko” 58 mln km. Merkury obiega Słońce w 88 dni, a jego średnica wynosi 4.800 km. Merkurego nie jest łatwo dostrzec na niebie, chociaż świeci dosyć jasno dzięki bliskości Słońca.
Obrót. Merkurego wokół własnej osi, trwa 59 dni ziemskich. Po stronie zwróconej ku Słońcu temperatura na powierzchni osiąga ok. 400˚C, ale w nocy spada nawet do –170˚C. Spowodowane jest to tym, że Merkury nie posiada atmosfery, która zatrzymywałaby ciepło.

Kolejną planetą tworzącą Układ Słoneczny jest Wenus. To najjaśniejsza i najbliższa Ziemi planeta. Jest ciałem skalnym oddalonym od Słońca o ok. 108 mln km. Średnica tej planety wynosi 12.104 km. Obrót Wenus wokół własnej osi trwa 243,16 dnia w kierunku przeciwnym niż większość planet, co powoduje, że doba na tej planecie trwa 116,8 doby ziemskiej. Atmosfera Wenus jest bardzo gęsta i składa się z dwutlenku węgla aż w 97% oraz azotu w 3% ze śladową ilością tlenu i kwasu siarkowego. Temperatura na jej powierzchni jest wyższa niż na Merkurym i wynosi ok. 500˚C
Następna w kolejności planeta to Ziemia, która pod wieloma względami jest wyjątkowa w Układzie Słonecznym. Przede wszystkim ma atmosferę z powietrzem, dzięki czemu istnieje na niej życie organiczne, które jak wiadomo wymaga wody, toteż 75% jej powierzchni pokrywają oceany. Ziemia oglądana z kosmosu jest niebieską planetą z kłębiącymi się na niej białymi chmurami. Średnica równikowa Ziemi wynosi 12.756 km. Obraca się wokół własnej osi w ciągu ok. 24 godzin, a Słońce obiega w ok. 365 dni. Oś obrotu Ziemi nachylona jest pod kątem 66˚ 33’ względem płaszczyzny orbity, czego rezultatem są pory roku.

Planetą, która od lat nurtuje człowieka jest Mars. Jest to jedyna planeta –poza Ziemią-, która ma wszystkie bogactwa naturalne, niezbędne nie tylko do podtrzymywania funkcji życiowych, lecz także do rozwoju cywilizacji technicznej. Planeta ta ma bogate zasoby węgla, azotu, wodoru i tlenu. Wszystkie te pierwiastki stanowią podstawę do produkcji żywności, a także tworzyw sztucznych oraz paliwa rakietowego. Średnica Marsa wynosi 6.800 km. Doba marsjańska jest dłuższa od ziemskiej o 37 min., natomiast okres obiegu wokół słońca wynosi 686 dni ziemskich. Nachylenie równika do płaszczyzny orbity to 25˚12’, co sprawia, że występują tam, podobnie jak na Ziemi, pory roku.

Największa planeta Układu Słonecznego to Jowisz. Jego średnica wynosi
142.800 km. Mimo tak potężnych rozmiarów jego obrót wokół własnej osi trwa ok. 10 godzin. Pod warstwą chmur nie kryje się jednak twarda powierzchnia, w przeciwieństwie, bowiem do wcześniej opisanych planet, Jowisz to planeta gazowa ze skalistym jądrem otoczonym gazami z ogromną przewagą wodoru.

Szóstą w kolejności i posiadającą ok. 20 księżycy planetą jest Saturn. Można go rozpoznać po charakterystycznych pierścieniach otaczających go. Saturn podobnie jak Jowisz jest także kulą gazową zbudowaną z wodoru, helu, metanu i amoniaku. Obrót w wokół swojej osi trwa 10 godzin 39 minut, a okrążenie Słońca zajmuje Saturnowi 29 lat ziemskich.

Uran to siódma planeta pod względem odległości od Słońca. Podobnie jak dwie poprzednie planety, jest gazową kulą, gdzie 24% stanowi jądro, 65% zajmuje płaszcz z amoniaku, metanu i wody, a pozostałe 11% to rozległa atmosfera z wodoru, helu, metanu i amoniaku.

Ósmą planetą jest Neptun. Został on odkryty w 1846 roku w miejscu, które uprzednio wyliczył francuski astronom Urban Le Verrier wskazując, że tam właśnie powinna znajdować się planeta, gdyż tylko jej istnienie może tłumaczyć niektóre zakłócenia w ruchu Urana. Neptun okrąża Słońce w średniej odległości 4,5 mld km. Wyglądem, rozmiarami oraz masą jest bliźniaczo podobny do Urana, ma jednak burzliwszą atmosferę. Można w niej dostrzec na różnych wysokościach chmury pędzone przez wiatr z prędkością przekraczającą 1000 km/h.

Ostatnią dotychczas odkrytą planetą Układu Słonecznego jest Pluton. Jest to niewielka planeta, której średnica wynosi 3000 km. Nie wiele o niej wiadomo, gdyż nie dotarła do niego jeszcze żadna sonda kosmiczna. Przypuszcza się, że ze skalnego jądra otoczonego lodową powłoką, a jego powierzchnię pokrywają prawdopodobnie zestalone gazy: azot i metan.

W 2006 roku Pluton został pozbawiony tego statusu zgodnie z Ustawą Międzynarodowej Unii Astronomicznej. Stało się tak, ponieważ odkryto dużo innych obiektów mniejszych od Księżyca, których nie nazwano już planetami. Postawiono więc wymagania, według których obiekt mógłby dostać miano planety i nie być gruzem kosmicznym.

Oczywiście Układ Słoneczny nie kończy się na dziewięciu opisanych powyżej planetach. Do tego systemu planetarnego należy zaliczyć także niezliczoną ilość meteorów, komet oraz planetoidów.
Meteory to ciała niebieskie o rozmiarach od kilku milimetrów do kilku metrów. Widoczne są z Ziemi wówczas, gdy przekraczając atmosferę ziemską rozżarzają się, wywołując zjawisko „spadającej gwiazdy”. Widoczny meteor na granicy widzialności nieuzbrojonym okiem, jest obiektem o masie ok. 0,01 g. i średnicy ok. 1 mm. Jasne meteory mają masę ok.1 g. i średnicę ok. 1 cm. Najjaśniejsze meteory noszą nazwę bolidów i ich masa wynosi powyżej 10 g. W ciągu jednej doby do atmosfery ziemskiej wpada ok. 100 mln widocznych meteorów. Meteory zaczynają świecić na wysokości 90-120 km. Przelot meteoru trwa od ułamka do kilku sekund.

Na niebie czasami możemy zaobserwować, także komety. Mają one bardzo charakterystyczny wygląd. W dużej odległości od Słońca kometa jest jednolitą bryłą pyłowo-lodową o rozmiarach rzędu od jednego do kilkudziesięciu km. W miarę zbliżania się do Słońca substancje lotne parują lub sublimują się z powierzchnią i pojawia się wówczas gazowa kula o rozmiarach średnicy kilkudziesięciu tysięcy km oraz długi warkocz złożony z pyłu i lodu. Najbardziej znaną kometą jest Kometa Halleya, odkryta w roku 1705 przez brytyjskiego astronoma Edmunda Halleya. Dzięki jego odkryciu okazało się, że istnieją komety okresowe. Kometa Halleya okrąża Słońce po swojej orbicie w ciągu 76 lat. Ostatnie jej przejście w pobliżu Ziemi miało miejsce w 1986 roku. Wówczas to Kometa Halleya została dokładnie zbadana przez sondy kosmiczne: Gitto oraz Vega 1 i 2.

Do ciał niebieskich w Układzie Słonecznym zaliczyć należy także planetoidy inaczej zwane asteroidami. Są one mniejsze od planet, poruszają się po orbitach eliptycznych wokół Słońca, głównie w pasie leżącym pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. Planetoidy zbudowane są ze skał i świecą, podobnie jak planety, światłem odbitym od słońca. Pierwszą odkrytą planetoidą był Ceres o średnicy 768 km, którą w roku 1801 odkrył J. Piazzi. Obecnie znanych jest kilka tysięcy asteroidów, a przypuszcza się istnienie kilkudziesięciu tysięcy planetoidów.

Ludzkość od wieków jest zafascynowana kosmosem, próbując go poznać. Zawsze jednak kończyło się to na obserwacjach z Ziemi. Dopiero w XX wieku, dzięki olbrzymiemu postępowi technicznemu, nasza cywilizacja dostąpiła zaszczytu „dotknięcia” kosmosu i spojrzenia nań z innej strony. To jeszcze nie koniec. Technika cały czas pędzi do przodu. Może kiedyś zamiast oglądać księżyc z Ziemi urządzimy na nim obserwatorium astronomiczne, które będą odwiedzać szkolne wycieczki. Myślę, że nie należy zadawać pytania „czy” coś podobnego nastąpi, powinniśmy raczej zapytać, „kiedy”...?