Układ Słoneczny – układ planetarny składający się ze Słońca i powiązanych z nim grawitacyjnie ciał niebieskich.
 |
| (Układ Słoneczny) |
Grzegorz S.
Pokazywanie postów oznaczonych etykietą Układ Słoneczny. Pokaż wszystkie posty
Pokazywanie postów oznaczonych etykietą Układ Słoneczny. Pokaż wszystkie posty
30.4.17
Powstanie Układu Słonecznego
Słońce jest naszą najbliższą gwiazdą. Jego promieniowanie wpływa na całą naszą przyrodę. Bez Słońca nie było by planet ani nie powstałoby życie na Ziemi. Jednym słowem nie było by nas.
Wszystko zaczęło się ponad 4,5 mld lat. Potężny obłok pyłu, gazu i prostych cząsteczek, wypełniający przestrzeń między gwiazdami w naszej Galaktyce, Drodze Mlecznej, zaczął się zapadać pod wpływem własnej siły ciążenia. Wskutek ciągłego wypromieniowania energii gorący pierwotnie obłok ochłodził się do tego stopnia, że ciśnienie gazu w jego wnętrzu nie mogło już zrównoważyć grawitacji. Pierwotnie obłok ten miał dość nieregularny kształt oraz moment pędu, czyli obracał się wokół własnej osi. Podczas gdy coraz bardziej się zapadł, a przy tym, oczywiście, kurczył, wirował coraz szybciej. Mamy tu więc doczynienia z tym samym zjawiskiem, jakie możemy zaobserwować u łyżwiarza figurowego wykonującego piruet: gdy przybliża do ciała szeroko początkowo rozpostarte na boki ramiona, wiruje coraz szybciej. Równolegle do osi obrotu działa w obłoku w zasadzie jedynie siła ciążenia, natomiast prostopadle do niej zarówno grawitacja, jak i siła odśrodkowa. Obłok kurczył się więc przede wszystkim w kierunku zgodnym z osią obrotu, a w mniejszym stopniu prostopadle do niej, tak że w końcu powstał mniej lub bardziej wyraźnie ukształtowany gazowo-pyłowy dysk ze stosunkowo gęstym jądrem.
Dalsze zagęszczanie się obłoku zależy teraz głównie od tego, jak duży jest jego moment pędu, a co za tym idzie-siła odśrodkowa. Zbyt duży moment pędu może bowiem przeszkodzić ześrodkowaniu się mas gazu. Obłok musi więc przede wszystkim pozbyć się momentu pędu. Jednak z godnie z prawami natury moment ten nie może bezpowrotnie przepaść. Jego część musi więc zostać przekazana innemu partnerowi. Jak obłok zdoła to zrobić?. Po pierwsze może się podzielić, to znaczy rozpaść na dwa lub trzy mniejsze obłoki, z których każdy przejmie część pierwotnego całkowitego momentu pędu i stanie się gwiazdą, dzięki czemu powstanie układ podwójny lub wielokrotny.
Wariant ten jest pójściem po linii najmniejszego oporu, gdyż co najmniej trzy czwarte wszystkich gwiazd narodziło się jako gwiazdy podwójne lub nawet potrójne.
Inny wariant znacznie rzadszy: gwiazda przychodzi na świat jako jedynaczka, a to oznacza, że nie ma innego wyjścia, jak tylko przemieścić moment pędu z masywnego jądra do otaczającego go gazowo-pyłowego dysku, a z niego- na obrzeża obłoku. Moment pędu w środku dysku jest więc teraz odpowiednio mały, by gaz i pył mogły się tu zagęścić w stosunkowo powoli obracającą się kulę, tak zwaną protogwiazdę. Większa część momentu pędu zawarta jest wówczas w zewnętrznych częściach gazowo-pyłowego dysku i zostanie później przejęta przez planety, które z niego powstaną. W naszym Układzie Słonecznym jest to szczególnie wyraźnie widoczne: Słońce skupia wprawdzie około 99,8% całkowitej masy Układu, ale udział Słońca w łącznym momencie pędu wynosi tylko 0,5%. Praktycznie wic cały moment pędu Układu Słonecznego zawarty jest w rotacyjnych i orbitalnych momentach pędu planet.
Na końcu tego procesu ewolucyjnego, który trwał około miliona lat, pojawiła się protogwiazda-gwiezdny noworodek. I ta dziecina się rozwijała. Dzięki sile przyciąganie ściągała coraz więcej gazu z otaczającego ją dysku, w związku z czym jej masa stale rosła. Gęstniało jednocześnie jej jądro za sprawą ciągle zwiększającej się grawitacji. Spadanie mas gazu na powierzchnię protogwiazdy oraz wzrost jej gęstości coraz bardziej rozgrzewały jej jądro, tak że w końcu zaczęła świecić. W tym stadium zużywała swą energię wyłącznie na drodze przekształcania energii grawitacyjnej w promieniowanie. Protogwiazda, której masa odpowiadała masie naszego Słońca, mogła wypromieniować od sześciu do sześćdziesięciu razy więcej energii niż Słońce. Mimo to nie byłą wówczas widoczna. Emitowała bowiem energię głównie w postaci wysokoenergetycznych fotonów, natychmiast pochłanianych przez atomy wchodzące w skład otaczającego ją obłoku gazowo-pyłowego. Dalsze procesy emisji i absorpcji powodowały stopniowy wzrost długości fali promieniowania, a zarazem spadek jego energii. Dopiero gdy promieniowanie ostygło do tego stopnia, że przekształciło się w fale podczerwone, zaczęło przenikać przez otaczający gaz. Protogwiazda zdradzała swą obecność zatem tylko dlatego, że pobudzała obłok do intensywnego świecenia w podczerwieni.
Z czego składa się ta młodociana gwiazda? Powstała ze zgęszczonego fragmentu obłoku gazowo-pyłowego, który był złożony z atomów, które w początkowej fazie istnienia Wszechświata zostały utworzone podczas tak zwanej nukleosyntezy pierwotnej. W Kosmosie znajdowały się wtedy praktycznie wyłącznie wodór i hel, w stosunku trzy do jednego. Powstało oprócz tego trochę deuteru, mniej więcej dwa jądra tego izotopu wodoru na 100 000 jąder zwykłego wodoru, i jeszcze w przybliżeniu 100 000 razy mniej litu. Taki sam był skład obłoków materii międzygwiazdowej, czyli ośrodka międzygwiazdowego, wzbogacony dodatkowo niewielką ilością pyłu i pierwiastkami ciężkimi pochodzącymi z wybuchu nieistniejącej już wtedy, masywnej gwiazdy (supernowej). Protogwiazda, będąca dzieckiem takiego obłoku, składała się zatem, z grubsza rzecz biorąc, z 75% wodoru, 25% helu oraz śladowych ilości deuteru i cięższych pierwiastków.
Protogwiazda stawała się więc coraz gorętsza, gorętsza, a w jej jądrze stale wzrastało ciśnienie. W końcu zgęstniała do tego stopni, że jej temperatura osiągnęła około miliona stopni. Teraz do zachodzącego dotychczas wyzwalania energii wskutek zapadania się prasłońca doszło jeszcze jej wytwarzanie na drodze kolejnego procesu. Przy tak wysokiej temperaturze jąder deuteru i zwykłego wodoru zderzały się bowiem na tyle mocno, że łączyły się, tworząc hel-3. Jest to jądro helu, w którym brakuje jednego nukleonu, a dokładniej -jednego neutronu. Hel-3 to jeden z izotopów helu. Od tej chwili młoda gwiazda uzyskiwała swą energię dodatkowo z procesów reakcji termojądrowej, w tym wypadku tak zwanego spalania deuteru, czyli fuzji (syntezy jądrowej) deuteru i zwykłego wodoru.
Powstające wówczas wysokoenergetyczne fotony (kwanty gamma) nie mogły jednak swobodnie opuszczać prasłońca ze względu na jego wielką gęstość. Niemniej wyzwolona energia musiała zostać w jakiś sposób odprowadzona na powierzchnię protogwiazdy, która w przeciwnym razie szybko by wybuchała. Ponieważ nie było to możliwe (lub też możliwe tylko w bardzo ograniczonym stopniu) na drodze promieniowania, przyroda zastosowała inną metodę, znaną nam najlepiej z kuchni. Gdy woda w garnku zacznie wrzeć, transportuje ciepło od dna do samej góry. Gorące bąble wody wznoszą się, ochładzają na powierzchni i na powrót opadają. Proces ten określa się mianem konwekcji. Całą zawartość garnka zostaje dzięki niemu dokładnie wymieszana.
To samo dotyczy naszej protogwaizdy. Choć stężenie deuteru było w niej bardzo małe, w opisanym procesie powstawała duża ilość energii w postaci ciepła, które dzięki konwekcji zostawało dość równomiernie rozprowadzone we wnętrzu tego młodego ciała niebieskiego. Pod wpływem zachodzących procesów protogwiazda pęczniała. Młodociana gwiazda o masie Słońca mogła w tym stadium mieć pięciokrotnie większą od niego średnicę. Ponieważ konwekcja nieustannie dostarczała do jej jądra - a więc do miejsca, w którym było najgoręcej i gdzie przebiegały reakcje termojądrowe-nowego paliwa, ów proces skończył się, gdy wyczerpał się cały zapas deuteru, jakim protogwiazda dysponowała.
Gdy spalanie deuteru się zakończyło, znikło również ciśnienie termiczne we wnętrzu protogwiazdy. Górę wzięła grawitacja i młoda gwiazda zaczęła się ponownie kurczyć. Jej gęstość zwiększała się, stale rosła również temperatura jej wnętrza. Gdy osiągnęła około 15 mln stopni, rozpoczęła się kolejna reakcja termojądrowa, spalanie wodoru. W procesie tym poprzez kilka kolejnych etapów przejściowych dochodzi do połączenia się czterech jąder wodoru-czyli innymi słowy, czterech protonów- w jądro helu. Teraz gwiazda mogła już do wytwarzania energii wykorzystać swe olbrzymie zasoby wodoru.
Wraz z rozpoczęciem spalania wodoru protogwiazda stała się wreszcie prawdziwą gwiazdą, która od tej chwili, zależnie od masy początkowej, może korzystać ze swych zapasów wodoru od miliona do stu miliardów lat. Ciśnienie promieniowani, które działa podczas tego procesu we wnętrzu gwiazdy, równoważy jej siłę ciążenia i przeciwdziała dalszemu zapadaniu się. W przypadku naszego Słońca doszło do tego mniej więcej po 40 mln lat jego ewolucji. Jak się jeszcze przekonamy, jest to stosunkowo krótki okres w porównaniu z czasem, przez który Słońce, począwszy od tego momentu, wytwarza energię ze spalania swych niezmiernie wielkich zapasów wodoru.
Proces spalania wodoru jest dla istnienia naszego Słońca tak ważny, że zasługuje na nieco dokładniejsze omówienie. Słońce zawdzięcza mu przecież energię, którą codziennie tak szczodrze wysyła w przestrzeń kosmiczną w postaci światła, ciepła i szybkich cząstek. Tak więc, z czterech protonów powstaje jedno jądro helu. Cztery protony mają masę równą 4,0313 jednostki masy atomowej, jest więc lżejsze od nich o 0,71%. Dlaczego tak się dzieje? Przy połączeniu się czterech protonów została wyzwolona energia wiązania. Jest ona tożsama z energią, jaką należałoby zużyć, by jądro helu rozbić na jego części składowe. Zgodnie ze słynnym wzorem Einsteina energia równa się masie pomnożonej przez prędkość światła do kwadratu. Przeliczając zatem podaną powyżej utratę masy na energię, otrzymujemy wartość 26,731 MeV (jeden MeV, czyli megaelektronowolt, to energia, jaką uzyskuje elektron przyspieszony przez różnicę potencjałów miliona woltów lub około 4,3 bilionowych części dżula(J)). Dla uzmysłowienia tej wartości należy zauważyć, że do ogrzania jednego grama wody o jeden stopień Celsjusza niezbędna jest energia wynosząca 4,185 J. Pod względem absolutnej wielkości te 4,3 bilionowe części dżula, które zostają wyzwolone podczas jednego (tylko jednego) procesu syntezy jądrowej to bardzo mało, ale i tak jest to około dziesięciu razy więcej, niż można uzyskać z wszelkich innych typów reakcji termojądrowej.
Energia ta musiała jednak gdzieś się podziać. Pewną jej część otrzymywały i unosiły neutrina, cząstki powstające podczas procesu syntezy jądrowej i bez przeszkód opuszczające gwiazdę. reszta, podobnie jak to już było przy spalaniu deuteru, przypadała na wspomniane powyżej wysokoenergetyczne fotony, czyli kwanty gamma. W przeciwieństwie do neutrin nie mogą one jednak pożegnać się z gwiazdą raz na zawsze, gdyż jest ona dla nich po prostu za gęsta. Nasze Słońce też nie wypromieniowuje licznych kwantów gamma, lecz głównie światło widzialne oraz podczerwone w postaci ciepła. Gdyby kwanty gamma wydostawały się bez przeszkód na powierzchnię gwiazd, byłoby dla nas, a także w ogóle dla życia, niezwykle groźne. Kwanty te mają bowiem tak wielką energię, że w krótkim czasie zniszczyłyby na Ziemi wszystkie formy życia.
Jeśli zatem kwanty gamma nie pojawią się na powierzchni Słońca, to znaczy, że na swej drodze do niej muszą przechodzić jakieś przeobrażenia. I rzeczywiście, są one nieustannie rozpraszane na elektronach wchodzących w skład materii gwiazdowej, pochłaniane i ponownie emitowane przez jony. Przy każdym takim procesie kwant przekazuje część swej energii partnerowi reakcji, zyskując w zamian większą długość fali. Zanim wynurzy się w końcu na powierzchnię gwiazdy, straci już tyle energii, że przekształci się w ubogi energetycznie foton z zakresu światła widzialnego lub podczerwonego.
Ale droga z wnętrza gwiazdy jest długa i trudna. Rozpraszanie i reemisja są ukierunkowane. Oznacza to, że fotony są praktycznie rzecz biorąc bez przerwy przerzucane tu i tam między elektronami i jonami, czasem w kierunku powierzchni gwiazdy, to znów w bok, a nawet z powrotem do jej środka. W ten sposób foton wędruje po długiej zygzakowatej trasie, by w końcu opuścić macierzystą gwiazdę. Oczywiście trwa to bez porównania dłużej, niż gdyby foton podążał do powierzchni gwiazdy w linii prostej. W przypadku Słońca pokonanie takiej trasy zabiera kwantowi energii około dwóch milionów lat. Innymi słowy, światło, które dziś dociera do nas ze Słońca, powstało w jego wnętrzu w wyniku reakcji termojądrowej mniej więcej 2 mln lat temu.
Gdy cztery protony połączą się w jądro helu, zostaje wyzwolona energia o wartości 4,3 bilionowych części dżula. Moc promieniowania Słońca wynosi około 385 bilionów watów, co oznacza, że w ciągu sekundy wypromieniowuje 385 bilionów dżuli energii. Aby wyprodukować tak olbrzymią ilość energii, Słońce musi w każdej sekundzie przekształcić około 6020 mln ton wodoru mniej więcej w 595 mln ton helu. Tę różnicę, rzędu pięciu milionów ton masy-dokładnie jest to 4,27 mln ton-Słońce traci co sekundę w postaci promieniowania.
Grzegorz S.
Neptun
Neptun – gazowy olbrzym, ósma, najdalsza od Słońca planeta w Układzie Słonecznym. Nazwa planety pochodzi od rzymskiego boga mórz Neptuna. Wśród planet Układu Słonecznego jest czwartą pod względem średnicy i trzecią pod względem masy.
Masa: 1,024E26 kg (17,15 M⊕)
Odległość od Słońca: 4,498E9 km
Promień: 24 622 km
Okres orbitalny: 165 lat
Długość dnia: 0d 16g 6m
Księżyce: Tryton, S/2004 N 1, Laomedea, Nereida, Halimede ...
Budowa Planety:
Pod względem rozmiarów Neptun należy do planet olbrzymów. Jego średnica jest 3,81 razy większa od średnicy Ziemi, masa 17,24 razy większa. Na biegunach Neptun jest nieco spłaszczony: średnicę równikową, która wynosi około 49 500 km, ma około 1000 km dłuższą niż średnicę biegunową. Neptun obiega Słońce w średniej odległości 30 AU po niemal kołowej orbicie, w ciągu 164,79 roku, Orbita Neptuna tworzy z ekliptyką kąt 1,8°. Oś obrotu, wokół której Neptun dokonuje obrotu w ciągu 17h 50min, jest nachylona do płaszczyzny jego orbity pod kątem 61,2° Obserwacja Neptuna nie jest możliwa gołym okiem. Chociaż jest duży, jego jasność nigdy nie przekracza 7,6m a średnica kątowa 2,5". Neptuna możemy jednak obserwować nawet w niewielkiej lunecie. Jest on lekko niebieskawy. Ale nawet w największych teleskopach nie dostrzeżemy na nim żadnych szczegółów, gdyż znajdujemy się zbyt daleko, w maksymalnym zbliżeniu jego odległość wynosi 4309 × 106.
Neptun bardzo przypomina Urana. Obie te olbrzymie planety są do siebie podobne nie tylko pod względem rozmiarów, ale i budowy. Atmosfera Neptuna składa się głównie z wodoru cząsteczkowego; chmury tworzy metan i amoniak. Wydaje się, że zachmurzenie na planecie zależy od pory roku. Zmiany pór roku na neptunie, związane z nachyleniem jego osi obrotu do płaszczyzny orbity planety wokół Słońca, przejawiają się także zmianami w natężeniu jego promieniowania podczerwonego. Powierzchnia planety jest pokryta lodem i zestalonym amoniakiem. Temperatura powierzchni wynosi -200°C. Wnętrze Neptuna zawiera prawdopodobnie niewielkie jądro kamienne o masie równej 1-2 masom Ziemi i średnicy nie przekraczającej 1000 km. Gęstość jądra oceniamy na 4,5-5 g/cm3. Ciśnienie we wnętrzu planety sięga mniej więcej 7-8 × 106 MPa, a temperatura przekracza 12 000K. Powierzchnia Neptuna wypromieniowuje 2,3-3,5 razy więcej ciepła, niż go otrzymuje od Słońca, musi zatem mieć właśne źródło ciepła, podobnie jak Jowisz, Saturn i Uran.
Neptun ma 13 naturalnych satelitów. Dwa pierwsze odkryte to Tryton i Nereida. Tryton jest najprawdopodobniej jednym z największych księżyców w Układzie Słonecznym. Wartość jego średnicy wynosi 2706,8 km. Tryton obiega Neptuna w kierunku wstecznym, w odległości 347 500 km , po robicie kołowej o nachyleniu 160° względem ekliptyki. Niewykluczone, że ma atmosferę składającą się głównie z metanu. Te zmiany jasności księżyca objaśniamy istnieniem na jego powierzchni dwóch jasnych obszarów położonych naprzeciw siebie. Tryton może być obserwowany w średniej wielkości teleskopie. Odkrył go astronom angielski William Lassell w 1846 roku, wkrótce po odkryciu Neptuna.
Natomiast Nereida, został odkryty przez astronoma amerykańskiego Gerarda P. Kuipera w roku 1949. Jest to księżyc bardzo słaby, ma jasność zaledwie +19,5m. Nereida w odróżnieniu od Trytona obiega Neptuna po znacznie spłaszczonej elipsie, nachylonej do płaszczyzny równika planety pod kątem 27,5°. Nereida jest niemal sześć razy mniejsza niż Tryton. Od Neptuna dzieli ją odległość 225 jego promieni.
Obserwacje zakryć gwiazd przez Neptuna, przeprowadzone 24 maja 1981 roku i 22 lipca 1984 roku, wskazują, że wokół planety, w odległości 76 400 km od jej środka, znajduje się bardzo nieregularny pierścień. charakteryzuje się zmienną szerokością i różną gęstością materii.
Grzegorz S.
Uran
Uran − gazowy olbrzym, siódma w kolejności od Słońca planeta Układu Słonecznego. Jest także trzecią pod względem wielkości i czwartą pod względem masy planetą naszego systemu.
Masa: 8,681E25 kg (14,54 M⊕)
Odległość od Słońca: 2,871E9 km
Promień: 25 362 km
Długość dnia: 0d 17g 14m
Okres orbitalny: 84 lata
Księżyce: Tytania, Miranda, Umbriel, Ariel, Trinkulo, Oberon, Puk ...
Budowa Planety:
W dniu 24 stycznia 1986 r., a więc bez mała 205 lat po odkryciu Urana przez Williama Herschela, przeszła koło tej planety w odległości 81 tys. km sonda Voyager 2, wystrzelona z Ziemi w 1977 r. Warunki przejścia nie były korzystne ze względu na 98° nachylenie równika (i orbit księżyców) Urana do ekliptyki. Skróciło to znacznie czas sondażu. Otulony gęstym woalem mgły Uran nie wykazał ciekawszych szczegółów powierzchni, jedynie południowy obszar polarny, zwrócony obecnie ku Słońcu, jest nieco jaśniejszy i czerwieniejszy, niż obłoki bliższe równikowi. Poprzednio już odkryto spektroskopowo wodór i metan w atmosferze Urana. Bladowodnisty kolor planety wynika z absorpcji czerwieni przez metan. z obserwacji sondy IUE wynikała też obecność acetylenu (C2H2). Obrót obłoków odbywa się w okresie bliskim 16h,2 ale w różnych szerokościach występują różne wartości. Atmosfera zawiera, jak się okazuje, 12-15% helu. Są to zatem wartości podobne, jak w przypadku Słońca, Jowisza i Saturna. Zewnętrzne warstwy atmosfery są raczej gorące- temperatura od strony Słońca wynosi 750 K, a na odwrotnej stronie jest aż 1000 K, co świadczy o tym, że na tych wysokościach "stygnięcie nocne" jest zaniedbywalne. Temperatura spada w głąb i na poziomie ciśnienia 100 hPa wynosi 51 K (min), a następnie wzrasta. Równik jest praktycznie tak ciepły, jak i bieguny. Pewną niespodzianką jest odkrycie szerokich "kołnierzy" wokół obydwu biegunów. Temperatura tych obszarów jest niższa o kilka stopni-być może wypływają tu z dołu strumienie zimnego gazu.
Górne warstwy atmosfery Urana sięgają wysoko ponad chmury. Na poziomie ciśnienia 1600 hPa stwierdzono techniką radiową grubą warstwę chmur zawierającą przypuszczalnie kryształki lodu metanowego. natomiast pomiary polarymetryczne wykazują o około 40 km wyżej, tzn. na poziomie 100 hPa słabo zaznaczającą się mgiełkę, składającą się (być może) z kropelek któregoś z węglowodorów lub tylko kryształków tworzących się z acetylenu. Voyager 2 wykrył co prawda tylko śladowe ilości takich węglowodorów, ale wystarczą one do utworzenia gęstego woalu mgły, kryjącego zarówno ku Słońcu biegun, aż do szerokości około 35°. Na podstawie obserwacji obłoków (których zróżnicowane ruchy świadczą o istnieniu intensywnych prądów w atmosferze) wynikałoby, że okres obrotu planety powinien wynosi nieco ponad 16h, co zgadza się z wspomnianymi wyżej wynikami obserwacji naziemnych. o ile jednak obserwacje obłoków w górnych warstwach atmosfery wykazują okresy od 16 do 16,9 h, to na podstawie wahań efektów magnetycznych można wnioskować, że okres obrotu planety wynosi około 17h14m,4. Wynikałoby stąd, że wysokie obłoki unoszone są w kierunku obrotu planety huraganowymi wichrami.
Uran ma dość silne pole magnetyczne-około 50 razy silniejsze od ziemskiego, choć na "powierzchni" planety jest słabsze (na równiku 0,25 Oe) niż nasze. Oś magnetyczna jest nachylona do osi obrotu pod kątem 60°, a środek magnetyczny planety jest przesunięty około 8 tys. km od środka geometrycznego w stronę nieoświetlonego obecnie bieguna. Cechy pola magnetycznego Urana nasuwają wniosek, że planeta ma przewodzące wnętrze. Pole wydaje się zbyt silne, by powstawało w kamiennym jądrze o średnicy około 16 tys. km. Dynamo magnetyczne może znajdować się raczej wyżej, w gorącym-powoli wirującym-płaszczu wodnym, bogatym w rozmaite jony i chyba grubszym niż 9,5 tys. km. Magnetosfera sięga na 18 promieni planety ku Słońcu.
Około 1,5 tys. km ponad widoczną granicą atmosfery Urana, po stronie dziennej, widać świecenie w ultrafiolecie, spowodowane oddziaływaniem elektronów, uwolnionych przez fotodysocjację atomów wodoru, z pobliskimi molekułami wodoru. Oprócz tego świecenia występują też zorze polarne, widoczne wyraźnie po stronie nocnej.
Obok znanych od 1977 r., bardzo wąskich, dziewięciu pierścieni Urana, Voyager 2 wykrył słaby 10 pierścień. Pierścienie te nie zawierają znaczniejszych ilości pyłu i drobnych ziaren, jak to ma miejsce w przypadku pierścieni Saturna i Jowisza, lecz składają się głównie ze stosunkowo grubych brył-o przekroju rzędu metra.
Voyager 2 wykrył 10 nowych księżyców Urana o średnicach w przedziale od 15 do 170 km. Wszystkich naturalnych satelitów ma Uran 27. Wszystkie pierścienie Urana i większość jego księżyców leżą wewnątrz magnetosfery planety. Z fotografii pięciu dużych księżyców (Tytania, Oberon, Ariel, Umbriel, Miranda) można dostrzec zróżnicowane formy ich pokrytych lodem powierzchni, przy czym dominują kratery. Oprócz kraterów, widać również potężne pęknięcia i szczeliny na powierzchni Tytanii. Pomiary fotopolarymetryczne pozwalają przypuszczać, ze ta pokryta lodem powierzchnia jest mimo to porowata. Mniejszy Ariel jest pocięty siecią rozgałęzionych dolin o gładkich dnach, które w powiększeniu ukazują wąskie, wijące się rowki, przypominające wyglądem języki lodowców. Są próby ustalenia rodzaju lodu, który mógłby jeszcze płynąć w warunkach tam panujących (metan, amoniak, natomiast tlenek węgla mógłby być nawet w postaci pyłu).
Na Mirandzie, najmniejszym z pięciu dużych księżyców Urana widać obiekty nawet o rozmiarach 5,5 km. W środku daje się zauważyć obszar (nazywany przez badaczy "szewronem"-przypominający w istocie płat skóry) wyróżniający się spośród badanych terenów okolicznych fakturą i układem ciemnych i jasnych połaci gruntu. Na dole, blisko brzegu, znajduje się formacja (nazwana "byczym okiem"). Jej jasne i ciemne kontury są w rzeczywistości mocno przebarwionymi urwiskami. Te charakterystyczne obszary powstały dzięki temu samemu procesowi. najpierw powstaje formacja "szewron", następnie system rowów wokół niej, który w końcu ewoluuje w obszar taki, jak "bycze oko". Na dole skorupa załamuje się urwiskami o wysokości kilkunastu kilometrów. Nie można wykluczyć, że w swej młodości księżyc ten był rozbity na fragmenty przez wielką planetoidę, Jeśli pierwotnie wnętrze Mirandy zawierało warstwy skalne i lodowe, to niektóre odłamki pochodziły od jednej, a inne od drugiej składowej. Krążąc wokół Urana fragmenty te mogły się zespolić, a następnie przetworzyć powierzchnię globu (zasypany lód miał tendencję wznoszenia się ku powierzchni, a materiał skalny był skłonny do zapadania się). Formy "wielookie" mogą być śladami-bliznami takich wydarzeń.
Na podstawie zmierzonych mas i rozmiarów można wysunąć ogólny wniosek, że satelity Urana są gęstsze od lodowych księżyców Saturna.
Grzegorz S.
Saturn
Saturn – gazowy olbrzym, szósta planeta Układu Słonecznego pod względem oddalenia od Słońca, druga po Jowiszu pod względem masy i wielkości.
Odległość od Słońca: 1,429E9 km
Promień: 58 232 km
Masa: 5,683E26 kg (95,16 M⊕)
Okres orbitalny: 29 lat
Długość dnia: 0d 10g 42m
Księżyce: Tytan, Enceladus, Mimas, Japet, Dione, Rea, Tetyda...
Budowa Planety:
Składa się on z dwóch bardzo wyraźnych współśrodkowych płaskich "obręczy", oddzielonych od siebie tak zwaną przerwą Cassiniego, oraz trzeciej, niklejszej (w rzeczywistości Saturna otacza układ 7 pierścieni, ale tylko te trzy są dobrze widoczne z Ziemi nawet przez stosunkowo słabe instrumenty optyczne). Średnica układu pierścieni szacowana jest na 250 000 km, natomiast grubość na zaledwie półtora kilometra. Znaczy to, że ich całkowita masa jest stosunkowo mała. Gdyby zrobić z nich zwartą bryłę, miałaby ona jedynie około 100 km średnicy. Choć pierścienie oglądane z Ziemi wydają się jednolite, składają się z niezliczonych pojedynczych brył lodu i pokrytych lodem skalnym okruchów o rozmiarach od jednego centymetra do kilku metrów, obiegających Saturna po niezależnych, choć bardzo zbliżonych orbitach.
Saturn, podobnie jak Jowisz, również ma liczne księżyce, według ostatnich danych łącznie 56. Między niektórymi z tych naturalnych satelitów a układem pierścieni zachodzą dość złożone oddziaływania pływowe. Zwłaszcza tak zwane księżyce pasterskie - Atlas,Prometeusz i Pandora - są odpowiedzialne za to, że pierścienie jeszcze się dotychczas nie rozpadły. natomiast Mimas, jeszcze jeden z księżyców Saturna, posądza się o to, że spowodował powstanie w układzie pierścieni przerwy Cassiniego. Niejasne jest dotychczas pochodzenie pierścieni, prawdopodobnie jednak powstały z pokruszonego większego księżyca. W ogóle zresztą mimo intensywnych badań nie wszystko jeszcze wiadomo na ich temat.
Rozmiarami niewiele ustępuje Jowiszowi. Jego średnica równika wynosi prawie 121 000 km. Pierścienie Saturna składają się z drobnych meteoroidów, które być może pochodzą z większej bryły rozerwanej przez siły pływowe planety. Obecnie uważa się, że pierścienie te oraz odkryte pierścienie Urana i Jowisza składają się z tworzywa, z którego powstawał układ planetarny i mogą być przykładami pozostałości tzw. Dysków akrecyjnych.
Na tarczy planety wyróżniają się pasma chmur, podobnie jak na Jowiszu. Podobny jest również ich skład chemiczny, a także skład chemiczny całej atmosfery Saturna. Temperatura powierzchniowych warstw atmosfery wynosi około 165°C i jest około 30° wyższa od temperatury, którą miałaby ta warstwa planety w przypadku, gdyby była ogrzewana tylko przez Słońce.
Saturn wysyła promieniowanie radiowe na fali 10 i 3 cm. To ostatnie jest pochodzenia termicznego. Podobne charakterystyki zewnętrzne Saurna i Jowisza uprawniają do wysuwania przypuszczeń co do daleko idących podobieństw również w budowie wewnętrznej obu olbrzymich planet. należy liczyć się też z istnieniem rozległej magnetosfery wokół Saturna. Energia emitowana przez Saturna w podczerwieni przewyższa około 2,3 razy energię słoneczną absorbowaną przez tę planetę.
We wrześniu 1979 r. sonda Pioneer 11 przeszła przez system pierścieni Saturna, odkrywając dalsze szczegóły ich, skomplikowanej grawitacyjnymi efektami rezonansowymi, struktury. Voyager (1 i 2) odkryły tam kilkaset oddzielnych struktur pierścieniowych w latach 1980 i 1981. Magnetosfera planety (oś magnetyczna jest praktycznie identyczna z osią obrotu) okazała się natomiast znacznie słabsza (natężenie pola na równiku 0,21 Oe), niż oczekiwano na podstawie podobieństwa Saturna do Jowisza. Rozciąga się w stronę Słońca na 20 promieni Saturna. Jedynie skład chemiczny atmosfery jest w obu przypadkach identyczny. Silne ruchy turbulentne i ogólna cyrkulacja atmosfery Saturna zakłócają pomiary okresu obrotu planety.
Sondy Voyageer sfotografowały wielokrotnie księżyce Saturna. Księżyce Saturna, podobnie jak inne, są pokryte kraterami uderzeniowymi. Na jednym - Iapetus udało się dostrzec coś w rodzaju białych czap biegunowych, na innym - Dione zauważono białe smugi, jakby pęknięcia skorupy wypełnione lodem. Powierzchnie niektórych księżyców wykazują bogatą przeszłość geologiczną. Największy z Księżyców Saturna, Tytan, ma atmosferę. Teraz jednak udało się zauważyć oprócz ujawnionego już dawniej metanu także azot, który jest głównym składnikiem (94%) atmosfery Tytana. Ciśnienie przy powierzchni gruntu wynosi około 1500 hPa, a temperatura nieco poniżej 100 K.
Grzegorz S.
Jowisz
Jowisz – piąta w kolejności oddalenia od Słońca i największa planeta Układu Słonecznego. Jego masa jest nieco mniejsza niż jedna tysięczna masy Słońca, a zarazem dwa i pół raza większa niż łączna masa wszystkich innych planet w Układzie Słonecznym.
Masa: 1,898E27 kg (317,8 M⊕)
Promień: 69 911 km
Odległość od Słońca: 778 500 000 km
Powierzchnia: 6,142E10 km²
Siła ciężkości: 24,79 m/s²
Księżyce: Europa, Ganimedes, Io, Kallisto, Adrastea, Amaltea, Tebe
Budowa Planety:
W pięciokrotnie większej odległości od Słońca niż Ziemia krąży Jowisz, pierwsza z czterech gazowych planet olbrzymów (zwanych też planetami jowiszowymi) naszego Układu Słonecznego. Masa Jowisza równa 320 masom Ziemi jest w przybliżeniu dwa razy większa od łącznej masy wszystkich pozostałych planet Układu Słonecznego. Jowisz nie ma twardej powierzchni. Zbudowany jest prawie wyłącznie z wodoru (86%) i helu (13%), ze śladami metanu, wody i amoniaku. Jego skład chemiczny odpowiada zatem dość dokładnie składowi pradawnego obłoku gazowo-pyłowego, z którego powstał Układ Słoneczny. W środku Jowisza znajduje się prawdopodobnie skaliste jądro o masie równej około 15 masom ziemskim. Otacza je gruba powłoka metalicznego, mającego zdolność przewodzenia elektryczności, płynnego wodoru (jest to zjonizowany wodór pod ciśnieniem co najmniej czterech milionów barów), stanowiącego główną część masy Jowisza.
Zaskakujący jest fakt, że Jowisz wypromieniowuje w przestrzeń kosmiczną więcej energii, niż jej otrzymuje od Słońca. Można byłoby dojść do wniosku, że da się to wytłumaczyć tylko zachodzącymi w jego wnętrzu, podobnie jak w jądrze Słońca, procesami termojądrowymi. Jowisz ma jednak na to zbyt małą masę, a co za tym idzie także za niskie ciśnienie i temperaturę, wynosi ona bowiem "tylko" około 20 000 stopni. Ta nadwyżka energii pochodzi więc raczej powolnego, ale stałego kurczenia się tworzącej planetę kuli gazu. Wyzwolona przy tym energia grawitacyjna wypromieniowywana jest następnie w postaci ciepła.
Przy użyciu teleskopu można dostrzec, że Jowisza obiegają liczne księżyce. Z ponad 60 jego naturalnych satelitów 16 jest znanych od dość dawna, pozostałe odkryto dopiero po roku 2000. Cztery największe - Ganimedesa, Callisto, Europę i Io - odkrył już w roku 1610 włoski fizyk i astronom Galileusz (Galileo Galilei), w związku z czym nazwane są księżycami galileuszowymi. Ostatnio niektóre z nich wzbudziły szczególne zainteresowanie astronomów i stały się obiektami rozważań na temat możliwości istnienia na nich pewnych form życia.
Oprócz tego Księżyce Jowisza dzielimy jeszcze na: Temisto, Grupa Himalia, Karpo, S/2003 J 12, Grupa Ananke, Grupa Karme, Grupa Pazyfae oraz S/2003 J2.
Jowisz ma odpowiednio wielką do swej ogromnej masy siłę przyciągania, działa więc niczym odkurzacz na włóczące się w Układzie Słonecznym komety, planetoidy i meteoroidy. Orbita, po której Jowisz obiega Słońce, ma mimośród 0,048, a więc niewiele różni się od kołowej. Dzięki niemu inne planety nie zbliżają się nigdy do Jowisza na tyle, by jego olbrzymia siła przyciągania zdołała odkształcić ich orbity lub wręcz wyrzucić je z Układu Słonecznego. Można rzec, że orbity planet są przez Jowisza tak ustabilizowane, iż nie należy się obawiać, nawet na dłuższą metę, zakłóceń w ich regularnym ruchu dookoła Słońca.
Okres obiegu Jowisza wokół Słońca jest niewiele krótszy od 12 lat ziemskich, natomiast okres obrotu Jowisza wokół osi jest znacznie krótszy od ziemskiej doby i wynosi niespełna 10 godzin. Okres obrotu jest różny dla różnych stref szerokościowych, gdyż widzimy tylko zewnętrzne chmury gęstej atmosfery Jowisza; chmury te nie zachowują się w czasie obrotu jest bryła sztywna.
Wskutek szybkiej rotacji Jowisza uległ silnemu spłaszczeniu. Średnica równikowa planety wraz z gęstymi warstwami atmosfery wynosi prawie 143 tys. km, jest więc ponad 11 razy większa od średnicy Ziemi. Masa Jowisza jest 318 razy większa od ziemskiej, ale przy tym przeszło 1000 razy mniejsza od masy Słońca. Masa Jowisza jest 30 razy za mała na to, aby mógł on stać się gwiazdą.
Sonda kosmiczna Pioneer 10, wystrzelona z USA 1972 r., osiągnęła największe zbliżenie do Jowisza po 21 miesiącach lotu ze średnią prędkością 60 000 km/h. Jednym z głównych wyników pracy tej sondy były wykrycie rozległej magnetosfery Jowisza o kształcie zupełnie różnym od magnetosfery ziemskiej. Szczególną uwagę zwraca silna koncentracja promieniowania uwięzionego w pasach radiacyjnych w najbliższym sąsiedztwie płaszczyzny równika magnetycznego planety.
Natężenie pola magnetycznego na powierzchni Jowisza (na równiku) ocenia się na 4,28 Oe. Oś magnetyczna planety tworzy z osią obrotu kąt 9°,6. Pomiary Pioneera 11 potwierdzają również kierunek pola magnetycznego na Jowiszu-odwrotny niż na Ziemi. Biegun N igły magnetycznej wskazywałyby na Jowiszu południe. Temperatura zewnętrznych warstw atmosfery Jowisza waha się w zakresie o 128 do 136 K, tj. od -137 do -145°C.Na podstawie rozważań teoretycznych co do budowy wewnętrznej globu ocenia się temperaturę centralną jądra planety na około 50 000K. Planeta wypromieniowuje w podczerwieni około 2,7 razy więcej energii, niż otrzymuje od Słońca. Jowisz wysyła również promieniowanie radiowe w szerokim przedziale widmowym od fal krótkich (13 m) przez UKF, decymetrowe, do termicznego promieniowania o długości fali 3 cm.
Głównym składnikiem atmosfery Jowisza są wodór dwuatomowy i hel, w stosunku mas 9:1. Oprócz nich występują w atmosferze i chmurach metan CH4 i amoniak NH3, które już dawno odkryto przy obserwacjach prowadzonych z Ziemi. Ostatnio stwierdzono etan C2H6 i acetylen C2H2 oraz związki izotopowe CH3D i 13CH4. Stosunek deuteru do wodoru jest w atmosferze Jowisza przeszło trzykrotnie mniejszy niż w atmosferze ziemskiej. Zawartość węgla C13 stanowi około 1% zawartości węgla C12.
Wraz ze zbliżeniem się do środka planety bardzo szybko wzrasta ciśnienie i temperatura. Za pomocą centymetrowych fal radiowych można penetrować głębokość, na której ciśnienie sięga 1000 atm, a temperatura 600K (ok. +330°C). Dalszy wzrost ciśnienia w głębszych warstwach doprowadza gazy do stanu krytycznego, gdzie nie można rozróżnić formy ciekłej od gazowej. Nie jest rzeczą wyjaśnioną, czy Jowisz ma skorupę, czy stopniowo wzrasta tylko lepkość głębokich warstw do stanu, w którym nawet wodór ma cechy ciała stałego.
Na półkuli południowej blisko terminatora można dostrzec tzw. czerwoną plamę obserwowaną jako prawie niezmienny owalny twór w ciągu ostatnich trzystu lat. Plama ta jest prawdopodobnie stacjonarnym wirem atmosferycznym o średnicy około 30 000 km; jej szczyt wystaje około 8 km ponad górną warstwę powłoki chmur. W obszarach przybiegunowych widać oznaki konwekcji związanej z własnym promieniowaniem termicznym planety. Te same objawy dostrzegamy w południowym obszarze biegunowym planety. W chmurach obszaru równikowego występują pierzaste smugi, włókna i pasy z subtelna strukturą.
Wstępny rekonesans układu Jowisza przeprowadzony przez sondy serii Pioneer (10 i 11) został uzupełniony na przełomie 1978-1979 przez wystrzelone w 1977 r. sondy Voyager (1 i 2). Uzyskano dziesiątki tysięcy fotografii przedstawiających niebywale wyraźne ruchy turbulentne w pasach chmur w atmosferze Jowisza. Zostały w niej zaobserwowane również liczne i potężne wyładowania elektryczne. Obie sondy stwierdziły istnienie słabo świecącego pierścienia wokół planety. Prześwit między górnymi warstwami atmosfery Jowisza a wewnętrznym brzegiem pierścienia (bardzo cienkiego, a szerokiego tylko a 6,5 tys. km) wynosi około 51,5 tys. km. Magnetosfera planety, wyraźnie asymetryczna, rozciąga się średnio na około 15 mln km. Wartości te zależą zresztą od poziomu aktywności Słońca. Wewnętrzna część magnetosfery rotuje wraz z planetą. Natężenie promieniowania w pasach radiacyjnych jest około 10 tys razy większe, niż w ziemskich pasach Van Allena. Natężenie pola magnetycznego Jowisza na górnej granicy warstwy obłoków waha się od 3 do 14 Oe. Ponad chmurami dało się zaobserwować jasne i szybko zamienne zorze polarne (zdają się one być związane z przepływem silnego prądu elektrycznego-strumienia jonów-z toroidalnego obłoku plazmy rozciągającej się wzdłuż orbity księżyca Io). Jowisz okazał się silnym źródłem promieniowania korpuskularnego.
Zdjęcia dostarczone przez sondy Voyager pozwoliły na odkrycie nowych księżyców Jowisza. Uzyskano poprzez dokładną interpretację obrazów i proces identyfikacji obiektów bardzo wiele danych, szczególnie o czterech największych księżycach Jowisza. Okazało się, że Io przejawia gwałtowną działalność wulkaniczną. Wynikiem tej działalności jest pierścień plazmy rozciągający się wzdłuż orbity tego księżyca. Uważa się, że odkształcenia przepływowe globu księżycowego, wywołane przez Jowisza, rozgrzały jego wnętrze powyżej temperatury topnienia. Zarówno Io, jak i sąsiadujący z nim, znacznie mniejszy księżyc Amalthea mają czerwonawy kolor powierzchni. Wszystkie cztery księżyce galileuszowe są pokryte kraterami uderzeniowymi, będącymi pamiątkami tzw. wielkiego bombardowania Układu Słonecznego sprzed około 4 mld lat, jednak powierzchnia Europy jest stosunkowo gładka.
Wyznaczono wartości średniej gęstości głównych księżyców Jowisza. Wnioskuje się również o ich budowie wewnętrznej na podstawie morfologii powierzchni (zakłada się no. istnienie grubego na 750 km płaszcza wodnego otaczającego krzemianowe jądro Callisto i pokrytego skorupą skalno-lodową. Podobną budowę wewnętrzną przypisuje się Ganimedesowi-o bardziej zresztą urozmaiconej powierzchni. Niezbyt różna byłaby struktura wewnętrzna Europy, natomiast Io różni się od nich większą gęstością i brakiem wody). Wraz z odległością od Jowisza wzrasta zawartość wody w księżycach tej planety. Skrajne, drobne księżyce Jowisza mogą być schwytanymi planetoidami.
W grudniu 1995 roku sonda Galileo przybyła do układu Jowisza. Przez 7 lat sonda fotografowała Jowisza oraz jego księżyce. Na zdjęciach dostrzeżono na Io czynne wulkany, a na Europie ślady wskazujące na istnienie ukrytego pod lodem oceanu.
Księżyce Jowisza:
Największym naturalnym satelitą Jowisza jest Ganimedes. Jego średnica wynosi 5262 km, a jego niewielkie żelazowe jądro otoczone jest grubym płaszczem, ponad którym rozciąga się warstwa miękkiego lodu. Powierzchnię zewnętrzną zaś stanowi twarda lodowa skorupa. Widać na niej liczne ślady uderzeń meteorytów.
Kallisto wraz z Io, Europą i wspomnianym Ganimedesem jest największym księżycem Jowisza. Jego cechą charakterystyczną jest największe zagęszczenie kraterów uderzeniowych oraz jedna z najciemniejszych powierzchni spośród księżyców Jowisza.
Kolejnym i najjaśniejszym z księżyców jest Europa. Odkryta - podobnie jak wcześniej wymienione - przez Galileusza, składa się ze skalistego jądra, wody i zewnętrznej warstwy lodu, która doskonale odbija światło, dzięki czemu satelita ten jest bardzo jasny.
Ciekawym księżycem jest Io, który krąży stosunkowo blisko Jowisza. Jest on bardzo kolorowy, a cechę tę zawdzięcza (mieszanina kolorów: zielonego, czerwonego, pomarańczowego i żółtego) zawdzięcza siarce, która jest wyrzucana podczas gigantycznych erupcji z jego wnętrza. Obrazy z kamer sond Voyager 1 i 2 udowodniły, że na Io istnieją liczne czynne wulkany. Płynna siarka wyrzucana jest ponad powierzchnię tego księżyca z ogromną prędkością, która dochodzi nawet do 100m/s, zaś wysokość nieraz i do 300 km. Ze względu na brak wiatrów, lawa i popiół opadając wokół wulkanów tworzą niemal idealne okręgi. Część wyrzucanej w taki sposób pyłów przyczynia się do tworzenia licznych pierścieni okalających Jowisza.
Wokół planety powstał nawet cały system pierścieni złożonych z cząsteczek drobnego pyłu, wyrywanych przez meteoryty z innych księżyców Jowisza. Jednak jest on słabo widoczny, a o jego istnieniu przekonano się dopiero po misji Voyagera 1.
Poza czterema największymi, opisanymi powyżej księżycami, Jowisz posiada kolejne dwanaście dużych satelitów. Bliżej Jowisza - niż Io - odkryto cztery mniejsze księżyce, które mogą być jednak tylko fragmentami nieistniejących już satelitów. Małe księżyce, które krążą daleko od macierzystej planety mogą być też planetoidami, które za bardzo zbliżając się do niej, zostały przechwycone przez silne pole grawitacyjne Jowisza i w nim pozostały. Niestety zbyt wielkie odległości oraz wielkość Układu Słonecznego powodują, iż aktualnie nie mamy jeszcze szczegółowych wiadomości i fotografii na temat wszystkich znanych astronomom księżycom "olbrzyma" wśród planet.
Grzegorz S.
Mars
Mars – czwarta według oddalenia od Słońca planeta Układu Słonecznego. Nazwa planety pochodzi od imienia rzymskiego boga wojny – Marsa.
Siła ciężkości: 3,711 m/s²
Długość dnia: 1d 0g 40m
Masa: 6,39E23 kg (0,107 M⊕)
Promień: 3 390 km
Odległość od Słońca: 227 900 000 km
Księżyce: Fobos, Deimos
Budowa Planety:
W 1976 roku amerykańska sonda kosmiczna Viking przesłała na Ziemię zdjęcia, na których wykryto formacje wyglądające jak linie dawnych morskich wybrzeży. Niektórzy planetolodzy uznali je za dowód istnienia niegdyś na Marsie mórz. Próbnik marsjański Global Surveyor dostarczył-dzięki dużej zdolności rozdzielczej swej aparatury-zdumiewających obrazów powierzchni Marsa. Niekiedy dostrzegano na nich małe, jak gdyby wyschnięte strumienie, to znów tarasowe struktury, jakie powstają, gdy na dnie morskim odkładają się osady. Wszystkie te obserwacje pozwalają przypuszczać, że niegdyś na Marsie mogła istnieć woda w stanie ciekłym.
Mars jest znacznie mniejszy od Ziemi pod względem rozmiarów (53%) i masy (10,7%) krąży wokół Słońca po znacznie mimośrodowej orbicie eliptycznej w średniej odległości niespełna 228 mln km w okresie 687 dni słonecznych ziemskich, czyli 670 dni marsjańskich. Oś planety wskazuje północnym biegunem w sąsiedztwie gwiazd Deneb w gwiazdozbiorze Łabędzia; gwiazda ta jest dla Marsa gwiazdą Polarną. Nachylenie równika planety do płaszczyzny jej orbity jest nieco większe niż w przypadku Ziemi i wynosi około 25°. Wynikiem tego nachylenia są pory roku o bardzo zróżnicowanych długościach (w dniach marsjańskich). Niejednakowe długości pór roku wynikają z dużego mimośrodu orbity. Dla poszczególnych pór roku otrzymujemy (półkula północna): wiosna-194 dnia, lato-177 dni, jesień-142 dni, zima-156 dni. Oś Marsa wykonuje również ruch precesyjny, ale w tempie około 7 razy powolniejszym niż oś ziemska. Okres precesji osi Marsa wynosi około 183 000 lat.
Albedo powierzchni Marsa wynosi 0,15. Jej kolor jest rdzawo-czerwony. Mars ma bardzo rzadką i przejrzystą atmosferę. Ciśnienie przy powierzchni waha się od 1 do 9 hPa, zależnie od wysokości terenu, która waha się w granicach około 10 km. Podobnie jak atmosfera Wenus, atmosfera Marsa jest złożona prawie całkowicie z dwutlenku węgla. Tlenek węgla CO i dwuatomowy tlen O2 występują w ilościach po około 0,1%. ilość pary wodnej w atmosferze Marsa jest około 100 razy mniejsza, niż w atmosferze ziemskiej.
Wyraźnie jednak udaje się obserwować, nawet przy naziemnych obserwacjach teleskopowych, kondensacje pary wodnej w postaci tzw. białych i błękitnych obłoków w atmosferze Marsa. Udało się także niejednokrotnie zauważyć pociemnienie gruntu, jakby pod wpływem opadu. Wyraźnym dowodem opadów atmosferycznych są białe tzw. czapki biegunowe Marsa (specjalnie okazałą południowa), które topnieją w miarę trwania polarnego lata. W atmosferze Marsa widać za pomocą teleskopów z Ziemi również tzw. żółte obłoki. Są to chmury pyłu wzniecane przez gwałtowne wichry, dochodzące do 80 m/s. Burze pyłowo-piaskowe występują na Marsie niedługo po jego przejściu przez peryhelium. Świadczy to o dużej roli insolacji w cyrkulacji atmosferycznej planety. Burze takie ogarniają w ciągu kilku tygodni obszary porównywalne z całą półkulą. Sięgają prawdopodobnie do wyższych warstw troposfery.
Warstwę jonosferyczną stwierdzono na wysokości około 140 km. Pole magnetyczne Marsa jest bardzo słabe. Jego natężenie zostało ocenione poniżej 0,001 Oe. Magnetosfery i pasów radiacyjnych nie stwierdzono. Mars ma dwa małe naturalne księżyce obiegające go blisko. Większy z nich Phobos ma rozmiary 21 × 26 km, Deimos ma średnicę 13 km.
Wyraźnie porawiła się znajomość topografii Marsa dzięki obrazom telewizyjnym przekazanym na Ziemię przez sondy typu Mariner (nr 4, 6, 7 i 9). Obserwacje teleskopowe prowadzone z Ziemi umożliwiają rozróżnienie obiektów przekraczających 50 km.
Na zdjęciach wykonanych przez sony Mariner widać obiekty rzędu ułamków kilometra. Na biegunie południowym zaznacza się bardzo wyraźnie śniegowa czapka. Po stronie dziennej rysują się liczne kratery różnych kształtów i rozmiarów oraz twory liniowe i obszary o różnym zabarwieniu. Dwa kratery mają wygląd odcisku olbrzymiego buta. Południowa część obszaru pokryta jest przez czapkę polarną.
Położona na obszarze Mare Erythraeum meandrująca dolina długości około 400 km i szerokości około 5km przypomina koryta rzeczne na Ziemi. Nie wyklucza się, że w pewnych okresach woda mogła występować na Marsie w większej ilości i to w stanie płynnym. Dziś można przypuszczać jedynie jej istnienie w warstwie wiecznej zmarzliny. Ogromna rozpadlina w płycie Tithonius Lacus powstała w wyniku uskoku tektonicznego, a kraterki ułożone równolegle do rozpadliny mają prawdopodobnie charakter wulkaniczny. Ich działalność była czynnikiem modelującym dzisiejszy wygląd rozpadliny. Teren został zakwalifikowany jako geologicznie młody.
Blisko południowego bieguna Marsa jest owalny płaskowyż. Przypuszczalnie ciemne i jasne kontury uwidaczniają warstwową budowę pokładów pyłu i popiołu wulkanicznego zawierającego prawdopodobnie również zestalony dwutlenek węgla i zwykły lód H2O. U dołu tego obszaru o szerokości około 51 km widać starszy, nie uwarstwiony pokład głęboko zryty licznymi rowami i dołami.
godny uwagi jest również obraz ławicy zimowych chmur ponad terenem w pobliżu Mare Acidalium na północnej półkuli Marsa. Widać tu oszroniony brzeg krateru o średnicy około 90m, najwyraźniej przepływ: powietrza nad brzegiem krateru wytwarza faliste obłoki, które rozchodzą się na setki i więcej kilometrów, podobnie jak chmury po zawietrznej stronie gór ziemskich.
Na podstawie zdjęć wykonanych przez sondy Mariner, a szczególnie przez Mariner 9 opracowano szereg map Marsa. Ogólny przegląd zdjęć wykonanych przez te dondy prowadzi do wniosku, że na Marsie spotykamy kraterowe formy uderzeniowe, wulkaniczne, tektoniczne i erozyjne. Można wyróżnić pola kraterowe, tereny o budowie chaotycznej i gładkie tereny pozbawione jakichkolwiek struktur powierzchniowych. Temperatura na powierzchni Marsa zależy od pory dnia i od szerokości areograficznej. W punkcie pod słonecznym temperatura jest zwykle bliska 0°C, czasem przekracza zero o kilka stopni. Nad ranem grunt ma tylko od -40 do -50°C. Lokalnie stwierdza się różnice temperatury gruntu, niezależnie od oświetlenia przez Słońce. Do Marsa dociera strumień ciepła słonecznego o natężeniu średnio 584 W m-2, tj 2,3 razy słabszy niż odbierany na Ziemi. Kwestia życia na Marsie jest jeszcze otwarta. Nie wyklucza się możliwości istnienia prymitywnych i odpornych na trudne warunki form biologicznych.
"MARS, Czerwona Planeta" - VIDEO
Grzegorz S.
Ziemia
Ziemia – trzecia, licząc od Słońca, oraz piąta pod względem wielkości planeta Układu Słonecznego. Pod względem średnicy, masy i gęstości jest to największa planeta skalista Układu Słonecznego.
Promień: 6 371 km
Wiek: 4,543E9 lat
Masa: 5,972E24 kg
Odległość od Słońca: 149 600 000 km
Powierzchnia: 510 100 000 km²
Księżyc: Księżyc
Budowa Planety:
Narodziny Ziemi:
Dzieje Ziemi rozpoczęły się w momencie potężnego wybuchu masywnej gwiazdy - supernowej. Świadczą o tym wyniki badań meteorytów, które pozostały jako zbędne resztki po powstaniu Układu Słonecznego. Duże znaczenia mają tu również dane uzyskane dzięki badaniom izotopów.Fala uderzeniowa jaka powstała wskutek wybuchu supernowej, spowodowała w innym miejscu - po mniej niż milionie lat - utworzenie się olbrzymiego gazowo-pyłowego obłoku. Znajdujące się w nim i oddalone dotychczas od siebie atomy wodoru i helu przemieszczały się z atomami cięższych pierwiastków - np. węgla, stanowiącego podstawę znanych nam form życia, a także, azotu i żelaza- które swego czasu powstały w gwieździe i zostały siłą jej wybuchu rozproszone w przestrzeni kosmicznej.
Jednocześnie wszystkie atomy podążały z wolna w kierunku środka obłoku. Działało przy tym coraz intensywniej prawo powszechnego ciążenia, dzięki któremu obłok stopniowo się kurczył. Istniejące wewnątrz niego zawirowania doprowadziły do powstania mniejszego, obracającego się fragmentu, który wkrótce całkowicie odłączył się od otoczenia, a następnie zaczął gwałtownie się kurczyć, w związku z czym wirował coraz szybciej. Po kilku milionach lat ten fragment wirował w końcu z taką szybkością, że przekształcił się stopniowo w cienki dysk o średnicy około 80 mld kilometrów. Była to mgławica słoneczna, z której powstał następnie Układ Słoneczny.
Minęły znowu dziesiątki tysięcy lat, podczas których cięższe pierwiastki, jak żelazo i nikiel, przemieszczały się stopniowo od centrum owej mgławicy. Jej środkowa część wskutek grawitacyjnego zapadania stawała się coraz gorętsza, podczas gdy obrzeża coraz bardziej stygły. Tu małe pyłki zbijały się, tworząc stopniowo coraz większe ziarna, które z czasem urosły do rozmiarów skalnych brył, a w końcu - stosunkowo dużych ciał o średnicy kilku kilometrów, tak zwanych planetozymali. niezliczone planetozymale krążące wokół powstającego w centrum układu prasłońca zderzały się ze sobą, tworząc protoplanety. Te całkiem już masywne ciała o średnicy od kilkuset do tysiąca kilometrów przyciągały z otoczenia jeszcze większe ilości materii. W środku mgławicy prasłońce na tyle już zgęstniało, że niemal cała masa fragmentu obłoku, z którego powstało, połączyła się w całość - i jego wnętrze zaczęło płonąć. ruszył reaktor termojądrowy, przetwarzający wodór w hel. Uwalniała się przy tym energia, która sprawiała, że Słońce zaczęło w końcu świecić. Planety nie były jednak jeszcze gotowe. Ziemia również nie zyskała swej ostatecznej postaci i musiała niejedno przejść, nim zmieniła się w obecną naszą planetę.
Przede wszystkim nasza praziemia musiała przetrwać jeszcze gwałtowniejsze niż poprzednio bombardowanie skalnymi bryłami. Młody Układ Słoneczny przepełniony był niezliczonymi planetoidami, a ich chaotyczne orbity krzyżowały się niemal doskonale kołowymi orbitami planet, z którymi dość często się zderzały. Każda taka kolizja dostarczała rodzącej się Ziemi energii i nowego kosmicznego materiału. Owa praziemia byłą dość gorąca, a jej powierzchnia pozostawała w stanie ciekłym. Jej atmosfera składa się początkowo niemal wyłącznie z wodoru. Gdy jednak Słońce rozpaliło się jak należy, zaczął wiać od niego tak zwany wiatr słoneczny-strumień jonów i elektronów pędzący w kierunku planet z prędkością dochodzącą do 2000 km/s. Ziemia miała za małą masę, by jej atmosfera chroniła ją przed tym słonecznym huraganem. wiatr słoneczny wypychał gaz z wnętrza dysku na jego peryferie. Tam właśnie powstawały gazowe planety olbrzymy. Przez wiele milionów lat nie działo się na Ziemi nic szczególnego. Jako całkiem martwa skalna bryła okrążała Słońce. Jej gorąca i ciekła powierzchnia stopniowo stygła, krzepła, pękała i kurczyła się. Kurczenie się coraz bardziej rozgrzewało wnętrze Ziemi, aż metale poczęły się topić. Ziemia zaczęła żyć przynajmniej z geofizycznego punktu widzenia.
Taka zatem zewnętrznie spokojna Ziemia kryła jednak pod swą bardzo jeszcze cienką skorupą niezwykle intensywne życie wewnętrzne, które co rusz przebijało się przez jej zastygłą powierzchnię. Wśród zmieszanych ze sobą związków chemicznych znajdowały się również bardzo ciężkie, które powstały w ciągu nie więcej niż 1-2 minut podczas eksplozji supernowej w jej pędzącej z prędkością kilkudziesięciu tysięcy kilometrów na sekundę otoczce, mającej temperaturę kilku miliardów stopni:tor i uran. Ich bardzo duże jądra, złożone z ponad 230 nukleonów (protonów i neutronów), są nietrwałe i łatwo ulegają rozpadowi promieniotwórczemu. Zostają wówczas uwolnione wysokoenergetyczne cząstki i promieniowanie gamma, a wytworzona przy tym energia jest na tyle duża, że silnie ogrzewa otoczenie rozpadającego się jądra. Wnętrze Ziemi uległo więc stopnieniu nie tylko w skutek panującego w nim ciśnienia, ale także dzięki rozmaitym procesom rozpadu promieniotwórczego. W jej powierzchnię nadal uderzały z prędkością dochodzącą do 11 km/s najróżniejszej wielkości meteoryty, przebijając skorupę ziemską i przekazując wnętrzu naszej planety swą ogromną energię ruchu w postaci ciepła. Meteoryty także przyczyniały się więc do ogrzewania i roztapiania materii wchodzącej w skład naszego globu. jej topnienie powodowało z kolei rozdzielenie się pierwiastków lekkich i ciężkich. Siła ciężkości przemieszczała ciężkie żelazo i nikiel do środka planety. Z obu tych pierwiastków powstało pierwsze proste jądro Ziemi. Wciąż jeszcze bardzo gorąca, rozpalona do białości papka złożona z mniej gęstych, lżejszych materiałów, głównie krzemianów (związków krzemu, takich jak kwarc), płynęła z kolei w kierunku skorupy ziemskiej i utworzyła kulistą powłokę z ciekłej skały, czyli płaszcza Ziemi. Ów prąd wstępujący transportował do góry także pierwiastki promieniotwórcze, które tu wskutek rozpadu rozgrzewały otoczenie tak dalece, że wnętrze ziemi także dziś jest bardzo gorące i w dużym stopniu ciekłe.
Wzrastające ciśnienie spowodowało ponowne zestalenie się jego środkowej części (jądra wewnętrznego), natomiast żelazo w jądrze zewnętrznym pozostało płynne. Wznoszące się i opadające prądy ciekłego żelaza uruchomiły gigantyczny proces elektryczny. Powstała "prądnica", maszyna, która napędzana przez przepływy metalu, wytwarza potężne prądy elektryczne, powodujące z kolei powstawanie pola magnetycznego, przenikającego całą kulę ziemską i sięgającego nawet w przestrzeń kosmiczną. Pole geomagnetyczne ma taki sam kształt jak pole wytwarzane przez magnes sztabkowy - również ono rozciąga się daleko poza sam magnes. Dla Ziemi pole magnetyczne jest tarczą czy też ekranem ochronnym. Osłania ono powierzchnię naszej planety przed szybkimi wysokoenergetycznymi cząstkami, wysłanymi przez Słońce.
Na powierzchni Ziemi także zaszły rozmaite zmiany. Z gorącej lawy wydobywały się (można śmiało powiedzieć, że dosłownie wygotowały się) ogromne ilości najróżniejszych gazów. Gazy te-para wodna, dwutlenek węgla, metan i amoniak-które wydostały się z gorącego wnętrza Ziemi i znalazły w otaczającej ją lodowato zimnej przestrzeni kosmicznej, utworzyły z czasem wokół młodej planety pierwszą atmosferę.
Woda jest związkiem chemicznym najpowszechniej występującym na naszym globie. Obecnie pokrywa około 71% powierzchni Ziemi. Łącznie znajduje się na niej 1,3 mld km3 wody słonej i zaledwie 4,2 km3 wody słodkiej.
Ziemia uzyskała wodę wskutek zderzeń z kosmicznymi bryłami lodu. W czasie wierceń wypompowano z głębokości kilku tysięcy metrów interesującą ciecz. Ta bardzo lepka mieszanina wody, soli i gazów zawierała pierwiastek, który nigdy nie bywa pochodzenia ziemskiego: hel-3, izotop helu. Może się on dostać na Ziemię jedynie z Kosmosu, z reguły w postaci wtrąceń zawartych w spadających na nią meteorytach. Być może hel-3 zachował się w owej cieczy jako pozostałość po meteorytach i planetoidach, zderzających się z Ziemią w początkach istnienia Układu słonecznego. niewykluczone, że to właśnie one dostarczyły na nią wodę. Z oceanów pierwiastek ten dawno już zniknął, ale kilka kilometrów pod naszymi nogami tej kosmicznej substancji pozostało jeszcze niemało. Wynikałoby stąd, że większość wody znajdującej się na Ziemi nie powstała na niej, lecz pochodzi z przestrzeni kosmicznej.
Na naszej praziemi deszcz padał i padał. Lało bez przerwy, dzień i noc. Woda zbierała się w zagłębieniach i wypełniała kratery, które pozostawały po zbombardowaniu Ziemi przez meteoryty i planetoidy w początkach istnienia naszej planety. Woda zaczęła kształtować jej powierzchnię, stopniowo niwelując znajdujące się na niej nierówności. Wypłukiwała również zawarte w minerałach związki chemiczne, dzięki czemu powstały słone oceany.
Podczas trwania ulewy oblicze Ziemi nieustannie się zmieniało. Pojawił się na niej kolejny produkt chemicznych przemian węglowodorów, a mianowicie dwutlenek węgla. Związek ten ma właściwości gazu cieplarnianego: zatrzymuje docierające do powierzchni Ziemi ze Słońca promieniowanie cieplne, przyczyniając się do ogrzania jej atmosfery i skorupy, a tym samym mając decydujący wpływ na rozwój naszej planety.
trzecim ważnym składnikiem ziemskiej atmosfery jest azot, którego obecność jest niewątpliwie wynikiem kosmicznej pomyłki. Podczas powstawania Ziemi cząsteczki amoniaku, zbudowane z atomów azotu i wodoru, przypadkowo zostały gdzieniegdzie wbudowane w struktury tworzących skorupę ziemską skał krzemianowych, zamiast podobnej wielkości atomów potasu. W następnych etapach kształtowania się naszej planety niemal cały azot został ponownie uwolniony i stał się z czasem głównym składnikiem ziemskiej atmosfery.
Pod ciężkimi deszczowymi chmurami poszczególne zbiorniki wodne rozrastały się i łączyły, tworząc jeden wszechocean. W ten sposób powstała w Układzie Słonecznym jedyna w swoim rodzaju wodna planeta. Ten wodny świat otaczała cienka atmosfera, złożona głównie z dwutlenku węgla. W kroplach deszczu rozpuściła się jednak większość tego związku, a następnie wskutek określonych procesów geologicznych został chemicznie związany w zawierających związki potasu oraz magnezu skałach węglowych i prawie zupełnie zniknęła z atmosfery naszego globu.
Zmieniła się również twarda skorupa ziemska. Stała się chłodniejsza, grubsza i w końcu popękała, tworząc ogromną mozaikę rozmaitych płyt tektonicznych. I teraz zaczął się ich powolny taniec. Wewnętrzne, gorące prądy - płynące od jądra Ziemi rozgrzewanego energią uwalnianą podczas rozpadu pierwiastków promieniotwórczych-przemiesiły ziemską bryłę i wprawiły płyty tektoniczne w ruch. Pływają one niczym statki po znajdującej się we wnętrzu płaszcza Ziemi warstwie miękkich, plastycznych skał, zwanej astenosferą. W niektórych miejscach zderzają się, w innych otwierają się między nimi szczeliny, z których wypływa wznosząca się z głębin Ziemi cienka lawa i zastyga, tworząc nowy fragment skorupy.
Kiedy kształtowały się kontynenty, w oceanie najprawdopodobniej powstało życie. Utworzone w nieznany dotychczas sposób pewne zawierające węgielki cząsteczki nieustannie zmieniły budowę, aż w określonym momencie zyskały zdolność samoreprodukcji. Przekroczona została wówczas niesłychanie ważna granica, dzięki czemu w dziejach naszej planety nastąpiła skokowa zmiana jakościowa, gdyż w jej morzach pojawiły się pierwsze żywe istoty.
Satelitarne Zdjęcie:
Planeta Ziemia z Kosmosu, zdjęcie wykonane z satelity MTSAT, GOES i Meteosat.
Geografia:
Kartografia, sztuka sporządzania i badania map, oraz pośrednio geografia, historycznie poświęcone były próbom zobrazowania planety. Geodezja, badająca położenie i dystans, oraz nawigacja, zajmująca się pozycją na powierzchni Ziemi, dostarczyły danych liczbowych.
Wyróżnia się do siedmiu kontynentów, w kolejności od największej do najmniejszej powierzchni: Azja, Afryka, Ameryka Północna, Ameryka Południowa, Antarktyda, Europa i Australia. Niektóre podziały traktują Amerykę Płn. i Południową jako jeden kontynent – Amerykę, a Europa i Azja to Eurazja.
Wyróżnia się też trzy, cztery lub pięć oceanów. W systemie pięciu oceanów, w kolejności od największej do najmniejszej powierzchni wymienia się: Ocean Spokojny, Ocean Atlantycki, Ocean Indyjski, Ocean Południowy i Ocean Arktyczny. Ogólne określenie całości tych wód morskich to wszechocean.
Położenie poszczególnych punktów na Ziemi określane jest na podstawie współrzędnych geograficznych. Umiejscowienie lokacji w pionie określa szerokość geograficzna, a w poziomie – długość geograficzna. Punkty o tej samej szerokości leżą na tym samym równoleżniku, a punkty o tej samej długości dzielą wspólny południk. Najdłuższym równoleżnikiem jest równik. Biegun geograficzny jest miejscem przecięcia się osi obrotu Ziemi z jej powierzchnią. Biegun północny znajduje się na Oceanie Arktycznym, a południowy na Antarktydzie. Ze względu na niewielkie nachylenie osi ziemskiej do osi obiegu wokół Słońca, promienie słoneczne padają na bieguny pod niewielkim kątem, co uniemożliwia ich znaczne ogrzanie. Nawet w czasie dni polarnych, mimo wydłużonej ekspozycji na promieniowanie Słońca, temperatura nie podnosi się znacząco z uwagi na wysoki współczynnik odbicia promieni słonecznych od lodu i śniegu. Pierwszym człowiekiem, który dotarł do bieguna północnego był Robert Edwin Peary, zdobywcą bieguna południowego był Roald Amundsen.
Klimat:
Powietrze atmosferyczne jest mieszanką wielu składników, ale do podstawowych należą: azot w 78, tlen w 21%, 0,9% argonu, oraz 0,1% pozostałych składników, a są to: neon, krypton, hel, metan i wodór. Do zmiennych składników powietrza atmosferycznego należą para wodna (do 4% zawartości), dwutlenek węgla (0,03%), siarki, chlorek i jodek sodu, różnego rodzaju pyłki, popioły, meteory oraz aerozole.
Główne procesy kształtujące pogodę zachodzą w troposferze. Jej zasięg jest uzależniony od występowania prądów powietrznych. Powstawanie prądów powietrznych jest związane ze stopniem nagrzewania powierzchni Ziemi, i w związku z tym jest zależne od występowania pór roku. Największy zasięg troposfera ma nad strefą międzyzwrotnikową (około 15 km), a najmniejszy nad biegunami (7-8 km). Wraz ze wzrostem wysokością następuje spadek temperatury, o 0,6˚ co 100 metrów. Ciśnienie również maleje wraz z wysokością, i w najwyższych partiach wynosi tylko 200 hPa, a temperatura spada do -55˚C. Troposfera stanowi około 50% całej warstwy atmosferycznej.
Kolejną warstwą atmosferyczną jest tropopauza, która charakteryzuje się stałą temperaturą na całej swej wysokości występowania (-55˚C). Stratosfera znajduje się nad troposferą i sięga wysokości 50 km. Temperatura w stratosferze jest niezmienna do wysokości 25km, a powyżej wzrasta. Jej wzrost jest powodowany przez tworzenie się ozonu pod wpływem promieniowania UV. Jest to reakcja egzotermiczna, dlatego temperatura rośnie tu do 0˚C. Freony które się tu dostają w coraz większych ilościach, wchodzą w reakcję z tlenem niszcząc warstwę ozonową. Ciśnienie wynosi prawie 0 hPa, a w dolnej warstwie występują tzw. prądy strumieniowe. W kolejnej strefie atmosferycznej - stratopauzie, temperatura jest stała i wynosi 0˚C, podczas gdy w mezosferze spada do -90˚C, natomiast ciśnienie jest bliskie 1 hPa. Mezosfera występuje na wysokości od 50 do 85km. W menopauzie temperatura sięga -90˚C. Termosfera jest bardzo rozległą warstwą atmosferyczną i jej granica nie jest ściśle określona sięga 500-800-1000 km wysokości. Tutaj temperatura rośnie wraz ze wzrostem wysokości. Na wysokości 120 km temperatura wynosi 100˚C, na wysokości 200 km jest to już 400˚C, a na wysokości 500 km wynosi aż 700˚C. Jest to związane z pochłanianiem przez tlen i azot znajdujący się termosferze - promieniowania słonecznego. Dolna warstwa termosfery nazywana jest jonosferą. Specyficzną właściwością dolnej warstwy jonosfery jest zdolność do odbijania krótkich fal radiowych. W termosferze tworzy się tzw. zorza, czyli efekty świetlne jonów azotu i tlenu. Najbardziej zewnętrzną warstwą atmosfery jest egzosfera. Jej zasięg jest nieokreślony, a temperatura spada nawet do -273˚C. W egzosferze występuje podwyższony udział wodoru i tlenu.
↗ (Czym bardziej ciemniejszy kolor tym cieplejszy klimat w tym miejscu.) ↖
Do najważniejszych czynników kształtujących klimat należą: szerokość geograficzna i związana z nią różna wysokość słońca nad horyzontem, występowanie ośrodków niżowych, odległości lądu od dużych zbiorników wodnych oraz ukształtowanie i zróżnicowanie ukształtowania powierzchni terenu.
Wyróżniamy kilka różnych mas powietrza. Są to: masa powietrza równikowego - związana z niżem okołorównikowym, masa powietrza zwrotnikowego - związana z wyżem zwrotnikowym i podzwrotnikowym, masa powietrza arktycznego, masa powietrza antarktycznego. W zależności od tego czy masy te występują nad lądem czy nie, mogą być morskie - czyli wilgotne z małymi amplitudami temperatur, lub kontynentalne - czyli suche i z dużymi amplitudami. Ciśnienie rozkłada się w różny sposób. Wyróżniamy niże okołorównikowe, wyże podzwrotnikowe i związaną z nimi siłę Koriolisa, niże w strefie umiarkowanej oraz wyże okołorównikowe.
Wiatry to poziome ruchy powietrza występujące w troposferze, wywołane zmianami ciśnień. Wiatr wieje zawsze ze strefy wyższego ciśnienia do strefy niższego ciśnienia. Im większa różnica ciśnień, tym większa prędkość wiatru. Jednostką prędkości wiatru jest m/s, albo może być przedstawiana za pomocą skali Beauforta, mierzona anemometrem. Wyróżniamy różne rodzaje wiatrów. Pasaty, czyli wiatry o charakterze stałym - ciężkie sprężone powietrze, przemieszczające się dołem w kierunku równika (siła Koriolisa) oraz antypasaty - gorące powietrze przemieszczające się w kierunku równoleżnika. Oprócz tego rodzaju wiatrów, występują wiatry występujące sezonowo. Należą do nich monsuny: letni oraz zimowy, wiatry lokalne typu fenowego, np. halny w Tatrach, który wieje nocą wzdłuż stoków w dół. Nad morzem występuje bryza morska i lądowa, która zmienia się dobowo i raz wieje od strony morza.
Opady zależą od stopnia wilgotności powietrza atmosferycznego. Wilgotność bezwzględną mierzy się w g/m3, wilgotność względną podaje się w %. Gdy para wodna ulega kondensacji, następuje sprężanie pary wodnej i jej skraplanie. Opad powstaje wówczas, gdy powietrze osiąga temperaturę punktu rosy. Klasyfikacja opadów wyróżnia: rosę - powstaje wskutek zetknięcia ciepłego powietrza z chłodnym powietrza i ma postać osadu. Szron to również rosa, ale w postaci lodu, pewną odmianą szronu jest szadź, która osadza się na różnych przedmiotach stałych. Rozkład opadów zależny jest od cyrkulacji powietrza w atmosferze, od układu frontów atmosferycznych, odległość od zbiorników wodnych oraz od ukształtowania terenu. Z opadami związane jest powstawanie chmur. Warunkiem koniecznym jest temperatura punktu rosy i obecność jąder kondensacji. Rozróżniamy chmury pierzaste - Cirrus (Ci), zbudowane z kryształków lodu. Są chmurami występującymi w najwyższych warstwach atmosfery (od 6 do 12 km). Mają postać włóknistych obłoczków. Chmury kłębiaste - Cumulus (Cu) - białe, niekiedy o ciemnej podstawie, złożone z drobnych kropel wody, występują na wysokości od 2 do 6 km. Chmury warstwowe - Stratus (St). Mają ciemną szarawą barwę, pokrywające ogromne połacie nieba, złożone z drobnych kropli wody lub lodu. Są to najniższe chmury, osiągają wysokość do 2 km. Wyróżniamy też: chmury warstwowe-deszczowe tzw. nimbostratus, lub cumulonimbus - burzowe.
Klimat morski charakteryzujący się chłodnymi latami, i łagodnymi zimami. Roczne amplitudy temperatur są niewielkie, zamykające się w granicach 23˚C. Sąsiedztwo morza lub dużych zbiorników wodnych łagodzi mroźne temperatury i wpływa łagodząco na pogodę.
Klimat lądowy ma inne właściwości niż klimat morski. Charakteryzuje się upalnym latem i mroźną zimą, a amplitudy temperatur są wysokie, przekraczające 23ºC. Wilgotność powietrza jest niewielka, a zachmurzenie małe - co wpływa na niewielką ilość opadów, których maksimum przypada na porę letnią.
Klimat okołorównikowy charakteryzuje się gorącymi temperaturami, średnio powyżej 20ºC. Wyróżniamy podział na klimat równikowy, podrównikowy wilgotny i suchy. W klimacie równikowym występują wysokie opady a także niskie dobowe oraz roczne wahania temperatury. W klimacie podrównikowym wilgotnym charakterystyczne jest występowanie pór deszczowych i suchych. Klimat podrównikowy suchy czyli sawannowy również ma dwie pory - czyli suchą i deszczową, a wahania temperatury są duże.
Klimat zwrotnikowy - w klimacie tym średnia temperatura w najchłodniejszym miesiącu waha się do 10 do 20ºC. Podział wyróżnia klimat zwrotnikowy skrajnie suchy z dużymi amplitudami temperatur i barkiem opadów, oraz klimat zwrotnikowy morski gdzie opady są duże a wahania temperatury niewielkie.
Klimat podzwrotnikowy - średnia temperatura w najchłodniejszym miesiącu waha się od 0 do 10ºC, w klimacie śródziemnomorskim występują ciepłe i suche lata, a zimy są łagodne i wilgotne. Klimat pustynny ciepły charakteryzuje się dużymi amplitudami temperatur i niskimi opadami. W klimacie podzwrotnikowym monsunowym występują suche zimy i wilgotne lata, a w klimacie monsunowym gorącym występują dość małe wahania temperatur, natomiast w porze deszczowej - obfite opady. W klimacie monsunowym chłodnym amplitudy temperatur są znaczne, oraz duże opady w porze letniej.
Klimat umiarkowany dzieli się na chłodny i ciepły. Klimat umiarkowany ciepły może być morski - z dużymi opadami w ciągu roku i małymi amplitudami temperatur; lądowy - z małymi opadami i dużymi amplitudami temperatur; przejściowy - który odznacza się dużą zmiennością pogody. Klimat umiarkowany chłodny dzieli się na morski - z łagodnymi zimami i chłodnymi latami oraz dużymi opadami w ciągu całego roku; lądowy - z krótkim chłodnym latem, długimi i mroźnymi zimami oraz niewielką liczbą opadów. Średnia temperatura klimatu umiarkowanego waha się od 0 do 10ºC.
Klimat okołobiegunowy charakteryzuje się średnią temperaturą w ciągu roku poniżej 0ºC. Podział wyróżnia klimat subpolarny z temperaturą w najcieplejszym miesiącu przekraczającą 0ºC, oraz klimat polarny wyróżniający się opadami śniegu i mroźną pogodą w ciągu całego roku.
Grzegorz S.
Subskrybuj:
Posty (Atom)