Układ słoneczny i jego model UKŁAD SŁONECZNY I JEGO MODEL Nowoczesna astronomia, jak cała nowoczesna nauka, rozpoczęła się od genialnej koncepcji Mikołaja Kopernika, który sprowadził Ziemię do roli jednej z planet, natomiast w centrum Układu Słonecznego umieścił Słońce. Heliocentryczny obraz Układu Słonecznego znacznie uprościł opis ruchu planet, Kopernik przyjął bowiem, że wszystkie planety poruszają się wokół Słońca po orbitach kołowych. W modelu Mikołaja Księżyc został właściwie zakwalifikowany jako towarzysz Ziemi. Z punktu widzenia fizyki, Kopernik dokonał zmiany układu odniesienia i poprawnie odgadł układ inercjalny dla Układu Słonecznego. Model Kopernika został niemal powszechnie zaakceptowany, gdy Galileusz korzystając ze swojej prymitywnej lunety, odkrył cztery księżyce Jowisza (Europa, Io, Kallisto, Ganimedes), był to bowiem mini model Układu Słonecznego. W heliocentrycznym modelu planety poruszają się po bardzo regularnych orbitach. Dzięki tej prostocie można było zacząć odkrywać prawidłowość w ruchu planet. Bardzo dokładne kilkunastoletnie obserwacje ruchu Marsa i innych planet wykonane przez Tycho de Brahego pozwoliły Keplerowi na sformułowanie jego słynnych trzech praw ruch planet: 1. Planety poruszają się wokół Słońca po orbitach eliptycznych. Słońce znajduje się w jednym z ognisk elipsy. 2. Promień wodzący planety w jej ruchu względem Słońca zakreśla w jednakowych odstępach czasu takie same powierzchnie. 3. Kwadrat obiegu planety wokół Słońca jest proporcjonalny do trzeciej potęgi głównej półosi elipsy. Pełne zrozumienie ruchu planet stało się możliwe dopiero po odkryciu przez Isaaca Newtona powyższych praw ruchu ciał i prawa powszechnego ciążenia. Newton jako pierwszy wykazał, że prawa Keplera w naturalny sposób wynikają z prawa powszechnego ciążenia, które wyjaśniło, dlaczego planety krążą wokół Słońca, oraz utrwaliło przekonanie, że zjawiska niebieskie podlegają prawom fizyki odkrytym i sprawdzonym tu na Ziemi. Układ Słoneczny składa się z: • dziewięciu planet: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun, Pluton; • ponad 130 satelitów tych planet (prawdopodobnie znajduje się tam więcej satelitów planet, które nie zostały jeszcze odkryte); • kilku tysięcy planetoid; • komet i asteroid; • niezliczonej ilości drobnych odłamków materii, zwanych meteorytami; • przestrzeni międzyplanetarnej; • w jego centrum znajduje się nasza dzienna gwiazda - Słońce. Wewnętrzny układ słoneczny składa się z Słońca, Merkurego, Wenus, Ziemi i Marsa. Natomiast zewnętrzny układ stanowią: Jowisz, Saturn, Uran, Neptun i Pluton. Planeta Odległość od Słońca [mln km.] Średnica [km] Masa(bez satelitów) *1021 Śr. gęstość [g/cm3] Liczba księżycy Okres obrotu wokół osi Merkury 4840 333 - Wenus 12230 4870 - Ziemia 12756 5974 1 Mars 6800 644 2 Jowisz 142796 1899710 16 Saturn 120660 568736 18 Uran 52400 86981 15 Neptun 50460 103026 8 Pluton 2302 1 Powstanie Układu Słonecznego: Przyglądając się składnikom Układu Słonecznego można poznać fragmenty historii tworzenia się tego układu. Układ Słoneczny powstał w wyniku kurczenia się ogromnego obłoku gazu i pyłu pod wpływem siły grawitacji. Pierwotna mgławica słoneczna najprawdopodobniej obracała się, a więc moment pędu był różny od zera. Jeżeli nawet początkowo miała kształt kulisty, to w wyniku kurczenia uległa spłaszczeniu. Część gazów skurczyła się tworząc w środku protogwiazdę, a pył i gaz pozostałe w dysku w wyniku wydarzeń i oddziaływań grawitacyjnych podzieliły się na mniejsze obłoki i grudki, które zderzając się ze sobą uformowały ostatecznie planety. Można zapytać, jak to się stało, że protosłońce rozgrzało się na tyle, aby w końcu zaświeciło. Wyobraźmy sobie obłok gazu, który kurczy się w wyniku wzajemnych oddziaływań grawitacyjnymi między cząsteczkami gazu. Jeśli obłok gazu, który się kurczy, to cząsteczki gazu poruszają się szybciej. Początkowo ich prędkości są skierowane głównie do środka, ale w wyniku zderzeń kierunek prędkości szybko ulega zmianie i staje się przypadkowy. Powoduje to spowolnienie się kurczenia. Średnia energia kinetyczna cząsteczek rośnie, rośnie więc temperatura. Zderzające się cząsteczki mają coraz większą energię, wzrasta też prawdopodobieństwo zderzenia, gdyż obłok się kurczy, a więc rośnie jego gęstość. W wyniku zderzeń atomy ulęgają wzbudzeniu i mogą emitować fotony. Część energii cząsteczek kurczącego się obłoku ulega wypromieniowaniu, a część jest magazynowana w postaci energii kinetycznej cząsteczek. W kurczącym się obłoku gazu złożonym z bardzo dużej ilości cząsteczek, dokładnie połowa wydzielanej energii grawitacyjnej jest wypromieniowana, a połowa jest zamieniana na energię kinetyczną chaotycznego ruchu cząsteczek, czyli na ciepło.
W stolicy Podkarpacia w Rzeszowie powstanie model Układu Słonecznego, który będzie wpisany w tkankę miasta. Planety zostaną rozlokowane na orbitach eliptycznych, których układ będzie odpowiadał faktycznemu układowi planet w dniu lokacji Rzeszowa, czyli w południe 19 stycznia 1354 roku. Projekt będzie sfinansowany z budżetu miasta. Instalacja ma być gotowa do końca sierpnia. Pomysłodawcą jest znany popularyzator nauki – Paweł Pasterz. „Gniezno ma Króliki, Wrocław – Krasnale. Rzeszów – jak przystało na Stolicę Innowacji – będzie miał planety Układu Słonecznego” – można przeczytać na stronie Urzędu Miasta Rzeszowa. Na pomysł, aby w Rzeszowie powstał model Układu Słonecznego wpadł Paweł Pasterz, czyli znany nie tylko w Rzeszowie, popularyzator nauki, współtwórca i współorganizator „Dnia Odkrywców – Interaktywnego Pikniku Wiedzy” oraz programu Radiolatorium. To właśnie w tym radiowym programie po raz pierwszy przedstawiony został pomysł, aby Układ Słoneczny w skali można było zamontować w przestrzeni miasta. Taka instalacja będzie miała ogromny walor edukacyjny. Ludzie często nie zdają sobie sprawy jakie są odległości między planetami układu, jaka jest wielkość poszczególnych planet – mówi Paweł Pasterz. Projekt zostanie sfinansowany z budżetu miasta Rzeszowa. Umowa z wykonawcą została już podpisana. Instalacja ma być gotowa do końca sierpnia – mówi Aleksandra Wąsowicz-Duch, dyrektor Zarządu Zieleni Miejskiej w Rzeszowie. Jak będzie wyglądała ta instalacja? Słońce będzie na rzeszowskim Rynku. Pozostałe planety układu rozlokowane zostaną według schematu wpasowanego w plan miasta. Będą one zamontowane w specjalnie przygotowanych puszkach, podobnych do tych, jakie wykorzystywane są do montowania reflektorów pozycyjnych, oświetlających budynki z poziomu terenu. To rozwiązanie najprostsze i nie ingeruje w przestrzeń miasta – tłumaczy Paweł Pasterz. Elementy instalacji umieszczone zostaną w nawierzchniach ulic: Króla Kazimierza, Baldachówki, 3 Maja, Mickiewicza, Akacjowej, Warszawskiej, Krośnieńskiej i na zieleńcu przy Bulwarze WSK. W instalacji uwzględniono następujące ciała niebieskie, wchodzące w skład Układu Słonecznego: Słońce, planety Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun, planety karłowate Ceres i Pluton, oraz naturalnego satelitę Ziemi - Księżyc Foto: Rzeszowski Układ Słoneczny, fot. Paweł Pasterz. W większości tego typu modeli instalowanych w przestrzeni miast, planety są ustawione w jednej linii, co bardzo rzadko zdarza się w rzeczywistości. Układ planet w zaprojektowanym dla Rzeszowa modelu jest rozlokowany na orbitach eliptycznych, których układ odpowiada faktycznemu układowi planet w dniu lokacji Rzeszowa, czyli w południe 19 stycznia 1354 roku. Uzyskany zostanie w ten sposób dodatkowy element edukacyjny – historyczny – mówi Pasterz. Obliczenia astronomiczne i geodezyjne wykonał technik geodeta Mariusz Meus z Krakowa. Model wykonany zostanie w skali 1:2200000000 nawiązując tym do przebiegającego przez Rzeszów południka znaczącego o długości geodezyjnej 22 stopnie wschód (22°E). Orientację układu współrzędnych przyjęto tak, aby odcinek Słońce – Ziemia pokrywał się z geodezyjnym kierunkiem północ-południe, czyli południkiem lokalnym, przechodzącym przez punkt lokalizacji modelu Słońca. Wielkość planet i odległości między orbitami (licząc od Słońca) obliczono zakładając, że średnica gwiazdy (~630 mm) to 109 średnic Ziemi (~6 mm), przyjęto też – jednostkę astronomiczną (średnią odległość Ziemi od Słońca) jako 107 średnic Słońca - w skali rzeszowskiego modelu to ~70 metrów. Źródło: Urząd Miasta Rzeszowa Oprac. Paweł Z. Grochowalski
Naukowcy opracowali wizualizację przedstawiającą kształt bąbla otaczającego nasz Układ Słoneczny. Do jej stworzenia posłużył model opracowany na podstawie danych zebranych przez liczne sondy kosmiczne wysyłane przez NASA. Najpierw spójrzcie na to: A teraz przejdźmy do konkretów. Wszystkie planety Układu Słonecznego zanurzone są magnetycznej bańce wyciętej w przestrzeni
Fot. NASA W Rzeszowie powstanie model Układu Słonecznego, który zostanie zainstalowany w przestrzeni miejskiej. Planety zostaną rozlokowane na orbitach eliptycznych, a nie w jednej linii, jak to często bywa w tego typu opracowaniach. Instalacja ma powstać do końca sierpnia. Jak zauważył w rozmowie z PAP pomysłodawca modelu Układu Słonecznego w przestrzeni miasta - Paweł Pasterz, znany nie tylko w Rzeszowie pasjonat i popularyzator nauki i techniki, współtwórca i współorganizator „Dnia Odkrywców – Interaktywnego Pikniku Wiedzy", instalacja będzie atrakcją turystyczną i jednocześnie walorem edukacyjnym. „Ludzie często nie zdają sobie sprawy, jaka jest wielkość poszczególnych planet, jakie są odległości między nimi. Gdy w szkole uczymy się o naszym Układzie Słonecznym, to on często zajmuje jedną stronę w książce. Wyobrażenie sobie więc tego całego mechanizmu, wielkości planet i odległości między nimi, całej tej kosmicznej precyzji współdziałania - bo przecież ciała niebieskie nie przemieszczają się chaotycznie w przestrzeni kosmosu, ale utrzymywane są przez grawitację - jest trudne, a często prawie niemożliwe" – ocenił Pasterz. W instalacji znajdą się ciała niebieskie, wchodzące w skład Układu Słonecznego, takie jak Słońce, planety (Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun), a także planety karłowate (Ceres i Pluton), oraz naturalny satelita Ziemi – Księżyc. Planety zostaną rozlokowane na orbitach eliptycznych, a ich układ odpowiadać będzie faktycznemu układowi planet w dniu lokacji Rzeszowa, czyli w południe 19 stycznia 1354 r. Pasterz zauważył, że taki układ, zbliżony do faktycznego, który kiedyś miał miejsce, będzie odróżniać rzeszowski model Układu Słonecznego od większości pozostałych, instalowanych w przestrzeni miast, gdzie planety ustawione są w linii prostej, a naprawdę taki układ w rzeczywistości zdarza się bardzo rzadko. Zwrócono przy tym uwagę, że uzyskany w ten sposób efekt będzie miał dodatkowy element edukacyjno-historyczny. Model zostanie wykonany w skali 1 do 2,2 mld. Obliczenia astronomiczne i geodezyjne wykonał technik geodeta Mariusz Meus z Krakowa. W rzeszowskim modelu średnica Słońca to ponad 63,2 cm, a Ziemi - 5,8 milimetra (średnica Słońca to około 109 średnic Ziemi). Dopytywany przez PAP, czy nie można powiększyć instalacji tak, aby model Ziemi był bardziej widoczny w przestrzeni miasta, Pasterz zwrócił uwagę, że wówczas trzeba byłoby proporcjonalnie powiększyć pozostałe elementy i odległości, a wówczas cała instalacja „być może zmieściłaby się na Podkarpaciu, ale na pewno nie w Rzeszowie". Dla lepszego wyobrażenia podał on przykład, że gdyby model Ziemi powiększyć do 40 cm, to wtedy model Słońca liczyłby 43 metry średnicy i byłby większy niż 10-pietrowy wieżowiec, a odległość między obiektami wynosiłaby ponad 11,6 km. Pasterz przypomniał, że jednostka astronomiczna, czyli średnia odległość Ziemi od Słońca, wynosi 150 mln km, czyli w przybliżeniu 107 średnic Słońca. W skali rzeszowskiego modelu będzie to około 70 metrów. Podał też, że dwie największe planety naszego Układu Słonecznego – Jowisz i Saturn mają orbity odległe odpowiednio 5,2 i ponad 9 jednostek astronomicznych licząc od Słońca. W rzeszowskim modelu Słońce znajdzie się na Rynku, a pozostałe planety układu zostaną umieszczone według schematu wpasowanego w plan miasta, przy uwzględnieniu ich wielkości i odległości między nimi. Elementy instalacji znajdą się w nawierzchniach takich ulic jak: Króla Kazimierza, Baldachówki, 3 Maja, Mickiewicza, Akacjowej, Warszawskiej, Krośnieńskiej i na zieleńcu przy Bulwarze WSK. „Ciała niebieskie zostaną zamontowane w specjalnie przygotowanych puszkach, podobnych do tych, jakie wykorzystywane są do montowania reflektorów pozycyjnych, oświetlających budynki z poziomu terenu. To rozwiązanie najprostsze i nie ingeruje w przestrzeń miasta" – zapewnił Pasterz. Orientację układu współrzędnych przyjęto tak, aby odcinek Słońce-Ziemia pokrywał się z geodezyjnym kierunkiem północ-południe, czyli południkiem lokalnym, przechodzącym przez punkt lokalizacji modelu Słońca. „Gniezno ma Króliki, Wrocław – Krasnale, a w Rzeszowie wybierzemy się na poszukiwanie planet naszego kosmicznego domu - Układu Słonecznego" – zaznaczył pomysłodawca modelu. Projekt modelu Układu Słonecznego został sfinansowany z budżetu miasta Rzeszowa. Dyrektor Zarządu Zieleni Miejskiej w Rzeszowie Aleksandra Wąsowicz-Duch poinformowała, że instalacja ma być gotowa do końca sierpnia. Umowa z wykonawcą została już podpisana.
model układu słonecznego układ słoneczny
