Układ Słoneczny
Układ Słoneczny to inna nazwa systemu planetarnego Słońca. Jest to układ ciał kosmicznych poruszających się w polu grawitacyjnym Słońca. Ciała te to: Słońce, plny iy, naturalne satelity planet, planetoidy, komety, meteoryty, pył kosmiczosi wiatr słoneczny. Promień Układu Słonecznego wynosi około 3*1016m. Obserwowalną granicę Układu Słonecznego określa orbita Plutona (ok. 6*1012m). Głównym ciałem Układu Słonecznego jest Słońce skupiające około 99,87% masy całego układu. Wokół Słońca po orbitach eliptycznych krąży dziewięć planet, przy czym ze względu na własności rozróżnia się: planety wewnętrzne (planety grupy Ziemi) – Merkury, Wenus, Ziemia, Mars oraz planety zewnętrzne (planety grupy Jowisza) – Jowisz, Saturn, Uran, Neptun. Ostatnia planeta Układu Słonecznego, Pluton, ma odrębne właściwości i nie można zaliczyć jej do żadnej z tych grup. Sześć planet ma naturalne satelity: Ziemia – 1 (Księżyc), Mars – 2, Jowisz – co najmniej 16, Saturn – co najmniej 17, Uran – 5, Neptun – 2. Saturn, Jowisz i Uran są dodatkowo otoczone pierścieniem, który składa się z olbrzymiej liczby drobnych ciał (przypominających meteoryty) poruszających się zgodnie z prawami Keplera. Między orbitami Marsa i Jowisza występuje pas planetoid (asteroidów) – ciał niebieskich o średnicy mniejszej niż 106m., obiegających Słońce. Obecnie znanych jest ponad 2000 takich obiektów. Czasem przyjmuje się hipotezę, że planetoidy powstały w wyniku rozpadu jednej dużej planety i późniejszych zderzeń między odłamkami, które spowodowały ich rozdrobnienie. Bardziej prawdopodobna jest jednak hipoteza, że pas planetoid przedstawia nieudaną próbę wytworzenia planety. Problemem powstania i ewolucji Układu Słonecznego zajmuje się kosmogonia planetarna, jednak nie ma jeszcze zadowalającej teorii na ten temat.
Słońce – gwiazda najbliższa Ziemi, będąca centralnym ciałem Układu Słonecznego. Masa Słońca jest równa 1,99*1030kg. Średnia gęstość materii słonecznej wynosi 1,41*103kg/m3. Promień Słońca wynosi 6,96*108m., a średnia odległość od Ziemi 149,6*109m. Przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni Słońca jest równe 274m/s2. Efektywna temperatura powierzchni Słońca ma wartość 5785K, a całkowita moc prom. Słońca 3,86*1026J/s. Słońce obraca się dookoła osi nachylonej do płaszczyzny orbity ziemskiej (ekliptyki) pod kątem 82°45’, a okres jego obrotu trwa 27 dni. Słońce jest ciałem gazowym o kształcie prawie kulistym. Głównymi jego składnikami są wodór (74%) i hel (24%), w niewielkich ilościach występują: C, N, O, Na, Mg, Al, Si, S, Fe, Ca, Ni, a w najchłodniejszych obszarach Słońca występują proste cząstki OH, CN, CH, NH. Pole magnetyczne Słońca ma bardzo złożoną strukturę, która zmienia się w czasie; największe natężenie (rzędu 3*105A/m) osiąga w obszarach plam słonecznych.
Merkury – najbliższa Słońcu spośród obiegających je planet. Merkury krąży w średniej odległości 57,9 mln km od Słońca. Jego orbitę można uznać w pewnym sensie za wyjątkową. Przede wszystkim jest ona dość znacznie, bo pod kątem 7°, nachylona do płaszczyzny ekliptyki. Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę, że płaszczyzna równika słonecznego tworzy z ekliptyką kąt równy 7°15’, to przekonamy się, że właściwie Merkury najbardziej prawidłowo obiega Słońce, bo w płaszczyźnie jego równika. Następną osobliwością orbity Merkurego jest jej znaczne spłaszczenie jej mimośród e=0,206. Z powodu tak dużej ekscentryczności orbity Merkury w peryhelium znajduje się półtorakrotnie bliżej Słońca, niż w aphelium. Inną osobliwością Merkurego, również związaną z kształtem jego orbity, jest jego ruch obrotowy. Do niedawna sądzono, że odbywa się on z okresem równym okresowi ruchu orbitalnego (87,97 dnia) i Merkury jest jedną półkulą stale zwrócony ku Słońcu, podczas gdy druga pogrążona jest w wiecznym mroku. Tymczasem okazało się, dzięki obserwacjom radarowym, a następnie optycznym, że Merkury rotuje w zupełnie innym rezonansie z ruchem obiegowym, a mianowicie w stosunku 2:3, a nie 1:1, jak wcześniej przypuszczano. W takim samym stosunku 2:3 pozostają najmniejsza i największa odległość planety od Słońca! Tak więc okres rotacji, czyli doba gwiazdowa Merkurego, wynosi 58,6461 dnia. Natomiast doba słoneczna na Merkurym trwa 175,938 dnia, czyli jest dwukrotnie dłuższa od… roku merkuriańskiego. W zależności od odległości Merkurego od Słońca waha się też temperatura w punkcie podsłonecznym – od około 650K w aphelium do około 770K w peryhelium. Nocą temperatura spada do 100K, czyli do -173°C. Nie ma natomiast na Merkurym pór roku w naszym rozumieniu, ponieważ oś obrotu planety jest prostopadła do płaszczyzny jej orbity. Średnica Merkurego wynosi zaledwie 4878 km (0,38 średnicy Ziemi). Jego masa stanowi tylko 0,055 masy Ziemi (3,3*1023kg), natomiast średnia gęstość jest prawie równa średniej gęstości Ziemi, gdyż wynosi 5,45g/cm3 (wobec 5,52g/cm3 dla Ziemi). W związku z odkryciem pola magnetycznego Merkurego (kilkaset razy słabszego od pola ziemskiego) można przypuszczać, że wnętrze planety zajmuje rozległe jądro żelazoniklowe o średnicy około 3600 km (3/4 rozmiarów planety). Powierzchnię tej trudno dostrzegalnej planety, niknącej prawie zawsze w promieniach Słońca, poznano dopiero dzięki automatycznej sondzie międzyplanetarnej Mariner 10, która trzykrotnie zbliżała się do Merkurego przekazując za każdym razem na Ziemię obrazy jego powierzchni, a także wiele cennych informacji o różnych parametrach fizycznych planety. Okazało się, że powierzchnia Merkurego jest łudząco podobna do powierzchni Księżyca, zwłaszcza do jego odwrotnej strony. Na Merkurym jest jednak mniej „mórz”, czyli dolin, obficie natomiast występują na nim kratery i góry pierścieniowe. Sądzi się, że merkuriańskie kratery, oraz utwory pierścieniowe są zarówno pochodzenia wulkanicznego, jak i meteorytowego. Merkury posiada szczątkową atmosferę, niezwykle rozrzedzoną i składającą się przypuszczalnie z gazów szlachetnych – głównie helu, a także argonu, neonu i ksenonu. Można więc przypuszczać, że atmosferę planety tworzą trzy składowe: produkty rozpadu naturalnego, wiatr słoneczny i produkty rozpadu wywołanego bezpośrednim bombam poanieszczwierzchni Merkurego korpuskułami pochodzenia słonecznego.
Wenus – obiega Słońce po niemal kołowej orbicie (o mimośrodzie e=0,00679) w średniej odległości 108,2 mln km z okresem równym 224d16h48m. Nachylenie płaszczyzny orbity Wenus do płaszczyzny ekliptyki jest równe 3°23,7’. Wenus jest bardzo podobna do Ziemi pod względem swoich rozmiarów i masy, bowiem średnica tej planety wynosi 12104 km (0,95 średnicy Ziemi), a masa 0,82 masy Ziemi (4,868*1024kg). Przez całe stulecia nie potrafiono jednak powiedzieć czegoś sensownego o wyglądzie powierzchni planety, ani nawet o jej okresie obrotu. Przyczyną tego jest jednolita warstwa obłoków w atmosferze, którą wykrył w 1761r. Michał Łomonosow obserwując przejście Wenus pod tarczą słoneczną. Obecności obłoków zawdzięcza Wenus bardzo duże, bo równe aż 0,68 albedo, czyli zdolność odbijania promieniowania. Dopiero niedawno dzięki zastosowaniu metod radiolokacyjnych oraz sond automatycznych Wenera 9, i Wenera 10 udało się uzyskać informacje o wyglądzie planety, a także o okresie jej ruchu wirowego. Okazało się, że na Wenus występują również kratery! Biorąc pod uwagę wysokie albedo Wenus, masę atmosfery i nieprzezroczystość obłoków, trudno zrozumieć znaczną intensywność oświetlenia powierzchni planety. Z obserwacji radarowych wyznaczono też nareszcie okres rotacji planety otrzymując długość doby gwiazdowej równą 243 dniom (ziemskim), przy czym wyjaśniło się, iż oś obrotu planety jest nachylona do płaszczyzny jej orbity pod kątem bliskim 270°, co oznacza, że ruch obrotowy Wenus jest przeciwny do ruchu orbitalnego. Takie nachylenie osi oznacza również brak zjawiska pór roku. Doba gwiazdowa jest na Wenus dłuższa od roku wenusjańskiego, natomiast doba słoneczna, jak to wynika z jej związku z okresem obiegu Wenus dookoła Słońca (225 dni) oraz z dobą gwiazdową (243 dni), wynosi 117 dni (ziemskich). Tak więc w ciągu roku wenusjańskiego upływają niecałe dwie doby słoneczne. Dotychczas względnie dobrze poznano atmosferę Wenus. Ciśnienie zmierzone na powierzchni planety wynosi 85 atmosfer! Temperatura powierzchni w punkcie podsłonecznym osiąga około 730K. Ustalono też stosunkowo dobrze skład chemiczny atmosfery wenusjańskiej, w rezultacie czego okazało się, że około 97% jej objętości to dwutlenek węgla, natomiast pozostałe 3% to głównie azot oraz nieznaczne ilości chlorowodoru, fluorowodoru i tlenu. Atmosfera zawiera także około 0,05% pary wodnej, co oczywiście nie może tłumaczyć istnienia na Wenus tak gęstej warstwy chmur. Ich skład chemiczny nadal nie jest w pełni znany. Przyjmuje się, że tworzy je prawdopodobnie rozcieńczony kwas siarkowy z niewielkimi domieszkami kwasu solnego i fluorowodorowego. W 1985r. statki kosmiczne Wega 1 i Wega 2 wysłały próbniki na Wenus. Zarejestrowały one silne pionowe porywy wiatru o prędkości do 1m/s oraz zmiany oświetlenia i rozbłyski (na nocnej stronie planety) . Potwierdzona została obecność w warstwach obłoków obecność kwasu siarkowego i nawet wolnej siarki. Wyniki badań zdają się wskazywać, że aktywność wulkaniczna nie wygasła na Wenus do dziś.
Ziemia – trzecia planeta Układu Słonecznego odległa od Słońca o 149,60*106km (odległość średnia) i obiegające je ze średnią prędkością liniową 29,8km/s (z okresem 365d5h48m46s). Orbita Ziemi stanowi elipsę o mimośrodzie e=0,01672 i dużej półosi a=149,6*106km. Oprócz ruchu wokół Słońca Ziemia wykonuje również ruch obrotowy wokół własnej osi z okresem 23h56m4s. Płaszczyzna tego ruchu (płaszczyzna równikowa) jest nachylona do płaszczyzny orbity (płaszczyzny ekliptyki) pod kątem 23°45’. Kształt Ziemi jest zbliżony do elipsy obrotowej o promieniu równikowym 6378,24km i promieniu biegunowym 6356,86km. Masa Ziemi wynosi 5,976*1024kg, a średnia gęstość jej materii 5,5*103kg/m3. Powierzchnia Ziemi równa się 5,10*108km2, z czego na lądy przypada około 29%. Oś obrotu Ziemi nie ma stałego położenia względem Ziemi jako bryły, o czym świadczy ruch biegunów względem jej powierzchni. Według obecnych danych skład skorupy ziemskiej jest następujący: O (48,3%), Si (29,1%), Al. (8,4%), Fe (4,2%), K (2,9%), Ca (2,3%), Na (1,8%), Mg (1,5%), pozostałe pierwiastki (1,5%), a skład chemiczny wody morskiej: O (85,89%), H (10,80%), Cl (1,93%), Na (1,07%), Mg (0,13%), S (0,09%), pozostałe pierwiastki (0,09%). Naturalnym satelitą Ziemi jest Księżyc. Kształt Księżyca zbliżony jest do kuli o promieniu 17,37*105m, masa wynosi 7,35*1022kg, a średnia gęstość 33,4*102kg/m3. Przyspieszenie siły ciężkości na powierzchni Księżyca jest równe 1,623m/s2. Orbita Księżyca jest elipsą. Średnia odległość Księżyca od Ziemi wynosi 384*103km. Okres obiegu wokół Ziemi wynosi 27,3217 dób ziemskich (miesiąc gwiazdowy). Okres obiegu względem Słońca (okres, po którym następują te same fazy Księżyca) wynosi średnio 29,5306 dób ziemskich (miesiąc synodyczny). Cztery fazy Księżyca: nów, I kwadra, pełnia, III kwadra, powstają w związku ze zmianą wzajemnego położenia Słońca, Księżyca i Ziemi. Ruch obrotowy Księżyca wokół własnej osi odbywa się z okresem równym okresowi obiegu wokół Ziemi, wobec czego zawsze ta sama półkula Księżyca jest zwrócona ku Ziemi. Jasne obszary powierzchni Księżyca nazwane są lądami, ciemniejsze obszary – oceanami i morzami. Na lądach występują łańcuchy górskie i kratery o średnicach 1-105m. Powierzchnia Księżyca ma małe albedo, równe około 0,073. Na podstawie analizy próbek gleby księżycowej pobranych na Morzu Spokoju (Apollo 11, 21 lipca 1969r.) stwierdzono, że składa się ona ze słabo związanego ziarnistego materiału o średnicach ziaren mniejszych niż 10-3m. Udział procentowy poszczególnych związków w glebie księżycowej wynosi: SiO2 (41,93%), TiO2 (3,36%), Al2O3 (15,33%), FeO (16,66%), MnO (0,20%), MgO (8,78%), CaO (12,53%), Na2O (0,34%), K2O (0,10%). Atmosfera Księżyca jest bardzo rozrzedzona, składa się z ciężkich gazów (np. krypton, ksenon). Powierzchnia Księżyca jest więc narażona na bezpośrednie działanie elektromagnetycznego i korpuskularnego promieniowania Słońca. Temperatura na powierzchni Księżyca zmienia się w zakresie od 413K (w dzień księżycowy w punkcie podsłonecznym) do 123K (w noc księżycową). Pole magnetyczne Księżyca jest słabe (0,1% pola magnetycznego Ziemi). Istnieją trzy hipotezy powstania Księżyca: 1) oderwanie Księżyca od Ziemi we wczesnym etapie jej rozwoju, 2) jednoczesne powstanie Księżyca i Ziemi jako planety podwójnej, 3) przechwycenie Księżyca przez pole grawitacyjne Ziemi.
Mars – jest kolejną planetą typu ziemskiego. Jest to najlepiej po Księżycu poznane ciało niebieskie. Mars okrąża Słońce po orbicie eliptycznej o mimośrodzie równym 0,0934. Średnia odległość planety od Słońca wynosi 227,94 mln km. Czas jednego obiegu Marsa wokół Słońca jest równy prawie 687 dobom ziemskim, a zarazem 668 dobom marsjańskim, ponieważ planeta wiruje z okresem 24h37m23s. Nachylenie osi Marsa do płaszczyzny jego orbity wynosi 66° (dla Ziemi jest ono równe 66,5°), zmiany pór roku na Czerwonej Planecie przebiegają więc podobnie jak na Ziemi, z tą jednak różnicą, że na Marsie trwają one niemal dwukrotnie dłużej. Dzięki systematycznej eksploracji Marsa przez radzieckie automatyczne statki międzyplanetarne z serii Mars oraz amerykańskie Marinery i Vikingi wiemy o tej planecie stosunkowo dużo. Orbitujące wokół Marsa lub lądujące na nim sondy kosmiczne przekazały na Ziemię liczne obrazy jego powierzchni; przesłały one również wiele informacji o parametrach fizycznych planety i jej atmosfery. Lądowniki Vikingów przeprowadziły ponadto kilka eksperymentów. Powierzchnia Marsa okazała się bardziej urozmaicona, niż się tego spodziewano. Największą niespodziankę sprawiła obecność licznych kraterów oraz wysokich łańcuchów górskich. W odróżnieniu od Księżyca kratery na Marsie są zerodowane na skutek działania jego atmosfery, dzięki czemu krajobrazy Czerwonej Planety są bardziej urozmaicone i zróżnicowane, bogatsze i bardziej malownicze od księżycowych, a nawet od ziemskich pejzaży. Na Marsie odkryto kręte, rozgałęziające się kaniony, do złudzenia przypominające doliny rzeczne. Uczeni zastanawiają się nawet, czy były one wypełnione wodą, czy też ciekłymi węglowodorami. Na Marsie znajduje się też największy dotychczas znany w Układzie Słonecznym wulkan tarczowy (Nix Olimpica – Śniegi Olimpijskie, ostatnio przemianowany na Olympus Mons). Atmosfera marsjańska składa się głównie z dwutlenku węgla, który stanowi 95%, a także azotu (2,5%) i argonu (1,5%). Inne gazy, w tym tlen, występują w śladowych domieszkach. Ciśnienie na powierzchni planety wynosi średnio zaledwie 6hPa, ale podlega znacznym wahaniom. Temperatura w lecie w punkcie podsłonecznym może się podnieść niekiedy do +30°C (303K), natomiast zimą przed świtem spada nawet do -100°C (173K). Ważną rolę w procesach atmosferycznych odgrywa wszechobecny czerwony pył pustyń marsjańskich. Burze pyłowe ogarniają czasami znaczną część powierzchni planety – niekiedy niemal całą półkulę. Mars ma dwa miniksiężyce – Phobos (Groza) i Deimos (Strach). Zostały one odkryte przez Asapha Halla w 1877r. Phobos jest bryłą o rozmiarach 27X21X19km. Obiega Marsa po ciasnej orbicie odległej zaledwie o 6000km od jego średniej powierzchni. Okres gwiazdowy jego obiegu jest równy 7h39m14s, natomiast okres synodyczny wynosi 11 godzin i dlatego Phobos wschodzi na niebie Marsa na zachodzie, a zachodzi na wschodzie. Drugi księżyc, Deimos, o rozmiarach 15X12X11km, okrąża Marsa w ciągu 30h21m. W średniej odległości 20000km od jego powierzchni. Okres synodyczny Deimosa wynosi 5,5 doby. Mimo niewielkich rozmiarów oba księżyce zryte są kraterami, a ich powierzchnia pokryta jest regolitem, podobnie jak powierzchnia naszego Księżyca.
Jowisz – leży na zewnątrz pasa asteroid. Jest głównym przedstawicielem planet-olbrzymów (zewnętrznych). Jowisz jest największą i najmasywniejszą planetą Układu Słonecznego. W dziedzinie fal radiowych Jowisz emituje kilkakrotnie więcej energii, niż jej otrzymuje od Słońca, co oznacza, że w jego wnętrzu zachodzą burzliwe – niestety jeszcze nie poznane – procesy. Jowisza otacza potężna magnetosfera, w której uwięzione są rozległe pasy radiacyjne – natężenie promieniowania jest w nich 100000 razy intensywniejsze niż w ziemskich pasach Van Allena. Jowisz obiega Słońce w średniej odległości 778,34 mln km po orbicie o mimośrodzie 0,0485 i nachyleniu do płaszczyzny ekliptyki równym 1°18,3’. Pełnego okrążenia dokonuje on w ciągu 11 lat, 10 miesięcy i 10 dni. Średnica Jowisza wynosi 142796km, czyli 11 średnic Ziemi, masa – 318 mas Ziemi (lub 0,00095 masy Słońca). Na tarczy Jowisza widać bez trudu – nawet przez niewielką lunetkę – liczne ciemne i jaśniejsze pasy równoległe do równika planety. Często też można dostrzec mniejsze, nieregularne plamy. Atmosfera Jowisza jest burzliwa i zupełnie odmienna od atmosfer planet typu ziemskiego. Składa się ona głównie z wodoru (ponad 60%), helu (około 35%), neonu (3%) oraz amoniaku (około 1%) tworzącego obłoki; w zewnętrznych warstwach zaobserwowano również metan. Wodór jest w ogóle głównym budulcem Jowisza, którego średnia gęstość wynosi zaledwie 1,34g/cm3, co świadczy o tym, że jeśli nawet Jowisz ma jądro (być może żelazokrzemowe?), to jest ono bardzo małe. Wokół tego hipotetycznego jądra rozpościera się gruba warstwa ciekłego, metalicznego wodoru (aż do odległości około 46000km od środka planety). Powyżej znajduje się warstwa ciekłego wodoru molekularnego o grubości około 24000km. Dopiero nad tą warstwą zalega atmosfera o rozciągłości około 1000km. Jowisz obiega szesnaście albo… siedemnaście księżyców. Niepewność co do ich liczby bierze się stąd, że odkryty niedawno przez Charlesa T. Kowala XIV księżyc „zgubił się” z powodu niedokładnej znajomości elementów jego orbity. Tymczasem doniesiono o odkryciu jeszcze jednego księżyca. Cztery największe księżyce Jowisza – Io, Europa, Ganimedes i Callisto – dostrzegł je po raz pierwszy Simon Marius w 1609r., ale dopiero w rok później Galileusz rozpoznał naturę tych ciał niebieskich i dlatego często są one nazywane „galileuszowymi”. Odkryty został także pyłowy pierścień wokół Jowisza. Można powiedzieć, że Jowisz ze swoimi satelitami jest układem planetarnym w miniaturze.
Saturn – wraz ze swoimi pierścieniami został dostrzeżony po raz pierwszy przez Galileusza, lecz nie stwierdził on co obserwował. Prawdziwą naturę zagadkowego tworu poznał dopiero w 1659r. C.Huygens, a G. Cassini po raz pierwszy zaobserwował, że mamy do czynienia nie z jednym, lecz z wieloma pierścieniami. Najbliżej planety znajduje się tzw. Pierścień krepowy wewnętrzny C o szerokości około 6500km. Jego wewnętrzna krawędź odległa jest od Saturna o około 12500km. Następny najjaśniejszy pierścień B ma szerokość blisko 15500km. Oddziela go od pierścienia A, który rozciąga się na około 17500km, tzw. Przerwa Cassiniego – przestrzeń wolna od materii. Pioneer 11, który w 1979r. dotarł w pobliże Saturna, odkrył jeszcze kilka pierścieni – pierścień F znajduje się na zewnątrz pierścienia A (w odl. około 4000km); na zewnątrz pierścienia F ma się znajdować jeszcze pierścień G, a jeszcze dalej istnieje, być może, gazowy pierścień E. Jeszcze jeden pierścień oznaczony D, ma się znajdować między Saturnem a pierścieniem C. Pierścienie znajdują się wewnątrz tzw. granicy Roche’a. W obszarze tym nie mogą się znajdować żadne masywne ciała o znacznych rozmiarach, ponieważ zostałyby rozerwane siłami przypływowymi planety. Przypuszcza się więc, że pierścienie powstały wtedy, kiedy nie istniejący dziś księżyc Saturna przekroczył (z nieznanych powodów) granicę Roche’a i został rozkruszony na drobne fragmenty. Saturn krąży wokół Słońca po orbicie o mimośrodzie e=0,0556 w średniej odległości 1,42 mld km, dokonując jednego obiegu w ciągu 29 lat i 117 dni. Okres rotacji Saturna jest równy 10h14m. (na równiku). Średnica równikowa planety wynosi 129800km, biegunowa – tylko 108000km. Tak znaczne spłaszczenie globu Saturna, wynoszące 1/10, jest wynikiem jego szybkiego ruchu wirowego, oraz niewielkiej gęstości, równej zaledwie 0,704g/cm3. Masa Saturna jest 95 razy większa od masy Ziemi. Budową wewnętrzną Saturn przypomina Jowisza i jak on wykazuje nadwyżkę promieniowania radiowego. Górne warstwy rozległej atmosfery Saturna zawierają więcej helu niż atmosfera Jowisza, natomiast mniej jest w niej wodoru. Stosunkowo więcej jest także metanu. Amoniak jest już częściowo wymrożony i w górnych warstwach atmosfery prawie się go nie obserwuje. Głębiej położone warstwy atmosfery składają się głównie, jak się przypuszcza, z molekularnego wodoru, który na głębokości około 35000km przechodzi w fazę metaliczną. Warto jeszcze odnotować, że oś Saturna, podobnie jak oś Ziemi, jest nachylona do płaszczyzny jego orbity pod kątem 63,2°. Natomiast płaszczyzna orbity jest nachylona do płaszczyzny ekliptyki pod kątem 2°29’. Oprócz pierścieni Saturna okrąża 17 księżyców. Najciekawszym księżycem Saturna jest Tytan, jeden z największych satelitów Układu Słonecznego. Spowija go dość gęsta atmosfera złożona głównie z azotu (około 85%) i argonu, a także z metanu, amoniaku związanego z wodą, etanu, wodoru, acetylenu i fosforowodoru. Ciśnienie atmosfery na powierzchni Tytana wynosi około 1500hPa, a temperatura – około -110°C (163K). W atmosferze tworzą się przypuszczalnie obłoki podobne do ziemskich cirrusów. Nie jest też wykluczone, że na Tytanie istnieją czynne wulkany.
Uran – został odkryty 200 lat temu zupełnie przypadkowo przez miłośnika astronomii, Williama Herschela. Odkrycie Urana wzbudziło ogromną sensację, nikt bowiem od czasów starożytnych nie podejrzewał, że istnieje więcej planet, zwłaszcza, że J.Kepler „udowodnił”, iż planet może być tylko sześć. Uran obiega Słońce w ciągu 84 lat i 7,5 dnia po orbicie, której wielka półoś wynosi 2,875 mld km, a mimośród e=0,0472. Średnica Urana jest czterokrotnie większa od rozmiarów Ziemi, gdyż osiąga 50800km; spłaszczenie jest dość znaczne i wynosi 1/18. Masa planety jest blisko 15 razy większa od masy Ziemi, a jej średnia gęstość jest równa 1,35g/cm3. Okres rotacji Urana wynosi około 21,5 godziny. Najdziwniejszy jest jednak charakter ruchu wirowego tej planety. Ponieważ kąt nachylenia osi Urana do płaszczyzny jego orbity wynosi 182°, glob jakby toczy się po swojej orbicie. Następstwem tak osobliwego nachylenia osi Urana jest nie tylko wsteczny ruch wirowy, lecz także w sposób szczególny przebiegające zmiany pór roku. Obecnie znamy aż dziewięć pierścieni, oznaczonych cyframi i literami greckimi: 6, 5, 4, σ, β, η, γ, θ, ε oraz piętnaście księżyców Urana. Dla wszystkich księżyców przyjmuje się przeciętną średnią gęstość równą około 2g/cm3. Barwa planety jest zielonkawa na skutek znacznej zawartości metanu w jej atmosferze, w skład której wchodzi także wodór oraz prawdopodobnie hel. Natomiast amoniak jest zapewne wymrożony – temperatura obserwowanych warstw wynosi (w punkcie podsłonecznym) poniżej -170°C (około 100K). Gęsta atmosfera spowija kamienne jądro pokryte grubą warstwą lodu. Uran jest pokryty gęstą warstwą chmur, na której brak wyraźnych szczegółów. Stwierdzono też występowanie huraganowych wiatrów wiejących z prędkością do 300km/h i odnotowano nietypowy rozkład temperatury (w warstwie atmosfery znajdującej się nad chmurami). Maksymalną temperaturę zarejestrowano na biegunie południowym (zwróconym właśnie ku Słońcu) oraz na równiku, zaś minimalną – na szerokości planetograficznej około 25°. Odkryto również silne pole magnetyczne i rozległą magnetosferę. Voyager 2 oprócz potwierdzenia istnienia dziewięciu pierścieni pyłowych odkrył dziesiąty (między pierścieniami θ a ε); nie jest też wykluczone, iż może istnieć jeszcze jeden, wewnętrzny pierścień usytuowany między planetą a pierścieniem 6.
Neptun – został odkryty w 1846r., kiedy to teoretyk francuski Urbain J.J.Leverrier obliczył na podstawie obserwowanych zakłóceń ruchu Urana elementy orbity przypuszczalnej planety perturbującej. Leverrier przesłał obliczone współrzędne dyrektorowi Obserwatorium Berlińskiego, Johannowi G.Gallemu, a już wieczorem tego samego dnia, wktórym Galle otrzymał był list i przystąpił do poszukiwań, nowa planeta została odkryta w odległości niespełna 1° od przewidywanej pozycji. Neptun którego rozmiary wynoszą 48600km, a masa jest 17,25 razy większa od masy Ziemi, porusza się po niemal kołowej orbicie (e=0,0086) w średniej odległości od Słońca 4,5 mld km i dokonuje jednego okrążenia w ciągu 164 lat i 280,3 dnia. Oznacza to, że od chwili odkrycia Neptuna wykonał dopiero 9/10 obiegu wokół Słońca.Orbita planety nachylona jest do ekliptyki pod kątem 1°46’. Neptun wiruje dookoła swej osi z okresem około 18 godzin, a oś planety nachylona jest do płaszczyzny jej orbity pod kątem 61°. Budowa wewnętrzna Neptuna jest prawdopodobnie zbliżona do budowy Urana. Na tarczy planety jest trudno dostrzec jakiekolwiek szczegóły. Neptun ma dwa księżyce. Większy, Tryton – o średnicy 6000km – obiega planetę po ściśle kołowej orbicie ruchem wstecznym, tzn. Przeciwnym do ruchu wirowego Neptuna. Promień orbity Trytona jest równy 353400km, a jego gwiazdowy okres obiegu wynosi 5d21h02m37s. Drugi księżyc, maleńka Nereida o średnicy zaledwie 300km, okrąża Neptuna ruchem prostym w ciągu prawie 360 dni po silnie wyciągniętej orbicie o mimośrodzie e=0,75; płaszczyzna orbity jest nachylona do płaszczyzny równika planety pod kątem 28°.
Pluton – został odkryty w XXw. W taki sam sposób w jaki wcześniej odkryto Neptuna. W czasie bowiem systematycznych obserwacji Urana i Neptuna zauważono, że nie wszystkie zakłócenia Urana zostały dostatecznie wytłumaczone, poza tym i w ruchach Neptuna znaleziono również pewne nieregularności. Po sukcesie Leverriera nietrudno było się domyślić, że poza Neptunem powinna się znajdować jeszcze jakaś planeta. Orbitę tej planety wyznaczył w roku 1915 drogą rachunkową amerykański astronom Percivall Lovell (założyciel i dyrektor obserwatorium w Flagstaff, w stanie Arizona). Odnalazł ją na niebie w kilka lat po śmierci Lovella (w marcu 1930r.) astronom Tombangh. Niektórzy uczeni skłonni są uważać odkrycie Plutona za dzieło przypadku i wysuwają przypuszczenie, że poza Plutonem istnieją jeszcze inne planety, gdyż obecność Plutona poza Neptunem nie tłumaczy dostatecznie wszystkich zakłóceń Neptuna. Orbita Plutona, chociaż spełnia regułę Titiusa-Bodego, jest jednak najdziwniejszą orbitą planetarną w Układzie Słonecznym. Nachylenie jej płaszczyzny do płaszczyzny ekliptyki wynoszące 17°08,3’ oraz mimośród e=0,25344 są największe spośród analogicznych elementów orbit pozostałych dużych planet. Pluton obiega Słońce w ciągu 247 lat i 255 dni – od chwili odkrycia nie przebył on nawet 1/4 swojej drogi. Średnia odległość Plutona od Słońca wynosi 5,92 mld km, ale na skutek dużej ekscentryczności orbity zmienia się od 4,417 mld km w peryhelium do 7,421 mld km w aphelium. W 1978r. dokonano sensacyjnego odkrycia – badając zdjęcia Plutona wykonane półtorametrowym teleskopem stwierdzono, że stanowi on swego rodzaju planetę podwójną, okazało się bowiem, że Plutona okrąża księżyc o znacznych rozmiarach w porównaniu z jego średnicą. Księżyc ten zaproponowano nazwać Charonem. Jego średnica wynosi około 1160km wobec liczącej 2200km średnicy Plutona, zaś masa Charona stanowi blisko 1/10 masy planety! Charon obiega Plutona po niemal kołowej orbicie (ale nachylonej do płaszczyzny równika pod kątem około 77°), w ciągu… 6d09h17m., czyli z takim okresem jaki przyjmowano dotychczas dla ruch wirowego Plutona. Nie wiadomo jednak, czy okresy są naprawdę synchroniczne, czy też Pluton rotuje z innym okresem. Dzięki odkryciu Charona udało się nareszcie – stosując uogólnione III prawo Keplera – wyznaczyć należycie masę Plutona. Okazało się, że wynosi ona zaledwie 1/420 masy Ziemi, co jest stanowczo za mało, by Pluton mógł być w całości odpowiedzialny za perturbacje ruchu Neptuna oraz Urana.
komety, meteoryty – ciała niebieskie w Układzie Słonecznym poruszające się po wydłużonej orbicie eliptycznej i obserwowane w sąsiedztwie Słońca jako obiekt o wyglądzie mgławicowym. Komety są oznaczane za pomocą nazwiska odkrywcy lub badacza jej ruchu, datą jej odkrycia i numerem kolejnego przejścia przez perihelium. Perihelium niektórych komet wynosi 5*108m. (tzn. komety przechodzą przez obszar korony słonecznej), a prędkość 5*105m/s. W aphelium odległość komety od Słońca może osiągnąć 3*1016m., a jej prędkość około 10-2m/s. Okresy obiegu komet wokół Słońca wynoszą od 3,3 lat (k.Enckego) do 76 lat (k.Halleya). Przy odległościach od Słońca mniejszych niż 5*1011m., kometa składa się z okrągłej głowy, w której wyróżnia się niewielkie jądro i słabszą otoczkę (comę złożoną z gazów i pyłów wydzielanych przez jądro), oraz z warkocza. Warkocze osiągają znaczne długości np.32*1010m. od jądra. Średnica jądra wynosi 500-50000m., a masa jest zawarta w granicach 1011-1017kg. Rozmiary i widoczność komet zależą od intensywności wydzielania gazów z jądra. Badania widm komet wskazują na obecność w ich głowach cząsteczek: C2, C3, CN, CH, OH, NH, NH2; zjonizowanych cząsteczek CO+, N2+, CH+, CO2+, OH+ , jak również atomów tlenu i azotu. Meteoryty i deszcze meteorytów są najprawdopodobniej tworami powstałymi w wyniku rozpadu komety. Poruszają się zwykle po orbicie komety, chociaż mogą być z niej wytrącone.
pył kosmiczny – jest to materia wypełniająca przstrzeń Ukł. Sł. Składa się z: rozrzedzonej plazmy, wodoru neutralnego, prom. kosmicznego, meteorytów, asteroidów, komet.
Bibliografia:
1. Encyklopedia Popularna Państwowe Wydawnictwo Naukowe 1982r.
2. Ilustrowana Encyklopedia dla wszystkich (tom Fizyka) Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 1984r.
3. Mała Encyklopedia Przyrodnicza Państwowe Wydawnictwo Naukowe 1957r.
4. Słownik Fizyczny Wiedza Powszechna 1984r.
5. Z.Dworak „Z astronomią za pan brat” Iskry 1989r.
6. E.J.Pokorny „W kręgu Ziemi i planet” Nasza Księgarnia 1967r.
7. Geografia Powszechna (tom I – „Ziemia – środowisko naturalne człowieka”) Państwowe Wydawnictwo Naukowe 1962r.
