Układ Słoneczny - referat

Spis treści:


I. Geneza Układu Słonecznego
II. Elementy Układu Słonecznego
1. Słońce
2. Planety i ich księżyce
Merkury
Wenus
Ziemia
Księżyc
Mars
Jowisz
Największe księżyce Jowisza
Io
Europa
Ganimedes
Kalisto
Saturn
Uran
Neptun
Pluton
3. Pozostałe ciała niebieskie Układu Słonecznego
Pas Planetoid
Pas Kipera
Komety
4. Obłok Oorta



I. Geneza Układu Słonecznego:


Przed miliardami lat w Drodze Mlecznej nastąpił wybuch supernowej. Po kilkudziesięciu tysiącach lat potężna fala uderzeniowa wywołana przez tę eksplozję, dotarła do pewnego obłoku gazowego-pyłowego. Gwałtowny wstrząs spowodował zapadanie się obłoku, wprowadzając go jednocześnie w ruch wirowy. W miarę zapadania się obłoku pod wpływem grawitacji, pył i gaz skupiały się w jego centrum. Utworzone w ten sposób jądro stawało się coraz gęstsze i gorętsze. Wirujący obłok stopniowo przybrał kształt płaskiego dysku - podobnie jak z ciasta na pizzę powstaje spłaszczony placek, gdy kucharz wywija nim w powietrzu. Drobiny pyłu w obłoku zaczęły się zlepiać w bryły o średnicy dochodzącej do kilku kilometrów. Największe z nich odegrały rolę planetozymali - cegiełek, z których formowały się potem planety. Pod wpływem grawitacji zderzały się ze sobą, tworząc jeszcze większe ciała. W ciągu milionów lat doprowadziło to do ukształtowania się 9 planet. W niskich temperaturach z dala od Słońca, na powierzchni niektórych planet kumulowały się zestalone gazy - w ten sposób powstały cztery gazowe planety olbrzymy. Ostatecznie jądro obłoku stało się na tyle gorące, że nastąpił zapłon. Narodziła się nowa gwiazda Słońce. Gwałtowny wiatr słoneczny odegnał materię gazowo-pyłową, pozostałą jeszcze wokół kamiennych planet. Pyłowy pierścień otaczający początkowo Ziemię uległ z czasem zagarnięciu przez poruszającą się planetę. Gdy formowały się planety, młode Słońce było tak gorące, że lód nie mógł się utrzymać w jego pobliżu, stąd planetozymale, które skupiły się w planety wewnętrzne, składały się prawie wyłącznie z materiału kamiennego. Natomiast w bardziej odległych, zimniejszych rejonach planetozymale, zbudowane głównie z lodu, utworzyły ogromne lodowe jądra planet zewnętrznych. Pozostałości gazów wokół planet wewnętrznych usunął wiatr słoneczny, podczas gdy planety olbrzymy, dzięki znacznej odległości od Słońca i dużej sile grawitacji, zdołały zachować swą materię gazową.

II. Elementy Układu Słonecznego:

1. Słońce

Dane:
Średnia odległość od Ziemi: 150 000 000 km - (1 jednostka astronomiczna)
Średnica: 1392000 km
Temp. na pow.: 5 800oC
Temperatura wnętrza: 15 000 000oC
Okres obrotu: 25 ziemskich dni


Nasze Słońce to olbrzymia kula gazowa składająca się głównie z wodoru i helu, na powierzchni, której panuje temperatura rzędu 58000C! We wnętrzu Słońca znajduje się jądro, które stanowi reaktor termojądrowy. Dzięki panującej tam wysokiej temperaturze i ciśnieniu część wodoru zmienia się w hel, przez co w każdej sekundzie miliony ton materii zmieniają się w energię, która dociera do nas jako światło i ciepło. Wodoru wystarczy Słońcu jeszcze na najbliższe 5 miliardów lat. W jaki sposób "działa Słońce"? Otóż, energia z jądra przedostaje się przez obszar promienisty, a potem, razem z gazem, konwektywnie płynie ku powierzchni Słońca, czyli fotosferze. Droga z jądra do fotosfery zajmuje ponad milion lat, ale potem wystarczy niewiele ponad 8 minut, by słoneczna energia dotarła w postaci światła i ciepła na Ziemię! Wokół Słońca nad fotosferą rozciągają się dwie otoczki gazowe - chromosfera i korona.

2. Planety i ich księżyce:


Merkury


Dane:
Średnia odległość od Słońca: 57 900 000 km
Średnica: 4878 km
Temp. na pow. -185 do 430oC
Doba: 59 ziemskich dni
Rok: 88 ziemskich dni
Liczba księżyców: 0
Nachylenie osi: 0o0'

Merkury krąży najbliżej Słońca, dlatego też temperatura na tej planecie sięga w dzień 4000C, a w nocy spada nawet do -1800C pozbawiony jest on atmosfery, przez co powierzchnia Merkurego pozaznaczana jest wieloma kraterami. Są one pamiątkami zderzeń licznych brył skalnych z planetą wkrótce po jej powstaniu. Nieliczne atomy gazu tworzą wokół Merkurego jego egzosferę. Płaszcz pod skorupą składa się z - niegdyś stopionych - skał. Środek planety zajmuje jądro - kula żelaza większa od naszego Księżyca. Merkury jest bardzo trudną do obserwacji planetą, ponieważ jej wielkość i odległość od Słońca są niewielkie trzeba mieć dużo szczęścia żeby ją wypatrzeć (podobno sam M. Kopernik jej nie widział). Oprócz tego jest ona dość słabo poznana. Jedyna sonda dotarła do niego w 1974 roku - był to Mariner 10. Planowane jest w nadchodzących latach wysłać na Merkurego jeszcze dwie sondy: amerykański Messenger i europejski Beppi Colombo.


Wenus

Dane:
Średnia odległość od Słońca: 108 200 000 km
Średnica: 12 104 km
Temp. na pow. 480oC
Doba: 243 ziemskich dni
Rok: 225ziemskich dni
Liczba księżyców: 0
Nachylenie osi: 177o18'

Wenus w swoich rozmiarach jest podobna do Ziemi, jak również jest najbliższa naszej planecie - orbity oddalone są o "zaledwie" 40 mln km. Jednak na tym się kończy podobieństwo obu planet. Wenus jest dla ludzi zabójcza. Już po kilku sekundach człowiek usmażyłby się tam w temperaturze 4800C, zostałby zgnieciony przez ciśnienie 90 razy wyższe niż na Ziemi, udusiłby się dwutlenkiem węgla i rozpuściłby w deszczu kwasu siarkowego! Ma to jednak swoje pozytywne strony. Dzięki tak gęstej i nieprzepuszczającej światła atmosferze planeta ta odbija większą część padających na nią promieni słonecznych, przez co tak dobrze jest widoczna z Ziemi. Sonda Magellan sporządziła dokładne mapy wulkanicznego krajobrazu Wenus.
fot. NASA

Powierznia Wenus i sonda Magellan.



Ziemia

Dane:
Średnia odległość od Słońca: 150 000 000 km
Średnica: 12 756 km
Temp. na pow. -89 do 58oC
Doba: 24 godziny
Rok: 365 dni i 6 godzin
Liczba księżyców: 1
Nachylenie osi: 23o26'

Ziemia to nasz wspólny dom - planeta życia. Zawdzięczamy to w dużej mierze naszej atmosferze, która ma budowę warstwową. Atmosfera najbardziej zewnętrzna to egzosfera, poniżej w tzw. termosferze jest kilka warstw jonosfery, potem mezosfera, stratosfera i troposfera. Stratosfera zawiera ozon zatrzymujący szkodliwe promieniowanie ultrafioletowe. Większość zjawisk pogodowych zachodzi w troposferze. Ziemia obraca się wokół własnej osi w stronę przeciwną do ruchu wskazówek zegara, (jeśli patrzeć od bieguna północnego). Podczas wędrówki po orbicie, na części Ziemi nachylonej w kierunku Słońca panuje lato, a na przeciwnej - zima.
Ziemia widziana z Księżyca





Księżyc:

Dane:
Minimalna odległość od Ziemi: 363 300 km
Maksymalna odległość od Ziemi: 405 500 km
Średnica: 3 476 km
Temp. na pow. 123 do -233oC
Okres obiegu wokół Ziemi: 27 dni 7 godzin 43 minut 11 sekund
Fazy: Nów, pierwsza kwadra, pełnia, trzecia kwadra

Powierzchnia Księżyca pokryta jest kraterami, które pozostały po bombardowaniu okruchami skalnymi w przeszłości. Niektóre zderzenia przebiły skorupę i na powierzchnię wydobyła się lawa, tworząc ciemne "morza" widoczne z Ziemi. Nasz naturalny satelita jest jedynym obiektem astronomicznym (nie licząc Ziemi), na którym człowiek "postawił nogę". Księżyc nie jest wobec nas obojętny. To jego przyciąganie powoduje pływy mórz i spowalnia ruch wirowy Ziemi o 1/100s na stulecie. Na naszym satelicie jest zupełnie cicho, ponieważ nie ma tam atmosfery, która by przenosiła dźwięk, dlatego też lądowanie Apollo 11 odbyło się w zupełnej ciszy. Kiedy Księżyc obiega Ziemię, jednocześnie obraca się wokół własnej osi z taką prędkością, że jest do nas zwrócony stale tą samą stroną.



Mars

Dane:
Średnia odległość od Słońca: 227 900 000 km
Średnica: 6787 km
Temp. na pow. -120 do 15oC
Doba: 24,6 godziny
Rok: 687 ziemskich dni
Liczba księżyców: 2
Nachylenie osi: 25o12'

Mars jest skalistą planetą o rozmiarach mniej więcej połowy Ziemi. Pokrywają go czerwone pyliste pustynie, stąd popularna nazwa - Czerwona Planeta. Rzadka marsjańska atmosfera nie nadaje się do oddychania - składa się głównie z dwutlenku węgla. Na powierzchni Marsa znajdują się stare obszary skorupy, młodsze równiny, wulkaniczne wpływy, kaniony i kanały. Występują tam potężne burze pyłowe. Bieguny są pokryta czapami z zestalonego dwutlenku węgla i zwykłego lodu. Na marsjańskim równiku latem bywa 100C ciepła, ale noc jest mroźniejsza niż gdziekolwiek na Ziemi. Nie odstrasza to badaczy, mających nadzieję, że na początku XXI w. człowiek stanie na Marsie.


Jowisz

Dane:
Średnia odległość od Słońca: 778 300 000 km
Średnica: 142 760 km
Tem. na pow.: -150oC
Doba: 9.84 godziny
Rok: 11,86 ziemskich lat
Liczba księżyców: 39
Nachylenie osi: 3o07'

Jowisz wiruje tak szybko, że wybrzusza się na równiku i spłaszcza na biegunach. Szybki ruch wirowy i ciepło z wnętrza planety powodują powstanie silnych wiatrów, dzielących atmosferę na równoleżnikowe pasy opadających lub wznoszących się gazów. Na tarczy Jowisza widać też cyklon o średnicy dwukrotnie większej od Ziemi, zwany Wielką Czerwoną Plamą. Cyklon ten w ciągu sześciu dni wykonuje pełny obrót w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Ten huragan szaleje na Jowiszu, od co najmniej 300 lat. Na Jowiszu występuje wodór i hel, z których zbudowane są gwiazdy. Grawitacja Jowisza jest jednak za słaba żeby zgnieść je wystarczająco mocno, by w środku ciśnienia wystarczyło do zapoczątkowania reakcji termojądrowej. Jowisz jest więc niedoszłą gwiazdą.



Największe księżyce Jowisza


Io

Dane:
Średnica: 3 630 km
Odległość od Jowisza: 421 600 km



Io podlega tak silnemu przyciąganiu Jowisza, że wnętrze księżyca rozgrzewa się i topi, skorupa pęka i obserwujemy częste wybuchy wulkanów. Większe, ciemniejsze otoczone są czerwoną siarką, która się z nich wydobyła. Mniejsze wyrzucają dwutlenek siarki, który ochładza się i opada jak śnieg.


Europa

Dane:
Średnica: 3138 km
Odległość od Jowisza: 670 900 km


Europę pokrywa gładka warstwa lodu usiana spękaniami jak skorupka ugotowanego jajka. Gruba na 100 km powłoka lodu sprawia, że Europa jest najgładszym księżycem Układu Słonecznego. Szczeliny w lodzie mają do 40 km szerokości i ciągną się tysiącami kilometrów.


Ganimedes

Dane:
Średnica: 5262 km
Odległość od Jowisza: 1 070 000 km


Ganimedes jest największym księżycem w Układzie Słonecznym - jest większy niż planeta Merkury. Jego skalista, poznaczona kraterami powierzchnia pokryta jest lodem.



Kalisto

Dane:
Średnica: 4800 km
Odległość od Jowisza: 1 883 000 km

Kallisto jest najciemniejszym księżycem galileuszowym. Zamarznięta skorupa usiana jest kraterami. Do tej pory jeszcze widać na niej duży ślad po zderzeniu z ogromną planetoidą przed 4 miliardami lat.



Saturn

Dane:
Średnia odległość od Słońca: 1 427 000 000 km
Średnica: 120 420 km
Temp. na pow. -180oC
Doba: 10,23 godziny
Rok: 29,46 ziemskich lat
Liczba księżyców: 30
Nachylenie osi: 26o42'

Pierścienie wokół Saturna stanowią jeden z najbardziej charakterystycz-nych widoków Układu Słonecznego. Pierścienie składają się z orbitujących wokół planety kawałków skał pokrytych zestalonym gazem. Najprawdopodobniej pierścienie tworzy materiał, z którego kiedyś miał uformować się księżyc. Saturn robi pełny obrót wokół własnej osi w niecałe 11 godzin, więc wybrzusza się na równiku, a spłaszcza na biegunach pod wpływem siły odśrodkowej. Atmosfera składa się głównie z wodoru i helu oraz bladych chmur amoniaku. Wichry wiejące na równiku z prędkością 1800 km\h są dwudziestokrotnie silniejsze od jakiegokolwiek huraganu na Ziemi. Po takiej burzy powstają jasne chmury, utrzymujące się tygodniami w górnych warstwach atmosfery. Największym księżycem Saturna jest Tytan. Jego gęsta atmosfera zawiera związki chemiczne podobne do tych, które umożliwiły powstanie życia na Ziemi przed prawie 4 miliardami lat!



Uran

Dane:
Średnia odległość od Słońca: 2 871 000 000 km
Średnica: 51 118 km
Temp. na pow. -214oC
Doba: 17,24 godziny
Rok: 84 ziemskich lat
Liczba księżyców: 21
Nachylenie osi: 98o

Ta planeta - obrazowo mówiąc - "leży na boku". Jej oś obrotu jest, być może wskutek ogromnej kosmicznej kolizji, prawie równoległa do płaszczyzny orbity wokółsłonecznej. Słońce "widzi" biegun, potem boki i drugi biegun, tej planety. Kiedy na jednym z biegunów ukazuje się Słońce - pozostaje na niebie przez 42 lata, zataczając kręgi najpierw nisko nad horyzontem, a potem wędrując spiralą coraz wyżej. Po 21 latach wisi prawie w zenicie, przez następne 21 lat obniża się spiralą do horyzontu i wreszcie zachodzi na 42 lata. Uran jest posiadaczem całkiem sporej rodzinki naturalnych satelitów. Jeden z nich, maleńka Miranda (zdjęcie obok), w młodości prawdopodobnie rozpadł się, po czym znowu połączył w całość.


Neptun

Dane:
Średnia odległość od Słońca: 4 497 000 000 km
Średnica: 49 528 km
Temp. na pow. -220oC
Doba: 18,4 godziny
Rok: 164,8 ziemskich lat
Liczba księżyców: 8
Nachylenie osi: 29o36'


Neptun swój błękitny kolor zawdzięcza metanowi. Ten sam gaz nadaje też niebieskie zabarwienie Uranowi. Sonda Voyager 2 odkryła, że na tej planecie wieją najsilniejsze chyba w całym Układzie Słonecznym wiatry. Ich prędkość dochodzi do 2400 km\h. Jak dotąd nie wyjaśniono przyczyn ich powstawania. Oprócz tego sonda dostrzegła, burzę w formie wielkiej ciemnej plamy, podobnej do czerwonej plamy na Jowiszu. Na jednym z księżyców Neptuna, lodowym Trytonie (zdjęcie obok), sonda Voyager odkryła gejzery. Tryton jest najzimniejszym ciałem Układu Słonecznego - panuje na nim temperatura - 2350C .



Pluton

Dane:
Średnia odległość od Słońca: 5 913 000 000 km
Średnica: 2 284 km
Temp. na pow. -230oC
Doba: 6,39 dnia
Rok: 248,5 ziemskich lat
Liczba księżyców: 1
Nachylenie osi: 118o

Na Plutonie nawet w dzień jest ciemno, ponieważ Słońce jest bardzo oddalone. Ostatnie obserwacje wskazują, że Pluton jest niewielką planetą. Jego średnica wynosi nieco ponad 2000 km, jest, więc mniejszy od Księżyca. Jest zbudowany ze skał i lodu. Pluton ma satelitę, Charona, który jest zaledwie o 30% mniejszy od planety. Razem tworzą, więc układ podwójny, który wypadałoby nazywać Pluton-Charon. Orbita Neptuna troszkę wychodzi poza orbitę Plutona i przez 20 lat (od 1979 do 1999 r.) to Neptun przebywał najdalej od Słońca. W 1999 roku Pluton znowu został najdalszą planetą Układu Słonecznego na kolejne 227 lat. Kiedy Pluton jest najbardziej oddalony od Słońca, atmosfera zamarza i pokrywa powierzchnię planety szronem. Pluton jest upstrzony jaśniejszymi i ciemniejszymi plamami. Zmiany ich położenia mogą wynikać z przewiewania metanowego śniegu z miejsca na miejsce

fot. NASA Zdjęcie Pluton-Charon.

3. Pozostałe ciała niebieskie Układu Słonecznego

Pas Planetoid


Dane:
Odległość głównego pasa planetoid od Słońca: 350-500 mln km
Liczba zidentyfikowanych planetoid: ponad 33 000
Typowa średnica: poniżej 20 km
Największa planetoida: Ceres
Typy planetoid: ciemne skaliste, jasne skaliste, metaliczne


Pas planetoid to szeroki na 150 000 000 km pierścień kosmicznego gazu, rozciągający się między orbitami Marsa i Jowisza. Planetoidy różnią się od siebie wielkością i mają przeważnie nieregularne kształty.

Pas Kuipera


Pas Kuipera odkrył Kuiper Gerard Peter w 1950 roku. Jest on zbiorem drobnych obiektów (jąder kometarnych, planetoid) krążących na peryferiach Układu Słonecznego poza orbitą Neptuna. Obecnie jest znanych ponad 80 obiektów pasa Kuipera (szacuje się, że zawiera on 10 mld obiektów). Siły grawitacyjne związane z najbliższymi planetami i gwiazdami "wytrącają" co 2-3 lata jeden z takich obiektów, który staje się krążącą wokół Słońca kometą (krótkookresową).

Komety


Małe (mniej więcej kilkukilometrowe) ciało niebieskie obiegające Słońce zwykle po mocno spłaszczonej orbicie eliptycznej (kometa okresowa) lub orbicie bardzo zbliżonej do paraboli (kometa jednopojawieniowa), charakterystyczne ze względu na swój niecodzienny wygląd i szybki ruch po niebie. Kometa staje się widoczna dopiero wtedy, gdy zbliży się do Ziemi i Słońca na odległość ok. kilku jednostek astronomicznych, początkowo - jako słaby rozmyty obłoczek, z coraz bardziej jaśniejącym jądrem w środku. Wzrost jasności komety jest spowodowany coraz silniejszym jej ogrzewaniem przez Słońce, bowiem złożona głównie z lodu kometa zaczyna parować i tworzy się mglista otoczka. W miarę zbliżania się do Słońca kometa staje się coraz jaśniejszym ciałem niebieskim, rozwijając coraz dłuższy i jaśniejszy warkocz kometarny (niekiedy niepoprawnie nazywany ogonem), skierowany zwykle od Słońca. Warkocze komet osiągają czasem długości nawet setek milionów kilometrów. I właśnie z racji tych niezwykłych warkoczy komety przykuły uwagę ludzi od najdawniejszych czasów. Komety były widoczne na niebie nawet w dzień. W średniowieczu nagłe pojawienie się komety powodowało panikę, gdyż uważano, że zwiastuje ona wojnę, zarazę lub inne katastrofalne wydarzenia. Wzmianki o pojawieniach się komet istnieją w najstarszych kronikach chińskich, dzięki czemu prześledzono np. historię najlepiej poznanej komety Halleya, będącej kometą okresową, do Słońca co ok. 76 lat. Obecnie jest znanych ponad 900 komet, w tym ok. 170 okresowych, co roku odkrywa się kilka nowych. Warto podkreślić, że często komety są odkrywane przez miłośników astronomii. Kometa podczas każdego przelotu w pobliżu Słońca systematycznie traci nieco ze swojej masy, co ostatecznie może nawet doprowadzić do całkowitego rozpadu komety. Te utracone okruchy zwykle grupują się w roje, obserwowane na Ziemi każdorazowo, gdy Ziemia w czasie swego rocznego ruchu wokół Słońca przetnie orbitę danej komety (np. takim rojem są Perseidy). Niedawno zaobserwowano niezwykłe wydarzenie: w lipcu 1994 roku kometa Shoemaker-Levy 9 uderzyła w powierzchnię Jowisza. Wiosną 1997 roku była doskonale widoczna gołym okiem kometa Hale'a-Boppa. Pochodzenie komet nie jest do końca zbadane, najprawdopodobniej są one pozostałościami pierwotnej materii, z której utworzył się Układ Słoneczny.
Wybrane komety okresowe:

Komety Średnia odległość od Słońca, w AU* Okres obiegu, w latach Odległość peryhelium* w AU Ostatnia data peryhelium
Encke 2,21 3,28 0,331 IX.2000
Grigg - Skjellerup 2,96 5,09 0,995 X.1997
d'Arrest 3,49 6,39 1,353 X.1995
Giacobini - Zinner 3,52 6,59 1,034 XI.1998
Tempel - Tuttle 10,4 32,9 0,982 III.1998
Halley 17,9 76,0 0,587 II.1986
Swift - Tuttle 26,3 135 1,052 XII.1992


*
4. Obłok Oorta


Obłok Oorta jest bardzo cienką kulistą powłoką materii otaczającą Układ Słoneczny. Jego promień (licząc od Słońca) szacuje się na około 1 rok świetlny (l.ś) i tą wartość można umownie traktować jako odległość do skraju Układu Słonecznego. Obłok Oorta można nazwać również rezerwatem komet, ponieważ siły grawitacyjne spowodowane oddziaływaniem sąsiadujących ze Słońcem gwiazd, co jakiś czas mogą wytrącać ku Słońcu bryłki, które gdy dostatecznie się do niego zbliżą, stają się kometami.