NASZ UKŁAD SŁONECZNY

Słońce Merkury Wenus Ziemia Księżyc Mars Planetoidy Jowisz Saturn Uran Neptun Pluton Pas Kupiera Obłok Oorta

Czy i w jaki sposób aktywność słoneczna (liczba plam na Słońcu) wpływa na ziemski klimat? Dlaczego korona słoneczna jest dużo bardziej gorąca od powierzchni Słońca?

    Odwiedziła go do tej pory tylko sonda Mariner 10 w latach 1973-74. Dzięki jej zdjęciom zobaczyliśmy, że człowiek nie ma tam czego szukać. Podziobany kraterami krajobraz planety przypomina do złudzenia Księżyc.
    Merkury jest większy tylko od Plutona. Jego średnica jest ponad dwa razy mniejsza niż Ziemi. Rozmiarem przewyższają go np. największe księżyce Jowisza (Ganimedes) i Saturna (Tytan). Dawno temu utracił swoją atmosferę. Bliskie Słońce za dnia rozpala jego powierzchnię do ponad 400 stopni Celsjusza, a w nocy, wobec braku atmosfery, szybko łapie siarczysty kosmiczny mróz - 180 stopni poniżej zera. Biorąc to wszystko pod uwagę, można uznać za pewnik, że nie ma tam życia.
    Merkury bardzo wolno obraca się wokół osi. Aż do połowy lat 60. sądzono, że tak jak Księżyc wobec Ziemi, Merkury jest stale skierowany jedną stroną do Słońca. To okazało się nieprawdą. Merkury wykonuje półtora obrotu w czasie pełnego obiegu wokół Słońca. Daje to bardzo dziwny efekt. W pewnych szerokościach geograficznych astronauta na powierzchni planety widziałby normalnie wschodzące Słońce, które dochodzi do zenitu, po czym nagle zatrzymuje się i kawałeczek cofa. Potem znowu podejmuje wędrówkę na zachód i już normalnie zachodzi za horyzontem.
    Po Plutonie Merkury ma najbardziej eliptyczną orbitę z wszystkich planet - zbliża się do Słońca na odległość 46 mln km, po czym oddala do 70 mln km. Przy czym „elipsa" orbity obraca się wokół Słońca. Tej precesji orbity nie potrafiono wyjaśnić za pomocą praw grawitacji Newtona (niektórzy sądzili więc, że pomiędzy Merkurym i Słońcem znajduje się jeszcze jedna planeta, zwana Wulkanem). Dopiero teoria względności Einsteina potrafiła wyjaśnić ruchy Merkurego. Mariner 10 tylko trzy razy przeleciał nad Merkurym. Obiektywy jego aparatów fotograficznych nie objęły całego globu. Do dziś nie wiemy, jak wygląda ponad połowa powierzchni tej planety. NASA rozważa wysłanie kolejnej sondy w pierwszej dekadzie XXI wieku.

Czy powierzchnia planety, której jeszcze nie widzieliśmy, kryje jakieś niespodzianki?

    Jest najjaśniejsza na niebie, oczywiście nie licząc Słońca i Księżyca. Zwana jest siostrzaną planetą Ziemi. Obie planety prawie się nie różnią wielkością. Wenus jest tylko troszeczkę mniejsza i lżejsza. Astronauci na powierzchni Wenus ważyliby niemal tyle samo, co na Ziemi. Powierzchnię planety stale spowijają gęste chmury. Wzrokiem nie można ich przeszyć. Na Ziemi sądzono niegdyś, że pod nimi może kryć się łagodny klimat, roślinność. Tymczasem rzeczywistość rozczarowała. Atmosfera Wenus jest dużo gęstsza niż Ziemi. Chmury składają się ze żrącego kwasu siarkowego. Ciśnienie jest mordercze, prawie sto razy większe niż na Ziemi (takie jak na głębokości kilometra pod powierzchnią ziemskich oceanów). Pierwsze lądujące na Wenus sondy (radzieckie Wenery z początku lat 70.) były zgniatane jak puszki po coca-coli. Powietrze zawiera głównie dwutlenek węgla, gaz cieplarniany. Z tego też powodu temperatura przy powierzchni sięga 500 st. Celsjusza. W takiej temperaturze topi się ołów. Woda, która pewnie kiedyś była na Wenus, do dziś już dawno wyparowała. Nie jest to na pewno kraina marzeń. Nie nadaje się na drugi dom. Życia też się tam nie uświadczy. Po raz pierwszy ziemska sonda dotarła do Wenus w 1962 roku. Był to Mariner 2. Potem planetę odwiedziło ponad 20 sond kosmicznych. Szczególnie upodobali ją sobie Rosjanie. Sonda Wenera 7 była pierwszym w historii statkiem kosmicznym, który wylądował na innej planecie. Pięć lat temu amerykańska sonda Magellan przeniknęła przez wenusjańskie chmury promieniem radaru i wykonała bardzo dokładną mapę jej powierzchni. O nowych misjach na razie nie słychać.

Jak to się stało, że historia naszej siostrzanej planety potoczyła się w tak bardzo odmienny sposób niż Ziemi?

    Gdyby spojrzeć na Ziemię z kosmosu, tak jak na inne planety, to dominowałby niebieski kolor oceanów oraz biały - chmur i lodowych czap polarnych na biegunach. To jedyne miejsce we Wszechświecie, gdzie z pewnością istnieje życie. Prawdopodobnie jedyne miejsce w Układzie Słonecznym, gdzie istnieje woda w stanie płynnym (choć ostatnio podejrzewa się, iż woda jest też pod lodową skorupą Europy, księżyca Jowisza).

Mnóstwo tajemnic kryje przeszłość planety (jak tworzyła się atmosfera, oceany, kontynenty?) oraz wnętrze (jak jest zbudowane, i jak to sprawdzić?). Co jest źródłem pola magnetycznego? Dlaczego co tysiące lat bieguny magnetyczne zamieniają się miejscami? Życie narodziło się na Ziemi czy przyszło z kosmosu?

    To najbliżej Ziemi położone ciało niebieskie. Dzieli nas 400 tysięcy kilometrów. Życia tam dziś nie ma, ale 30 lat temu było. 12 astronautów spędziło tam łącznie kilka dni. Księżyc jest znacznie mniejszy od Ziemi. Nie ma na nim atmosfery. Astronauci musieli nosić grube skafandry, dźwigać na plecach tlen. Mogli to robić swobodnie, gdyż siła ciążenia jest tam sześć razy mniejsza niż na Ziemi. Na skutek braku atmosfery panują tam krańcowe temperatury - upał (do 100 st. C) na oświetlonej przez Słońce stronie i mróz (-150 st. C) po nocnej stronie.
    Do niedawna sądzono, że nie ma tam wody. Potwierdzały to misje Apollo. Astronauci nie stąpali po kałużach ani nie ślizgali się po lodzie. Zastali księżycowe grunty suche jak pieprz. Nie wykryto też wody w skałach, które przyleciły wraz z nimi na Ziemię. Ale pięć lat temu okazało się, że woda jest. Tyle że zmrożona na kamień, zmieszana z gruntem, jak wieczna zmarzlina. Ukryta na dnie kraterów, w zakamarkach, gdzie nigdy nie zagląda Słońce. Odkrycia dokonała sonda Clementine w 1994 roku.
    Rok temu nad Srebrnym Globem zawisła sonda Lunar Prospector, żeby potwierdzić wyniki Clementine. Nowa księżycowa sonda zdołała oszacować ilość lodu na 6 miliardów ton. To powinno starczyć dla sporej ludzkiej kolonii na Księżycu. Co ludzie mieliby tam robić? Zbudować po niewidocznej z Ziemi stronie Księżyca wielkie teleskopy i radioteleskopy, którymi obserwowaliby kosmos bez zakłóceń ziemskiej cywilizacji. Można byłoby też z księżycowego gruntu wydobywać hel-3 - doskonałe paliwo jądrowe. Księżyc w końcu mógłby stać się przystankiem, czy też stacją przesiadkową, w naszych przyszłych podróżach po Układzie Słonecznym.

Mars odległość od Słońca: 228 mln km długość roku (okres obiegu wokół Słońca): 687 ziemskich dni długość doby: 24 godz. 39 min 35 s średnica równikowa: 6800 km średnia temperatura na powierzchni: 0 st. C (na równiku), od -30 do -150 st. C (na biegunach) dwa księżyce (Fobos i Deimos)

     Z tą planetą wiąże się największą nadzieję na znalezienie życia poza Ziemią. Nie będzie to na pewno inteligentna cywilizacja, ale mogły tam do dziś przetrwać żywe, prymitywne jednokomórkowe organizmy. To jedyna planeta, dla której opracowano scenariusze kolonizacji, czyli rozpisane na stulecia nawodnienie, użyźnienie, zaszczepienie roślinności. Z dotychczasowych badań wyłania się obraz planety, która trzy miliardy lat temu była taka sama jak ówczesna Ziemia. Miała ciepły klimat i wodę. Dlaczego jednak obie planety ewoluowały innymi drogami? Ziemia pozostała żyzna i żywa do dziś, a Mars oziębił się i wysuszył? Tego nie wiemy.
    Atmosfera jest rzadka - ciśnienie ponad sto razy mniejsze niż na Ziemi. W powietrzu głównie dwutlenek węgla, azot, argon i bardzo mało tlenu. Występują cztery pory roku, podobne do ziemskich, ale każda z nich trwa prawie dwa razy dłużej. Doba - jedynie pół godziny dłuższa, ciążenie - trzy razy mniejsze niż ziemskie. Jest zimno. Średnia temperatura - minus 55 st. C. Na równiku w lecie panuje jednak przyjemne ciepło, ok. 27 st. C. Za to bieguny ścina mróz - 133 stopni poniżej zera. Planeta ma równie różnorodną rzeźbę terenu jak Ziemia. Nie brakuje tam wyżyn, gór, wulkanów (największy w naszym układzie Olympus Mons ma 27 km wysokości), kanionów, dolin, urwisk, nizin, depresji. Jedyne czego tam nie ma - to rzek, mórz i oceanów. W pobliże Marsa po raz pierwszy dotarła sonda Mariner 4 w 1965 roku. Pierwszy wylądował rosyjski Mars 3. Najbardziej owocna była jednak misja sond Viking, które lądowały tam w 1976 r. Dwa i pół roku temu rozpoczęła się inwazja ziemskich statków na Marsa. Pierwszy lądował Pathfinder w lipcu 1997 roku (miał na pokładzie automatyczny pojazd Sojourner), a tuż po nim na orbicie planety znalazł się Global Surveyor. Wprawdzie pod koniec 1999 roku dwie następne sondy rozbiły się (Climate Orbiter i Polar Lander), ale przez najbliższą dekadę co dwa lata, gdy Mars będzie znajdował się w sprzyjającej pozycji do Ziemi, będą parami startowały kolejne sondy. Mars był dotąd pechową planetą dla ziemskich sond. Większość misji poniosła fiasko. Żartowano, że w pobliżu Marsa musi żerować galaktyczny potwór żywiący się statkami kosmicznymi. Sondy będą szukać miejsc, gdzie mogła się ukryć woda. Poszukiwania będą prowadzone w pobliżu biegunów, bo podejrzewa się, że woda zalega tam pod powierzchnią w postaci wiecznej zmarzliny.

Czy życie było (jest) na Marsie? Gdzie podziała się woda, której liczne ślady sprzed miliardów lat - wydrążone kaniony, doliny i niecki - dziś widzimy?

    Spora rodzina małych brył skalnych. Do tej pory skatalogowano ich ponad 10 tys. Największa z nich, Ceres, nie jest ułomkiem - ma 913 km średnicy. 1 stycznia 1801 roku odkrył ją Giuseppe Piazzi i z początku zaliczono ją do rodziny planet. Ale zaraz potem dostrzeżono drugą pod względem wielkości - Pallas (523 km średnicy). W ciągu kilku lat odkryto jeszcze Westę, Juno itd. Okazało się, że pomiędzy Marsem i Jowiszem nie ma jednej planety, są tysiące małych planetek, czyli planetoid. Znamy 26 planetoid o średnicy większej niż 200 km. To najpewniej wszystkie tak duże. Spośród planetoid przekraczających 10 km - dostrzegliśmy tylko połowę. Najmniejszych - poznaliśmy niewiele. Prawdopodobnie milion kilometrowych odłamków skalnych krąży w pasie planetoid.
    Skąd się wzięły? Czy są pozostałością po planecie, która została rozkruszona i rozbita? Chyba nie, bo wszystkie razem zebrałyby się ledwie w ciało wielkości Księżyca. Najpewniej jest na odwrót - tkwią tam od czasu narodzin Układu Słonecznego, a siła grawitacji sąsiedniego Jowisza uniemożliwiła im sklejenie się w całą planetę. Niektóre mają bardzo eliptyczne orbity, które zanoszą je nawet w pobliże Ziemi. One mogą z czasem zagrozić naszej planecie. Gdyby skała średnicy zaledwie 300 metrów grzmotnęła w Ziemię, to wywołałaby eksplozję o sile aż 100 000 bomb zrzuconych na Hiroszimę. Niektóre noszą polskie imiona. Planetoida nr 5889, odkryta 3 marca 1979 roku, otrzymała nazwę Mickiewicz, inna (nr 3836) - Lem.

Czy są litymi skalnymi głazami, czy też luźnym skupiskiem odłamków skalnych? Gęstość jednej z dobrze zbadanych planetoid, Matyldy, jest tylko o 30 proc. większa niż wody. Dlaczego? Jakie jest prawdopodobieństwo, że Ziemia zderzy się z planetoidą?

    Widziany z Ziemi Jowisz wygląda jak gwiazda, jednak świecąca jasnym niemigotliwym blaskiem. Po Wenus jest to najjaśniejsza z planet. Jego tarcza jest bardzo barwna. Przeważają odcienie czerwonawe, brunatne i oliwkowozielone. Wzdłuż równika biegną ciemne smugi, występują też liczne plamy, np. „Wielka Czerwona Plama", czyli olbrzymi huragan wirujący w tym samym miejscu planety co najmniej od 300 lat.
    Ta planeta to wielka kula gazu - głównie wodoru i helu, z dodatkiem metanu i amoniaku. W 1995 roku wleciał w nią próbnik wysłany z sondy Galileo. Póki nie zgniotło go ciśnienie, przesyłał na Ziemię wieści o tym, co widział - o piorunach, składzie chemicznym, ciśnieniu, coraz wyższej temperaturze. Na kuli z gazu żyć się nie da. Wielkie nadzieje stwarzają natomiast księżyce Jowisza, a zwłaszcza cztery największe - Io, Europa, Ganimedes i Kallisto. Io jest wulkanicznie aktywny, co oznacza, że ma gorące wnętrze. Z kolei Europa jest skuta lodem. Ten lód jednak jest popękany i skruszony. Astronomowie przypuszczają, że pod nim może się kryć ocean płynnej wody o głębokości nawet 100 kilometrów. W takim oceanie, mimo że bez dostępu powietrza, mogłyby rozwinąć się jakieś formy życia.
    Jowisza po raz pierwszy odwiedziły sondy Pio- neer 10 i 11, a potem Voyager 1 i 2. Od czterech lat na orbicie planety znajduje się sonda Galileo. Planuje się następne misje, które będą skierowane na księżyc - Europę. Jedna z planowanych sond miałaby przebić lodową skorupę i sprawdzić, co też znajduje się pod nią.

Dlaczego Wielka Czerwona Plama tkwi w tym samym miejscu co najmniej od 300 lat? Dlaczego pierścienie Jowisza są ciemne, w przeciwieństwie do pierścieni Saturna? Czy na którymś z księżyców Jowisza jest życie?

    Przepięknie wygląda w lunecie dzięki swoim pierścieniom, najwspanialszym w Układzie Słonecznym. Ale astronomów fascynuje nie tyle ta wielka gazowa kula, jaką jest Saturn, lecz największy z jego księżyców. Nazywa się Tytan. Spowija go gęsta atmosfera (to wyjątkowe wśród księżyców), złożona z azotu i metanu. Podobnie wyglądała ziemska atmosfera sprzed 4 mld lat. Sondy Pioneer 11 i Voyager 1 i 2 nie potrafiły dostrzec przez chmury powierzchni tego księżyca. Kto wie, być może na powierzchni Tytana już powstały cząsteczki organiczne i rodzą się pierwsze, prymitywne organizmy. W roku 2004 doleci do Saturna sonda Cassini, a na Tytana opuści się lądownik Huyghens. Wtedy może dowiemy się, czy Tytan jest „drugą Ziemią".

Czy na Tytanie są warunki sprzyjające życiu? Co dzieje się na jego powierzchni, czy są tam metanowe morza? Dlaczego Saturn wytwarza dwa razy więcej ciepła niż go otrzymuje ze Słońca? Skąd się wzięły przepiękne pierścienie?

 

Oś obrotu Urana jest nachylona niemal równolegle do płaszczyzny orbity. Dlaczego? Wszystkie inne planety mają osie obrotów tylko lekko nachylone, co w przypadku np. Ziemi lub Marsa daje efekt zmieniających się pór roku. Dlaczego Uran nie wytwarza w swym wnętrzu więcej ciepła niż dostaje go ze Słońca, jak w wypadku innych gazowych planet?

    Przypomina Urana. Jest podobnie zbudowany. Zbliżył się do niego Voyager 2 w 1989 r. Interesujący jest jego największy księżyc, aktywny wulkanicznie Tryton o średnicy 2700 km. Krąży on w przeciwnym kierunku wokół planety niż inne księżyce.

Bieguny magnetyczne planety są w innych punktach niż geograficzne. Dlaczego? Co napędza huraganowe wiatry na Neptunie, skoro planeta jest daleko od Słońca, które jest motorem zmian pogodowych?

    Z jego perspektywy Słońce jest jedynie drobnym świecącym punktem, niemal jak inne gwiazdy. Do Plutona nie dotarła jeszcze żadna sonda. Pluton jest bardzo mały, i - jak na planetę - waży bardzo niewiele. Tuż po jego odkryciu sądzono, że jego masa dorównuje ziemskiej. Z czasem obniżano szacunki kilkakrotnie. W 1978 roku odkryto, że Pluton nie jest samotny - ma naturalnego satelitę (nazwano go Charonem), więc to, co do tej pory brano za jedną planetę, jest w rzeczywistości układem dwóch ciał. Dziś szacuje się masę planety na zaledwie jedną pięćsetną masy Ziemi. Pluton i Charon są zawsze skierowane do siebie tą samą stroną - jedyny taki przypadek w naszym układzie. Pluton ma dużo bardziej eliptyczną orbitę niż inne planety (w związku z tym czasem jest bliżej Słońca niż Neptun). Płaszczyzna jego orbity jest nachylona do płaszczyzny innych orbit. Zdaniem wielu astronomów - Pluton nie pasuje do rodziny planet. Jest tylko przedstawicielem, choć największym, tzw. pasa Kuipera, drugiego pasa planetoid rozciągającego się za Neptunem. W 1998 r. zaproponowano, by Plutona wpisać na listę planetoid. Na razie jednak Unia Astronomiczna - zasypana protestami, głównie astronomów amerykańskich - nie zmieniła statusu Plutona.

Czy Charon narodził się wraz z Plutonem, czy też Pluton go przechwycił? Co znaczą jasne i ciemne plamy na powierzchni planety?

    Pierwszą planetoidę trans-Neptunową odkryto siedem lat temu. Oznaczono ją 1992QB1. Do dzisiaj znamy już ponad 200 takich lodowo-skalnych obiektów, a średnica największego przekracza 800 kilometrów. Niektóre poruszają się po podobnej orbicie jak Pluton. Sporo z nich ma niezwykłą, czerwonawą barwę. Nie wiadomo, co nadaje im ten kolor. Szacuje się, że w pasie Kuipera krąży co najmniej 35 tys. ciał o średnicy większej niż 100 km, czyli kilkaset razy więcej tak dużych obiektów niż w pasie planetoid. Lodowych odłamków o średnicy do 20 km powinno być tam aż 100 mln!

Czy w pasie Kuipera są obiekty równie duże jak Pluton? Czy pas Kuipera jest źródłem krótkookresowych komet?

    Hipotetyczne siedlisko „uśpionych komet". Jego istnienie zaproponował 40 lat temu holenderski astronom Jan Oort. Kulisty obłok złożony z miliardów drobnych lodowych ciał. Czasem jedno z nich zostaje popchnięte w głąb układu. Wtedy rodzi się kometa. Bliżej Słońca topi się jej powierzchnia, z gazów i pyłu tworzy się gazowa głowa komety (do miliona kilometrów średnicy), za nią rozwija się warkocz. Jądro komety ma od kilkuset metrów (np. kometa Wirtanena) do kilkunastu kilometrów średnicy (np. kometa Halleya). Zbudowane jest z wodnego lodu, zamrożonych gazów (dwutlenku węgla, metanu, amoniaku) i pyłów.

Czy obłok Oorta istnieje? Czy Słońce ma niewidocznego towarzysza, gwiazdę Nemezis, której przejścia przez obłok wywołują deszcze komet?

Na peryferiach Wszechświata

ODKRYWCY PLANET NASZEGO UKŁADU