Czat współpracy Demonstracja

Układ Słoneczny

Układ Słoneczny to grawitacyjnie związany układ Słońca i obiektów, które go krążą. Powstał 4,6 miliarda lat temu w wyniku grawitacyjnego zapadnięcia się gigantycznego międzygwiazdowego obłoku molekularnego. Zdecydowana większość (99,86%) masy układu znajduje się w Słońcu, a większość pozostałej masy zawarta jest w planecie Jowisz. Układ planetarny wokół Słońca zawiera osiem planet. Cztery planety układu wewnętrznego — Merkury, Wenus, Ziemia i Mars — to planety skaliste, złożone głównie ze skał i metali. Cztery planety olbrzymy układu zewnętrznego są znacznie większe i masywniejsze od planet skalistych. Dwie największe, Jowisz i Saturn, to gazowe olbrzymy, złożone głównie z wodoru i helu; kolejne dwie, Uran i Neptun, to lodowe olbrzymy, złożone głównie z substancji lotnych o stosunkowo wysokich temperaturach topnienia w porównaniu z wodorem i helem, takich jak woda, amoniak i metan. Wszystkie osiem planet ma niemal okrągłe orbity, które leżą blisko płaszczyzny orbity Ziemi, zwanej ekliptyką.

Wokół Słońca krąży nieznana liczba mniejszych planet karłowatych i niezliczonych małych ciał Układu Słonecznego. Sześć z głównych planet, sześć największych możliwych planet karłowatych i wiele mniejszych ciał jest okrążanych przez naturalne satelity, powszechnie nazywane „księżycami” po Księżycu Ziemi. Dwa naturalne satelity, księżyc Jowisza Ganimedes i księżyc Saturna Tytan, są większe od Merkurego, najmniejszej planety skalistej, choć mniej masywne, a księżyc Jowisza Kallisto jest niemal tak samo duży. Każda z planet olbrzymów i niektóre mniejsze ciała są otoczone pierścieniami planetarnymi z lodu, pyłu i małych księżyców. Pas asteroid, który znajduje się między orbitami Marsa i Jowisza, zawiera obiekty zbudowane ze skał, metalu i lodu. Za orbitą Neptuna leży pas Kuipera i dysk rozproszony, które są populacjami obiektów zbudowanych głównie z lodu i skał.

W odległych rejonach Układu Słonecznego znajduje się klasa planetoid, zwanych obiektami oderwanymi. Toczą się zażarte spory o to, ile takich obiektów będzie. Niektóre z tych obiektów są na tyle duże, że pod wpływem własnej grawitacji zaokrągliły się i tym samym zostały zaklasyfikowane jako planety karłowate. Astronomowie zazwyczaj uznają około dziewięciu obiektów za planety karłowate: asteroidę Ceres, obiekty pasa Kuipera – Pluton, Orcus, Haumea, Quaoar i Makemake – oraz obiekty dysku rozproszonego – Gonggong, Eris i Sedna. Różne populacje małych ciał niebieskich, w tym komety, centaury i międzyplanetarne obłoki pyłu, swobodnie przemieszczają się między regionami Układu Słonecznego.

Wiatr słoneczny, strumień naładowanych cząstek wypływający ze Słońca, tworzy w ośrodku międzygwiazdowym przypominający bańkę obszar ośrodka międzyplanetarnego, znany jako heliosfera. Heliopauza to punkt, w którym ciśnienie wiatru słonecznego jest równe przeciwstawnemu ciśnieniu ośrodka międzygwiazdowego; rozciąga się ona aż do krawędzi dysku rozproszonego. Obłok Oorta, uważany za źródło komet długookresowych, może również znajdować się w odległości około tysiąca razy większej niż heliosfera. Układ Słoneczny znajduje się 26 000 lat świetlnych od centrum Drogi Mlecznej w Ramieniu Oriona, które zawiera większość widocznych gwiazd nocnego nieba. Najbliższe gwiazdy znajdują się w tzw. Bąblu Lokalnym, a najbliższa, Proxima Centauri, znajduje się w odległości 4,2441 roku świetlnego.

Struktura i skład

Słowo „solar” oznacza „odnoszący się do Słońca”, co pochodzi od łacińskiego słowa „sol”, oznaczającego Słońce. Słońce jest dominującym elementem grawitacyjnym Układu Słonecznego, a jego układ planetarny utrzymuje się w stosunkowo stabilnym, powoli ewoluującym stanie dzięki odizolowanym, grawitacyjnie ograniczonym orbitom wokół Słońca.

Orbity

Planety i inne duże obiekty orbitujące wokół Słońca leżą blisko płaszczyzny orbity Ziemi, zwanej ekliptyką. Mniejsze obiekty lodowe, takie jak komety, często krążą pod znacznie większym kątem do tej płaszczyzny. Większość planet w Układzie Słonecznym posiada własne układy wtórne, krążące wokół naturalnych satelitów zwanych księżycami. Wiele z największych naturalnych satelitów obraca się synchronicznie, z jedną stroną stale zwróconą w stronę planety macierzystej. Cztery planety olbrzymy mają pierścienie planetarne – cienkie pasma drobnych cząstek, które krążą wokół nich zgodnie.

W wyniku powstania Układu Słonecznego, planety i większość innych obiektów krążą wokół Słońca w tym samym kierunku, w którym obraca się Słońce. To znaczy przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, patrząc znad bieguna północnego Ziemi. Istnieją wyjątki, takie jak kometa Halleya. Większość większych księżyców krąży wokół swoich planet w kierunku progradowym, zgodnie z ruchem obrotowym planet; Tryton, księżyc Neptuna, jest największym, który krąży w przeciwnym kierunku, w kierunku wstecznym. Większość większych obiektów obraca się wokół własnej osi w kierunku progradowym względem swojej orbity, chociaż obrót Wenus jest wsteczny.

W pierwszym dobrym przybliżeniu prawa ruchu planet Keplera opisują orbity obiektów wokół Słońca. Prawa te stanowią, że każdy obiekt porusza się po elipsie, a Słońce znajduje się w jednym z ognisk, co powoduje, że odległość obiektu od Słońca zmienia się w ciągu roku. Punkt najbliższego zbliżenia obiektu do Słońca nazywany jest peryhelium, natomiast punkt najbardziej oddalony od Słońca nazywany jest aphelium.: 9-6 Orbity planet są niemal kołowe, ale wiele komet, asteroid i obiektów Pasa Kuipera porusza się po orbitach silnie eliptycznych. Prawa Keplera uwzględniają jedynie wpływ grawitacji Słońca na orbitujące ciało, a nie wzajemne oddziaływanie grawitacyjne różnych obiektów. W ludzkiej skali czasu te dodatkowe zaburzenia można uwzględnić za pomocą modeli numerycznych: 9-6, ale układ planetarny może zmieniać się chaotycznie przez miliardy lat.

Moment pędu Układu Słonecznego jest miarą całkowitego momentu pędu orbitalnego i obrotowego posiadanego przez wszystkie jego ruchome elementy. Chociaż Słońce dominuje w układzie pod względem masy, odpowiada ono jedynie za około 2% momentu pędu. Planety, zdominowane przez Jowisza, odpowiadają za większość pozostałego momentu pędu, ze względu na połączenie ich masy, orbity i odległości od Słońca, z potencjalnie znaczącym wkładem komet.

Kompozycja

Ogólna struktura mapowanych regionów Układu Słonecznego składa się ze Słońca, czterech mniejszych planet wewnętrznych otoczonych pasem głównie skalistych planetoid oraz czterech planet olbrzymów otoczonych pasem Kuipera, w większości lodowych obiektów. Astronomowie czasami nieformalnie dzielą tę strukturę na oddzielne regiony. Wewnętrzny Układ Słoneczny obejmuje cztery planety skaliste i pas planetoid. Zewnętrzny Układ Słoneczny znajduje się poza planetoidami, w tym cztery planety olbrzymy. Od czasu odkrycia Pasa Kuipera, najbardziej zewnętrzne części Układu Słonecznego są uważane za odrębny region składający się z obiektów znajdujących się za Neptunem.

Głównym składnikiem Układu Słonecznego jest Słońce, gwiazda o małej masie, która zawiera 99,86% znanej masy układu i dominuje nad nim grawitacyjnie. Cztery największe ciała krążące wokół Słońca, planety olbrzymy, odpowiadają za 99% pozostałej masy, a Jowisz i Saturn łącznie za ponad 90%. Pozostałe obiekty Układu Słonecznego (w tym cztery planety skaliste, planety karłowate, księżyce, asteroidy i komety) łącznie stanowią mniej niż 0,002% całkowitej masy Układu Słonecznego.

Słońce, podobnie jak Jowisz i Saturn, składa się w około 98% z wodoru i helu. W Układzie Słonecznym występuje gradient składu chemicznego, powstały pod wpływem ciepła i ciśnienia światła pochodzącego z wczesnego okresu istnienia Słońca; obiekty bliższe Słońca, na które większy wpływ ma ciepło i ciśnienie światła, składają się z pierwiastków o wysokich temperaturach topnienia. Obiekty położone dalej od Słońca składają się głównie z materiałów o niższych temperaturach topnienia. Granica w Układzie Słonecznym, poza którą te lotne substancje mogą się łączyć, nazywana jest linią szronu i leży w odległości około pięciokrotności odległości Ziemi od Słońca.

Obiekty wewnętrznego Układu Słonecznego zbudowane są głównie z materiałów skalistych, takich jak krzemiany, żelazo czy nikiel. Jowisz i Saturn składają się głównie z gazów o wyjątkowo niskich temperaturach topnienia i wysokiej prężności par, takich jak wodór, hel i neon. Lody, takie jak woda, metan, amoniak, siarkowodór i dwutlenek węgla, mają temperatury topnienia sięgające kilkuset kelwinów. Można je znaleźć w postaci lodu, cieczy lub gazu w różnych miejscach Układu Słonecznego. Substancje lodowe stanowią większość satelitów planet olbrzymów, a także większość Urana i Neptuna (tzw. „lodowych olbrzymów”) oraz licznych małych obiektów znajdujących się poza orbitą Neptuna. Razem gazy i lody określane są jako substancje lotne.