2016-10-30
Kategoria: Wszechświat

Układ Słoneczny: Imperium Słońca i wyjątkowej (?) Ziemi

Budowa Ziemi, czyli zstępujemy do piekieł

Środek Ziemi wypełnia jądro wewnętrzne składające się głównie z żelaza i niklu. Promień jądra wewnętrznego to około 1200 kilometrów.

Przylega do niego płynne jądro zewnętrzne, którego temperatura wynosi około 4 200°C. Ciśnienie wewnątrz obydwu jąder dochodzi do 3,5 miliona (!) atmosfer, co sprawia, że znajdujące się w nim pierwiastki i związki chemiczne mają zupełnie inne właściwości niż na powierzchni.

Na głębokości od 2 900 do 100 km rozciąga się płaszcz ziemski składający się z warstwy wewnętrznej – mezosfery – i zewnętrznej, dzielącej się na astenosferę i litosferę. Mezosfera składa się głównie z magnezu, krzemu i glinu – charakteryzuje się przy tym dużą gęstością – od 3,5 do 6 g/cm3 i temperaturą około 4 000 stopni Celsjusza.

W astenosferze, czyli płaszczu zewnętrznym, zachodzą procesy mające wpływ na wszystko, co dzieje się na powierzchni Ziemi. Astenosfera ma właściwości półplastyczne. To w niej zanurzone są płyty litosfery i korzenie gór. Astenosfera decyduje też o zjawiskach wulkanicznych, plutonicznych, ruchach poziomych płyt tektonicznych, powstawaniu gór i wreszcie ruchach sejsmicznych (trzęsieniach Ziemi).

Litosfera, sztywna warstwa płaszcza Ziemi zalega na głębokości od 80 do 150 kilometrów.

Zewnętrzną warstwę naszej planety stanowi skorupa ziemska.

Od litosfery oddziela ją granica sejsmiczna, zwana powierzchnią nieciągłości Mohorovičicia (Moho), znajdująca się na głębokości płaszcza 5 do 40 km.

Skorupa ziemska dzieli się na warstwę granitową, która występuje tylko w obrębie kontynentów i tworzą ją głównie glinokrzemiany (stąd nazwa SiAl: Si – krzem, Al – glin) oraz warstwę bazaltową (SiMa). Warstwa SiMa składa się z krzemianów i magnezu (Si – krzem, Mg – magnez) i tworzy dno oceanów.

Planety zewnętrzne

Mars – ostatnia z planet skalistych (oddalony od Słońca o 1,5 j.a.) jest mniejszy od Wenus i od Ziemi (0,107 masy Ziemi). Ma dwa niekształtne księżyce: Fobosa (z greckiego: strach) i Deimosa (trwoga), prawdopodobnie są to przechwycone planetoidy. Atmosfera planety jest bardzo rzadka (95% to dwutlenek węgla). Jego powierzchnia nosi ślady wielokrotnych uderzeń meteorów, ale nie ma oznak świeżej aktywności wulkanicznej.

Mimo to astronomowie są przekonani, że trzy miliardy lat temu Mars przypominał Ziemię. Tym bardziej, że na planecie znaleziono wodę w stanie ciekłym! Tak wynika z raportu opublikowanego przez NASA we wrześniu 2015 roku. NASA poinformowała również, że dąży do tego, aby w „najbliższym czasie” ludzie postawili stopę na Marsie.

Woda na Marsie nie zamarza, mimo że najwyższa temperatura podczas marsjańskiego lata nie przekracza -23 stopni. Dzieje się tak z powodu jej wysokiego zasolenia i obecności dużej ilości składników mineralnych. Marsjański wulkan Olympus Mons (nieczynny) jest prawie trzy razy wyższy niż Mount Everest.

„Góra Olimp” ma 21.229 metrów wysokości (26 km w stosunku do marsjańskich równin). To najwyższy szczyt w Układzie Słonecznym. Jest jednak tak rozległy jak Francja – wchodząc na niego nawet nie zauważylibyśmy, że już jesteśmy blisko szczytu. Mars ma też drugi rekord: Valles Marineris – złożony system kanionów, który ma ponad 4.000 kilometrów długości (to dystans z Los Angeles do Nowego Jorku, praktycznie szerokość USA), 200 km szerokości i do 7 km głębokości.

Pas planetoid – gruz za Marsem

Pomiędzy planetami wewnętrznymi a zewnętrznymi rozciąga się pas planetoid, czyli małych ciał niebieskich (ich wielkość znacznie się od siebie różni – od drobin do obiektów liczących nawet kilkaset kilometrów średnicy i z własnymi satelitami). Jedna z nich, Ceres, jest klasyfikowana jako planeta karłowata. Do 2002 roku sklasyfikowano 40 000 planetoid mających ponad kilometr średnicy.

Ceres, odkryta w 1801 roku przez włoskiego astronoma Giuseppe Piazziego, początkowo sklasyfikowana została jako planeta. Po kilkudziesięciu latach zaczęto ją określać jako planetoidę, a od 2006 roku jako planetę karłowatą.

Uważa się, że pas planetoid jest to pozostałość materii, która na skutek siły grawitacji pobliskiego Jowisza nie zdołała się połączyć w większy obiekt (planetę).

Dalej – brak skał (tylko gazowe olbrzymy)

Jowisz i Saturn składają się głównie z wodoru i helu, a Uran i Neptun – z lodu, zamarzniętego amoniaku i metanu. Uran i Neptun zaliczane są do tzw. lodowych olbrzymów. Wszystkie cztery planety mają pierścienie, ale tylko pierścienie Saturna można łatwo zobaczyć z Ziemi.

Jowisz, największa z planet Układu (odległość od Słońca 5,2 j.a.) ma masę 318 razy większą od masy Ziemi. Jest 2,5 razy większy niż wszystkie pozostałe planety razem wzięte. Wnętrze Jowisza jest ciepłe, stąd na jego „powierzchni” (Jowisz nie posiada stałej powierzchni) powstają niezwykle dynamiczne zjawiska fizyczne i pogodowe.

Solar-System-Jupiter-Io-Voyager

Io wygląda jak pizza. Na zdjęciu: erupcja wulkanu Loki. Na powiększeniu – Io i wybuch wulkanu Pele.

Planeta ma 67 księżyców, z których cztery (tzw. Galileuszowe – Io, Europa, Ganimedes i Kallisto) są podobne do planet skalistych. Ganimedes, największy znany księżyc w Układzie Słonecznym, przekracza rozmiarami Merkurego. Io jest jedynym w Układzie Słonecznym miejscem poza Ziemią, gdzie znajdują się czynne wulkany. Natomiast fascynująca naukowców Europa prawdopodobnie ukrywa pod lodową skorupą, na głębokości około 19 km, gigantyczny ocean ciekłej wody. Uczeni sądzą, że mogłoby tam powstać życie.

Pod wieloma względami Jowisz przypomina bardziej gwiazdę niż planetę – jest zbudowany głównie z wodoru i helu. Ma silne pole magnetyczne, wysyła fale radiowe, a nawet promieniowanie rentgenowskie.

Voyager-1-Jupiter

Jowisz i jego Wielka Czerwona Plama zostały uwiecznione przez sondę Voyager 1 w dniu 25 lutego 1979 r., kiedy pojazd kosmiczny był w odległości 9,2 miliona km od tej planety. W lewym dolnym rogu rozmiary Ziemi.

Jowisz obraca się wokół swojej osi najszybciej ze wszystkich planet – doba trwa tylko 10 godzin, co przy ogromie tej planety powoduje potężne burze i wiry, spośród których najsłynniejsza jest Wielka Czerwona Plama (widoczna z Ziemi przez teleskop), w której zmieściłyby się 2 kule ziemskie.

Saturn (oddalony o 9,5 jednostki) jest podobny do Jowisza pod względem budowy i składu. Wyróżniają go słynne pierścienie. Ma najmniejszą gęstość w całym układzie, mniejszą od gęstości wody.

Ze zdjęć zrobionych przez sondę Cassini w 2007 roku wynika, że słynne pierścienie Saturna bardzo różnią się miedzy sobą grubością. Średnio wynosi ona około 20 metrów, ale zdarzają się też kilkucentymetrowe. Składają się w 93% z lodu z zanieczyszczeniami; reszta to węgiel amorficzny.

Jak dotąd zauważono 62 satelity Saturna. Jeden z nich, Tytan, podobnie jak Ganimedes, większy od Merkurego, ma gęstą atmosferę. Na jego powierzchni zaobserwowano jeziora i rzeki – zbiorniki nie są wypełnione wodą, ale ciekłym węglowodorem – metanem oraz etanem. Jest jedynym ciałem niebieskim – poza Ziemią – na którym padają deszcze (metanowe).

Uran – (oddalony od Słońca o ok. 20 j.a.), trzecia pod względem wielkości i czwarta pod względem masy planeta. Atmosfera Urana jest najzimniejsza w całym Układzie Słonecznym (-224°C, zaledwie 49 stopni więcej od temperatury zera bezwzględnego), składa się głównie z wodoru i tlenu – oraz zamrożonych substancji lotnych (wody, amoniaku, metanu). Charakteryzuje ją praktycznie brak zjawisk pogodowych. Dopiero niedawno zauważono zmiany przypominające pory roku w okresie urańskiej równonocy.

Uran jest wyjątkowym przypadkiem wśród planet, gdyż jego oś obrotu prawie leży na płaszczyźnie orbity (tylko 8 stopni odchylenia), można więc powiedzieć, że planeta toczy się „jak beczka” (z piwem 😉 ) wokół Słońca.

Dotąd zaobserwowano wokół Urana 27 księżyców. Ich nazwy pochodzą od imion sztuk Williama Szekspira i Alexandra Pope’a.

Neptun – najdalej od Słońca położona planeta (odległość od Słońca ok. 30 j.a.), jest jedyną planetą odkrytą nie na podstawie obserwacji nieba, ale obliczeń matematycznych (na podstawie perturbacji ruchów Urana). Atmosfera Neptuna jest bardziej aktywna niż atmosfera Uranu; podczas przelotu w 1989 roku w okolicach planety Voyager 2 odkrył Wielką Ciemną Plamę, podobną do Wielkiej Czerwonej Plamy na Jowiszu, której istnienie wiąże się z najsilniejszymi w Układzie wiatrami, których prędkość dochodzi do 2100 km/h.

Na Neptunie prawdopodobnie występują bogate złoża… diamentów. Powstały one wskutek rozkładu metanu. Te hipotetyczne złoża znajdują się na głębokości ok. 7 tysięcy kilometrów, w płaszczu planety.

Neptun ma 13 księżyców (dotąd znanych), z których największy to Tryton.

Czy jest coś za Neptunem?

Dalej rozciąga się obszar transneptunowy. Jego część znajdująca się bliżej Słońca to pas Kuipera. Tutaj największym obiektem jest Pluton.

Pluton (odległość od Słońca ok. 40 j.a.) odkryty dopiero w 1930 roku niedługo cieszył się nazwą planety; została mu ona odebrana 24 sierpnia 2006 r. w wyniku decyzji Międzynarodowej Unii Astronomicznej. Tym samym zaliczony został do planet karłowatych, jednak i tutaj palmę pierwszeństwa, jeżeli chodzi o masę, odebrała mu Eris, inny obiekt z pasa Kuipera. Pluton ma pięć księżyców, z których największy, Charon, ma tylko o połowę od niego mniejszą średnicę.

lipcu 2015 roku, na podstawie danych z misji New Horizons, NASA stwierdziło, że Pluton jest minimalnie większy niż sądzono. Planeta (karłowata) zbudowana jest głównie z lodu i skał. Misja New Horizons wykazała też, że to, co wcześniej uważano za atmosferę Plutona, jest w rzeczywistości bardzo grubą powłoka lodową. Atmosfera planety jest więc bardzo płytka; składa się z azotu, metanu i dwutlenku węgla. Ciekawostką jest fakt, że w peryhelium orbita Plutona jest mniej oddalona od Słońca niż orbita Neptuna (29,66 j.a.).

Eris (odległość od Słońca ok. 98 j.a.) odkryta 5 stycznia 2005 roku, jest największą z planet karłowatych, obiektem dysku rozproszonego, zewnętrznej powłoki pasa transneptunowego. Atmosfera Eris jest zamarznięta, składa się prawdopodobnie z zestalonego azotu zmieszanego z metanem. Planeta ma jeden księżyc – Dysnomię.

„Granica Światów” – tajemniczy Obłok Oorta

Umownie przyjmuje się, że granicę Układu Słonecznego stanowi zewnętrzna granica obłoku Oorta. Obłok rozciąga się aż do 1/4 odległości Słońca od najbliższej gwiazdy – Proximy Centauri (około 4,24 lat świetlnych – 40 bilionów km od Ziemi).

Istnienie Obłoku Oorta jest na razie hipotetyczne – astronomowie wnioskują o jego obecności na podstawie ruchów komet długookresowych i obiektów z grupy centaurów. Przypuszcza się, że Obłok jest pozostałością po formowaniu się Układu Słonecznego, czymś w rodzaju „kosmicznego śmietnika” i składa się z elementów wyrzuconych przez siły grawitacyjne gazowych olbrzymów. Wyróżnia się w nim dwa obszary – sferyczny obłok zewnętrzny i spłaszczony obłok wewnętrzny.

Obłok tworzą pył, drobne okruchy skalno-lodowe oraz planetoidy okrążające Słońce w odległości od 300 do 100 000 j.a. Skład chemiczny obłoku Oorta to woda (lód) i zestalone gazy – metan i amoniak.

listopadzie 2015 roku na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego poinformowano o odkryciu – dzięki japońskiemu teleskopowi Subaru – najdalej, jak do tej pory, położonego obiektu należącego do Układu Słonecznego. Obiekt, średniej wielkości, którego nazwa brzmi V774104 ma kilkaset kilometrów średnicy. Obecnie okrąża Słońce w odległości piętnastu i pół miliarda kilometrów – sto razy większej niż Ziemia i trzy razy większej niż Pluton.

Nie ulega wątpliwości, że to nie ostatni taki „najodleglejszy” obiekt, kolejne podobne odkrycie nie tylko poszerzy granice Układu Słonecznego, ale też naszą o nim wiedzę. Scott Sheppard, jeden z odkrywców nowego obiektu, twierdzi na przykład, że wnioskując z ruchów V774104 i zbliżonych do niego obiektów nie można wykluczyć istnienia jeszcze jednej dużej skalistej planety na dalekich krańcach Układu.

Omówiony wyżej Obłok Oorta stanowi granicę Układu Słonecznego.

CZY WIESZ, ŻE…

1. Gdyby Ziemia miała rozmiar jabłka, to Mount Everest miałby 0,08 mm, Księżyc krążyłby w odległości 3 m od Ziemi i miałby średnicę 3,5 cm. Mars znajdowałby się w odległości 500 metrów, a najbliższa gwiazda (Proxima Centauri) byłaby na Księżycu.

2. Słońce spala 600 mln ton wodoru na sekundę. Spalenie wszystkich paliw na Ziemi dałoby tyle energii, ile Słońce dostarcza Ziemi w ciągu 3 dni. Drobina materii wielkości główki od szpilki z wnętrza Słońca nakierowana laserowo na człowieka mogłaby go zabić gorącem z odległości 150 km.

3. W latach 60. gwiazdy tau Cetiepsilon Eridani objęte zostały projektem Ozma, pionierskim eksperymentem SETI, którego celem było poszukiwanie sygnałów radiowych mogących pochodzić od cywilizacji pozaziemskich. Kryterium wyboru było fizyczne podobieństwo gwiazd do Słońca. Przeprowadzono ponad 100 godzin nasłuchu radiowego, jednak bez oczekiwanego rezultatu.

4. W roku 1986 odkryto planetoidę (3753) poruszającą się wokół Ziemi po orbicie podkowiastej. Jednak nie uznano jej za drugiego satelitę Ziemi ze względu na niestabilność orbity.

5. Najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem we Wszechświecie jest wodór. Stanowi około 75% masy fizycznej Wszechświata.

6. Pomyślne lądowanie na Księżycu Apollo 11 w 1969 roku zawdzięcza młodej programistce Margaret Hamilton. Gdy Neil Armstrong stawiał pierwsze kroki na księżycowym gruncie, Margaret miała 31 lat. Stos kartek, na których ręcznie zapisała kod naprowadzania Apollo 11, był prawie wyższy od niej. Po prawej: otrzymuje Medal Wolności od prezydenta Obamy (22 listopada 2016 r.), w tle Bill Gates.

7. Największy skok ewolucyjny w dziejach – od małpy do człowieka był wynikiem zmian klimatycznych w Wielkiej Dolinie Ryftowej w Afryce spowodowanych ruchem Ziemi w przestrzeni kosmicznej w jej wędrówce wokół Słońca.

8. Voyager 1, pierwsza sonda kosmiczna, która opuściła Układ Słoneczny, przebyła już 19 miliardów kilometrów (około 130 j.a.) w głąb kosmosu [artykuł NewTimes – NASA: Voyager 1 opuścił Układ Słoneczny]. Sygnał z sondy potrzebuje ponad 18 godzin na przebycie tej drogi. W skali Galaktyki dopiero więc wyruszyła z domu, bo Droga Mleczna ma średnicę miliarda miliardów kilometrów (około 110.000 lat świetlnych).

9. Mirosław Hermaszewski (ur. 1941), jedyny polski kosmonauta, nie miał komputera na pokładzie statku kosmicznego Sojuz 30, w którym okrążał Ziemię. „Mikroprocesory były pieśnią przyszłości. Wszystkie manewry w kosmosie wykonywaliśmy sterując ręcznie. Zdani byliśmy na własną wiedzę, pamięć i umiejętności” [artykuł NewTimes – Hermaszewski: to był lot bez komputerów!].

10. Bardzo długo, bo od końca XIX w. do lat 60. XX wieku panował pogląd, że Mars zamieszkany jest przez inteligentnych Marsjan. Obserwacje astronomiczne doprowadziły do wniosku, że na planecie starożytna cywilizacja stworzyła wielkie kanały irygacyjne, widoczne przez teleskopy. Dopiero po 1960 roku wysłane przez NASA sondy Mariner (1964-71) rozwiały, podobnie jak to było z Wenus, wszelkie mity. Badania lądownika programu Viking (1975-80) nie wykryły żadnych śladów życia.

11. Teleskop Hubble’a robi wyłącznie czarno-białe fotografie. Dlaczego? Chodzi o wychwycenie jak największej ilości informacji o fotografowanych obiektach. Poza tym, w roku 1990, gdy zaczynał swoją misję, pamięci komputerowe były niewielkie. Zdjęcia czarno-białe poddawane są następnie obróbce w Photoshopie. To żmudna praca – w przypadku zdjęć jednej ze spiralnych galaktyk trwało to około 10 godzin! Tyle czasu zajęło skalowanie, kadrowanie, obracanie, przetwarzanie kolorów, uzupełnianie brakujących pikseli. I nie jest to żadne oszustwo. Chodzi o takie przedstawienie barw kosmosu, by były one czytelne dla ludzkiego oka. Ilustracja: Pillars of Creation („Filary Stworzenia”), jedno z najpiękniejszych zdjęć wykonanych przez Hubble Space Telescope.

12. Wszystkie planety Układu Słonecznego zawdzięczają swoje nazwy imionom bogów zaczerpniętych z mitologii rzymskiej. Wyjątek stanowią tylko Uran i… Ziemia. Nazwa naszej planety to tłumaczenie na inne języki imienia Gea – Ziemia, w mitologii greckiej pramatki wszystkich bogów, małżonki Uranosa – czyli Nieba (stąd nasza „Ziemia”, angielska „Earth” czy francuska „La Terre”).

Barbara Jackowska

Oto prezentacja filmowa NASA: Słońce i planety Układu Słonecznego. Wszystkie dane obiektów (obrazy, wzajemna prędkość i kierunek obrotu, nachylenie osi) są rzeczywiste, natomiast ich wielkości ujednolicono, gdyż różnice pomiędzy nimi są ogromne (285:1). Zalecamy oglądanie tego wideo w trybie pełnoekranowym.

W skali Wszechświata nasz Układ Słoneczny i my sami jesteśmy zupełnie nieistotnym „puchem marnym”…

1234

O Autorze

 > John Lennon „Imagine”: Imagine there’s no Countries... Imagine no Possession... Nothing to Kill or Die For... And no Religion too... No Need for Greed or Hunger... A Brotherhood of Man... (Niestety, John, dziś żyjemy w innym świecie. Twoje idee, lepsze czy gorsze, zostały wypaczone). Mahatma Gandhi: Na początku cię ignorują. Potem śmieją się z ciebie. Następnie z tobą walczą. W końcu wygrywasz • Siedem grzechów społecznych: polityka bez zasad, bogactwo bez pracy, przyjemność bez sumienia, wiedza bez osobowości, wiara bez poświęcenia, nauka bez człowieczeństwa oraz handel bez moralności • Religie to różne drogi prowadzące do tego samego celu. Jakaż to jest różnica, którą z nich wybierzemy? Jaki cel więc mają te kłótnie między nami? • Słabi nigdy nie potrafią przebaczać. Przebaczenie jest cnotą silnych • Jakże wielkiej daniny grzechu i błędów wymaga od człowieka bogactwo i władza • Nie znam większego grzechu niż uciskanie słabszych w imieniu Boga • Jest wiele powodów, dla których mogę być przygotowany na śmierć, ale nie ma żadnego, dla którego gotów byłbym zabić. Albert Einstein: Nie ma rzeczywistości samej w sobie, są tylko obrazy widziane z różnych perspektyw • Gdy miałem dwadzieścia lat, myślałem tylko o kochaniu. Lecz później kochałem już tylko myśleć • Tylko dwie rzeczy są nieskończone: wszechświat i ludzka głupota. Co do tej pierwszej istnieją jednak pewne wątpliwości • Nauka bez religii jest kaleka, religia bez nauki jest ślepa • Jestem bardzo głęboko religijnym niewierzącym • Gospodarcza anarchia społeczeństwa kapitalistycznego w jego dzisiejszej formie jest, moim zdaniem, prawdziwym źródłem zła • Wszyscy wokół wiedzą, że czegoś nie da się zrobić. I wtedy pojawia taki, który o tym nie wie, i on właśnie to coś robi • Nie wiem, jaka broń będzie użyta w trzeciej wojnie światowej, ale czwarta będzie na maczugi.



Ruch Lotniczy nad Ziemią 24H

Artykuły w Kategoriach:

Poznaj Chiny

Pogoda

Warszawa
Przeważnie pochmurnie
18°C
Odczuwalna: 19°C
Ciśnienie: 1020 mb
Wilgotność: 72%
Wiatr: 4 m/s W
Prognoza: 2017-08-22
dzień
Częsciowo słonecznie, burze
18°C
noc
Częściowo pochmurno, burze
10°C
 

Teleskop Hubble'a