Kontakt | Mapa witryny | Szukaj
Strona główna Sondy planetarne Sondy księżycowe Satelity ziemskie
Słońce
Merkury
Wenus
4 Westa

Układ Słoneczny

1. Wstęp

Planety Układu Słonecznego
Porównanie względnych rozmiarów planet. Od lewej - cztery planety skaliste: Merkury, Wenus, Ziemia i Mars. W dalszej kolejności - gazowe giganty: Jowisz, Saturn, Uran i Neptun.
Układ Słoneczny tworzą Słońce oraz związane z nim (grawitacyjnie) ciała niebieskie, które powstały około 4,6 miliarda lat temu w wyniku kolapsu gigantycznego obłoku molekularnego. Z grona obiektów krążących wokół Słońca, większość masy przypada na osiem planet, których niemal kołowe orbity leżą w płaszczyźnie ekliptyki.

Cztery małe planety wewnętrzne - Merkury, Wenus, Ziemia i Mars - nazywa się często planetami skalistymi, ponieważ zbudowane są w większości ze skał. Cztery planety zewnętrzne - Jowisz, Saturn, Uran i Neptun - nazywane są gazowymi gigantami, ponieważ składają się głównie z wodoru i helu. Są także znacznie większe i masywniejsze niż planety skaliste.

W Układzie Słonecznym znajdują się także dwa rejony, "zasiedlone" przez mniejsze obiekty. W pasie asteroid, znajdującym się pomiędzy Marsem i Jowiszem, krążą niewielkie obiekty, których skład podobny jest do składu planet skalistych. Natomiast za orbitą Neptuna krążą obiekty transneptunowe, złożone w większości z lodu wodnego oraz zestalonych gazów, takich jak amoniak czy metan.

W tych dwóch rejonach można odnaleźć pięć większych obiektów: Ceres, Pluton, Haumea, Makemake i Eris. Były one wystarczająco wielkie i masywne, aby pod wpływem własnej grawitacji przybrać kształt kulisty. Dziś określa się je mianem planet karłowatych.

Obok tysięcy małych obiektów krążących w granicach tych dwóch rejonów, istnieją jeszcze inne ciała niebieskie (komety, centaury i pył międzyplanetarny), które swobodnie poruszają się po całym Układzie Słonecznym.

Wiatr słoneczny (plazma wypływająca ze Słońca) tworzy w strumieniu gazu międzygwiezdnego ogromny bąbel, zwany heliosferą, który czasami sięga nawet do zewnętrznych granic dysku rozproszonego (około 150 j.a.). Hipotetyczny obłok Oorta, będący źródłem komet długookresowych, może rozciągać się na odległość tysiące razy większą niż heliosfera.

Sześć planet i trzy planety karłowate są okrążane przez naturalne satelity, zwyczajowo określane mianem księżyców. Każda z planet zewnętrznych otoczona jest pierścieniami planetarnymi złożonymi z pyłu i innych cząstek.

2. Odkrywanie i badanie Układu Słonecznego

Krótka historia odkryć w Układzie Słonecznym.

Przez tysiące lat ludzkość nie zadawała sobie sprawy z istnienia Układu Słonecznego. Uważano, że Ziemia jest stacjonarnym centrum Wszechświata i zdecydowanie różni się od boskich i eterycznych obiektów poruszających się po niebie. Chociaż już hinduski astronom i matematyk Aryabhata i grecki filozof Arystarch z Samos spekulowali o istnieniu alternatywnego porządku Kosmosu, to dopiero Mikołaj Kopernik jako pierwszy rozwinął matematycznie przewidywalny system heliocentryczny. Jego XVII-wieczni następcy: Galileusz, Johannes Kepler i Izaak Newton, na tyle poznali prawa fizyki, że doprowadziło to do stopniowej akceptacji idei Ziemi krążącej wokół Słońca oraz planet podlegających takim samym "ziemskim" zasadom fizyki. W znacznie bliższych nam czasach ulepszanie teleskopu pozwoliło na odkrycie wielu nieznanych obiektów kosmicznych, a zastosowanie bezzałogowych sond kosmicznych pozwoliło nam je badać z bliskiej odległości.

3. Słońce

Słońce w zakresie ekstremalnego ultrafioletu
Aktywne Słońce w świetle ekstremalnego ultrafioletu - zdjęcie zostało wykonane w 2000 roku przez obserwatorium SOHO.
Słońce jest gwiazdą Układu Słonecznego oraz jego centralnym obiektem. Jego ogromna masa (99,86% masy Układu Słonecznego) składa się w trzech czwartych z wodoru, blisko jednej czwartej helu - reszta pierwiastków (żelazo, tlen, węgiel i inne) stanowi mniej niż 2% masy Słońca. Wysoka temperatura i ciśnienie w jego jądrze umożliwiają podtrzymywanie reakcji termojądrowej, w trakcie której uwalniana jest ogromna ilość energii wypromieniowanej następnie w przestrzeń kosmiczną.

Na podstawie widma Słońce zostało sklasyfikowane jako typ G2V. Często też określa się je jako "gwiazdę żółtą", ponieważ większość swojej energii wypromieniowuje w zielono-żółtym zakresie widma widzialnego. G2 oznacza, że jego temperatura powierzchniowa wynosi około 5500 °C, natomiast V - że Słońce jest gwiazdą ciągu głównego (generuje energię w wyniku termojądrowej fuzji wodoru do helu).

Gorąca atmosfera Słońca (korona) nieprzerwanie ulatuje w przestrzeń kosmiczną tworząc wiatr słoneczny - strumień cząstek naładowanych - który dociera aż do heliopauzy (w odległości około 100 j.a. od Słońca). Bąbel stworzony przez wiatr słoneczny w gazie międzygwiezdnym, zwany jest heliosferą - jest to największa struktura w Układzie Słonecznym.

4. Planety wewnętrzne

Planety wewnętrzne
Planety wewnętrzne: Merkury, Wenus, Ziemia i Mars.
Cztery planety wewnętrzne są obiektami o dużej gęstości i skalistej powierzchni, wokół których krążą najwyżej dwa księżyce. Ich powłoki zewnętrzne składają się przeważnie z minerałów krzemianowych, podczas gdy ich jądra zbudowane są z metali takich jak żelazo i nikiel. Trzy planety mają wystarczającą atmosferę aby zachodziły na nich zmiany pogodowe, natomiast na powierzchni wszystkich można już znaleźć kratery uderzeniowe oraz struktury tektoniczne takie jak doliny ryftowe i wulkany.

Merkury
Merkury jest planetą najbliższą Słońcu (0,4 j.a.) oraz najmniejszą planetą w Układzie Słonecznym (0,055 masy Ziemi). Merkury nie ma naturalnych księżyców, a jedynymi znanymi utworami geologicznymi (poza kraterami) są uskoki tektoniczne i klify, które prawdopodobnie powstały we wczesnym etapie jego istnienia. Merkury ma znikomą atmosferę, składającą się z atomów wybitych z jego powierzchni przez wiatr słoneczny. Ma względnie duże żelazowe jądro i cienki płaszcz skalny - ich powstanie nie zostało jeszcze dokładnie wyjaśnione. Jedna z hipotez zakłada, że jego zewnętrzne warstwy zostały zerwane i rozproszone w wyniku gigantycznego zderzenia.

Wenus
Wenus (0,7 j.a. od Słońca) jest zbliżona rozmiarem i masą do Ziemi (0,815 masy Ziemi). Podobnie jak Ziemia, ma gruby krzemianowy płaszcz otaczający żelazne jądro, znaczną atmosferę oraz ślady aktywności geologicznej. Jednak jest znacznie suchsza niż Ziemia, a jej atmosfera jest dziewięćdziesiąt razy gęstsza. Wenus nie ma naturalnych księżyców. Jest najgorętszą planetą - temperatura jej powierzchni wynosi ponad 400 °C - prawdopodobną przyczyną jest występowanie w jej atmosferze znacznych ilości gazów cieplarnianych. Nie znaleziono bezpośrednich dowodów obecnej aktywności geologicznej, ale z powodu braku pola magnetycznego przypuszcza się, że ubytki atmosfery są stale uzupełniane przez erupcje wulkaniczne.

Ziemia
Ziemia (1 j.a. od Słońca) jest największą i najgęstszą z planet wewnętrznych. Jest bardzo aktywna geologicznie i jest jedynym znanym miejscem we Wszechświecie, gdzie rozwinęło się życie. Jej ciekła hydrosfera jest unikalna wśród planet skalistych, jest także jedyną planetą na której zaobserwowano występowanie tektoniki płyt. Ziemska atmosfera różni się radykalnie od atmosfer innych planet, ponieważ zawiera znaczną ilość (21%) tlenu. Ziemia ma jednego naturalnego satelitę - Księżyc - który jest największym satelitą w wewnętrznym Układzie Słonecznym.

Mars
Mars (1,5 j.a. od Słońca) jest mniejszy od Ziemi i Wenus (0,107 masy Ziemi). Posiada atmosferę złożoną w większości z dwutlenku węgla, której ciśnienie przy powierzchni wynosi 6,1 milibara (blisko 0,6% ciśnienia atmosfery ziemskiej). Na jego powierzchni można znaleźć ogromne wulkany np. Olympus Mons, oraz doliny ryftowe np. Valles Marineris - prawdopodobnie Mars mógł być aktywny geologicznie nawet 2 miliony lat temu. Pomarańczowy kolor jego powierzchni pochodzi od tlenków żelaza (rdzy) zawartych w glebie. Mars ma dwa niewielkie naturalne księżyce (Dejmos i Fobos), które prawdopodobnie są przechwyconymi planetoidami.

5. Pas planetoid

Pas planetoid
Pas planetoid.
Planetoidy to w większości "małe ciała Układu Słonecznego" złożone ze skał i metalu. Główny pas planetoid mieści się pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza (w odległości od 2,3 do 3,3 j.a. od Słońca). Ciała te są prawdopodobnie pozostałościami po okresie formowania się Układu Słonecznego - nie wzięły udziału w procesie powstawania planet ze względu na oddziaływania grawitacyjne z Jowiszem. Rozmiar planetoid mieści się w zakresie od cząstek mikroskopowych po obiekty o średnicy kilkuset kilometrów. Pas planetoid zawiera dziesiątki tysięcy (być może nawet miliony) obiektów o średnicy powyżej 1 kilometra. Pomimo tego, całkowita masa głównego pasa planetoid prawdopodobnie nie przekracza około 1/1000 masy Ziemi. Zagęszczenie planetoid w pasie głównym jest bardzo niewielkie - sondy kosmiczne przelatują przez niego bez żadnych przeszkód. Planetoidy o rozmiarach od 0,0001 m do 10 m nazywa się meteoroidami.

Ceres
Ceres (2,77 j.a. od Słońca) jest największym obiektem w pasie planetoid i jest sklasyfikowana jako planeta karłowata. Jej średnica wynosi nico poniżej 1000 kilometrów, a jej masa była wystarczająca duża, aby pod wpływem własnej grawitacji przyjąć kształt kulisty. W chwili odkrycia w XIX wieku była uważana za planetę, jednak po zaobserwowaniu podobnych obiektów, zdegradowano ją do planetoidy (lata 50 XIX wieku). 2006 roku została sklasyfikowana jako planeta karłowata.

6. Planety zewnętrzne

Planety zewnętrzne
Cztery planety zewnętrzne: Jowisz, Saturn, Uran i Neptun.
Cztery planety zewnętrzne, zwane także gazowymi gigantami, skupiają 99 procent masy znajdującej się na orbicie Słońca. Jowisz i Saturn są dziesiątki raz masywniejsze niż Ziemia i składają się głównie z wodoru i helu. Uran i Neptun są o wiele mniej masywne (poniżej 20 mas Ziemi), a w ich składzie dominują zestalone gazy. Wszystkie cztery planety mają pierścienie, jednak tylko pierścienie Saturna są łatwo dostrzegalne z Ziemi.

Jowisz
Jowisz (5,2 j.a. od Słońca) jest najmasywniejszą planetą Układu Słonecznego (318 mas Ziemi). Jest złożony w większości z wodoru i helu. Silne źródło ciepła wewnętrznego jest odpowiedzialne za liczne struktury w jego atmosferze np. strefowy układ chmur oraz potężne huragany (jak Wieka Czerwona Plama). Jowisz ma 63 znane księżyce - cztery największe: Ganimedes, Kallisto, Io i Europa wykazują pewne podobieństwa do planet skalistych np. wulkanizm i generowanie ciepła wewnętrznego. Ganimedes jest największym księżycem w Układzie Słonecznym - jest większy nawet od Merkurego.

Saturn
Saturn (9,5 j.a. od Słońca) jest łatwo rozpoznawalny po rozległym układzie pierścieni. Po części jest bardzo podobny do Jowisza (skład atmosfery i magnetosfera). Ponieważ stanowi 60 procent objętości Jowisza, ale jest o jedną trzecią mniej masywny (95 mas Ziemi), Saturn jest to najmniej gęstą planetą w Układzie Słonecznym. Na orbicie Saturna znajdują się 62 znane księżyce, dwa z nich - Tytan i Enceladus - wykazują aktywność geologiczną, pomimo że w większości składają się lodu. Tytan jest drugim księżycem pod względem wielkości w Układzie Słonecznym i jedynym księżycem z grubą atmosferą.

Uran
Uran (19,6 j.a. od Słońca) jest najlżejszy z planet zewnętrznych (14 mas Ziemi). Jest unikalny wśród planet ponieważ krąży wokół Słońca "leżąc na boku" - jego płaszczyzna równikowa jest odchylona jest o ponad dziewięćdziesiąt stopni od płaszczyzny ekliptyki. Ma znacznie chłodniejsze jądro niż inne gazowe olbrzymy i emituje w przestrzeń kosmiczną niewiele ciepła. Uran ma 27 znanych księżyców, największe z nich to Tytania, Oberon, Umbriel, Ariel i Miranda.

Neptun
Neptun (30 j.a. od Słońca) jest nieco mniejszy niż Uran ale bardziej masywny (17 mas Ziemi). Wypromieniowuje także więcej swojego ciepła wewnętrznego, choć nie tak dużo jak Jowisz czy Saturn. Neptun ma 13 znanych księżyców. Największy z nich - Tryton - ma delikatną atmosferę oraz jest geologicznie aktywny (występują na nim gejzery ciekłego azotu). Tryton jest największym księżycem Układu Słonecznego, który porusza się po orbicie własnej planety ruchem wstecznym. Neptunowi towarzyszą obiekty nazwane Trojańczykami Neptuna, które pozostają z nim w rezonansie orbitalnym 1:1.

7. Komety

Kometa Hale-Bopp
Kometa Hale-Bopp.
Komety są małymi obiektami Układu Słonecznego (typowo mają kilka kilometrów średnicy) złożonymi w większości z lotnych substancji. Poruszają się po wysoce ekscentrycznych orbitach - peryhelia ich orbit występują zwykle pomiędzy orbitami planet wewnętrznych, podczas gdy aphelia - daleko za orbitą Plutona. Kiedy kometa znajdzie się w wewnętrznym rejonie Układu Słonecznego, bliskość Słońca powoduje sublimację lodów powierzchniowych i jonizację wydzielonych gazów. Wówczas tworzy się koma - długi warkocz z gazu i pyłu, często widoczny gołym okiem.

Okres orbitalny komet krótkookresowych trwa do około dwustu lat. Komety długookresowe mogą okrążać Słońce nawet w ciągu wielu tysięcy lat. Prawdopodobnym źródłem komet krótkookresowych jest pas Kuipera, podczas gdy źródłem komet długookresowych jest obłok Oorta. Wiele rodzin kometarnych, takich jak komety Kreutza, utworzyły się w wyniku rozpadu pojedynczej komety. Komety z orbitami hiperbolicznymi mogły powstać poza Układem Słonecznym (wokół innych gwiazd) - jednak do chwili obecnej nie odkryto jeszcze takiego obiektu.

8. Pas Kuipera

Pas Kuipera jest bardzo podobny do pasa asteroid, jednak obiekty go tworzące złożone są głównie z lodów. Rozciąga się on na odległość od 30 do 50 j.a. od Słońca. Pas Kuipera tworzą małe obiekty Układu Słonecznego, jednak największe z nich - Quaoar, Varuna i Orcus - mogą być sklasyfikowane jako planety karłowate. Szacuje się, że występuje w nim ponad 100 000 obiektów o średnicy większej niż 50 kilometrów, jednak całkowita masa pasa Kuipera odpowiada 1/10 lub nawet 1/100 masy Ziemi. Wiele obiektów pasa Kuipera ma księżyce.

Pluton i Charon
Pluton (średnio 39 j.a. od Słońca) jest planetą karłowatą i największym znanym obiektem pasa Kuipera. Od czasu odkrycia w 1930 roku był uważany za dziewiątą planetę, stracił jednak swoją pozycję w 2006 roku wraz ze zmianą definicji planety. Pluton ma względnie ekscentryczną orbitę (29,7 j.a. w peryhelium i 49,5 j.a. w aphelium) nachyloną do płaszczyzny ekliptyki pod kątem 17°. Nie wiadomo czy Charon (jego największy księżyc) powinien być nadal uznawany za księżyc, czy za kolejną planetę karłowatą. Obydwa obiekty orbitują wokół barycentrum ich mas, które znajduje się nad powierzchnią Plutona (tworzą tzw. układ podwójny). Dwa znacznie mniejsze księżyce, Nix i Hydra, krążą wokół Plutona i Charona. Pluton pozostaje w rezonansie 3:2 z Neptunem (na każde dwa obiegi Plutona wokół Słońca, Neptun wykona trzy orbity). Obiekty pasa Kuipera, które wykazują podobny rezonans, zwane są plutonkami.

Haumea i Makemake
Haumea (średnio 43,34 j.a. od Słońca) i Makemake (średnio 45,79 j.a. od Słońca) są mniejsze niż Pluton, ale są największymi obiektami "klasycznego" pasa Kuipera (tzn. że nie pozostają w rezonansie z Neptunem). Haumea ma eliptyczny kształt oraz dwa księżyce. Makemake jest najjaśniejszym obiektem pasa Kuipera po Plutonie. 2008 roku obiektom nadano nazwy oraz skatalogowano jako planety karłowate.

9. Dysk rozproszony

Dysk rozproszony, który częściowo pokrywa się z pasem Kuipera, może być również źródłem komet krótkookresowych. Prawdopodobnie obiekty dysku rozproszonego znalazły się na swoich orbitach w wyniku grawitacyjnego oddziaływania z Neptunem (zostały wyrzucone z jego okolic). Większość z nich ma swoje peryhelia położone w pasie Kuipera, jednak ich aphelia mogą znajdować się nawet w odległości 150 j.a. od Słońca. Płaszczyzny orbit obiektów dysku rozproszonego są mocno nachylone do płaszczyzny ekliptyki - niekiedy są nawet prostopadłe do niej. Część naukowców uważa dysk rozproszony za kolejny obszar pasa Kuipera, a jego przedstawicieli określa mianem "rozproszonych obiektów pasa Kuipera".

Eris
Eris (średnio 68 j.a. od Słońca) jest największym znanym obiektem dysku rozproszonego. Jest co najmniej 5 procent większa od Plutona (średnicę oszacowano na 2400 kilometrów) i jest największą znaną planetą karłowatą. Ma jeden księżyc - Dysnomię. Podobnie jak Pluton, ma wysoce ekscentryczną orbitę (peryhelium w odległości 38,2 j.a. i aphelium 97,6 j.a.) mocno nachyloną do płaszczyzny ekliptyki.

10. Obłok Oorta

Obłok Oorta
Obłok Oorta.
Hipotetyczny obłok Oorta składa się nawet z biliarda lodowych obiektów i przypuszcza się, że może on być źródłem wszystkich komet długookresowych. Jest on sferycznym obłokiem rozciągającym się do odległości 50 000 j.a. (blisko 1 rok świetlny), możliwe jest również że sięga nawet na odległość 100 000 j.a. Najprawdopodobniej składa się on z lodowych obiektów które zostały wyrzucone z Układu Słonecznego w wyniku oddziaływań grawitacyjnych z zewnętrznymi planetami. Obiekty obłoku Oorta poruszają się bardzo powoli i mogą być perturbowane w wyniku oddziaływań grawitacyjnych przelatującej w pobliżu gwiazdy lub w wyniku galaktycznych sił pływowych.

Sedna
90377 Sedna (średnio 525,86 j.a. od Słońca) jest dużym obiektem o wyglądzie zbliżonym do Plutona. Porusza się po gigantycznej, wysoce eliptycznej orbicie o peryhelium w odległości 76 j.a. i aphelium 928 j.a. (jeden obieg zajmuje 12 050 lat). Mike Brown, który odkrył ten obiekt w 2003 roku, twierdzi, że Sedna nie może należeć do dysku rozproszonego ani pasa Kuipera ponieważ peryhelium jej orbity jest zbyt odległe, aby mogła się na niej znaleźć w wyniku oddziaływania Neptuna. Brown i inni astronomowie uważają, że może to być całkowicie nowa populacja obiektów, która może obejmować również 2000 CR105 (peryhelium 45 j.a., aphelium 415 j.a. i okres obiegu 3420 lat). Brown określa tę populację "wewnętrznym obłokiem Oorta". Sedna jest prawdopodobnie planetą karłowatą, chociaż jej kształt nie został jeszcze określony.

11. Granice Układu Słonecznego

Pomimo ogromnego postępu technicznego mającego miejsce w ostatnich kilkudziesięciu latach, większość naszego Układu Słonecznego wciąż pozostaje niezbadana. Według najlepszych oszacowań, pole grawitacyjne Słońca dominuje nad siłami grawitacyjnymi pobliskich gwiazd na odległość około dwóch lat świetlnych (125 000 j.a.). Według ostrożnych szacunków promień obłoku Oorta nie sięga dalej niż 50 000 j.a. Pomimo odkryć obiektów takich jak Sedna, rejon pomiędzy pasem Kuipera a obłokiem Oorta pozostaje wciąż nieznany. Intensywnie badany jest także rejon pomiędzy Słońcem a Merkurym. Również ten obszar Układu Słonecznego może być zamieszkiwany przez wiele obiektów, które tylko czekają na odkrycie.

Data ostatniej aktualizacji: