Poland

Łacińską nazwą naszego Słońca jest Sol i z tego względu w terminologii angielskiej mówi się, że układ w którym żyjemy, Układ Słoneczny, jest Układem Solarnym (ang. Solar System). To właśnie Słońce jest źródłem energii, która jest siłą sprawczą wszelkiego życia na Ziemi i bez niego nie istnielibyśmy. Ale, przynajmniej spośród gwiazd, Słońce jest raczej gwiazdą średniej wielkości, bowiem można znaleźć gwiazdy o masach zawierających się w obszarze od 0,08 do 80 mas Słońca.

Source: Royal Swedish Academy of 
Science
Promień naszego Słońca wynosi 697 tysięcy kilometrów (porównajmy to z promieniem Ziemi - 6378 km), masa Słońca zaś wynosi 99.8% masy całego Układu Słonecznego.
Temperatura we wnętrzu Słońca sięga 15600000°C (15,6 milionów stopni). Nawet na jego zimniejszej powierzchni temperatura wynosi 5800°C. Tak wysokie temperatury powstają dzięki oddziaływaniom silnym w jądrach atomowych. W każdej sekundzie około 6 miliardów ton jąder wodoru znika w centralnej części Słońca i w ogromnym, gwiezdnym reaktorze ulega syntezie (fuzji), w wyniku której powstaje hel. W takim procesie generowana jest ogromna moc: 386 miliardów miliardów megawatów (3,86x1026 W). O procesach jądrowych powiemy szczegółowiej nieco później.

Na zdjęciu pokazany jest typowy obraz Słońca. Ciemne plamy słoneczne widoczne na powierzchni Słońca pokazują chłodniejsze obszary o temperaturach ok. 3800°c. Plama słoneczna może mieć średnicę przekraczającą nawet 2-3-krotnie średnicę Ziemi. (Źródło: Royal Swedish Academy of Science).

Plamy słoneczne tworzą się, gdy wielkie pole magnetyczne Słońca "wybija" z powierzchni Słońca, jednak przebieg tego procesu jest jeszcze nie do końca zrozumiały i stanowi on dla astronomów znaczące wyzwanie badawcze.

Układ Słoneczny składa się ze Słońca, znajdującego się w centrum układu, i 8 planet poruszających się wokół niego po orbitach eliptycznych. Słońce jest znacznie większe od planet. Wszystkie planety mają łączną masę zaledwie 0,15% masy całego Układu. Są one widoczne ponieważ światło słoneczne odbija się od ich powierzchni. Same z siebie nie emitują żadnego światła.
Istnieje też wiele mniejszych ciał niebieskich, jak księżyce krążące wokół planet, asteroidy i komety. Ziemia jest trzecią planetą licząc od Słońca. Kolejne planety nazywane są imionami bogów oraz bogiń greckich i rzymskich. Ich nazwy to:

Merkury - jak rzymski bóg handlu, podróży i złodziejstwa.
Wenus - jak rzymska bogini miłości, jako że jest tak jasna na niebie
Ziemia - dosłownie nazwa odnosi się do kurzu lub jej gleby. Angielska nazwa Earth ma swój źródłosłów w łacińskim słowie Terra.
Mars - jak rzymski bóg wojny ze względu na jego czerwony ze złości kolor.
Jowisz - jak bóg Rzymian. To największa planeta w Układzie Słonecznym.
Saturn - jak rzymski bóg rolnictwa, najlepiej znany ze względu na otaczające go piękne pierścienie .
Uran - jak grecki bóg niebios. To pierwsza planeta odkryta przy użyciu teleskopu.
Neptun - od rzymskiego boga morza. Znany jako "niebieski gigant", jest otoczony przez 6 pierścieni.

Pluton był uznawany za planetę do roku 2006, kiedy to sklasyfikowano go jako planetę karłowatą. Przyjmuje się 3 kryteria definiujące planetę: obiekt powinien krążyć wokół swego słońca, powinien mieć wystarczająco silne pole grawitacyjne, aby być kulistym, i mieć masę wystarczającą dla stworzenia wolnej przestrzeni wokół swej orbity. Pluton nie spełniał tych kryteriów.

Na załączonym kolażu pokazane jest Słońce i planety z zaznaczonymi ich różnymi rozmiarami.
Od lewej do prawej pokazana jest powierzchnia Słońca, Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz ze swymi pierścieniami, Uran i Neptun. Rozmiary planet pokazane są we właściwych proporcjach, tak jednak nie jest w odniesieniu do odległości między planetami! (Źródło: Calvin J. Hamilton, solarviews.com)

Merkury, Wenus, Ziemia i Mars to planety skaliste. Jednakże, mimo tej wspólnej cechy, różnią się i to ogromnie! Merkury jest pozbawiony atmosfery, w wyniku czego jest szalenie podobny do Księżyca, pokrytego kraterami tworzonymi przez niezliczone uderzenia meteorytów. Wenus, druga planeta od Słońca, jest najgorętsza. Średnia temperatura jej powierzchni wynosi 464°C, w dzień i w nocy. Najwyższą górą w Układzie Słonecznym jest Olympus Mons (góra Olimp) na Marsie - jest ona trzykrotnie wyższa od Mount Everestu, najwyższej góry na Ziemi.
Z drugiej strony, Jowisz, Saturn, Uran i Neptun są gigantami gazowymi. Jowisz jest bez wątpienia największą planetą w Układzie Słonecznym, którego masa jest większa niż łączna masa wszystkich pozostałych planet. Jest ona 300 razy większa od masy Ziemi. Jowisz otacza ponad 60 księżyców. Saturn posiada 9 pierścieni planetarnych.

Mars jest planetą najbardziej podobną do Ziemi. Istnieją dane wskazujące na przeszłą obecność wody na Marsie. Cechy bardzo przypominające linie brzegowe, koryta rzek i wyspy wskazują, iż w przeszłości planeta miała wielkie rzeki. Nierozwiązanym problemem jest natomiast pytanie, gdzie te rzeki zniknęły? Ze względu na możliwą obecność wody, przynajmniej w dalekiej przeszłości, Mars jest uważany, prócz Ziemi, za kandydata na planetę, na której jest (albo było) życie.

ExoMars jest misją bezzałogową na Marsa, prowadzoną przez kraje europejskie, którą rozwija obecnie ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) i Agencja Kosmiczna Roskosmos. Wysłanie rakiet, które pozostawią na Marsie najróżniejsze przyrządy badawcze zostało rozpoczęte w roku 2016. Detektor śladowych ilości gazów (The Trace Gas Orbiter - TGO) okrąża Marsa w poszukiwaniu metanu, którego obecność wskazywałaby na to, czy kiedykolwiek było lub nie życie na Marsie. W misji uczestniczył też silnie autonomiczny pojazd z kamerą, która miała zrobić fotografie powierzchni planety, a dodatkowym celem było wydobycie próbek gleby z 2 m pod powierzchnią. Lądownik, niestety, rozbił się podczas upadku na planetę.

W przeszłości, najstarsze cywilizacje wypracowały coś na kształt modelu Wszechświata, w którym nieruchoma Ziemia stanowiła jego centrum. Egipcjanie postrzegali niebo jako boginię Nut, Hindusi uważali, że niebo spoczywa na kłach ogromnego słonia, Babilończycy uważali, że niebo znajduje się wewnątrz olbrzymiego, pękatego słoja, Arabowie zaś postrzegali niebo jako ogromny namiot.

Ptolomeusz (około 100 – 170 A.D), obywatel rzymski żyjący w Egipcie w drugim wieku naszej ery był astronomem, matematykiem i geografem. Zebrał i skodyfikował wielką ilość danych astronomicznych i przedstawił model położeń planet, wyjaśniony w traktacie “The Great Mathematical Composition” (po grecku hè megalè syntaxis, le grande tractato).

Jego model nazywany jest układem geocentrycznym. W układzie tym myśli się, że Ziemia stanowi centrum Wszechświata, planety i gwiazdy zaś okrążają go po współkoncentrycznych okręgach. Wszechświat jest skończoną kulą, a poza nią już niczego nie ma. Ten model był powszechnie akceptowany przez ponad 1300 lat.

Centralne stwierdzenia jego teorii są następujące:

  1. Ziemia spoczywa i znajduje się w środku układu.
  2. Słońce i Księżyc wykonują ruchy po okręgach. Ziemia stanowi środek dla tych ruchów.
  3. Wszystkie inne planety poruszają się po okręgach, których środkiem jest orbitująca Ziemia.

W przeszłości, myśl, że Ziemia znajduje się w środku wszystkiego wynikała z głębokiego przekonania ludzi i było bardzo trudną rzeczą przekonać ich, że może być inaczej. Było jednak kilku myślicieli, nawet w odległym 3 wieku przed naszą erą. którzy myśleli w inny sposób. Arystarch z Samos (ok. 310 - 230 p.n.e.) wierzył, że to Słońce jest prawdziwym centrum Wszechświata. W tamtym czasie jego teoria nie była akceptowana i trzeba było około 1000 lat , aby ludzie zaczęli ją rozpatrywać poważnie.

Polski astronom, Mikołaj Kopernik (1473- 1543), nie wierzył w słuszność modelu geocentrycznego Wszechświata. Opracował on nową teorię zwaną układem heliocentrycznym. Teoria Kopernika, głosząca, że Słońce stanowi centrum Wszechświata była najbardziej radykalnym odkryciem naukowym pierwszej połowy 16. wieku i często jest ona uznawana za początek współczesnej nauki. Odkrycie Kopernika doprowadziło do całkowitej rewizji wiedzy o świecie, skonstruowanej wcześniej na wierze, iż Ziemia stanowi centrum Wszechświata. Obecnie trzeba pogodzić się z tym, że Ziemia jest niczym innym jak jedną z planet.

W Układzie heliocentrycznym Słońce znajduje się w środku układu, a planety poruszają się po orbitach wokół Słońca. W owym czasie było to bardzo trudne do zaakceptowania, jako że stało to w sprzeczności z łatwiej zrozumiałym poglądem o Ziemi będącej centrum Wszechświata.

Nicolaus Copernicus
Kopernik włączył rękopisy opisujące jego teorię w prace zatytułowane “De revolutionibus orbium coelestium libri vi” ("Sześć Ksiąg o Obrotach Ciał Niebieskich "). Aż do roku 1543, a więc roku, w którym zmarł Kopernik, tych ksiąg nie publikowano.
W pierwszym okresie miał Kopernik kilku lojalnych wyznawców. Giordano Bruno (1548 – 1600) był włoskim filozofem i poetą, był także zdecydowanym zwolennikiem teorii Kopernika. Został oskarżony przez Inkwizycję o herezję i wolnomyślicielstwo, więziony przez 8 lat i ostatecznie spalony na stosie za swe przekonania.
W końcu, uczeni, jeden po drugim, zaczęli przyjmować ten nowy układ. Niemniej jednak, teoria Kopernika została ostatecznie uznana dopiero po 100 latach od jego śmierci. W dalszych latach prawidłowość jego teorii została zweryfikowana doświadczalnie. Dwoma pierwszymi uczonymi, którzy pokazali wyniki wskazujące na układ heliocentryczny byli Galileusz i Kepler.

Kepler sporządził matematyczny opis ruchu planet wokół Słońca. Tzw. prawa Keplera zostały odkryte w wyniku szczegółowych obserwacji ruchów astronomicznych planet, przeprowadzonych i opisanych przez Tycho Brahe. Prawa te opisują ruchy planet w ścisłym języku matematyki.

Można je sformułować w następujący sposób:

  1. Orbity planet są elipsami, w których ognisku znajduje się Słońce.
  2. Linia łącząca planetę i Słońce zakreśla jednakową powierzchnię w jednakowym czasie podróży planety wokół Słońca.
  3. Kwadrat okresu okrążania planety przez Słońce jest proporcjonalny do trzeciej potęgi połowy wielkiej osi eliptycznej orbity.

Rysunek ilustruje prawa Keplera i pokazuje że orbita planety jest elipsą oraz że w równych odstępach czasu planeta zatacza równe pole (strefy pomarańczowe). Pokazano także, półosie wielką i małą, ognisko elipsy, a także punkt najbliższego zbliżenia planety do Słońca (peryhelium) i najdalszego (aphelium).

Planetami pozasłonecznymi nazywamy te, które krążą wokół innych gwiazd. Astronomowie coraz lepiej je znajdują i np. s styczniu 2017 roku odkryto ich aż 3447. Dowodzi to tego, że jest typową rzeczą, iż gwiazdy są okrążane przez planety. Kilkakrotnie już natknęliśmy się na planety o własnościach podobnych do Ziemi. Gdybyśmy odkryli planetę o podobnych rozmiarach, warunkach temperaturowych i atmosferze takiej, jaką ma Ziemia, mogłoby być możliwą rzeczą, że znajduje się na niej życie pozaziemskie.

Planety nie wysyłają światła, co czyni je trudnym do zaobserwowania. Ponadto, planety pozasłoneczne są tak daleko, że jest rzeczą prawie niemożliwą, abyśmy zobaczyli, jak one wyglądają. Aby tę trudność przezwyciężyć, astronomowie stworzyli sprytne metody oglądania planet niebezpośrdnio, wykorzystując w tym celu gwiazdę macierzystą.

Na przykład, gdy mierzymy światło danej gwiazdy i stwierdzamy, że robi się ono ciemne w regularnych odstępach czasu, efekt taki może być skutkiem przechodzenia przed nią planety. Metoda ta jednak sprawdza się tylko wtedy, gdy orbita planety przecina kierunek widzenia z Ziemi, co w wielu wypadkach może się nie zdarzyć. Planety można też odkryć dzięki ich własnościom grawitacyjnym. Efekt grawitacji gwiazdy zmusza planety do poruszania się po orbitach okrążających gwiazdę, grawitacja jednak działa w obie strony i efekt grawitacyjny planety będzie też przyciągał gwiazdę. Nie jest to bynajmniej tak oczywiste, jako że gwiazdy są znacznie większe i z tego względu wytwarzają znacznie silniejsze pole grawitacyjne. Jednak, gdy mierzy się położenie gwiazdy wystarczająco dokładnie, można zobaczyć na niebie "chybotanie", wymuszane przez planetę.

Metody używane przez astronomów są najbardziej efektywne, gdy planety są odpowiednio duże, co tłumaczy dlaczego znalezione przez nas planety są wielkimi planetami gazowymi, jak Jowisz. Mimo wszystko, korzystając ze znacznie subtelniejszych metod, astronomowie znaleźli już kilkadziesiąt takich planet, które są podobne do Ziemi, i które znajdują się w mieszkalnej strefie swych gwiazd.

Nie wszystkie planety mają księżyce. Na przykład, Merkury i Wenus podróżują samotnie wokół Słońca. Jowisz natomiast ma aż 60 księżyców. Nasza planeta zaś ma tylko jeden i jest to jedyne miejsce poza Ziemią, które kiedykolwiek odwiedził człowiek. Astronomowie sądzą, że obiekt o w przybliżeniu rozmiarach Marsa uderzył kiedyś w Ziemię i z jej odłamków powstał Księżyc.

Kompozycja fotograficzna obok pokazuje Jowisza ze swą Wielką Czerwoną Plamą - gigantycznym zespołem sztormowym o rozmiarze około trzykrotnie większym od Ziemi i prędkością wiatru wynoszącą do 450 km/godz. Po prawej stronie obrazu widać księżyce galileuszowe (od góry do dołu Io, Europa, Ganimedes i Kallisto). Oczywiście, w rzeczywistości Jowisz i księżyce znajdują się w znacznie większym oddaleniu niż pokazany na obrazie.

Neil Armstrong był pierwszym człowiekiem, który w dniu 21 lipca 1969 roku stanął na Księżycu. Wydarzenie to było doprawdy godne podziwu, jeśli uświadomimy sobie, że Księżyc znajduje się w odległości 384 400 km od Ziemi. Księżyc, podobnie jak inne planety, jest bombardowany przez ciągły deszcz meteorytów, asteroid i komet. Spadające na Ziemię obiekty są z reguły spalane w atmosferze. Księżyc, dzięki brakowi wokół niego atmosfery, pokrywają natomiast kratery.

Poobijany Księżyc ma wielki wpływ na Ziemię. Nie tylko steruje on przypływami, ale stabilizuje też Ziemię i zmniejsza wielkość wahań wokół jej osi obrotu. Bez Księżyca, który działa jak swoista kotwica, nasz klimat byłby nadzwyczaj niestabilnym, co z kolei ograniczałoby utrzymywanie życia na Ziemi.

A czemu to Io, Europa, Ganimedes i Kallisto są nazywane księżycami galileuszowymi?

Galileusz, Galileo Galilei (1594 – 1642), był włoskim fizykiem, matematykiem, astronomem i filozofem, uważanym za nadzwyczaj ważną postać w Rewolucji Naukowej. Nazywa się go często "ojcem współczesnej nauki", jako że był pierwszym, który stosował "doświadczalne metody fizyczne". Niektóre z jego osiągnięć to konstrukcja pierwszego teleskopu, dzięki któremu obserwował najjaśniejsze "gwiazdy" na niebie i wykrył, niewidoczne gołym okiem 4 małe "gwiazdy" krążące wokół nich. Bardzo szybko zorientował się też, że obserwowane jasne obiekty wcale nie były gwiazdami. W rzeczywistości widział Jowisza z jego czterema największymi księżycami. Nazwał te księżyce Ganimedes, Io, Kallisto i Europa, jednak nazywamy je łącznie księżycami galileuszowymi Jowisza.

Pomimo tak wielkiego wkładu w naukę, rzymski kościół katolicki nie uznał prac Galileusza. W roku 1633 został on oskarżony przez Inkwizycję o herezję. Zmuszono go do publicznego wycofania swego poparcia dla Kopernika i układu heliocentrycznego i skazano na dożywotnie więzienie. Ze względu na jego zaawansowany wiek i zły stan zdrowia, wyrok został następnego dnia zmieniony na zezwolenie pozwalające mu na przebywanie w areszcie domowym.

Europa jest najmniejszym, ale też i najciekawszym księżycem Jowisza, gdyż uważa się, że może ona kryć życie pozaziemskie. Jej wielkość wynosi około jednej czwartej wielkości Ziemi. Pokryta jest powłoką lodową, poniżej której znaleziono największy ocean w Układzie Słonecznym. Ocenia się, że głębokość tego oceanu może wynosić aż do 20 km (największa głębia oceanów na Ziemi to około 11 km).

Choć średnia temperatura powierzchni Europy wynosi -160oC, wulkany wytwarzające termiczną wentylację na powierzchni oceanu Europy mogą być swoistym niebem dla życia. Energia konieczna dla tych wulkanów pochodzi albo z naturalnych rozpadów jądrowych (jak na Ziemi) w skalistym wnętrzu Europy lub z efektów przypływów wywołanych obecnością znajdującego się w pobliżu Jowisza.

Pokazany obraz otrzymany podczas misji Galileo pokazuje zlodowaciałą powierzchnię Europy (Źródło: NASA/JPL/University of Arizona/University of Colorado, solarviews.com).

Czy drobne algi (lub ogromne kałamarnice!) rzeczywiście pływają w oceanie Europy? Tego obecnie nie wiemy. Odpowiedź zależy od nieznanych mechanizmów dla źródła życia, jak i warunków panujących na Europie. Misja do księżyca Jowisza mogłaby dostarczyć dodatkowych informacji. Na przykład, pojazd międzyplanetarny lądujący na lodowej powierzchni Europy mógłby poszukać cząsteczek organicznych tworzących życie w oceanie. Lód na Europie jest zbyt gruby, aby można było go przewiercić, jednak procesy geologiczne mogą przenosić składniki oceaniczne do powierzchni, gdzie mogłyby być odkryte przez sondę kosmiczną.

Europa ma nie tylko to, co wydaje się ciekłą wodą, ma też cienką warstwę atmosfery tlenowej. Mimo jednak wody i tlenu, życie na Europie byłoby wciąż nadzwyczaj trudne. Dawka promieniowania jonizującego, emitowanego z Jowisza, na powierzchni wynosi około 5 400 mSv - to śmiertelna dawka dla człowieka (jednostka dawki pochłoniętej, siwert, jest zdefiniowana w dziale "zyski i ryzyko"). W tej sytuacji należałoby żyć pod powierzchnią, gdzie byłoby też cieplej. Jednak dodatkowym utrudnieniem jest znacznie mniejsza od ziemskiej grawitacja, która jest kolejnym zagrożeniem dla człowieka.

Często mamy do czynienia z wieloma nieporozumieniami terminologicznymi, pojawiającymi się przy opisie mniejszych obiektów pojawiających się od czasu do czasu na niebie. Tak więc, podajemy niektóre następujące definicje:



Meteory są małymi skałami w naszym układzie słonecznym o rozmiarach poprzecznych mniejszych od 10 m. Gdy osiągną naszą atmosferę, na ogół spalają się z powodu ciepła powstającego w wyniku tarcia. Tworzy to na niebie charakterystyczną linię ogniową. Ścieżka ta nazywana jest meteorem choć zapewne znacie ją pod nazwą "gwiazdy spadającej". Jednakże, jeśli meteoryt nie spali się całkowicie i przeżyje zderzenie z Ziemią, kawałek pozostałej skały zwany jest meteorytem. Takie meteoryty można znaleźć na całej planecie, szczególnie w Antarktyce, jako że meteoryty są łatwo widoczne na lodzie, zimno zaś chroni je przed geologicznymi transformacjami strukturalnymi.

Asteroidy są większe. Mogą mieć rozmiary kilku kilometrów. Większość z nich znajduje się w głównym pasie asteroidów krążącym wokół Słońca pomiędzy Marsem a Jowiszem.

Komety mają długości od 1 km do 20 km i składają się głównie z lodu i pyłu. Z tej to przyczyny zwane są często "brudnymi kulami śniegowymi". Charakteryzują się orbitami silnie eliptycznymi i z tego względu przez większość czasu znajdują się daleko od układu słonecznego, poza Plutonem. Jednak, gdy znajdą się w pobliżu Słońca, grzeją się, lód się topi i paruje, pozostawiając za sobą warkocz gazowy. Czasem można zaobserwować dwa takie warkocze. Jeden jest złożony z pyłów i wskazuje na kierunek poruszania się komety, drugi zaś odbiega zawsze od Słońca, gdyż złożony jest z gazu odrywającego się od powierzchni komety dzięki wiatrowi słonecznemu.

Górne zdjęcie pokazuje meteoryt o nazwie EETA 79001, znaleziony w lodzie w Antarktyce. Całkiem możliwą rzeczą jest, że pochodzi z Marsa. Pokazany obok sześcian ma boki o długości 1 cm. (Źródło: LPI/NASA). Obraz środkowy pokazuje część asteroidu Matylda o rozmiarach poprzecznych 59 km i 47 km. Jego powierzchnia jest pokryta wieloma kraterami (Źródło: JHU/APL/NASA). Trzeci obraz pokazuje kometę West. Cienki warkocz niebieski składa się z gazu, szeroki biały składa się natomiast z mikroskopowych cząsteczek pyłu (Źródło: John Laborde).

Opisane wyżej małe lub lodowe obiekty zderzają się całkiem regularnie z innymi obiektami znajdującymi się w układzie słonecznym. Na szczęście mamy coś, czego one nie mają. Ziemia ma bowiem atmosferę.

Zazwyczaj obiekty zderzające się z Ziemią są niewielkie. Gdy przelatują przez atmosferę, tarcie, które powodują wytwarza ciepło i obiekt spala się i rozpada. Czasem udaje się przetrwać małemu fragmentowi, gdy ten jednak zderzy się z ziemią lub oceanem nie zrobi nikomu szkody.

Niemniej jednak, bardzo rzadko, duża asteroida lub kometa uderzy w planetę i atmosfera nie będzie w stanie nas ustrzec przed tym zdarzeniem. Na przykład, wierzy się, że 56 milionów lat temu asteroida o szerokości ok. 10 km uderzyła w Ziemię w Ameryce Centralnej, powodując trzęsienia ziemi, ogromne pożary i gigantyczne tsunami. W wyniku uderzenia wyrzucone zostały w powietrze popiół i odłamki, które przesłoniły Słońce na wiele miesięcy, co spowodowało globalne obniżenie temperatury i zamarznięcia. Uważa się, że ponad 2/3 gatunków na Ziemi zginęło, włączając diznozaury. Jednak, choć uczeni wiedzą na pewno, że asteroida uderzyła w Ziemię, istnieją pewne dane, że mogło to być tylko jedną z wielu przyczyn wyginięcia dinozaurów. Wykopaliska pokazują bowiem, że dinozaury zaczęły ginąć w znacznym stopniu jeszcze przed uderzeniem meteorytu, a asteroida dokonała jedynie końcowego dzieła zniszczenia.

A co możemy powiedzieć o nas samych? Co by się stało, gdyby asteroida uderzyła dziś w Ziemię?

To zależałoby od wielkości zderzenia. Gdyby asteroida miała rozmiar domu, mogłaby zrównać z ziemią budynki znajdujące się ok. 1,5 km od miejsca uderzenia. Asteroida szeroka na 1,5 km spowodowałaby bez porównania większe zniszczenia niż ta, która spowodowała wyginięcie dinozaurów. Jednak bez względu jak ta perspektywa może być przerażająca, szansa na zderzenie z asteroidą o tak dużej skali jest bardzo niewielka, być może jedna na około 100 milionów lat.

Na ogół nie znajduje się gwiazd samych z siebie. Galaktyka jest zbiorem przeogromnej liczby gwiazd, powiązanych ze sobą siłami grawitacji. Istnieje niezliczona liczba galaktyk. Niektóre z nich nazywane są galaktykami karłowatymi, zawierającymi około dziesięciu milionów gwiazd - 500 razy mniej niż nasza własna galaktyka. Niektóre z nich są niewyobrażalnie duże, 20 razy większe niż nasza i zawierają tryliony gwiazd.

Pomimo tej ogromnej rozpiętości zawartości gwiazd w galaktykach, większość z nich tworzy podobny wzór, co pozwala na łatwe kategoryzowanie galaktyk. Najczęściej używany system klasyfikacyjny został wymyślony przez amerykańskiego astronoma Edwina Hubble'a w roku 1936. Na podstawie widzialności galaktyk, Hubble zidentyfikował ich trzy główne rodzaje.

Eliptyczne galaktyki mają w przybliżeniu kształt eliptyczny i zazwyczaj składają się ze starszych gwiazd o niewielkiej masie oraz o małej liczbie nowo powstających gwiazd.

Spiralne galaktyki są znacznie częściej spotykane niż eliptyczne. Składają się z dość płaskiego, obracającego się dysku gwiazd. które na ogół tworzą struktury spiralne i gwiazdy skupione w centrum zwanym centralnym zgrubieniem. Ramiona są na ogół młodsze, zawierają gorętsze gwiazdy z często rodzącymi się nowymi, podczas gdy w centralnym zgrubieniu znajdują się nieco starsze gwiazdy. Wiele z tych galaktyk zawiera w swoim centrum poprzeczkę gwiazd.

Soczewkowate zajmują miejsce pośrednie. Na ogół mają one dysk, jak galaktyki spiralne, są jednak znacznie gorzej zdefiniowane i znacznie mniej się w nich rodzi gwiazd. Wygląda to, jak gdyby materiał dysku został po prostu zużyty i to, co po nim pozostało, to tylko pył. Galaktyki te mają na ogół większe centralne zgrubienia i zawierają znacznie starsze gwiazdy, podobnie jak w gwiazdach eliptycznych.

Hubble zidentyfikował także czwartą kategorię galaktyk - nieregularnych. Galaktyki te nie pasują do żadnych z wymienionych wyżej kategorii i nie mają dobrze zdefiniowanego kształtu. Sądzi się, że te galaktyki miały kiedyś kształt dobrze zdefiniowany, jednak wskutek działania grawitacji pochodzącej od jakiegoś innego dużego obiektu, zostały zdeformowane.

My, ziemianie, znajdujemy się wewnątrz galaktyki zwanej Drogą Mleczną. To galaktyka spiralna zawierająca w przybliżeniu 200 miliardów gwiazd i rozciągająca się na odległość 100 000 lat świetlnych. Nasze Słońce jest po prostu jedną z takich gwiazd w Drodze Mlecznej, ulokowaną w około dwóch trzecich drogi od centrum w jednym z ramion spiralnych.

Gdy astronomowie to odkryli, trzeba było odpowiednio opisać Układ Słoneczny. Z całą pewnością Słońce nie jest środkiem Wszechświata. Dopóki Edwin Hubble nie odkrył tysięcy innych galaktyk myślano, że Droga Mleczna to cały nasz Wszechświat.

Rysunek Drogi Mlecznej pokazujący jej kształt spiralny z przybliżonym umiejscowieniem naszego Słońca (Źródło: HEASARC/NASA).

Nazwa "Droga Mleczna" ma dwa znaczenia. Z jednej strony jest to nazwa naszej domowej galaktyki, jak opisana wyżej. Z drugiej, to zamglony pas, który można zobaczyć nocą na niebie. W mitologii greckiej Droga Mleczna powstała z kropli rozpryśniętego przez Herę mleka podczas karmienia Herkulesa.

Niemal wszystkie gwiazdy, które możemy zobaczyć gołym okiem na nocnym niebie należą do naszej galaktyki. Zamglony pas zwany Drogą Mleczną jest związany z faktem patrzenia przez nas w kierunku centrum galaktyki, w kierunku centralnego zgrubienia. Większa koncentracja znajdujących się tam gwiazd powoduje, że ten obszar galaktyki jest znacznie jaśniejszy.

Droga Mleczna i kilka znanych gromad gwiazd (Źródło: Fred Bruenjes)

Przestrzeń pomiędzy gwiazdami nie jest pusta - można w niej znaleźć ogromne obłoki pyłów i gazu. Nazywamy to ośrodkiem międzygwiazdowym, mając na myśli właśnie materiał znajdujący się między gwiazdami.

Ośrodek międzygwiazdowy jest szalenie rozrzedzony w porównaniu ze standardami ziemskimi: w najgęstszych obszarach jest nawet rzadszy niż najlepsza próżnia stworzona na Ziemi. Jednakże, ze względu na wielką przestrzeń pomiędzy gwiazdami, całkowita masa ośrodka międzygwiazdowego wynosi około dziesięciu mas wszystkich gwiazd w naszej Drodze Mlecznej.

25 sierpnia 2012 roku sonda Voyager 1, jako pierwszy obiekt zrobiony przez człowieka, osiągnęła ośrodek międzygwiazdowy. Voyager 1 będzie badał międzygwiazdowe plazmę i pył aż do ukończenia misji w roku 2025.

Obraz pokazuje ogromny obłok gazu i pyłu międzygwiazdowego w Mgławicy Trójlistna Koniczyna. (Źródło: Arizona State University)

Galaktyki mogą być wiązane siłami grawitacyjnymi w podobny sposób, jak gwiazdy. Jeśli spotykamy mniej niż 50 galaktyk mówimy, że dana galaktyka stanowi część grupy galaktyk. Nasza galaktyka, Droga Mleczna jest częścią Grupy Lokalnej, która zawiera ponad 30 galaktyk. Największa w grupie galaktyka (nasza jest druga) to Andromeda, która jest wystarczająco duża, aby można ją było oglądać gołym okiem jako rozmytą plamkę na północnym niebie.

Andromeda jest podobna do naszej galaktyki - taki sam kształt spiralny - ale zawiera znacznie więcej gwiazd. Ocenia się, że zawiera około trylion gwiazd. Ostatnie badania sugerują, że Andromeda powstała miliardy lat temu w wyniku zderzenia 2 mniejszych galaktyk, co może jeszcze się powtórzyć, jako że Droga Mleczna i Andromeda poruszają się do siebie z prędkością 500 000 km/godz. Myśli się, że zderzenie może nastąpić za około 4 miliardy lat.

Nie wszystkie galaktyki w grupie są takie jak nasza. Dwiema znacznie mniejszymi galaktykami są galaktyki satelitarne okrążające Drogę Mleczną i są znane pod nazwami Dużego i Małego obłoku Magellana.

Jeśli w grupie znajduje się ponad 50 galaktyk wówczas nazywamy ją gromadą galaktyk. Gromady mogą zawierać tysiące podróżujących wspólnie galaktyk. Czasem gromady mogą się połączyć tworząc supergromadę. Supergromady są tak wielkie, że już nie wiążą się siłami grawitacyjnymi. Mogą one tworzyć ogromne ściany galaktyk rozprzestrzeniających się na miliony lat świetlnych. Jedna z takich ścian nosi nazwę Wielkiej Ściany (Coma Wall). Jej wielkość to 300 na 500 milionów lat świetlnych przy grubości 15 milionów lat świetlnych.

W astronomii potrzebne są często skale nadzwyczaj wielkie i wówczas potrzebujemy wprowadzenia nowych jednostek. Rok świetlny oznacza odległość, którą pokonuje światło w trakcie roku:

  1 rok świetlny (ly) = 9,461 x 1015 m

Inną jednostką jest parsek:

  1 parsek (pc) = 3,26 lat świetlnych (ly)

do opisu bardzo dużych odległości używamy zwykle także kilo-parseków i Mega-parseków:

  1 kilo-parsek (kpc) = 1 000 pc

  1 Megaparsek (Mpc) = 1 000 000 pc

Można też znaleźć w literaturze jednostkę astronomiczną (AU). 1 AU to średnia odległość pomiędzy Ziemią i Słońcem:

  1 AU = 149,6 x 109 m
  1 AU = 4,8481 x 10-6 pc
  1 AU = 15,813 x 10-6 ly

Kosmos jest ogromny i pełen fascynujących obiektów, które są nazbyt daleko, aby do nich dotrzeć. Z tego względu, większość tego, co wiemy na temat Wszechświata pochodzi z badania promieniowania wysyłanego przez te obiekty, fotonów, w tym promieniowania rentgenowskiego.

Korzystając z emitowanego promieniowania, jedną z rzeczy, które możemy obliczyć, jest wielkość siły grawitacyjnej generowanej przez dany obiekt. W latach 1930. astronom Fritz Zwicky odkrył, że w gromadzie galaktyki Coma mamy coś, co nazwano "brakującą masą". Gromada wykazywała znacznie większą grawitację niż można było oczekiwać. Możemy oglądać gwiazdy wykorzystując w tym celu teleskopy i możemy zobaczyć gorący gaz wewnątrz gromady korzystając z teleskopu na promieniowanie X, co pozwala na obliczenie ich mas. A jednak, efekty grawitacyjne gromady były znacznie silniejsze od oczekiwanych, co sugerowało, że mamy do czynienia z większą masą - masą, której nie możemy ujrzeć lub zmierzyć. Doprowadziło to do wprowadzenia pojęcia "ciemnej materii".

Od tego czasu rozpoczęto intensywne badania ciemnej materii. Wydaje się, że normalna materia, atomy, z których składa się Ziemia, planety, gwiazdy i materia międzygwiazdowa może odpowiadać jedynie za 4% masy Wszechświata. Czym jest cała reszta pozostaje niewyjaśnione.

Ponieważ nie możemy bezpośrednio zaobserwować ciemnej materii, znajdujemy ją poprzez obserwowanie ruchów gwiazd w galaktykach oraz galaktyk i pyłu w gromadach. Nie wiemy z czego składa się ciemna materia, ale istnieje wiele modeli teoretycznych oraz badań doświadczalnych mających to wyjaśnić. Na przykład, niektórzy uczeni sądzą, że ciemna materia, to czarne dziury wytworzone podczas Big Bangu albo brązowe karły - małe, zimne gwiazdy, które są zbyt małe, aby mogły spalać wodór na hel. Niemniej jednak, najbardziej akceptowana teoria mówi, że ciemna materia złożona jest z nieodkrytych dotąd cząstek elementarnych, zwanych w skrócie WIMPami (od ang. Weakly Interacting Massive Particles - słabo oddziałujące cząstki o dużej masie). Jeden z eksperymentów nakierowanych na badanie WIMPsów nosi nazwę DRIFT i jest prowadzony 1100 m pod ziemią w kopalni Boulby w North Yorkshire, UK.


Pobierz quiz!
1. Słońce wydziela ogromną ilość energii. Dzieje się tak, gdyż
  1. wodór ulega syntezie do helu drogą procesów jądrowych
  2. hel w wyniku syntezy jądrowej tworzy żelazo
  3. tlen ulega syntezie do węgla drogą procesów jądrowych
2. Trzy prawa opisujące ruchy planet zostały sformułowane przez
  1. Johannesa Keplera
  2. Mikołaja Kopernika
  3. Galileo Galilei - Galileusza
3. Odległość od Słońca do najbliższej gwiazdy wynosi
  1. około 1013 km
  2. w przybliżeniu 270 000 AU
  3. dokładnie 3,45 ly
4. Które z poniższych zdań są prawdziwe ?
  1. meteoryt jest większy od asteroidy
  2. rozmiar meteorytu musi być mniejszy niż 10 m
  3. meteoryt jest mniejszy od komety
  4. zarówno meteoryty, jak i komety są zbudowane ze skał i niektórych metali
  5. zarówno meteoryty, jak i asteroidy są zbudowane ze skał i niektórych metali
Pokaż odpowiedzi ...
1.a 2.a 3.b 4.b+c+e