Ziemia w Układzie Słonecznym

W starożytności Arystoteles uważał, że Słońce, Księżyc i gwiazdy poruszają się wokół nieruchomej Ziemi po orbitach kołowych. Przekonanie to wyrastało z jego poglądów filozoficznych. Zgodnie z nimi Ziemia stanowiła środek Wszechświata, a jej kształt uznawany był za najdoskonalszy. W II w. Ptolemeusz rozwinął te idee i sformułował pełny model kosmologiczny, zwany geocentrycznym. Według niego Ziemia znajdowała się w środku Wszechświata i była otoczona ośmioma sferami niebieskimi, które unosiły Księżyc, Słońce, gwiazdy i pięć znanych wtedy planet: Wenus, Mars, Jowisz i Saturn.

Układ Słoneczny to zbiór ciał astronomicznych znajdujących się pod wpływem Słońca. Galaktyka, w której znajduje się Układ Słoneczny nazwana jest Drogą Mleczną. Jest ona skupiskiem ponad 400 miliardów gwiazd, oraz ogromnej ilości materii międzygwiazdowej. Droga Mleczna nazywana też Galaktyką posiada średnicę długości 100000 lat świetlnych. Ma ona kształt spłaszczonego dysku. Skupia on. większość masy galaktyki. Galaktyka obiega jej centralne zagęszczenie zwane jądrem galaktyki. Gwiazdy obiegają jądro Drogi Mlecznej z różnymi prędkościami. Jedną z wielu miliardów gwiazd w Galaktyce jest Słońce. Położone jest ono na jej peryferiach, w odległości ok. 30 000 lat świetlnych od centrum, w jednym ze spiralnie ułożonych ramion.

Współcześnie uznana teoria powstania i ewolucji Układu Słonecznego jest zgodna z ogólnymi założeniami teorii Immanuela Kania (1755) i Pierra Simona de Laplace'a (1796). Obie teorie powstały niezależnie od siebie i zakładają, że Układ Planetarny wraz ze Słońcem powstał z wirującego obłoku gazu, nazwanego przez Laplace'a mgławicą słoneczną. Pozostałe szczegóły obu tych teorii nie są dziś akceptowane przez większość naukowców. Obecnie przyjmuje się, że Układ Słoneczny powstał w czasie, kiedy Galaktyka miała już co najmniej dziesięć miliardów lat ewolucji, a więc ok. 4,6 miliarda lat temu.

W jednym z licznych obłoków zimnej materii występujących w jej dysku, złożonych głównie z wodoru (77 %) i helu (21 %) oraz niewielkiej ilości pyłu (2 %), powstało lokalne jej zagęszczenie. Wraz z kurczeniem się obłoku podwyższyło się ciśnienie i temperatura w jego centrum, a także wzrastała prędkość jego prawoskrętnego ruchu wirowego. Z centralnego zagęszczenia obłoku uformował się zalążek Słońca (Protosłońce) i wirujący wokół niego dysk gazowo-pyłowy z licznymi lokalnymi zagęszczeniami materii. Tworzące je mikroskopijne ziarna pyłu wskutek zderzeń zlepiały się i tworzyły małe grudki materii.

Grudki dalej zderzając się i zlepiając, stawały się coraz większe. W ciągu kilkudziesięciu milionów lat powstały z nich zalążki planet, czyli protoplanety. Były to masywne skupiska, wychwytujące coraz więcej materii. Miały one większe rozmiary od obecnych planet. W zależności od temperatury panującej w danym miejscu dysku planetarnego zróżnicował się ich skład chemiczny i gęstość. Lekka materia gazowa została przemieszczona na skutek silnego wiatru słonecznego  w dalsze rejony Układu i z nich uformowały się planety olbrzymy.

Wiatr słoneczny to strumień materii wypływającej z korony słonecznej. Jego prędkość w okolicach Ziemi wynosi 200-800 km/s. Protoplanety, zanim przybrały kształty obecnych planet, uległy przekształceniom przeszły etap, w którym materia, z jakiej się składają, była w stanie płynnym. Wówczas to substancje cięższe skupiły się w jądrze, lżejsze zaś wypłynęły na powierzchnię. Powstały układające się koncentrycznie warstwy o różnym składzie chemicznym.

Źródłem ciepła, które doprowadziło do stopienia się pierwotnej materii skupionej w zalążkach planet, były prawdopodobnie pierwiastki promieniotwórcze. Pewne ilości ciepła powstawały także w trakcie licznych wówczas zderzeń tych ciał. W wyniku aktywności wulkanicznej wnętrza planet traciły ciepło i w podobny sposób, tylko w mniejszej skali, uformował się system księżyców, krążących dziś wokół planet olbrzymów. Między orbitami Marsa i Jowisza nie powstała jedna planeta, lecz wiele tysięcy małych ciał, które dziś obserwujemy jako planetoidy.

Nie wiadomo, dlaczego tak się stało. Prawdopodobnie potężne siły grawitacyjne tworzącego się olbrzymiego Jowisza nie pozwoliły na powstanie w tym miejscu jednej planety. Największe planetoidy przybrały kształty prawie sferyczne, mniejsze pozostały bezkształtnymi bryłami. Między tymi ciałami dochodziło wielokrotnie do zderzeń. Początkowo między protoplanctami poruszały się chaotycznie miliardy drobnych ciał oraz resztek pyłu. Spadały one często na powierzchnie nie zastygłych jeszcze planet i ich księżyców, tworząc kratery uderzeniowe. Są one widoczne do dziś na Marsie. Wiatr słoneczny i grawitacyjne oddziaływanie wielkich planet doprowadziły prawie całkowitego usunięcia pierwotnej materii poza sferę planet. Dziś możemy ją spotkać w jądrach komet wędrujących przez Układ Słoneczny.

Układ Słoneczny

Układ Słoneczny składa się ze: Słońca, ośmiu planet, naturalnych satelitów (księżyców) planet, planetoid, komet, ciał meteorowych oraz pyłu i gazu międzyplanetarnego. Podział ciał Układu Słonecznego na planety, księżyce, planetoidy oraz komety jest umowny i wynika głównie z charakteru ruchu orbitalnego tych ciał. Niektóre księżyce mają bowiem rozmiary większe od rozmiarów Merkurego uznawanego za planetę, z kolei zaś wiele planetoid przewyższa swymi rozmiarami niektóre księżyce.

W Układzie Słonecznym prawie cała masa skupiona jest w Słońcu (99,9 %). Pozostałe ciała Układu Słonecznego stanowią zaledwie 0,13 % jego masy, z czego 0,12 % przypada na dwie największe planety. Orbity planet, księżyców i planetoid są elipsami w większości niemal kołowymi i leżą prawie w jednej płaszczyźnie. Wszystkie ciała niebieskie obiegają Słońce zgodnie z kierunkiem ruchu obrotowego tej gwiazdy. Natomiast kierunek ruchu obrotowego prawie wszystkich planet i księżyców jest zgodny z kierunkiem ich ruchu obiegowego.

Słońce utrzymywane jest w równowadze dzięki sile grawitacji z jednej strony i rosnącym wraz z głębokością ciśnieniem gazu, które równoważy ciężar materii znajdującej się powyżej. Przemiany termojądrowe zachodzące wewnątrz Słońca ( przemiana wodoru w hel) wyzwalają ogromną energię. Energia ta jest źródłem światła, którym świeci gwiazda. Pole magnetyczne Słońca jest bardzo silne (najsilniejsze w Układzie Słonecznym, jednak w porównaniu z innymi gwiazdami wydaje się być raczej przeciętne) i ma ogromny zasięg, sięgający daleko poza orbitę Neptuna. Najbardziej wewnętrzną warstwa Słońca jest jądro. W jądrze powstaje 95 % całej energii produkowanej przez Słońce. Pozostałe 5 % powstaje w warstwach znajdujących się bezpośrednio nad jądrem.

Atmosfera słoneczna składa się z kilku warstw. Pierwszą z nich jest fotosfera. Jest to widzialna, powierzchniowa warstwa gwiazdy, która emituje fale w postaci światła widzialnego. Następną warstwą jest niewielka chromosfera. Jest to cienka warstwa atmosfery słonecznej, rozciągająca się do wysokości 10 000 km nad fotosferą. Nad chromosferą położona jest korona sięgająca miliony kilometrów w przestrzeń kosmiczną. Koronę słoneczną również można obserwować podczas zaćmień Słońca, lub w przysłaniając centralną jego część. W Koronie Słonecznej panuje dużo wyższa temperatura niż w pozostałych warstwach atmosfery słonecznej. Temperatura powierzchni Słońca wynosi 5530°C. Natomiast temperatura jądra sięga 14 mln°C.