Ewolucja Wszechświata. Układ Słoneczny

Za początek istnienia Wszechświata przyjmuje się tzw. Wielki Wybuch. Być może pojęcie wybuch nie jest adekwatne do faktu, że rozpoczął się on jednocześnie we wszystkich punktach , ale dobrze oddaje gwałtowność procesów.

Początek Wszechświata datuje się na okres 15-20 miliardów lat temu. Od tamtego momentu rozpoczęła się ewolucja Wszechświata, która trwa do dziś.

Teoria na temat powstania Wszechświata mówi, ze uformował się on z kuli charakteryzującej się bardzo wysoką temperaturą i gęstością. Wniosek ten został wyciągnięty na po odkryciu promieniowania mikrofalowego obecnego we Wszechświecie. Podejrzewa się, że jest to pozostałość po otoczce ognistej kuli.

W tzw. chwili zerowej czyli w chwili Wielkiego Wybuchu Wszechświat miał zerowy promień. Od tego momentu rozpoczęła się jego ekspansja. Na początku następował spadek temperatury promieniowania.

Wszechświat składał się wtedy głównie z fotonów, neutronów , neutrin oraz antycząstek. Były również niewielkie ilości protonów .

Na skutek ciągłego spadku temperatury tempo anihilacji przewyższyło tempo kreacji par elektron - pozyton. Wskutek tego znacznie zmniejszyła się liczba elektronów.

Temperatura nadal spadała i po czasie około stu sekund od Wielkiego wybuchu osiągnęła poziom miliarda stopni. Jest to temperatura jaką mają obecnie występujące gwiazdy. W takiej temperaturze następowało łączenie się protonów i neutronów w deuterony. One łączyły się z kolejnymi cząstkami i w rezultacie powstawały jądra helu. W tym samym czasie formowały się również jądra m.in. litu i berylu. Z części neutronów powstały protony. W ten sposób do grona pierwiastków dołączył wodór.

Po kilku godzinach od Wielkiego Wybuchu nastąpił koniec formowania się jąder pierwiastków. W ciągu następnego miliona lat ewolucja polegała tylko na ciągłej ekspansji Wszechświata i towarzyszącemu jej spadkowi temperatury. Gdy wynosiła ona kilka tysięcy stopni to rozpoczęło się powstawanie atomów. Nadal trwało rozszerzanie się Wszechświata i obniżanie temperatury. Ale zaczęły pojawiać się obszary , które zamiast zwiększać objętość zaczynały się kurczyć. . Po pewnym czasie zaczynały one rotować ze stale zwiększającą się prędkością. Został zatrzymany proces ich kurczenia. W ten sposób doszło do uformowania się galaktyk rotujących. Z innych fragmentów uformowały się nieruchome galaktyki eliptyczne. Następnym etapem było formowanie się gwiazd, a potem planet i księżyców.

Jedną z galaktyk jest nasza Galaktyka. W jej skład wchodzi Układ Słoneczny. Układem Słonecznym określa się Słońce oraz ciała niebieskie, które są ze Słońcem związane oddziaływaniami grawitacyjnymi. Zalicza się do nich : planety, księżyce planet, planetoidy, komety, meteoroidy oraz materię pyłowo - gazową.

Okres obiegu Układu Słonecznego wokół środka Galaktyki wynosi około 250 milionów lat. Prędkość Układu Słonecznego względem innych gwiazd wynosi około 20 km / s.

Wokół Słońca krąży dziewięć planet. Poniżej przedstawiono ich krótką charakterystykę.

Pierwszą planetą jest Merkury. Znajduje się on w najmniejszej odległości od Słońca ze wszystkich planet układu Słonecznego. Merkury krąży wokół Słońca po eliptycznej orbicie o mimośrodzie największym wśród innych planet. Wynosi on 0.2. Czas jednego obiegu to 88 dni. Tyle samo trwa obrót planety wokół własnej osi. Tak więc doba na Merkurym trwa 176 dni ziemskich, a rok dwa razy krócej. Merkury to planeta bardzo mała. Jego masa stanowi zaledwie 0.05 masy Ziemi.

Na powierzchni Merkurego widoczne są liczne kratery uderzeniowe, a także doliny, zagłębienia, skarpy i płaskowyże. Najbardziej znanym tworem na Merkurym jest otoczona górami tzw. Kotlina Upału o średnicy ok. 1300 km. Na powierzchni planety występują też liczne skarpy, nie spotykane na innych planetach. Prawdopodobnie powstały one we wczesnej fazie formowania się Merkurego.

Na Merkurym obecna jest jedynie szczątkowa atmosfera. Składa się ona przede wszystkim z niewielkich ilości helu, tlenu, sodu i potasu. Wydaje się, że za taki stan atmosfery odpowiedzialna jest mała masa Merkurego oraz zbyt słabe pole magnetyczne, aby utrzymać cząsteczki gazu w pobliżu planety.

Kolejną planeta pod względem oddalenia od Słońca jest Wenus. Planeta ta okrąża Słońce po prawie kołowej orbicie , jej mimośród to zaledwie 0.007. Czas pojedynczego obiegu wynosi 224.7 dnia. Natomiast czas pojedynczego obrotu wokół własnej osi to 243.16 dnia.

Wenus podobnie jak Ziemia cechuje się wyjątkowo złożoną budową geologiczną oraz bogatą rzeźbę terenu. Cała powierzchnia planety pokryta jest przez twory pochodzenia wulkanicznego. Znajdują się również dowody na silną aktywność tektoniczną. Natomiast niewiele jest tak charakterystycznych dla innych planet kraterów pouderzeniowych. Planeta ma wyjątkowo gęstą i grubą atmosferę. Tworzą ją głównie: węgla (96%), azot (3.5%). ponadto można stwierdzić obecność: dwutlenku siarki, tlenku węgla, argonu, neonu, chlorowodoru i pary wodnej. Wenus jest najjaśniejszą planetą Układu Słonecznego.

Wenus jest planetą najbliższą Ziemi. Odległości między nimi zmieniają się od 40 - 259 mln kilometrów.

Trzecią planetą pod względem oddalenia od Słońca jest Ziemia. Ziemia pod dwoma względami stanowi wyjątek wśród planet Układu Słonecznego. Po pierwsze jest jedyną planetą, na której rozwinęło się życie, a po drugie jest także jedyną planetą w ponad 70 % pokrytą wodą.

Ziemia okrąża Słońce po prawie kołowej orbicie w czasie jednego roku ziemskiego. Średnia odległość Ziemi od Słońca wynosi 149.6 milionów kilometrów.

W skład ziemskiej atmosfery wchodzą: azot (78%) i tlen (21%). Stwierdza się również obecność: dwutlenku węgla, wodoru i gazów szlachetnych. Ziemię wyróżniają z grupy planet ziemskich największe rozmiary.

Kolejna planetą w Układzie Słonecznym jest Mars. Obiega on Słońce również po prawie kołowej orbicie o mimośrodzie 0.09 w czasie 1.9 lat. Natomiast czas obrotu planety wokół własnej osi jest porównywalny z czasem obrotu Ziemi. Tak więc doba na Merkurym trwa tylko 37 minut dłużej niż doba na Ziemi.

Mars jest planetą znacznie mniejsza od Ziemi, jego masa stanowi zaledwie 0.1 masy Ziemi.

Na powierzchni planety dominują kratery pouderzeniowe. Pod tym względem planeta bardzo przypomina ziemski Księżyc. Widać także ciemne obszary zwane morzami, które kontrastują z rejonami jaśniejszymi zwanymi lądami.

Obecne są również następujące formy ukształtowania terenu: łańcuchy górskie, rozległe równiny, uskoki, szczeliny i wygasłe wulkany.

Atmosfera Marsa jest znacznie cieńsza i rzadsza niż ziemska. W jej skład wchodzą: dwutlenek węgla (95%), azot (2.7%), argon (1.6%) i tlen (0.15%). Ponadto stwierdza się obecność niewielkich ilości tlenku węgla, pary wodnej, neonu, kryptonu i ksenonu.

Mars posiada dwa księżyce, które zostały nazwane Phobos i Deimos. Na ich powierzchni również dominują kratery pouderzeniowe.

Mars wykazuje największe spośród wszystkich planet podobieństwa do Ziemi. Dlatego przypuszcza się, że mogły tam istnieć jakieś prymitywne formy życia.

Następną w kolejności planetą jest Jowisz. Jest drugą pod względem jasności planetą Układu Słonecznego. Orbita Jowisza również jest prawie kołowa. Natomiast czas obiegu wokół Słońca wynosi 11 lat i 315 dni. Okres ruchu rotacyjnego wynosi około 10 godzin. Jowisz jest największa planetą Układu Słonecznego, jego masa jest 318 razy większa od masy Ziemi.

Materiałem budulcowym Jowisza jest głównie ciekły wodór. Atmosfera Jowisza jest nieprzezroczysta i bardzo rozległa. Tworzy ja głównie wodór (80%) i hel ( 20%).Stwierdza się również obecność: metanu, amoniaku, acetylenu, tlenku węgla i pary wodnej. Jowisz posiada 16 naturalnych satelitów. Największy z nich - Ganimedes jest równocześnie największym księżycem w Układzie Słonecznym.

Szóstą pod względem oddalenia od Słońca planetą jest Saturn. Orbita Saturna charakteryzuje się mimośrodem równym 0.06, a czas obiegu wokół Słońca wynosi 29.46 lat. Okres obrotu planety wokół własnej osi to 10.2 godziny. Chociaż masa Saturna jest trzykrotnie mniejsza od masy Jowisza to i tak jest 95 razy większa od masy Ziemi.

Wnętrze Saturna to jądro żelazowo - krzemianowe, które stanowi około 20 % masy planety. Jądro otoczone przez metaliczny wodór, który następnie przechodzi w ciekły wodór z domieszką helu. Nie istnieje wyraźnie zaznaczona granica między planetą a atmosferą, bowiem warstwa wodoru płynnie przechodzi w otoczkę gazową Saturna.

Nie ma wyraźnie zarysowanej granicy między planetą , a jej atmosferą. Zasadniczymi składnikami atmosfery są: wodór (89%) i oczywiście hel (11%). Ponadto występuje amoniak, metan i woda.

Następną w kolejności planetą jest Uran. Okres obiegu planety wokół Słońca wynosi 84 lata. Natomiast czas pojedynczego obrotu planety wokół własnej osi wynosi 17.2 godziny.

Uran należy do grupy planet olbrzymów. Jednak jego masa jest tylko 14.5 razy większa od masy Ziemi. Pole magnetyczne Urana jest trzy razy silniejsze od pola ziemskiego, ale jego źródło nie jest znane.

Do czasów obecnych zostało odkrytych 15 satelitów planety.

Atmosfera Urana składa się głównie z wodoru i helu. Wyróżnia się także metan i amoniak.

Ósmą planetą pod względem oddalenia od Słońca jest Neptun. Neptun obiega Słońce w czasie prawie 165 lat po prawie kołowej orbicie.

W centrum planety występuje skaliste jądro, które jest otoczone przez warstwę lodu wodnego , amoniaku i metanu. Najbardziej zewnętrzną warstwę stanowi ciekły wodór, nad którym unosi się atmosfera. Atmosferę tworzą przede wszystkim wodór i hel. Stwierdza się również obecność metanu i amoniaku.

Absorpcja promieniowania czerwonego i podczerwonego przez metan nadaje planecie niebieskie zabarwienie.

Po powierzchni planety wędruje olbrzymi cyklon. Jest to bardzo charakterystyczne zjawisko.

Ostatnią planetą w Układzie Słonecznym jest Pluton. W chwili obecnej poddawana jest w wątpliwość przynależność Plutona do planet. Niektórzy astronomowie określają Plutona jako obiekt w pasie Kuipera.

Okres obiegu Plutona wokół Słońca wynosi 248 lat. Okres obrotu wokół własnej osi to 6.38 dnia.