Nazwa forum

Opis forum

  • Nie jesteś zalogowany.
  • Polecamy: Moda

#1 2008-07-10 21:07:25

Piotr Slodkowski

Administrator

Zarejestrowany: 2008-07-10
Posty: 33
Punktów :   

Podręcznik do Astronomii dla kl.I

I ROZDZIAŁ

1. Astronomia jako nauka

       Astronomia to nauka o ciałach niebieskich, ich budowie, ruchach, pochodzeniu i ewolucji oraz o materii rozproszonej w przestrzeni kosmicznej. Astronomia, a ściślej jej dział zwany kosmologią, zajmuje się także Wszechświatem jako całością. Nazwa astronomia pochodzi z greki: astron (gwiazda) + nomos (prawo).
       Astronomię można inaczej określić jako naukę o wszelkich obiektach i zjawiskach znajdujących się poza Ziemią.
       Dzisiejsza astronomia jest ściśle związana z astrofizyką, która jest zastosowaniem praw fizyki do interpretacji wyników obserwacji astronomicznych. Związek ten jest tak głęboki, że dziś obie dziedziny są właściwie jednością. Mógł on powstać dzięki odkryciu, że ciała niebieskie składają się z takiej samej materii, jak wszystkie inne otaczające nas obiekty.
Obiekty, którymi zajmuje się astronomia, to ogół ciał niebieskich: planety, gwiazdy, gwiazdozbiory, asocjacje gwiazd, gromady gwiazd, galaktyki, mgławice, gromady galaktyk, materia międzygwiazdowa, gaz międzygalaktyczny, materia egzotyczna, materia ciemna, kwazary, czarne dziury i wiele innych. Astronomia zajmuje się badaniem procesów dotyczących tych ciał.
       Obiekty, którymi zajmuje się astronomia, to ogół ciał niebieskich: planety, księżyce, planetoidy, gwiazdy, gwiazdozbiory, asocjacje gwiazd, gromady gwiazd, galaktyki, mgławice, gromady galaktyk, materia międzygwiazdowa, gaz międzygalaktyczny, materia egzotyczna, antymateria, materia ciemna, kwazary, czarne dziury i wiele innych. Astronomia zajmuje się badaniem procesów dotyczących tych ciał.

       Muzą astronomii jest Urania.

2. Jak powstał wszechświat?

Piętnaście miliardów lat temu w wyniku olbrzymiego wybuchu, tzw. Big Bangu, powstał Wszechswiat. Gazy powstałe podczas tego wybuchu zmieniły się ostatecznie w galaktyki, gwiazdy i planety, takie jak Słońce czy Ziemia. Jednak jak astronomowie mogli w wiarygodny sposób określić czas, kiedy to się stało?
Amerykański astronom odkrył, ze galaktyki oddalają się od siebie, przy czym odległe galaktyki poruszają się szybciej niż te bliższe, jakby były pociskami wyrzuconymi przez gigantyczny wybuch. Dziejąc odległości galaktyk przez ich prędkość Hubble obliczył, kiedy doszło do wybuchu. Na podstawie najnowszych obserwacji określono ,ze było to 15 mld lat temu.
Sprawdzenie wyniku tych obliczeń wymagało określenia wieku gromad gwiezdnych. Z upływem czasu zmienia się barwa i wielkość gwiazd; starsze zamieniają się w czerwone olbrzymy, a później w białe karły. Tempo tych przemian zależy od masy gwiazdy, jeśli wiec nawet wszystkie gwiazdy w danej gromadzie powstały w tym samym czasie, niektóre z nich „starzeją się” szybciej iż pozostałe.
W każdej gromadzie astronomowie szukają gwiazd największych, które wkrótce zamienią się w czerwone olbrzymy. Teoretycznie wiadomo, jak długo istniała dana gwiazda, zanim stała się czerwonym olbrzymem. Np. Słonce będzie istniało 10 mld lat, natomiast gwiazda o dwudziestokrotnie większej masie zmieni się w czerwonego olbrzyma po upływie 20mld lat. Znając masę każdej z gwiazd, które wkrótce staną się czerwonymi olbrzymami, astronomowie mogą obliczyć wiek całej gromady.
Niektóre z nich są, jak na skale kosmiczną zupełnie młode i maja około 70 mln lat (Słońce ma około 5 mld lat). Sporo gromad jest jednak o wiele starszych, zwłaszcza gromady kuliste – gigantyczne zbiorowiska około miliona gwiazd. Astronomowie odkryli ze gwiazdy w takich gromadach są bardzo stare i maja od 12- 14 mld lat. Prawdopodobnie były pierwszymi gwiazdami powstałymi z gazów podczas Wielkiego Wybuchu.
Istnieje ostateczny i bardzo przekonujący dowód, że do Wielkiego Wybuchu doszło, chociaż nie wyjaśnia on, kiedy to się stało. Radioteleskopy odbierają słaby, przytłumiony szum, który przenika całą przestrzeń kosmiczną. Najbardziej prawdopodobne wyjaśnienie jest takie, ze wywołują go fale elektromagnetyczne emitowane przez gorące gazy Wielkiego Wybuchu i wciąż pulsujące w przestrzeni kosmicznej.

3. Istota wszechświata


       Dla filozofów, Wszechświat to wszystkie obiekty materialne i energia, które nas otaczają.
       Dla naukowców, Wszechświat to czasoprzestrzeń, która zawiera wszystkie obiekty materialne i energię, dostępne do obserwacji metodami bezpośrednimi lub pośrednimi poprzez teleskopy i inne przyrządy obserwacyjne. W tej chwili słowo wszechświat jest dla naukowców dwuznaczne. Dla niektórych kosmologów obserwacyjnych, jest to tylko sfera o promieniu około 4*1026m (50 mld lat świetnych), z nami w centrum, a pojęcie ogólnej czasoprzestrzeni nie ma sensu. Dla niektórych fizyków teoretycznych, Wszechświat jest czasoprzestrzenią według modelu Wielkiego Wybuchu w małej skali (8*1026m), i być może jest 1000 lub 1055 lub 101029 razy większy niż sfera obserwacyjna. Obecne pomiary niejednorodności promieniowania tła wskazują, że Wszechświat jest prawdopodobnie płaski i będzie rozprzestrzeniał się w nieskończoność. Pomiary te pozwoliły także na uściślenie oceny wieku Wszechświata na 13.7 mld lat, co pozostaje w zgodzie z dotychczasowymi ocenami: 13-15 mld lat. Wiek Wszechświata określa też jednoznacznie jego rozmiar (promień) do wielkości - promień jest iloczynem wieku i prędkości światła.
       Powszechnie dziś przyjętym modelem powstania Wszechświata jest model Wielkiego Wybuchu.
       Czasem astronomowie mówią również o wielu wszechświatach (jedynym domniemanym empirycznym potwierdzeniem ich istnienia jest funkcja falowa Hawkinga), chociaż z punktu widzenia pierwszej definicji, jest to absurdalne. Mają wtedy na myśli twory, które (być może) istnieją w innej czasoprzestrzeni niż nasza (np. jest hipoteza, że każda czarna dziura jest zalążkiem nowego wszechświata). W tym sensie można więc mówić również o meta-Wszechświecie (lub wszech-wszechświecie) zawierającym wszystkie wszechświaty. O tę hipotezę oparty jest jeszcze jeden model powstania naszego Wszechświata, zwany teorią Wielkiej Kraksy.
       Poza Wszechświatem nie istnieje czas, ani przestrzeń.

4. Wielkość Wszechświata

       Ziemia, na której żyjemy jest tylko niewielką drobiną we wszechświecie. Aby określić wielkość całego wszechświata, trzeba wyznaczyć odległość najdalszych galaktyk od Ziemi, a to jest bardzo trudne. Odległość bliskich gwiazd określa się na drodze trygonometrycznej. Większość obiektów wszechświata znajduje się jednak zbyt daleko od Ziemi, aby móc stosować zasady trygonometrii.
       W roku 1929 mugol Edwin Hubble ogłosił zależność między zwaną dziś prawem Hubble’a, w której wykazał, że prędkość galaktyk jest proporcjonalna do ich odległości, czyli im galaktyki są bardziej oddalone, tym szybciej się poruszają. Zamiast mierzyć odległość, wystarczy zmierzyć prędkość. A tę można określić na podstawie przesunięcia linii widmowych galaktyk ku czerwieni. Linie widmowe to prążki, obserwowane w widmie promieniowania elektromagnetycznego ciała. W odległych obiektach astronomicznych następuje zmiana położenia linii widmowych – przesuwają się one w kierunku dłuższych fal, które są w czerwonej części widma w związku z tym oddalające się świecące obiekty będą wykazywały tym większe przesuniecie linii widmowych ku czerwieni, z im większą prędkością będą się poruszały. Spośród obserwowanych obiektów największe przesunięcie wykazują kwazary. Ich nazwa pochodzi od angielskich słów quasi-stellar object „obiekt prawie gwiazdowy”. Są to bowiem odległe, pozagalaktyczne obiekty astronomiczne, stanowiące bardzo silne źródła promieniowania radiowego. Zmierzona prędkość ich ucieczki wynosi 277 000 km/s, co oznacza prędkość zbliżoną do nieprzekraczalnej prędkości światła. Można powiedzieć, że oglądamy kraniec wszechświata. Prędkość tych kwazarów odpowiada odległości 12,3 miliarda lat świetlnych. Można zatem przyjąć, że promień wszechświata ma co najmniej taką wartość.

5. Struktura przestrzeni wszechświata

       Wszechświat to wszystko, co istnieje: przestrzeń, promieniowanie, energia, materia (poczynając od cząstek elementarnych po galaktyki) oraz rządzące tym wszystkim prawa przyrody. Podstawowym  elementem struktury wszechświata są galaktyki. Ich liczbę szacuje się na miliardy. Galaktyka to ogromne skupisko materii składające się gwiazd, pyłów i gazów. W galaktykach skupiona jest prawie cała widoczna i świecąca materia. Przestrzeń wszechświata wypełnia też tak zwana ciemna materia, która stanowi około 90% masy wszechświata. Jej obecność jest potwierdzona obserwacją ruchów galaktyk, których nie można wyjaśnić grawitacyjnym oddziaływaniem widzialnej materii. Nie zostało potwierdzone przypuszczenie, że brakująca masa wszechświata skupiona jest w niewidocznych czarnych dziurach. Są to obiekty o tak dużej masie – a co za tym idzie, tak silnym polu grawitacyjnym – że nic, nawet światło, nie może ich opuścić.
       Galaktyki są rozmieszczone w przestrzeni równomiernie. Tworzą gromady, składające się z wielu tysięcy galaktyk, oraz jeszcze większe struktury zwane supergromadami. Powstały układ ma postać sieci o długich włóknach, którym towarzyszą pustki – obszary pozbawione galaktyk.

6. Struktura Galaktyki

Obserwując nocne niebo, możemy dostrzec jasną smugę złożoną z ogromnej liczby gwiazd. Jest to Droga Mleczna – obraz odległej części naszej Galaktyki. Mimo że dostrzegamy tak wiele obiektów, z których się składa, z trudnością odtwarzamy budowę całej Galaktyki. Widzimy ją bowiem od środka. Patrząc na inne galaktyki, zauważamy ich strukturę. Struktury własnej Galaktyki musimy się domyślać.
       W strukturze galaktyki wyróżniamy cztery elementy:

- jądro, które jest niewielkim, ale wysokoenergetycznym źródłem promieniowania;
- centralną wypukłość, którą tworzy kuliste zgrupowanie gwiazd otaczające jądro;
- dysk galaktyczny, zawierający młode gwiazdy oraz pyły i gazy;
- halo galaktyczne, składające się z gromad gwiazd, będące rzadko wypełnione przestrzenią otaczającą galaktykę

      Oprócz widocznych elementów składnikiem galaktyki jest niewidoczna ciemna materia, która swoją masą zdecydowanie przewyższa  masę widocznej materii.
       Nasz Układ Słoneczny znajduje się w odległości około 30 000 lat świetlnych od centrum Galaktyki, w jednym z jej spiralnych ramion (Ramie Oriona). Nie leży nawet w płaszczyźnie dysku galaktycznego.

II ROZDZIAŁ

1. Definicje ciał niebieskich

       Kwazar (z ang. quasar; QSO - quasi-stellar object, lub też quasi-stellar radio source) to najprawdopodobniej pozagalaktyczne zwarte gwiazdopodobne źródło ciągłego, nietermicznego promieniowania elektromagnetycznego, o ogromnej mocy, któremu towarzyszy przesunięciem ku czerwieni linii emisyjnych. Z tego można wnioskować, że kwazary są obiektami niezmiernie oddalonymi od Ziemi (są obiektami pozagalaktycznymi). Tak więc obraz kwazarów, który do nas dociera, pochodzi sprzed paru miliardów lat. Badanie kwazarów jest więc równocześnie badaniem wcześniejszych etapów rozwoju wszechświata.
       Kwazary ze względu na to, że ich światło w tak dużym stopniu dociera do Ziemi - muszą emitować bardzo dużą energię, rzędu 1041W, co jest wielkością porównywalną z mocą promieniowania całej galaktyki. Niektóre kwazary nagle zmieniały ilość wysyłanej energii na jednostkę czasu, co oznacza, że muszą być względnie małymi obiektami (obiekt nie może zmienić się w czasie krótszym, niż czas potrzebny światłu na dotarcie z centrum do krańców).
       Kwazary odkryto niedawno na fotografiach obserwacji dokonanych w XIX wieku - wtedy nikt jednak nie miał powodów, by przypuszczać, że obiekty te różnią się od zwykłych gwiazd. W latach pięćdziesiątych XX wieku zaobserwowano kwazary za pomocą teleskopów radiowych, zaś pierwsze widmo kwazara, potwierdzające jego pozagalaktyczną naturę, otrzymano w 1963 roku.
       Ogromne światło kwazarów tłumaczy się jako wynik tarcia wywołanego przez gaz i pył, wpadające do dysku akrecyjnego masywnych czarnych dziur, które może przekształcić około połowy masy obiektu w energię. To wytłumaczenie wyjaśnia także, dlaczego kwazary były o wiele powszechniejsze we wczesnym wszechświecie - produkcja tak wielkich energii kończy się, kiedy czarna dziura "zje" wszystkie kosmiczne śmieci wokół siebie. Jest prawie pewne, że w centrum naszej galaktyki istnieje taka właśnie czarna dziura.

Czarna dziura – obiekt astronomiczny, który tak silnie oddziałuje grawitacyjnie na swoje otoczenie, że nawet światło nie może uciec z jego powierzchni. Żaden rodzaj energii ani materii nie może opuścić czarnej dziury, jednak postuluje się istnienie zjawiska zwanego parowaniem czarnych dziur. Czarna dziura powstaje, kiedy gwiazda o masie przynajmniej 4-krotnie większej od Słońca zapada się pod swoim ciężarem po wyczerpaniu paliwa atomowego. Granica, po przejściu której nie jest możliwe wyrwanie się z pola grawitacyjnego czarnej dziury, nazywana jest horyzontem zdarzeń. Ma ona kształt sfery o wielkości wyznaczonej przez promień Schwarzschilda. Nie jest to powierzchnia tego obiektu, która może znajdować się wielokrotnie bliżej centrum geometrycznego układu. Materia wsysana do czeluści czarnej dziury tworzy dysk akrecyjny, generujący ogromne ilości promieniowania na skutek tarcia, jonizacji i silnego przyspieszenia podczas upadku na czarną dziurę. Część zjonizowanej materii z dysku, pod działaniem pola elektromagnetycznego dysku, ucieka w kierunkach osi, tworząc ogromne dżety (jety). Zgodnie z hipotezą Hawkinga czarna dziura "paruje", co powoduje stały ubytek masy.
        Kiedy wewnątrz ogromnej gwiazdy, o masie przynajmniej 4 razy większej od masy Słońca, zaczyna kończyć się wodór, rozpoczyna się jej "agonia". W jądrze najpierw spalany jest hel, potem kolejne, coraz cięższe pierwiastki. Kiedy gwiazda zaczyna spalać żelazo, nie jest już w stanie wytworzyć dość energii, aby przeciwdziałać zapadaniu się pod wpływem własnej grawitacji – reakcja jądrowa wymaga wówczas już dostarczania energii z zewnątrz, nie produkuje nadwyżki energetycznej. Podczas potężnej eksplozji, nazywanej supernową, spowodowanej gwałtownym spadkiem ciśnienia i utratą stabilności mechanicznej, spora części materii gwiazdowej ucieka. W środku pozostaje żelazne jądro, które zaczyna się zapadać i tworzy gwiazdę neutronową, utrzymywaną w stabilności mechanicznej dzięki zakazowi Pauliego dla fermionów (neutronów). Jeżeli jej masa jest dość wielka, to również takie ciało nie wytrzymuje własnego ciężaru i powstaje czarna dziura.
       Jeżeli wiele gwiazd lub czarnych dziur zleje się ze sobą, to może powstać czarna dziura o masie miliony razy większej od Słońca. Astronomowie podejrzewają istnienie czarnych dziur tego typu w sercach wielu galaktyk. Istnienie takiej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki jest prawie pewne. Obserwacje ruchów ciasno skupionych gwiazd w pobliżu środka naszej galaktyki wskazują, że poruszają się one dookoła małego obiektu o ogromnej masie zlokalizowanej w niewielkiej objętości. Według obecnego stanu wiedzy astrofizyki, jedynym tak masywnym obiektem o tak małym promieniu może być supermasywna czarna dziura.

Gwiazda to ciało niebieskie będące skupiskiem związanej grawitacyjnie materii, w której zachodzą reakcje syntezy jądrowej.
      Wyzwolona w nich energia jest emitowana w postaci promieniowania elektromagnetycznego, a w szczególności pod postacią światła widzialnego. Gwiazdy mają kształt zbliżony do kuli, zbudowane są głównie z wodoru i helu.
       Najbliższa nam gwiazda poza Słońcem, to Proxima (niewidoczna gołym okiem gwiazda związana grawitacyjnie z jasną gwiazdą alfa Centauri), odległa o 39,9 Pm (petametrów) = 4,2 l.y. (lat świetlnych, 1 l.y. = 0,306  pc = 0,946×1016 m) = 1,29 pc (parseków, 1pc=3,085×1016 m). Światło z tej gwiazdy biegnie więc 4,2 roku by dotrzeć do Ziemi.

Planeta – obiekt astronomiczny okrążający gwiazdę lub pozostałości gwiezdne, nieprzeprowadzający reakcji termojądrowej w swoim wnętrzu, wystarczająco duży, by uzyskać prawie okrągły kształt oraz osiągnąć dominację w przestrzeni wokół swojej orbity.

Planeta karłowata to termin astronomiczny określający kategorię ciał niebieskich w Układzie Słonecznym. Termin ten został przyjęty podczas sympozjum Międzynarodowej Unii Astronomicznej w Pradze 24 sierpnia 2006 roku.

Planetą karłowatą jest obiekt, który:
- znajduje się na orbicie wokół Słońca
- posiada wystarczającą masę, by własną grawitacją pokonać siły ciała sztywnego tak, aby wytworzyć kształ odpowiadający równowadze hydrostatycznej (prawie okrągły)
- nie oczyścił sąsiedztwa swojej orbity z innych względnie dużych obiektów
- nie jest satelitą planety lub innego obiektu niegwiazdowego.
       Planety karłowate, wbrew nazwie, nie zaliczają się do planet.

Planetoida (planeta + gr. eídos postać), asteroida (gr. asteroeidés – gwiaździsty), planetka (ang. minor planet) – ciało niebieskie o małych rozmiarach - od kilku metrów do czasem ponad 1000 km, obiegające gwiazdę centralną (w Układzie Słonecznym - Słońce), posiadające stałą powierzchnię skalną lub lodową, bardzo często – przede wszystkim w przypadku asteroid mniejszych i mało masywnych – o nieregularnym kształcie, często noszącym znamiona kolizji z innymi podobnymi obiektami.
      Obecnie znanych jest ok. 220 tysięcy planetoid, których większość porusza się po orbitach nieznacznie nachylonych do ekliptyki, pomiędzy trajektoriami Marsa i Jowisza – w tzw. głównym pasie planetoid oraz w pasie Kuipera i obłoku Oorta. W przypadku tych dwóch ostatnich grup nachylenie do ekliptyki może być znaczne.
       Trudno oszacować całkowitą liczbę występujących w Układzie Słonecznym planetoid, jest ona zapewne zbliżona do wielu milionów.
       Według najbardziej prawdopodobnej hipotezy, planetoidy powstawały w początkowym okresie kształtowania się Układu Słonecznego. Tak jak i same planety utworzyły się one z obłoku gazu – pierwotniej mgławicy, w której tak samo narodziło się Słońce. Z gazu mgławicowego, który w gigantycznym dysku wirował wokół Słońca, zaczęły się z wolna tworzyć większe skupiska materii. Powstawały nieduże, bliższe Słońca planety (Merkury, Wenus, Ziemia i Mars) oraz planety olbrzymy (Jowisz, Saturn, Uran i Neptun). Pomiędzy Marsem a Jowiszem mogłaby utworzyć się teoretycznie kolejna planeta, jednakże – jak dziś się uważa -silne oddziaływanie grawitacyjne Jowisza nie dopuściło do tego. W ten sposób powstawały mniejsze i mało masywne ciała, których było bardzo wiele, a ich budowa mogła przypominać planety wewnętrzne. Silne oddziaływanie gigantycznego Jowisza wytrącało je z ich orbit, wyniku czego zderzały się one często, zmieniając swoje trajektorie. Stygnąc, zarówno planety wielkości Ziemi, jak i pierwotne planetoidy przybierały coraz bardziej skalistą postać, aż do obecnego wyglądu. Zderzenia między planetoidami doprowadzały niejednokrotnie do rozbicia wielu asteroidów na mniejsze obiekty, zaś różnice w składzie obserwowanych dziś planetek tłumaczyć można tym, iż pochodzą one z różnych warstw wcześniej rozbitych planetozymali, z których wykształcały się asteroidy.
       Podobnie zapewne wyglądało powstawanie dalszych planetoid, które dziś krążą po orbitach poza Uranem, Neptunem oraz jeszcze dalej. W ich składzie będzie można jednak stwierdzić więcej lodu wodnego. Dla astronomów niezwykle ważne jest poznanie fizyki tych ciał (podobnie jak i komet), gdyż w rozszyfrowaniu ich historii ukryte są tajniki powstania całego Systemu Słonecznego

Kometa - ciało niebieskie poruszające się po orbicie eliptycznej lub torze zbliżonym do paraboli wokół Słońca. Zbudowana jest z jądra i jego mglistej otoczki zwanej komą oraz z warkocza. Jądro składa się z mieszaniny pyłów i drobnych odłamków skalno-lodowych, będących zamarzniętą wodą, dwutlenkiem węgla, amoniakiem i metanem.
       Podczas zbliżania do Słońca, z jądra komety zaczynają wydobywać się gazy i pył tworząc jeden lub kilka warkoczy. Gazowy warkocz komety jest zawsze zwrócony w kierunku przeciwnym do Słońca, spowodowane jest to oddziaływaniem wiatru słonecznego, który "wieje" zawsze od Słońca. Pyłowy warkocz składa się z drobin zbyt masywnych by wiatr słoneczny mógł znacząco zmienić kierunek ich lotu. Z tego powodu oba warkocze odchodzą od komety pod innym kątem.
        Dla badaczy poznanie natury komet i ich powstania jest kluczem do rozwiązania zagadki powstania całego Układu Słonecznego. Komety należą obok planetoid do najmniejszych ciał w Systemie Słonecznym. Ich orbity są zatem najbardziej narażone na zmiany, które są efektem częstych „przejść” w pobliżu wielkich planet, bądź nawet zderzeń tych obiektów ze sobą. Jak się przypuszcza, w odległości ok. 1 roku świetlnego od Słońca znajduje się tzw. Obłok Oorta. Jest on zbiorowiskiem małych ciał – właśnie komet i planetoid, które w przeogromnej ilości krążą tam wokół naszej Dziennej Gwiazdy. Raz po raz któreś z nich jest wytrącane w głąb Układu Słonecznego. Gdy znajdzie się blisko Słońca ujawnia się jego kometarna natura – pojawiają się koma i warkocz. Może się zdarzyć, iż taka kometa pojawi się tylko raz, ale może być również tak, że zostanie pochwycona przez grawitację którejś z planet i staje się tzw. kometą okresową – zacznie obiegać Słońce po całkiem innej, bliższej niż poprzednio orbicie. Do takich okresowych komet zalicza się np. kometę Halleya czy Enckego. Życie komety okresowej jest krótkie jak na kosmiczne warunki. Każde przejście jej przez peryhelium jest dla niej istotnym ubytkiem masy. Takich wizyt w pobliżu Słońca nie może być zatem wiele – kometa staje się coraz mniejsza i gubi coraz więcej materiału, z którego się składa. Gdy Ziemia przecina orbitę jakiejś komety, może się zdarzyć, że maleńkie odłamki wpadają do jej atmosfery i powodują zjawisko roju meteorów. Dla naukowców badanie komet jest kluczem do zrozumienia powstania Układu Słonecznego. Cały Obłok Oorta jest prawdopodobnie pozostałością z okresu formowania się całego Układu z dysku akrecyjnego, w którym tworzyły się planety wielkości Ziemi i olbrzymy jak np. Jowisz i Saturn. Są to jakby „kosmiczne resztki” pierwotnej materii, z jakiej powstało i Słońce i planety.

Meteoroidy - drobne okruchy skalne, poruszające się po orbitach wokół Słońca. Meteoroidy mają zwykle masę od 10-9 kg do 103 kg (choć najczęściej nie przekracza ona 10-6 kg). Wpadające w atmosferę Ziemi meteoroidy wywołują zjawiska meteorów. Te z meteoroidów, które dotrą do powierzchni Ziemi, określamy nazwą meteorytów. Mogą one stanowić potencjalne zagrożenie dla satelitów oraz stacji kosmicznej ISS. Jeśli są dość duże, mogą uderzyć w Ziemię i spowodować zniszczenia na jej powierzchni.

2. Układ Słoneczny

Układ Słoneczny jest układem ciał astronomicznych znajdujących się pod dominującym wpływem pola grawitacyjnego Słońca, związanych wspólnym pochodzeniem. Składa się ze Słońca, ośmiu planet, naturalnych satelitów (księżyców) planet, planetoid, komet, ciał meteorowych oraz pyłu i gazu międzyplanetarnego. Słońce zawiera w sobie 99,866% masy zawartej w ciałach Układu Słonecznego (bez gazu i pyłu międzygwiezdnego).
       Układ planetarny uformował się przed około pięcioma miliardami lat, najprawdopodobniej z tego samego obłoku gazowo - pyłowego, z którego powstało Słońce, w procesie tzw. akrecji. Polegał on na tym, że pośrodku obłoku gaz kurczył się szybciej niż w jego zewnętrznych warstwach, dzięki czemu doszło do utworzenia się ciała centralnego (proto-Słońca), otoczonego gazowo -pyłowym dyskiem. Kurczenie się praobłoku nastąpiło prawdopodobnie na skutek wybuchu w bezpośrednim sąsiedztwie gwiazdy Supernowej. Stopniowo w dysku gazowo -pyłowym tworzyły się tzw. agregaty, wychwytujące i przyłączające do siebie coraz więcej cząstek, aż wreszcie doszło do fragmentacji zewnętrznej części obłoku oraz kondensacji materii wokół tzw.planetozymali, wskutek czego wykształciły się oddzielne planety. Różne warunki powstawania sprawiły, że obecnie mamy dwie wyraźnie różne grupy planet: zewnętrzne - typu jowiszowego i wewnętrzne - typu ziemskiego.
Promień Układu Słonecznego, łącznie z tzw. obłokiem Oorta (hipotetyczną otoczką Układu zawierającą setki miliardów lodowo -kamiennych obiektów) wynosi ok. 200 000 jednostek astronomicznych(średnich odległości Ziemi do Słońca), to jest około 29.92 biliona kilometrów. Dostępna dotychczasowym obserwacjom część Układu (tj. do orbity Plutona) ma promień około 40 j.a. Orbity planet są praktycznie współpłaszczyznowe (najsilniej, o 17°08\' względem płaszczyzny orbity Ziemi, nachylona jest orbita Plutona, pozostałe nachylenia wynoszą od 0°46\' dla Urana do nieco ponad 7° dla Merkurego) i tylko nieznacznie odbiegają od orbit kolistych.
Orbity planetoid, a szczególnie komet, są bardziej zróżnicowane. Planetoidy poruszają się po orbitach eliptycznych wokół Słońca, głównie w pasie leżącym pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. Komety, których źródłem jest prawdopodobnie wspomniany obłok Oorta, poruszają się po wydłużonych elipsach, czasem nieodróżnialnych od parabol.

3. Struktura Układu Słonecznego

       W centrum Układu Słonecznego znajduje się gwiazda średniej masy, czyli Słońce. Między Marsem a Jowiszem znajduje się pas planetoid. Wszystkie planety krążą po eliptycznych orbitach wokół Słońca praktycznie w jednej płaszczyźnie. Jedynie Pluton ma orbitę mocno nachyloną w stosunku do innych. Jest ona też przesunięta tak, że zdarzają się okresy, gdy Pluton znajduje się bliżej Słońca niż Neptun. Z tego też względu Pluton jest raczej obiektem z pasa Kuipera niż planetą (obecnie: planeta karłowata.)

Nowa definicja planet
       W sierpniu 2006 jeden z komitetów Międzynarodowej Unii Astronomicznej zaproponował aby zmienić definicję "planety" - za "planetę" uważa się ciało niebieskie o masie wystarczającej na to, aby pod wpływem własnej grawitacji przyjęło mniej więcej kulisty kszałt oraz obiegające gwiazdę centralną, samo natomiast nie będące gwiazdą lub księżycem. Dodatkowo w pobliżu planety nie może znajdować się inny duży obiekt.
       Według tej definicji za planetę nie może być uznany Pluton, który został zaliczony do kategorii planet karłowatych. Ostateczna decyzja została podjęta 24 sierpnia 2006 na międzynarodowej konferencji astronomicznej w Pradze

4. Ciała Niebieskie

Planety skaliste krążą blisko Słońca, mają niewielkie rozmiary i stosunkowo wysoką gęstość. Prędkość obrotu wokół własnej osi jest mała oraz mają nieliczne satelity. Planety gazowe położone dalej od Słońca są dużo większe i mają małą gęstość, a prędkość obrotu wokół własnej osi jest większa. Każda z nich posiada wiele satelitów.
      Pluton do niedawna uważany był za najdalszą z planet. Według definicji Międzynarodowej Unii Astronomicznej przyjętej 24 sierpnia 2006 roku został on zaliczony do planet karłowatych.
      Poza orbitą Neptuna znajduje się pas komet i planetoid, zwany pasem Kuipera. Składa się on z dziesiątek tysięcy komet (niektóre z nich osiągają średnice rzędu 150 km) i planetoid (znamy ich obecnie około 1000, z których ponad 20 zbliża się, lub przekracza w swych rozmiarach 1000 km średnicy). Największymi ze znanych obiektów tego pasa są Eris oraz Pluton (wraz ze swoimi księżycami, Charonem i nowo odkrytymi Hydra i Nix). Komety pochodzące z Pasa Kuipera są kometami krótko- i średniookresowymi.
       Dalej w przestrzeni znajduje się hipotetyczny obłok komet, zwany obłokiem Oorta, zawierający od miliarda do biliona komet. Krążą one w odległości zbliżonej do 20 000 AU (jednostek astronomicznych) czyli 500 razy dalej niż średnia odległość Plutona od Słońca. Komety pochodzące z obłogu Oorta miałyby być kometami długookresowymi.
       W wyniku zbliżenia się dwóch ciał z pasa Kuipera lub obłoku Oorta ich wzajemne oddziaływanie może zmienić orbity, czasem wytrącając jedno z nich z obszaru pasa. Część obiektów zostaje skierowana do środka Układu Słonecznego i jest obserwowana jako komety, a inne mogą zostać wyrzucone w przestrzeń międzygwiezdną.
       Komety i asteroidy mogą zderzać się z planetami, dlatego stanowią potencjalne zagrożenie dla życia na Ziemi. Ostatnie zderzenie komety z planetą zaobserwowano 16 czerwca 1994 roku, kiedy kometa Shoemaker-Levy 9 zderzyła się z Jowiszem. Na Ziemi znajduje się szereg kraterów uderzeniowych takich jak Krater Chicxulub, które są śladami upadku komet lub asteroid.


5. Słońce

Słońce jest ogromną, w porównaniu z rozmiarami planet, kulą zjonizowanych gazów o średnicy 1 392 000 km, a więc jest ono ponad 109 razy większe od Ziemi. Powierzchnia Słońca wynosi 6 087 miliardów km2, a objętość - 1 412 000 bilionów km3. Masa Słońca jest równa 1.989x1030kg, czyli 332 952 razy więcej od masy Ziemi. Słońce powoli wiruje wokół własnej osi wykonując jeden obrót w ciągu 25.38 dnia (dla punktu znajdującego się na równiku słonecznym).
       Jest ono normalną gwiazdą tzw. Ciągu Głównego. Jako kula gazowa nie ma właściwie wyraźnie zarysowanej zewnętrznej granicy. Z Ziemi widzimy właściwie jedynie atmosferę słoneczną, której najgłębiej położona warstwa - fotosfera - ma grubość rzędu kilkuset kilometrów. Poniżej fotosfery gęstość gazów stopniowo wzrasta, powyżej fotosfery natomiast rozciąga się do wysokości około 12 000 km chromosfera - warstwa bardzo rozrzedzonego gazu, który możemy obserwować tylko podczas całkowitych zaćmień jako czerwoną obwódkę o nieregularnym kształcie. Dalej rozpościera się tzw. korona słoneczna, którą tworzy niezwykle rozrzedzony gaz o temperaturze około 2 000 000 K. Kształt korony jest nieregularny i bardzo zmienny.
       W 1919 roku Jean-Baptiste Perrin stwierdził, że źródłem energii słonecznej są reakcje termojądrowe, prowadzące do przemiany wodoru w hel. Słońce składa się w 70% z wodoru, w około 28% z helu, zaś na pozostałe 2% składają się m.in. takie cząstki, jak CN, C2, CH, NH, NO2, i inne. Synteza helu z wodoru we wnętrzu Słońca sprawia, że helu tam przybywa, a wodoru ubywa. W miarę powstawania wewnątrz Słońca jądra helowego będzie ono wykazywało tendencję do kurczenia się. Po wyczerpaniu zasobów wodoru jądro helowe będzie się kurczyło nadal, bardzo silnie się rozgrzewając, przez co naruszona zostanie równowaga promienista. Na skutek tego otoczka jądra rozszerzy się, a jej temperatura spadnie i Słońce stanie się czerwonym olbrzymem. Kiedy w jądrze helowym temperatura przekroczy 100 000 000 K, zostanie zainicjowana przemiana helu w węgiel. Następnie prawdopodobnie dojdzie do tzw. rozbłysku helowego w otoczce jądra, po czym Słońce ponownie stanie się czerwonym olbrzymem, o rozmiarach sięgającym poza orbitę Ziemi. Jego otoczka rozproszy się w przestrzeni, a jądro stanie się kulą zdegenerowanego gazu czyli tzw. białym karłem, który będzie stygł powoli, póki całkiem nie zgaśnie.

Offline

 

Stopka forum

RSS
Powered by PunBB
© Copyright 2002–2008 PunBB
Polityka cookies - Wersja Lo-Fi


Darmowe Forum | Ciekawe Fora | Darmowe Fora
www.mlodziigniewni.pun.pl www.mfo-help.pun.pl www.mibm2011.pun.pl www.forumakwa.pun.pl www.nc10.pun.pl