2015-12-07
Autor: nTimes

Układ Słoneczny: Imperium Słońca i wyjątkowej (?) Ziemi

Solar-System-Sun-Planets(…) Zatem Wszechświat musi przenikać jakaś kosmiczna świadomość, która określa stan w jakim się znajdujemy. Niektórzy, na przykład laureat Nagrody Nobla, Eugene Wigner, uważają, że to dowodzi istnienia Boga lub innej kosmicznej świadomości
Michio Kaku „Fizyka rzeczy niemożliwych”

Układ słoneczny to układ planetarny składający się z gwiazdy (Słońca) oraz powiązanych z nią grawitacyjnie ciał niebieskich. Największe z nich to planety – licząc od Słońca – Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. Sześć z nich ma swoje satelity-księżyce, których jak na razie doliczono się 173.

Poza tym do Układu Słonecznego należy również pięć planet karłowatych. Są to Ceres – planetoida z pasa głównego (czyli obszaru między Marsem a Jowiszem) oraz obiekty transneptunowe – Pluton, HaumeaMakemake oraz Eris, największa z planet karłowatych, a poza tym miliardy, a może nawet setki bilionów małych ciał Układu Słonecznego – planetoidy, komety, meteoroidy i pył międzyplanetarny.

Cztery planety skaliste – licząc od Słońca – są to Merkury, Wenus, MarsZiemia, mają orbity najbardziej zbliżone do Słońca. Dalej, za orbitą Marsa znajduje się pas planetoid składający się ze skalistych obiektów niewielkich rozmiarów, następnie cztery planety zewnętrzne – gazowe olbrzymy z największą planetą Układu – Jowiszem. Za orbitą Neptuna, najbardziej oddalonej od Słońca planety znajduje się pas Kuipiera, podobnie jak pas planetoid, złożony z niewielkich obiektów skalnych i skalno-lodowych. Za pasem Kuipera dysk rozproszony, dalej przestrzeń zwana heliopauzą i wreszcie obłok Oorta.

Położenie w Galaktyce

Układ Słoneczny znajduje się w galaktyce Drogi Mlecznej. Droga Mleczna jest galaktyką spiralną z poprzeczką. Średnica galaktyki to około 100 tysięcy lat świetlnych (rok świetlny – przyjmuje się w przybliżeniu, że jest to odległość około 9,5 biliona kilometrów). W Galaktyce znajduje się około 200 miliardów gwiazd.

Słońce jest gwiazdą położoną w jednym z mniejszych ramion spirali (tzw. ramię Oriona) w odległości około 25 do 28 tysięcy lat świetlnych od środka galaktyki, który obiega go z prędkością 220 km/s. Pełne okrążenie – rok galaktyczny, trwa od 225 do 250 milionów lat.

Okolice Słońca są mniej „zagwieżdżone”; gwiazdy skupiają się w centrach galaktyk. Najbliższy kraniec Drogi Mlecznej znajduje się w odległości tysiąca lat świetlnych, a więc o wiele dalej niż jej środek. To peryferyjne położenie jest bardzo korzystne z punktu widzenia życia na Ziemi. Dzięki większej odległości od centrum galaktyki nie dociera do nas intensywne promieniowanie emitowane przez skupione w jądrze galaktyki gwiazdy.

Orbita Słońca jest zbliżona do okręgu, a prędkość orbitalna jest podobna do prędkości ramion, co sprawia, że przejście między nimi rzadko ma miejsce. To sprawia, że rzadziej jesteśmy narażeni na wybuchy supernowych w sąsiedztwie, prawdopodobnej przyczyny większości ziemskich wymierań.

Sąsiedztwo Słońca

Jest nim Lokalny Obłok Międzygwiazdowy, czyli obłok międzygwiazdowy, w którym porusza się obecnie Układ Słoneczny.

Wymiary obłoku ocenia się na 30 lat świetlnych, a jego temperaturę na 6000 stopni Celsjusza, czyli zbliżoną do temperatury powierzchni Słońca. Materia w Obłoku jest bardzo rozrzedzona; jej gęstość wynosi 0,1 atomu na centymetr sześcienny – dla porównania przeciętna gęstość atmosfery ziemskiej to 2,7×1019 (w tych samych jednostkach). Układ Słoneczny nie jest na stałe z nim związany – prawdopodobnie za 20 000 lat Słońce opuści Obłok, w który weszło od 44 000 do 150 000 lat temu.

Ewentualny negatywny wpływ Obłoku na Ziemię neutralizują wiatr słoneczny i pole magnetyczne Słońca.

WP-Blind

Najbliżsi sąsiedzi gwiezdni

Przez „najbliższe sąsiedztwo” rozumie się w astronomii odległość do 10 lat świetlnych.

Najbliżej Słońca (4,2 roku świetlnego) znajduje się mały czerwony karzeł Proxima Centauri, należący potrójnego układu gwiazd. Należą do niego poza wspomnianym czerwonym karłem, ciasno związana para podobnych do Słońca gwiazd alfa Centauri A i B. Przypuszcza się, że w układzie znajduje się co najmniej jedna planeta. Trochę dalej znajdują się czerwone karły gwiazda Barnarda (5,9 lat świetlnych), Wolf 359 (7,8 lat świetlnych), Lalande 21185 (8,3 lat świetlnych).

Najbliższa pojedyncza gwiazda podobna do Słońca to tau Ceti. Oddalona jest o 11,9 lat świetlnych, jej masa stanowi 80% masy Słońca, a jasność to 44% jasności naszej gwiazdy. W grudniu 2012 roku ogłoszono, że gwiazdę okrąża pięć planet, zaliczanych do egzoplanet, czyli bliźniaczych planet Ziemi.

Układ planetarny podobny do słonecznego odkryto też wokół gwiazdy epsilon Eridani, gwiazdy od Słońca czerwieńszej, w odległości 10,5 lat świetlnych. Podejrzewa się, że krążą wokół niej co najmniej dwie planety, z których jedna jest olbrzymem gazowym podobnym do Jowisza.

PREHISTORIA I PRZYSZŁOŚĆ UKŁADU SŁONECZNEGO

Obłok molekularny, z którego wyewoluowało Słońce, a potem Układ Słoneczny powstał już w momencie hipotetycznego Wielkiego Wybuchu, ponad 13,7 miliarda lat temu.

Była to dość rzadka chmura gazu oraz pyłu kosmicznego, czyli materii wypełniającej przestrzeń kosmiczną złożona z cząstek o wielkości od kilku atomów do 0,1 mm średnicy (zależnie od położenia rozróżniamy m.in. pył międzygwiazdowy, pył międzyplanetarny, pył międzygalaktyczny). Pierwotny obłok składał się głównie z atomów wodoru (77%) i helu (około 21%). Znajdowały się w nim również śladowe ilości cięższych pierwiastków – w postaci ziaren pyłu, pochodzące z wybuchu gwiazd supernowych.

Prawdopodobnie historia samego Układu zaczęła się w momencie wybuchu supernowej w sąsiedztwie – to doprowadziło do zaburzeń wewnątrz gazowo-pyłowej chmury, zwiększeniu się jej gęstości, przede wszystkim w centrum, gdzie zaczęła się formować protogwiazda, przyszłe Słońce. Wokół tworzył się dysk protoplanetarny, czyli zagęszczenie pyłów i gazów wokół młodej gwiazdy.

Narodziny gwiazdy

Słońce jest gwiazdą II generacji, narodziło się na późniejszym etapie rozwoju Wszechświata, około 4,57 miliarda lat temu. Budowa naszej gwiazdy różni się od składu starszych gwiazd populacji I, które kończyły „życie” wybuchając jako supernowe.

Czołową kandydatką na kolejną supernową w naszej Galaktyce jest gwiazda ro Kasjopei – pisze Stephen Hawking (ur. w 1942 r.) w „Jeszcze krótszej historii czasu” – która szczęśliwie znajduje się w bezpiecznej odległości niecałych 10 tysięcy lat świetlnych od nas.

Pierwszy etap formowania się młodej gwiazdy to zapadanie się pod wpływem grawitacji wokół zagęszczenia w obłoku międzygwiazdowym. Obłok materii rozgrzewa się, ale reakcje termojądrowe jeszcze nie zachodzą.

Proces zapadania się w przypadku gwiazdy o masie Słońca trwa około 10 milionów lat (od postaci zagęszczonego obłoku do gwiazdy ciągu głównego, czyli gwiazd jasności tej samej co Słońce). Kurczenie się Protosłońca powodowało szybki wzrost temperatury we wnętrzu wskutek zamiany energii grawitacyjnej na energię cieplną. Transport energii na powierzchnię odbywał się za pomocą mieszania się mas gazu (konwekcji).

Kiedy temperatura powierzchni Protosłońca wzrosła z 1000 do 10 000 K (kelwinów – czyli jednostek temperatury stosowanych w astronomii – porównanie ze stopniami w skali Celsjusza – 373,15 kelwinów = 100 stopni Celsjusza) przyszłe Słońce zaczęło świecić. W momencie, gdy temperatura we wnętrzu gwiazdy doszła do 10 000 kelwinów, rozpoczęła się reakcja termojądrowa (przemiana wodoru w hel), a jednocześnie zakończył się proces zapadania, bo energia powstała w wyniku reakcji termojądrowej zaczęła powstrzymywać siłę grawitacji.

W sile wieku

Słońce stało się gwiazdą ciągu głównego. Ciąg główny jest najdłuższym i najbardziej stabilnym okresem w życiu Słońca.

Sun-Harvard-Spectral-ClassificationNa etapie ciągu głównego znajduje się większość gwiazd w okolicach naszego Układu, jednak większość z nich to czerwone karły. W porównaniu do innych gwiazd w Galaktyce Słońce należy do gwiazd dużych i jasnych. Gwiazdy jaśniejsze i gorętsze występują rzadko. Powszechne natomiast są gwiazdy ciemniejsze i chłodniejsze. Wszystkie gwiazdy ciągu głównego wypromieniowują energię z syntezy wodoru w hel.

W jądrze Słońca panuje temperatura 15,7 milionów kelwinów, a na jego powierzchni (w fotosferze) „tylko” 5780. Natomiast korona też jest bardzo gorąca: ma 3-5 mln kelwinów (około 4 mln °C).

Słońce jest gwiazdą w „sile wieku” – jest w ciągu głównym od 5 miliardów lat i pozostanie w nim jeszcze kolejne 5 miliardów. Wskazują na to obliczenia, z których wynika, że zapasy wodoru nie są jeszcze na wyczerpaniu (Skład fotosfery: wodór – 73,5%, hel 24,8%). Narastająca liczba tych syntez powoduje, iż Słońce staje się coraz jaśniejsze. Poprzednio, na pierwszych etapach życia, jasność Słońca wynosiła 75% obecnej.

Przez 4,6 mld lat, które Słońce spędziło w ciągu głównym, jego promień wzrósł o około 12%, temperatura jądra – o około 16%, jasność – o 40%.

Hertzsprung-Russel-Diagram

SKOMENTUJ

Zaloguj się i napisz komentarz.

Poznaj Chiny

Artykuły w Kategoriach:

Ziemia Nocą

Teleskop Hubble'a