Pojęcie Układu Słonecznego powinno nam od razy przywodzić na myśl Słońce oraz ogół ciał niebieskich, poruszających się w jego otoczeniu, utrzymywane przez siły jego pola grawitacyjnego. Pochodzenie Układu Słonecznego datuje się na około 5 - 6 mld lat - powstał on z obłoku materii, złożonej z pyłów i gazów. Wyróżniamy w nim następujące obiekty: Słońce, planety, księżyce, planetki, komety i meteroidy.
- Słońce to centralna gwiazda układu. W jej wnętrzu, dochodzi do pewnych reakcji jądrowych przemian wodoru w hel, w wyniku których Słońce może świecić jak każda potencjalna gwiazda dzięki światłu własnemu. Buduje jest głównie wodór i hel, które zajmują 99,9% masy Słońca. Resztę wypełniają pierwiastki w liczbie 65. Słońce zajmuje około 99,8% masy całkowitego układu. Jest kształtu kulistego a wielkość średnicy jest około 109 razy większa od średnicy ziemskiej.
- Planeta to ciało niebieskie, które obiega gwiazdę. W jej wnętrzu nie ma żadnych reakcji jądrowych, będących jakimkolwiek źródłem energii jak to ma miejsce w przypadku gwiazd.
- Planetki, nazywane również planetoidami albo asteroidami, są ciałami niebieskimi o wielkości średnicy dochodzącej do 1000 km, posiadające nieregularne kształty, ich geneza związana jest głównie z rozbiciem planet. Najwięcej planetoid znajduje się w szerokim pasie, pomiędzy orbitami planet: Marsa i Jowisza.
- Księżyc to naturalny satelita w przestrzeni kosmicznej. Księżyc jest ciałem obiegającym po własnej orbicie planetę, nie zaś Słońce. Nasz Układ Słoneczny liczy 61 księżyców.
- Komety to ciała niebieskie, obiegające gwiazdę centralną, po torze o kształcie wydłużonych orbit, buduje je w przeważającej części lód. Rozmiarowi komety mieszczą się w przedziale wielkości średnicy od 1 do 50 km.
- Meteoroidami nazywamy krążące wokoło Słońca niewielkich rozmiarów bryły zbudowane ze skał, posiadające rozmiary mniejsze od 1 kilometra.
Układ Słoneczny posiada 9 planet, obiegających Słońce w tym samym kierunku. Płaszczyzny ich orbit, za wyjątkiem orbit Merkurego i Plutona, położone są na jednym poziomie. Planety można podzielić na planety, należące do grupy ziemskiej (planety wewnętrzne) oraz grupy olbrzymów (planety zewnętrzne).
- Planety wewnętrzne (zwane ziemskimi) - to: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars - charakteryzują się małymi rozmiarami, znacznym stopniem gęstości i określoną warstwową budową wewnętrzną. Wszystkie we wnętrzu posiadają żelazne jądra, otacza je płaszcz ziemski.
- Planety zewnętrzne - należą do nich: Jowisz, Saturn, Uran, Neptun i Pluton. Za wyjątkiem Plutona posiadają one niewielkie rozmiary, niewielką gęstość, budowę złożoną z cieczy i gazów. Nie jest to naukowo udowodnione, lecz prawdopodobnie wszystkie posiadają skaliste jądro. Pluton swymi właściwościami podobny jest do grupy ziemskiej.
Ruch obiegowy i jego następstwa
Ziemia wykonuje dwa rodzaje ruchów - ruch obrotowy - wirowy - wokoło własnej osi jak również ruch obiegowy po orbitach wokół Słońca. Ruch ten został wykryty i opisany w sposób naukowy i czytelny Mikołaj Kopernik.
Ruchem obiegowym nazywamy ruch, odbywający się po orbicie w kształcie elipsy wokoło centralnie położonego Słońca, które nie jest położone idealnie w środku tejże elipsy, lecz w miejscu jej ogniskowych. Dlatego dystans pomiędzy Ziemią a Słońcem ulega zmianom podczas ruchu obiegowego. Punktem najbardziej oddalonym od Słońca zwiemy aphelium - jest to data około 5 lipca a Ziemia oddalona jest od Słońca o około 152 mln km. Miejsce na orbicie, gdy Ziemia znajduje się najbliżej Słońca, to znaczy w odległości około 147 km, nazywamy peryhelium, jest to data około 2 stycznia. Czas jednego pełnego obiegu Ziemi wokoło Słońca wynosi 365 dni 5 godzin 48 minut i 49 sekund ( jest to tzw. rok gwiazdowy).
W czasie ruchu obiegowego Ziemi wokoło Słońca, kąt nachylenia osi obrotu Ziemi wynosi niezmiennie 66 stopni 33 minuty. Stałe ułożenie osi ziemskiej podczas ruchu obiegowego to główna przyczyna zmiennego w czasie roku stopnia oświetlenia oraz ogrzania globu ziemskiego.
W dniach 21 III i 23 IX kat padania promieni słonecznych w stosunku do płaszczyzny równikowej wynosi 90 stopni. Te dni nazywamy dniami równonocy - dzień jest równa nocy. W tych dniach cała kula ziemska jest równomiernie oświetlona. 21 III to początek astronomicznej wiosny, a 23 IX to początek astronomicznej jesieni.
Dnia 21 VI promienie słoneczne padają pod katem prostym ( to znaczy, że Słońce góruje w zenicie) na płaszczyznę zwrotnikową półkuli północnej (zwrotnik Raka). Półkula północna notuje wtedy najdłużej trwający dzień w roku - zwany dniem z przesileniem letnim. Datą tą zaczyna się astronomiczne lato na obszarze półkuli północnej. Na terenach powyżej koła podbiegunowego północnego rozpoczyna się dzień polarny, a na terenach półkuli południowej powyżej koła podbiegunowego południowego - rozpoczyna się noc polarna.
W dniu 22 XII wiązka promieni słonecznych pada prostopadle na płaszczyznę południowego zwrotnika - zwrotnika Koziorożca. Datą tą rozpoczynamy astronomiczną zimę na obszarze półkuli północnej. Jest to data najkrótszego dnia w roku na tejże półkuli. Powyżej koła podbiegunowego północnego panują warunki nocy polarnej, a powyżej koła podbiegunowego na półkuli południowej - warunki dnia polarnego.
Następstwa ruchu obiegowego Ziemi:
Do następstw ruchu obiegowego Ziemi należy:
- strefowość w oświetleniu powierzchni Ziemi: zaznacza się strefa międzyzwrotnikowa, dwie strefy umiarkowanych szerokości geograficznych, dwie strefy podbiegunowe zwane polarnymi
- następstwo pór roku, ponieważ te same obszary na powierzchni Ziemi oświetlane są w przeciągu roku przez zmienną ilość światła i dociera tam zmienna ilość ciepła
- zmiany w położeniu Słońca nad horyzontem - różny moment górowania Słońca nad horyzontem
- zróżnicowanie długości długość dnia i nocy
- zamienność punktów wschodów oraz zachodów Słońca na linii horyzontu
- strefowość klimatyczna, roślinności i gleb na kuli ziemskiej
Ruch obrotowy Ziemi
Ruchem obrotowym kuli ziemskiej nazywamy ruch wirowy Ziemi wokoło własnej osi, trwający dokładnie 23 godziny 56 minut 3,44 sekundy. Jest to tak zwana doba gwiazdowa. Kierunek ruchu obrotowego Ziemi, czyli ruchu wirowego, jest z zachodu w kierunku wschodnim, a więc w przeciwna stronę do pozornego ruchu Słońca.
Zjawiska generowane ruchem obrotowym Ziemi odznaczają się w kształtowaniu rytmu w przyrodzie jak również w regulacji życia człowieka. Najważniejszymi następstwami są:
- zmienność dnia i nocy
- zmienność wysokości Słońca nad linią horyzontu, obserwowana w czasie dnia
- widoma wędrówka Słońca i gwiazd po nieboskłonie z kierunku wschodniego na zachodni
- spłaszczenie kuli ziemskiej na obszarach biegunowych
- oddziaływanie siły Coriolisa , która ma wpływ na odchylenie kierunku poruszających się ciał - w prawą stronę na półkuli północnej i w lewą stronę na półkuli południowej. Siła ta wpływa na kierunek poruszania się m. in.: wiatrów, prądów morskich, wód rzek w korytach rzecznych.
- przymus stosowania i upowszechnienia dobowego pomiaru czasu, wprowadzenie stref czasowych i generowanej nimi granicy zmiany daty.
