Miejsce Ziemi we Wszechświecie

Miejsce Ziemi we Wszechświecie już od zarania ludzkości zajmowało umysły ludzkie. Początkowo przypisywano naszej planecie centralne położenie i szczególną rolę wynikającą chociażby z istnienia na niej cywilizacji. W II wieku naszej ery Klaudiusz Ptolemeusz z Aleksandrii uporządkował dostępną wiedzę astronomiczną i opracował podstawowe założenia systemu geocentrycznego, który praktycznie w niezmienionej formie obowiązywał przez następne półtora tysiąca lat. W centrum układu umieści Ziemię, wokół której krążyły po kołowych orbitach Księżyc, Merkury, Wenus, Słońce, Mars, Jowisz i Saturn. W średniowieczu nadal obowiązywała teoria geocentryczna, ale coraz precyzyjniejsze obserwacje ruchów planet i pozornych przemieszczeń gwiazd nie dawały się ująć w ramy tej koncepcji. Dostrzegł to między innymi Kopernik i wytłumaczenia tej niezgodności szukał w innym układzie ciał niebieskich. Doszedł on do wniosku, że Ziemia oraz inne planety muszą obiegać Słońce po kołowych orbitach. Obserwowane ruchy planet i Słońca pozwoliły mu także wysnuć wniosek, że Ziemia musi się obracać wokół własnej osi. Teoria heliocentryczna była sprzeczna z nauką Kościoła, co długo powstrzymywało Kopernika przed ogłoszeniem swoich odkryć.

WSZECHŚWIAT obejmuje wszystko co istnieje, czyli ciała niebieskie, przestrzeń pomiędzy nimi, wszystkie formy energii oraz istoty zamieszkujące zarówno Ziemię, jak i -być może- inne rejony kosmosu. Od około 15-20 mld lat Wszechświat rozszerza się. W świetle przyjmowanych dziś teorii, proces rozszerzania został zapoczątkowany przez tzw. Wielki wybuch. Skutkiem jest ciągły wzrost rozmiarów Wszechświata i jednoczesny spadek jego gęstości i temperatury. W skład Wszechświata wchodzą miliony galaktyk, czyli rozległych grup gwiazd. Niektóre z nich oddalone są od nas nawet o 10 mld lat świetlnych. Może raczej powinniśmy twierdzić, że były one oddalone w momencie, kiedy wyemitowały światło lub inny rodzaj promieniowania, który w tej chwili dociera do Ziemi.

GALAKTYKĘ, w której znajduje się Słońce wraz z planetami nazywamy naszą Galaktyką lub potocznie Drogą Mleczną. Nasza galaktyka ma kształt płaskiej i rozciągniętej spirali z dwoma ramionami, a jej ogólny zarys zbliżony jest do dysku. Słońce położone jest w jednym z tych ramion, w strefie peryferyjnej Galaktyki, odległości około 30 tysięcy lat świetlnych od centrum. Średnica spirali wynosi około 100 tysięcy lat świetlnych. Galaktyka wraz z Układem Słonecznym wiruje wokół swojego środka.

UKŁAD SŁONECZNY stanowi zespół ciał niebieskich złożony z gwiazdy(Słońce) i związanych z nią siłami grawitacji: planet, księżyców, planetoid, komet, meteoroidów oraz materii międzyplanetarnej. Planety obiegają po eliptycznych(prawie kolistych) drogach, zwanych orbitami, centralnie położone Słońce i świecą jego odbitym światłem. Orbity większości planet, ich księżyców oraz planetoid leżą prawie w jednej płaszczyźnie. Planety znacznie różnią się wielkością, budową wewnętrzną, składem chemicznym, prędkością i charakterem ruchu, temperaturą, liczbą księżyców. Cechy te pozwalają wyróżnić dwie grupy planet, tj. planety grupy ziemskiej(Merkury, Wenus, Ziemia, Mars) i planety olbrzymy (Jowisz, Saturn, Uran, Neptun).

SŁOŃCE
Wiadomości ogólne
Jest niewielką gwiazdą, czyli ciałem niebieskim , świecącym własnym światłem. Energia, zapewniająca wysoką temperaturę i emisję promieniowania przez gwiazdy, powstaje dzięki procesom termojądrowym, zachodzącym w ich wnętrzu. Ziemia znajduje się najbliżej Słońca 2 stycznia (peryhelium) a najdalej 3 lipca (aphelium).

Podstawowe parametry Słońca, określające jego miejsce pośród innych gwiazd (masa, promień i jasność), można wyznaczyć za pomocą bezpośrednich pomiarów a następnie wykorzystując III prawo Keplera (Drugie potęgi okresów obiegu planet wokół Słońca (T1, T2) są wprost proporcjonalne do trzecich potęg wielkich półosi (a1, a2) ich orbit: T12:a13 T22:a23.)
Masa i rozmiary Słońca
Prawie cała masa Układu Słonecznego(99.87%- to jest 1,99 *1030 kg) skupiona jest w centrum układu tj. w Słońcu. Słońce ma kształt kuli o średnicy 109 razy większej niż średnica Ziemi, o 1300000 razy większej objętości, wirującej wokół własnej osi.
Temperatura powierzchni Słońca i w jego środku(wyznaczane za pomocą specjalnych kalorymetrów).
Słońce rozgrzane jest na powierzchni( o d= 1,4 g/cm3) do temperatury około 6 tysięcy stopni C(K). We wnętrzu Słońca( o d = 150 g/ cm3 )panuje temperatura od kilku do kilkunastu milionów stopni C(K), pozwalająca na syntezę jąder helu z jąder wodoru. Przy obliczaniu tych wartości uczeni wykorzystali tzw. Stałą słoneczną ( s=1,36 * 103 J/m2*s). Za jej pomocą można obliczyć ilość energii emitowanej przez 1m2 powierzchni Słońca przyjmując że Słońce zachowuje się jak ciało doskonale czarne.
Nagromadzone zapasy wodoru w Słońcu wyczerpią się za około 5 mld lat. Wówczas Słońce zacznie się rozrastać i stopniowo przekształci się w kolejne stadium rozwoju gwiazd - czerwonego olbrzyma, który swoimi zewnętrznymi warstwami obejmie nie tylko Merkurego, sale także Wenus i Ziemię.
Budowa Słońca
Słońce jest olbrzymią kulą gazową składającą się w 70 % z wodoru, 28% z helu. Jest ono kulą gazu doskonałego. Emitowana energia i rozmiary Słońca pozostają stałe przez bardzo długi czas. Produkowana w jadrze (ok. 16mln K) Słońca energia jest przenoszona w postaci promieniowania ku jego powierzchni, ulegając w kolejnych warstwach Słońca absorpcji i ponownej emisji. W górnych warstwach wnętrza Słońca energia jest przenoszona w wyniku turbulentnych ruchów materii. Zewnętrzna warstwa Słońca -Atmosfera, składa się z fotosfery, będącej najgłębszą jej warstwą widoczną gołym okiem, chromosfery i warstwy przejściowej =korony słonecznej. Powierzchnia Słońca jest niespokojna i ziarnista, co nazywa się granulacją słoneczną
Zjawiska słoneczne.
W atmosferze Słońca obserwuje się szereg zjawisk o zmieniającym się okresowo (średniego z okresem ok 11,4lat) natężeniu. Całokształt tych zjawisk, na które składa się m.in. występowanie w fotosferze plam słonecznych i pochodni*, a w chromosferze rozbłysków i protuberancji*, oraz zmiany kształtu i wielkości korony, nosi nazwę słonecznej aktywności. Jej przyczyna są zmiany zachodzące w ogólnym polu magnetycznym Słońca. Aktywność słoneczna jest źródłem wielu zjawisk zachodzących w górnych warstwach Ziemi, jak zakłócenia pola geomagnetycznego, stanu jonosfery, występowanie zórz polarnych itp.; maja one wpływ na łączność radiowa na Ziemi.
Plamy słoneczne - obserwowane na tarczy Słońca obszary chłodniejsze i ciemniejsze w porównaniu z jasną fotosferą. Bardzo duże plamy można czasami zauważyć przy zachodzie Słońca. Plamy słoneczne są wynikiem stykania się prądów cyrkulacyjnych poruszających się w różnych kierunkach. Gdy zderzą się, co najmniej dwa prądy cyrkulacyjne poruszające się po powierzchni Słońca, powstaje zawirowanie, w którym zgodnie z prawami fizyki indukuje się pole magnetyczne i powstają w tym miejscu zaburzenia magnetyczne(plamę). Plamy Słoneczne to regiony chłodniejsze o 1000 - 2000 C od temperatury powierzchni Słońca (fotosfery), co powoduje, że w porównaniu z nią są ciemniejsze, przez co je zauważamy.
Protuberancje -Zdarza się, że plama wiruje dostatecznie szybko, że jej pole magnetyczne koncentrując się w osi wiru powoduje wystrzelenie zjonizowanej elektrostatycznie materii słonecznej (plazmy) daleko ponad powierzchnię Słońca - zjawisko zwane protuberancją słoneczną. Protuberancje powstają jedynie z plam lub innych zawirowań na oceanie słonecznym, w których kierunek (biegun pola magnetycznego) osiowego obrotu powoduje jej wypiętrzanie.
Robłyski -Innym zjawiskiem na oceanie słonecznym są widoczne wśród granuli jasne rozbłyski. Tworzą się one w podobny sposób jak protuberancje i często wybuchają z wnętrza plamy słonecznej. Rozbłyski powstają na skutek nieregularności pola magnetycznego, podczas takiego wybuchu uwalniana jest gigantyczna energia, wystrzelona jest z prędkością kilkuset kilometrów na sekundę w przestrzeń Układu Słonecznego.
Wiatr słoneczny – emitowane ze Słońca strumienie jonów tworzące wiatr słoneczny, stanowią swoiste przedłużenie atmosfery Słońca, sięgające być Mozę aż do krańców Układu Słonecznego.
Zorze polarne – tworzą się w jonosferze, która jest wynikiem wpływu aktywności Słońca na atmosferę Ziemi. Strumienie jonów promieniowania korpuskularnego w okolicach Ziemi oddziałują z ziemskim polem magnetycznym, dając efektowne zjawisko zórz polarnych

Obserwacje protuberancji, plam i rozbłysków potwierdzają istnienie 11-letniego cyklu aktywności słonecznej, w którym możemy zaobserwować zmniejszającą i zwiększającą się liczbę plam na Słońcu w pobliżu minimum i maksimum jego aktywności.