Według naszego obecnego stanu wiedzy, około 4,5 miliarda lat temu wybuch supernowej zainicjował powstanie Układu Słonecznego. W przestrzeni kosmicznej gęstniał wirujący obłok odrzuconych ton gazów i pyłów. Masywny obłok (mgławica) zaczął się schładzać, skupiając się w dysk, w którym zderzały i zlepiały się ze sobą coraz większe cząstki. Cząstki rosły, zbijając się w coraz większe skupiska, aby w końcu utworzyć planety.

Tak wygląda, w największym uproszczeniu, opis narodzin Układu Słonecznego. Czas więc na opis bardziej skomplikowany.

Układ Słoneczny, podobnie jak inne planety i gwiazdy, powstał z mgławicy – gęstego obłoku gazowo-pyłowego. Obłok ten znajdował się w ruchu wirowym, a wytwarzane w nim pole magnetyczne i ciśnienie termiczne równoważyły siły przyciągania między jego cząsteczkami. W wyniku fali uderzeniowej, powstałej na skutek wybuchu pobliskiej supernowej, siły przyciągania międzycząsteczkowego zyskały przewagę i mgławica zaczęła się kurczyć. Proces kurczenia się obłoku spowodował ogromny wzrost ciśnienia i temperatury w jego centrum (temperatura mgławicy pierwotnej wynosiła zaledwie 10K). W centrum obłoku powstała protogwiazda – nasze dzisiejsze Słońce. Z pozostałej materii uformował się, wirujący wokół Protosłońca, spłaszczony dysk protoplanetarny (proplyd).

Następnie, w czasie dalszych etapów ewolucji, gaz w dysku protoplanetarnym ochłodził się na tyle, by cząsteczki pyłów uległy ponownej kondensacji. Cząsteczki zderzały się i łączyły w coraz większe bryłki. W ciągu tysiąca lat trwania tego procesu, powstała ogromna liczba niekształtnych brył materii, zalążków planet – planetozymali.

Dalsze etapy ewolucyjne przebiegały zdecydowanie wolniej. Materia wciąż zlepiała się ze sobą, tworząc zróżnicowane chemicznie obiekty, coraz bardziej zbliżone swym rozmiarem do obecnych planet.

Różnice w składzie chemicznym formujących się planetozymali związane były z ich odległością od Protosłońca. Temperatura w bezpośrednim otoczeniu gwiazdy wynosiła około 2000K, natomiast w rejonach Plutona – zaledwie 20K. Temperatura w rejonie formowania się planet grupy ziemskiej (planet skalistych) była na tyle wysoka, że zlepiające się grudki materii zbudowane były głównie z metali i krzemianów i nie zawierały w ogóle substancji lotnych. Lekkie atomy wodoru i helu wyniesione zostały natomiast w odleglejsze części dysku. W ten sposób z planetozymali powstały protoplanety.

Aby protoplanety stały się planetami, w ich wnętrzach zaszło wiele istotnych przekształceń.

1.

Materia, z której się składały przeszła w stan płynny.
2.

Ciężkie pierwiastki opadły do jądra, a lekkie wypłynęły na powierzchnię.
3.

Około 3,5 miliarda lat temu, krążące w rejonie planet grupy ziemskiej, planetozymale bombardowały powierzchnię planet i księżyców, tworząc liczne kratery uderzeniowe (wiele z nich pozostało do dziś).
4.

Powierzchnię planet ukształtowały intensywne procesy wulkaniczne.
5.

Wnętrza planet powoli traciły ciepło i stygły.

Po epoce bombardowania (3,5 miliarda lat temu) nastała epoka oczyszczania Układu Słonecznego z pozostałości dysku protoplanetarnego. Zostały one wyrzucone z wnętrza Układu Słonecznego dzięki grawitacyjnemu oddziaływaniu dużych planet oraz silnemu wiatrowi słonecznemu. Te, niewykorzystane do budowy planet, gazy i pyły utworzyły pas asteroidów między orbitami Marsa i Jowisza oraz Pas Kuipera za orbitą Neptuna.

W starożytności rozpoznano i nazwano pięć planet widocznych z Ziemi gołym okiem: Merkurego, Wenus, Marsa, Jowisza i Saturna. W XVIII wieku William Herschel odkrył Urana, a w połowie XIX wieku Johann G. Galle – Neptuna. W 1930 roku amerykański astronom Tombaugh odkrył Plutona – planetę karłowatą leżącą w Pasie Kuipera, za orbitą Neptuna, uznawaną aż do 2006 roku za dziewiątą planetę Układu Słonecznego.

Ze względu na budowę fizyczną i skład chemiczny osiem planet Układu Słonecznego dzieli się wyraźnie na dwie grupy:

1.

Planety typu ziemskiego (planety wewnętrzne) – Merkury, Wenus, Ziemia, Mars
2.

Planety-olbrzymy (planety zewnętrzne) – Jowisz, Saturn, Uran, Neptun

Planety wewnętrzne mają znacznie mniejsze masy i rozmiary, ale wielokrotnie większe średnie gęstości niż planety zewnętrzne. Powierzchnia planet grupy ziemskiej jest twarda, pokryta skałami lub wodą i lodem.. Planety te zbudowane są głównie z metali i krzemianów. Planety grupy jowiszowej nie mają natomiast twardej powierzchni. Ich atmosfery składają się głównie z metanu i amoniaku. Materia ich głębszych warstw przypomina ciecz, a centrum stanowią małe skaliste jądra.

Tak powstały Słońce i krążące wokół niego planety. Jednakże Układ Słoneczny to nie tylko osiem planet, krążących wokół Słońca. Planetom towarzyszy bowiem ponad 170 księżyców. A w rozległej przestrzeni między planetami i księżycami, znajdują się mniejsze ciała – asteroidy i komety – te same, które znaczyły planety i księżyce ogromnymi kraterowymi bliznami w czasie epoki ciężkiego bombardowania.

Asteroidy i komety to, krążące w kosmicznej przestrzeni, fragmenty gruzu, które nigdy nie połączyły się w planety. Mimo to, poprzez nieustanne wchodzenie w kolizje z innymi ciałami, niezwykle wpłynęły na kształt Układu Słonecznego.

Teorie powstawania księżyców, czyli naturalnych satelitów planet, są natomiast bardzo niepewne, naukowcy nie dysponują bowiem przyrządami wystarczającymi do tak precyzyjnych opisów.

Wiemy jednak jak powstał nasz Księżyc. Kiedy Ziemia była jeszcze na początkowym etapie formowania się praplaneta wielkości Marsa runęła na roztopioną powierzchnią zalążka dzisiejszej Ziemi i uderzyła w nią pod kątem 45 stopni, z prędkością około 10 kilometrów na sekundę. Praplaneta oderwała fragment płaszcza Protoziemi. To właśnie z tego materiału powstał Księżyc.

Skutki tej kosmicznej kolizji okazały się niezwykle pomyślne dla życia na Ziemi. Orbita Księżyca i jego siła grawitacji utrzymują wahanie nachylenia ziemskiej osi w granicach jednego stopnia. Bez Księżyca nachylenie osi ziemskiej wahałoby się w granicach od 0 do 60 stopni, co oznacza, że Biegun Północny zwracałby się niekiedy dokładnie ku Słońcu.

Tak więc, kolizje odegrały we Wszechświecie ogromną, zarówno destrukcyjną, jak i twórczą rolę. Innymi przykładami wpływu kolizji na kształt Układu Słonecznego są Mars i Uran. To właśnie wielkim zderzeniem tłumaczy się dychotomię hemisferyczną Marsa, czyli fakt, że jego północna część jest niska i ma gładką powierzchnię, a południowa – bardzo wysoka i ma nierówną powierzchnię. Uznaje się, że w Marsa uderzył obiekt wielkości Plutona, a północne równiny planety są największym kraterem uderzeniowym w Układzie Słonecznym.

Uran natomiast, w wyniku zderzenia z obiektem wielkości Ziemi, „przewrócił się na bok”. Znaczy to, że jego oś nachylona jest pod kątem ponad 90 stopni (dla porównania: kąt nachylenia Ziemi to 23,5 stopnia, Marsa – 25 stopni, a Jowisza – prawie 0 stopni).

W wyniku wszystkich tych procesów, przekształceń i kolizji Układ Słoneczny zyskał znany nam dzisiaj kształt. Cztery najbliższe Słońcu planety, tak zwane planety wewnętrzne: Merkury, Wenus, Ziemia i Mars są planetami skalistymi z metalicznym jądrem i skorupą ukształtowaną w wyniku procesów wulkanicznych. Natomiast planety zewnętrzne – Jowisz, Saturn Uran i Neptun – to gazowe i lodowe olbrzymy. Wraz z planetami wokół Słońca krążą także księżyce. W ogromnej przestrzeni między tymi ciałami poruszają się zaś asteroidy i komety.

Wszystkie nazwy planet pochodzą od imion bogów rzymskich. Jedynie w Grecji planety są nazwane od imion bogów greckich.

Starożytni w swoich czasach znali siedem planet, wliczając w to Księżyc i Słońce. Pogląd heliocentryczny wykreślił z tej listy zarówno Księżyc (satelita Ziemi), jak i Słońce (gwiazda), na których miejsce wpisano Ziemię. W 1781 roku odkryto planetę Uran, a do spisu dodano wszelkie obiekty znajdujące się między Jowiszem, a Marsem. Łącznie dawało to 15 obiektów. W 1846 roku odkryto Neptuna, a wcześniej wspomniane obiekty zaklasyfikowano jako planetoidy. To dawało 8 obiektów uznanych za planety. W 1930 roku odkryto Plutona, z którym związane są nieporozumienia. Na początku sądzono, że ma masę większą od Ziemi, jednak później naukowcy doszli do wniosku, że jest mniejszy od Ziemi, ale większy od planetoid. W 2006 roku Pluton, który okazał się być jednym z wielu obiektów znajdującym się w pasie Kuipera, został zaklasyfikowany jako planeta karłowata, a w 2008 jako plutoida.

Międzynarodowa Unia Astronomiczna dzieli je na dwa typy:

1. planety skaliste, które posiadają metaliczne, żelazno – niklowe lub żelazne jądro, generujące pole magnetyczne. Taka planeta zbudowana jest z kilku warstw skalnych, i płynnego jądra. Do planet skalistych zalicza się Ziemię, Mars, Wenus i Merkury. Oprócz tego do ciał skalistych zaliczyć można satelitę Ziemi – Księżyc. Wszystkie te planety tworzą wewnętrzy Układ Słonecznym, gdzie jego granicą jest pas planetoid Między Jowiszem a Marsem. Planety te posiadają niewielką ilość satelitów i żadnych pierścieni wokół siebie.
Jeśli chodzi o planety skaliste znajdujące się poza Układem Słonecznym, to do dzisiaj bardzo rzadko udaje się takie wykryć, między innymi na ich niewielką masę w porównaniu z gigantycznymi planetami gazowymi. Szansa na wykrycie istnieje jedynie w przypadku planet o olbrzymich masach, zwanych superziemiami (tj. planety o masie większej od Ziemi). Jednak w tym określeniu chodzi o typ planety i masę, a nie o warunku panujące na niej.
Naukowcy sądzą, że superziemie mogą znajdować się w 1/3 poznanych układów słonecznych, jednak do dzisiaj żadnej takiej nie zaobserwowano. PSR 1257+12, pierwszy odkryty układ pozasłoneczny, zawiera trzy planety posiadające masę zbliżoną do masy Ziemi, z czego w ich centrum znajduje się pulsar. Jedyną pewność mają co do planety skalistej nazwanej COROT-7 b, odkrytej w 2009 roku. Jest to planeta typu superziemia, położona w gwiazdozbiorze Jednorożca i oddalona od Ziemi o około 490 lat świetlnych. Krąży ona wokół gwiazdy nieco chłodniejszej od Słońca, zwanej COROT-7. Średnia temperatura oświetlonej strony wynosi około 2000 stopni Celsjusza.

2. gazowe olbrzymy, do których należą Saturn, Jowisz, Neptun i Uran. Wszystkie posiadają pierścienie i dużą masę oraz odbijają większą część światła słonecznego. Ich jądro zbliżone jest do masy Ziemi. Atmosfera, złożona z wodoru, jest bardzo gęsta. Pod wpływem ciśnienia przeobraża się w wodór metaliczny, który otacza jądro planety.

Spośród gigantów gazowych należy także wyodrębić tzw. lodowe olbrzymy – Neptun i Uran. Ich płaszcz zbudowany jest z lodu metanowego, wodnego i amoniakalnego.

Jeśli chodzi o gazowe giganty poza Układem Słonecznym, są to najczęśniej wykrywane planety ze względu na swoją masę, jednak łatwo je pomylić z brązowymi karłami.

Łączna liczba planet pozasłonecznych, potwierdzona w 2011 roku, wynosi 573.

Człowiek od zamierzchłych czasów patrzył w gwiazdy, nie tylko starając się komunikować z bogami, ale i próbując odczytywać przyszłość czy orientować się w terenie. Już wtedy pomysł nauki zwanej astronomią zaczynał rodzić się w umysłach obserwujących. Obserwowano ułożenie gwiazd na nieboskłonie, wyobrażając sobie rozmaite postacie czy obiekty z mitologii lokalnej. To właśnie Majowie czy Egipcjanie budowali swoje piramidy w oparciu o rozmieszczenie gwiazd, czy też śledzili ruch Słońca i planet. Dzięki właśnie obserwacji naszej najbliższej gwiazdy, Słońca, mógł powstać kalendarz gregoriański, czyli kalendarz oparty na kącie nachylenia osi ruchu obrotowego Ziemi względem Słońca.

Pierwszy katalog gwiazd został stworzony w Grecji ok. 300 roku p.n.e. przez astronoma Arristillusa. Najstarsza mapa nieba, która dotychczas została znaleziona, pochodzi z 1534 roku p.n.e. z Egiptu. Również Fenicjanie, znakomici nawigatorzy, osiągnęli swoje mistrzostwo dzięki mapom nieba opartym na gwiazdozbiorach. W czasach średniowiecznych w Europie astronomia została odłożona na bok, jednak nadal rozwijała się w krajach islamskich, gdzie ważna była umiejętność wyznaczenia kierunku do Mekki z każdego punktu na świecie. W Chinach natomiast astronomowie odkryli w tym czasie największą liczbę gwiazd. To właśnie oni, w 185 roku, zaobserwowali w pobliżu Alfa Centauri po raz pierwszy w historii supernową, znaną dziś jako SN 185.

Czasy nowożytne przyniosły technikę wyznaczania odległości do gwiazd (przy pomocy paralaksy), powstała spektroskopia astronomiczna (której prekursorami byli Joseph von Fraunhofer i Angelo Secchi. Zaczęto również obserwować gwiazdy podwójne, w 1780 roku odkryto podwójny system Ursae Majoris czy białego karła Syriusza B, towarzyszącego Syriuszowi. W 1899 roku odkryto również pierwszą gwiazdę spektroskopową podwójną. XX wiek przyniósł kolejny rozwój astronomii, kiedy za pomocą fotometru fotoelektrycznego czy interferometrii udało się zmierzyć średnicę gwiazdy. Dzięki fizyce kwantowej pojawiła się możliwość badania składu chemicznego atmosfery gwiazd.

Same gwiazdozbiory powstały prawdopodobnie w okresie paleolitu. Ich historie i nazewnictwo różniło się w zależności od cywilizacji, jednak we wszystkich przypadkach służyły one nawigacji. Dopiero w 1928 roku gwiazdozbiory zostały ujednolicone, i Międzynarodowa Unia Astronomiczna zatwierdziła ich liczbę na 88.

Gwiazdozbiory nieba północnego zwykle noszą nazwy związane z mitologią grecką (np. konstelacje Kasjopei, Oriona), zaś większość nazw gwiazdozbiorów nieba południowego związana jest z nazwami instrumentów naukowych (np. konstelacja Mikroskopu).

Patrząc na gwiazdy z bardziej naukowego punktu widzenia, są to ciała niebieskie złożone z materii plazmy, lub też z materii zdegenerowanej, która skupiona jest w jednym miejscu dzięki sile grawitacyjnej. Zbudowane są głównie z wodoru i helu. Gwiazda przez całe swoje życie wytwarza promieniowanie elektromagnetyczne, pod postacią światła widzialnego, dzięki procesom syntezy jądrowej atomów wodoru w swoim jądrze.

Jak powstają takie twory? Otóż powstają w obłokach materii międzygwiezdnej, składającej się w głównej mierze z wodoru. Jedna czwarta składa się z helu, natomiast pozostały 1% to mieszanka innych pyłów i atomów. Ów obłok ulega zagęszczeniu, a same atomy wodoru łączą się w wodór molekularny (wodór dwuatomowy). Końcowo powstaje obłok molekularny, który powiększa swój rozmiar i masę. Gęstość w takim obłoku wynosi około kilka milionów cząstek na centymetr sześcienny, masa zaś od 100 000 do 10 000 000 mas Słońca. Rozmiar jest olbrzymi, od 50 do 300 lat świetlnych. Obłok taki jest zimny i rzadki, a sam proces jego powstawania trwa relatywnie krótko.

Zdarzyć się może, iż w pobliżu wybuchnie inna gwiazda, wysyłając w stronę obłoku silne promieniowanie elektromagnetyczne, które to powoduje zagęszczenie jego cząsteczek. Obłok taki zaczyna zapadać się dzięki grawitacji i dzieli się na mniejsze części. Już obłok o masie 50 Słońc jest w stanie przemienić się w gwiazdę. Dzięki energii potencjalnej gaz rozgrzewa się, a utworzona forma zwana protogwiazdą zaczyna świecić słabym czerwonym światłem. Na początku utworzona protogwiazda jest w ogóle lub też słabo widoczna, będąc w chmurze pyłu i gazu. Podczas zapadania grawitacyjnego zaobserwować można nieustanny wzrost temperatury i gęstości. W jądrze obłoku, osiągającym odpowiednią masywność i temperaturę około 15 milionów Kelwinów, dohodzi do pierwszych procesów syntezy jądrowej i utworzenia się gwiazdy. W przypadku, kiedy masa i temperatura takiej protogwiazdy jest zbyt mała, aby procesy syntezy jądrowej zostały wprawione w ruch, zostaje ona brązowym karłem, oddając swoją energię stopniowo i powoli umierając.

Gwiazdy ewoluować mogą na wiele sposobów, osiągając rozmaite wielkości czy kolory. Diagram Hertzsprunga – Russella przedstawia ich klasyfikację w zależności od temperatury, i jasności absolutnej. Największe gwiazdy, o rozmiarze kilkuset większym od Słońca, zwane są nadolbrzymami. Do takich należy np. czerwony nadolbrzym Betelgeza (zwana też „Ręką olbrzymki” bądź „Ręką Bliźniąt”), o masie 14 – 15 mas Słońca, i rozmiarze około 345 razy większej od Słońca.

Co się dzieje z gwiazdą, kiedy już „wypali się”? Jądro gwiazdy zaczyna zapadać się pod własnym ciężarem, natomiast zewnętrzne warstwy zostają gwałtownie wyrzucone na zewnątrz. W zależności od masy, jaką gwiazda miała na początku, przemienić się może ona w białego karła (o rozmiarze zbliżonym do rozmiaru Ziemi), który po ostygnięciu staje się czarnym karłem. Jeśli masa gwiazdy wynosiła od 8 mas Słońca, wtedy po zapadnięciu się powstaje wybuch, a sama eksplozja tworzy supernową. Natomiast kiedy masa gwiazdy przekracza 20 mas Słońca, po zapadnięciu się gwiazda tworzy czarną dziurę.

Człowiek od zawsze próbował zgłębić tajemnice otaczającego go świata. Interesowało go zarówno najbliższe otoczenie, jak i odległe gwiazdy i planety.

Wszechświat praczłowieka miał rozmiary zamieszkanej przez niego jaskini. W miarę jak rosła ludzka świadomość, poszerzał się także i Kosmos.

MODEL GEOCENTRYCZNY

CYWILIZACJA BABILOŃSKA

Zdaniem astronomów babilońskich, Ziemia była nieruchomą półkulą przykrytą kloszem sklepienia niebieskiego. W jej wnętrzu znajdował się dom zmarłych i podziemny ocean. Słońce wędrowało w ciągu dnia po sklepieniu niebieskim, noc zaś spędzało w pałacu zmarłych. Rankiem wychodziło przez wrota wschodu (znajdujące się za wysokimi górami na wschodnim krańcu Ziemi), a wieczorem znikało za wrotami zachodu (znajdującymi się za wysokimi górami na zachodnim krańcu Ziemi).

CYWILIZACJA GRECKA

Tales z Miletu

W Grecji pierwszy usystematyzowany pogląd na temat wyglądu Wszechświata opracował na przełomie VII i VI wieku przed naszą erą Tales z Miletu. Zgodnie z jego wyobrażeniem, Ziemia miała być ogromną, okrągłą płytą pływającą po jeszcze większym oceanie. Wszystkie planety, gwiazdy, Słońce i Księżyc dokonywały codziennie obrotu dookoła niej, przechodząc przez, otaczający Ziemię, ocean.

Anaksymander z Miletu

Kolejnego opisu Wszechświata dokonał, mniej więcej w tym samym czasie, Anaksymander z Miletu. Według niego Ziemia była wielkim walcem, unoszącym się swobodnie w przestrzeni.

Demokryt z Abdery

Pogląd Anaksymandra z Miletu podzielał jeszcze sam Demokryt z Abdery, twórca atomistycznej koncepcji budowy świata. Przeczuwał on jednak, że Ziemia nie jest jedyną planetą we Wszechświecie. Przypuszczał, że w Kosmosie nieustannie giną stare i rodzą się nowe światy.

Pitagorejczycy

Prawdziwy przełom w starożytnej astronomii dokonał się jednak za sprawą Pitagorasa. Ten słynny matematyk, filozof i astronom zgromadził wokół siebie grono „wyznawców”, zwanych pitagorejczykami.

Największą zasługą pitagorejczyków było odkrycie kulistości Ziemi. Kształtu naszej planety domyślili się oni najprawdopodobniej obserwując cień ziemski podczas zaćmienia Księżyca.

Stworzony przez nich model Kosmosu zakładał, że Ziemia znajduje się w centrum Wszechświata. Do otaczających ją siedmiu sfer przymocowane były planety: Słońce i Księżyc. Na zewnętrznej, ósmej sferze znajdowały się natomiast gwiazdy. Wszystkie sfery okrążały Ziemię w ciągu doby. Pitagorejczycy żywili przekonanie, że odległości między kolejnymi sferami spełniają wobec siebie określone stosunki arytmetyczne (podobnie jak interwały muzyczne). Stąd też słynna pitagorejska teoria o doskonałej, niesłyszalnej dla ludzi, muzyce, która wypełnia cały Wszechświat.

Filolaos z Tarentu

Wśród, wyznających geocentryzm, pitagorejczyków znajdowali się jednak także myśliciele przekonani o obiegowym ruchu Ziemi. Jednym z nich był Filolaos z Tarentu. W środku Wszechświata umieścił on najczystszą z substancji – ogień. Wokół ognia krążyła Ziemia, Przeciwziemia, Słońce, Księżyc, planety i gwiazdy stałe. Ogień centralny i tajemnicza Przeciwziemia były niewidoczne dla człowieka, ponieważ zamieszkana część naszej planety była od nich stale odwrócona. O istnieniu ognia centralnego świadczyły jednakże, odbijające jego światło, Słońce i Księżyc. Przeciwziemia pojawiła się w teorii Filolaosa tylko po to, by uzupełnić doskonały Wszechświat o brakujące, dziesiąte ciało niebieskie (najdoskonalszą liczbą była, według pitagorejczyków, liczba 10).

Platon

Do regresu starożytnej astronomii znacząco przyczynił się Platon. W swojej naukowej działalności nierzadko ignorował on czysto naukowe przesłanki i dawał dojść do głosu własnym, subiektywnym poglądom i założeniom, niepopartym wiedzą i obserwacją. Założył on, ponad wszelką wątpliwość, że nieruchoma, kulista Ziemia jest centrum Wszechświata, a inne ciała niebieskie krążą wokół niej ruchem jednostajnym po orbitach kołowych. Na tych trzech błędnych, pozanaukowych założeniach budowano po Platonie całą teorię Wszechświata.

Eudoksos z Knidos

Jako pierwszy, budowy teorii świata według założeń Platona, podjął się Eudoksos z Knidos. Stworzył on tak zwany „system sfer homocentrycznych”. Zgodnie z teorią sfer homocentrycznych Wszechświat był układem pustych, kryształowych współśrodkowych kul, umieszczonych jedna w drugiej. W sumie istnieć miało 27 sfer, opisujących ruch gwiazd stałych, Słońca, Księżyca i pięciu znanych wówczas planet. Najbardziej zewnętrzną była sfera gwiazd stałych.

Poprawki do koncepcji Eudoksosa wniósł jego uczeń Kallippos z Kyzikos. Poszerzył on Wszechświat o kolejne siedem sfer.

Arystoteles

Wszechświat Arystotelesa zbudowany był z pięciu elementów: Ziemi, wody, powietrza, ognia (obejmującego strefę od powietrza do Księżyca) i wiecznego, doskonałego eteru, znajdującego się powyżej strefy ognia.

Arystoteles podtrzymywał pogląd Platona co do nieruchomości i kulistości Ziemi. Dookoła Ziemi krążyć miały kryształowe sfery, unoszące ciała niebieskie w następującej kolejności: Księżyc, Słońce, Wenus, Merkury, Mars, Jowisz, Saturn i gwiazdy stałe.

Hipparch z Nicei

Nie obroniła się jednak teoria sfer homocentrycznych. Zgodnie z nią, planety powinny bowiem zachowywać stałą odległość od Ziemi. Tymczasem jasność obserwowanych ciał niebieskich ulegała okresowym zmianom, co sugerowało ich okresowe zbliżanie i oddalanie się od naszego globu.

Teorię sfer homocentrycznych obalił w II wieku p.n.e. Hipparch z Nicei. Na jej miejsce stworzył on tak zwaną teorię epicykli i deferentów. Opierała się ona na układzie ruchomych kół, z których środek każdego obracającego się koła poruszał się po obwodzie koła drugiego. Koło większe było w tym układzie deferentem, a mniejsze – epicyklem.

Ptolemeusz

Hipparch nie dopracował swojej teorii. Jego obserwacje były zbyt ubogie, by wyjaśnić całą złożoność ruchu ciał niebieskich. Model Hipparcha dopracował wybitny astronom – Ptolemeusz.

Ptolemeusz, podobnie jak jego poprzednicy, uznawał geocentryzm. Najbliżej Ziemi krążył Księżyc, dalej zaś znajdowały się deferenty i epicykle planet. Model ten był bardzo skomplikowany i mało rzetelny. Ptolemeusz tworzył bowiem nawet najbardziej sztuczne konstrukcje geometryczne, byle tylko dopasować model do uznawanej teorii.

Teoria Ptolemeusza obowiązywała aż do XVI wieku.

ŚREDNIOWIECZE I UCZENI ARABSCY

W XIII i XIV wieku arabscy uczeni wnieśli drobne poprawki do teorii Ptolemeusza. Ich główną zasługą było jednak pielęgnowanie naukowej myśli greckiej i przekazanie jej mieszkańcom średniowiecznej Europy. To właśnie za pośrednictwem arabskich uczonych, europejscy astronomowie zapoznali się z greckim geocentrycznym modelem Wszechświata. Model ten przyjął i włączył do swojej dogmatyki kościół katolicki. Od tej pory poszukiwanie innych rozwiązań i tworzenie nowych teorii wiązało się z oskarżeniem o herezję.

MODEL HELIOCENTRYCZNY

Niewielu było, wśród starożytnych, zwolenników heliocentryzmu. Prekursorem tej teorii był Heraklides z Pontu (IV w. p.n.e.). Umieszczał on jeszcze co prawda Ziemię w centrum Wszechświata, ale pozostałym planetom kazał krążyć wokół Słońca i dopiero wraz ze Słońcem obiegać Ziemię.

Prawdziwego przełomu dokonał jednak w III w. p.n.e. Arystarch z Samos. Uważał on, że Ziemia obraca się wokół własnej osi oraz krąży wokół Słońca. Próbował także dokonać pomiarów Słońca, Księżyca oraz planet. Jako pierwszy wykazał on, że Słońce jest znacznie większe od Ziemi.

Teoria Arystarcha została jednak odrzucona i zniknęła wśród niezmiennie geocentrycznych modeli Wszechświata, autorstwa wybitnych starożytnych myślicieli.

PRZEWRÓT KOPERNIKAŃSKI

Renesans przyniósł światu wybitnych uczonych. Wielu z nich nie zgadzało się z geocentryczną teorią Ptolemeusza. Prowadzono intensywne obserwacje astronomiczne. W XV wieku geocentryczny model Wszechświata ostro skrytykowali astronomowie Georg Peurbach i Johann Müller.

Mikołaj Kopernik

Prawdziwego przewrotu dokonał jednak w połowie XVI wieku polski astronom Mikołaj Kopernik.

Założenia teorii heliocentrycznej Mikołaja Kopernika:

• w środku Układu Słonecznego znajduje się Słońce
• dookoła niego krążą planety (poruszając się ruchem jednostajnym w jednym i tym samym kierunku)
• do grupy planet należy także Ziemia, która w ciągu doby obraca się wokół własnej osi, a w ciągu roku obiega Słońce
• oś obrotu Ziemi zatacza w przestrzeni niewielki krąg, czego wynikiem są zmiany położenia biegunów niebieskich

Jan Kepler

Błędne założenie Kopernika dotyczące jednostajności ruchu planet jest spuścizną starożytnej myśli astronomicznej. Błąd ten usunął z teorii heliocentrycznej niemiecki astronom Jan Kepler.

Kepler sformułował trzy prawa ruchu planet:

1. Orbity planet mają kształt elips, a Słońce znajduje się zawsze w jednym z ognisk elipsy.
2. Planety poruszają się po orbitach ze zmienną prędkością. Największą, gdy są najbliżej Słońca i najmniejszą – gdy są od niego maksymalnie oddalone.
3. Im dalej od Słońca znajduje się planeta, tym wolniej porusza się ona po orbicie i tym dłużej obiega Słońce.

Izaak Newton

Na pytanie, dlaczego planety poruszają się zgodnie z prawami Keplera, odpowiedział angielski fizyk – Izaak Newton, odkrywając prawo powszechnego ciążenia.

Tak więc drogę do rozwoju astronomii otworzyli Kopernik, Kepler i Newton. Wszystkie kolejne odkrycia nawiązywały do ich dzieła.

Albert Einstein

W 1916 roku swoją ogólną teorię względności opublikował Albert Einstein. Zgodnie z nią, przestrzeń ma być zakrzywiona i w rezultacie – bez granic, ale skończona. Wszystkie współczesne teorie astronomiczne powstają w oparciu o teorię Einsteina.

Planeta po raz pierwszy zaobserwowana przez Galileusza w 1612 i 1613 roku, i uwieczniona na jego rysunkach. Jako, że podczas obserwacji Neptun znajdował się w bliskiej odległości od Jowisza, Galileusz pomylił planetę z gwiazdą. W 1812 roku Alexis Bouvard, francuski astronom znany m.in. z odkrycia ośmiu komet i opracowania tablic astronomicznych, obliczył orbitę Urana. Stwierdził, że w pobliżu istnieje jakieś ciało niebieskie, które swoją grawitacją zaburza orbitę wcześniej wspomnianej planety. W 1843 roku John Adams, wykorzystując zaburzenie orbity Urana, obliczył orbitę domniemanej ósmej planety Układu Słonecznego.

Kolejne lata przyniosły dalsze badania, teraz także zapoczątkowane przez Urbain Le Verriera, francuskiego matematyka i astronoma. Do poszukiwań nowej, ósmej planety, włączono także niemieckie obserwatorium i Johanna Galle, który korzystał z reflaktora. Wpadł on na pomysł porównania dotychczasowych map nieba z obrazem widocznym przez teleskop, i skupieniu się na obiekcie przemieszczającym się na tle gwiazd stałych. 23 września 1846 roku dostrzeżono Neptuna znajdującego się jedynie o 1 stopnień od obliczonej pozycji. Rozpoczęła się rywalizacja o miano pierwszego odkrywcy. Rywalizowali Francuzi i Anglicy. Pomimo wyboru zarówno Le Verriera i Adamsa, w 1998 roku pojawiły się nowe fakty rzucające nowe światło na prawdziwego odkrywcę. Adams, wykonawszy obliczenia nie do końca ze starannością, nie do końca wierzył w odkrycie Neptuna, także jego odkrycie, po wielu burzliwych debatach, przypisano Le Verrierowi.

Masa Neptura jest 17 razy większa niż masa Ziemi. Promień planety ma 24764 km, czterokrotnie przewyższając promień Ziemi.

Jego budowa przypomina budowę Urana. Atmosfera wynosi od 5 do 10% całej masy planety, posiadając ciśnienie 10 Gpa. W niższych partiach atmosfery wykryto stężony amoniak, wodór i wodę. Przechodzi on stopniowo w stan nadkrytyczny (stan, gdzie ciśnienie i temperatura są dużo większe od ciśnienia i temperatury punkty krytycznego określonej substancji), formując ciekły bądź lodowy płaszcz o temperaturze od 2000 do 5000 Kelwinów. Ów płaszcz zawiera duże ilości wody, amoniaku i metanu oraz posiada dużą przewodność elektryczną. Sądzi się, że na głębokości około 7000 km rozkładający się metan tworzy kryształy diamentu.

Samo jądro zbudowane jest podobnie jak jądra innych planet, tj. z żelaza, niklu i krzemu oraz posiada ciśnienie rzędu 7 Mbar.

Atmosferę Neptura tworzy 80% wodoru i 19% helu. Wykryto również nieznacze ilości metanu. Niebieskawy odcień planety powstaje poprzez metan absorbujący czerwoną część widma świetlnego. Sama atmosfera podzielona jest na dwie strefy: troposferę (gdzie wraz z wysokością temperatura obniża się) oraz stratosferę (gdzie dzieje się na odwrót). Te dwie strefy oddzielone są tropopauzą. W atmosferze występują również chmury, których skład chemiczny zmienia się wraz z wysokością, od chmur amoniaku i siarkowodoru, do chmur siarkowodoru i wody.

Neptun posiada dipolowe pole magnetyczne.

Planeta otoczona jest pierścieniami, jednak nie tak okazałymi jak Saturn. Zbudowane są z cząstek lodu, krzemianów i materiałów zbudowanych na bazie węgla. Wyodrębnić można trzy główne pierścienie: Pierścień Adamsa (znajdujący się 63 000 km od Neptuna), Pierścień Le Verriera (53 000 km), Pierścień Galle (42 000 km).

Pogoda na Neptunie jest zmienna, z gwałtownymi burzami i wiatrem osiągającym prędkość 600 m/s. Wiatry te wieją w odwrotnym kierunku do kierunku obrotu planety. W 1989 roku Voyager 2 odkrył zaś Wielką Ciemną Plamę, antycyklon o ogromnych rozmiarach (13 000 km x 6 600 km). Po kilku latach burza zniknęła.

Neptun otoczony jest 13 księżycami. Największy z nich, Tryton (w mitologii greckiej był synem Posejdona\\Neptuna), odkryty w 1846 roku przez Williama Lassella, porusza się ruchem wstecznym wokół Neptuna. Jego odległość od planety podobna jest do odległości Księżyca i Ziemi.

Jedynie sonda Voyager 2 znajdowała się w pobliżu Neptuna. Sygnał przekazywany przez nią dotarł do Ziemi po 246 minutach.

Z uwagi na słabą widzialność i zmienną jasność planeta została odkryta dopiero w 1781 roku przez Williama Herschela, astronoma i konstruktora teleskopów. On to, na cześć ówczesnego króla Anglii, nazwał planetę Georgium Sidus. Dzięki temu odkryciu Jerzy III mianował Herschela królewskim astronomem i nagrodził go roczną pensją w wysokości 200 funtów. Wcześniej, podczas pierwszego zaobserwowania planety w 1690 roku, sklasyfikowano ją jako gwiazdę 34 Tauri.

Z połączenia symboli Marsa i Słońca powstał astrologiczny symbol Urana.

Budowa planety przypomina budowę Neptuna. Należy do tzw. „lodowych olbrzymów”. Atmosfera złożona jest z helu (około 15%) i wodoru (około 84%), a także z zamrożonych składników takich jak woda, metan i amoniak. Dzieli się na trzy warstwy: troposferę (na wysokości od – 300 do 50 km), stratosferę (od 50 do 4 000 km) i termosferę (od 4 000 do 50 000 km).

Jest to najbardziej zimna planeta w całym Układzie Słonecznym, z temperaturą minimalną dochodzącą do – 224 stopni Celsjusza. Powierzchnia posiada kolor niebieskozielonkawy, mniej kolorowy od powierzchni Jowisza i Saturna.

Uran okrąża Słońce raz na 84 lata ziemskie, bądąc od niego w odległości 3 miliardów kilometrów. 17 godzin trwa obrót Urana wokół własnej osi ruchem wstecznym, co powoduje, iż spłaszczenie planety jest mniejszy niż występuje to w przypadku Saturna i Jowisza.

Z powodu osi obrotu wynoszącej 97,77 stopnia, występują tu zmienne pory roku. Sam obrót zaś usytuowany jest niemal w płaszczyźnie orbity.

Masa planety jest również 15 razy większa od masy Ziemi. Gęstość – 1,27 g/cm3.

Środek Urana wypełnia jądro składające się z trzech warstw. W samym środku znajduje skaliste jądro (zajmujące około 24% masy planety), które otoczone jest lodowym płaszczem, amoniakiem i metanem, co stanowi około 65% masy planety. Reszta stanowi płynno-gazową warstwę powierzchniową, która w sposób ciągły przechodzi w atmosferę.

Ciśnienie wewnątrz jądra wynosi 8Mbar, temperatura około 5000 K.

Wspomniany wyżej płaszcz lodowy składa się z gorącej mieszaniny m.in. amoniaku i wody, posiadającej dużą przewodność elektryczną.

Podobnie jak pozostałe gazowe olbrzymy, Uran nie posiada wewnętrznego źródła energii i wypromieniowuje więcej energii niż otrzymuje od Słońca. Jedynie około 0,3% energii dostarczanej przez Słońce dla Ziemi dostarczana jest Uranowi.

Planetę otacza system trzynastu pierścieni, z czego jedenaście z nich posiada szerokość jedynie kilku kilometrów. Składają się z cząstek o różnych rozmiarach. Badania wskazują, że pierścienie powstały dużo później niż sama planeta. Wnioskuje się, że materiał tworzący pierścienie powstał w przeszłości na skutek zderzenia księżyca (lub księżyców) z innymi obiektami kosmicznymi. W 2005 roku, dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Hubble\’a, wykryto dwa nowe pierścienie.

Misja Voyagera 2 pozwoliła odkryć naturę pola magnetycznego Urana. Jest to pole trzykrotnie silniejsze niż ziemskie. Oś magnetyczna odchylona jest o 59 stopni od osi obrotu. Dzięki temu kształt magnetosfery jest niepowtarzalny i asymetryczny.

Uran posiada 27 księżyców, które są znane do dziś. Nazwane są na cześć dzieł Szekspira i Alexandra Pope’a, poety angielskiego oświecenia. Do pięciu największych zaliczyć można: Oberon (król elfów ze „Snu nocy letniej”), Tytania (królowa elfów ze „Snu nocy letniej”), Umbriel (postać z heroikomicznego poematu Pope’a „Pukiel porwany”), Ariel (imię postaci ze sztuki Szekspira „Burza”) i Miranda (również postać z „Burzy”).

Dotychczas jedynie sonda kosmiczna, Voyager 2, dotarła w pobliże Urana.

Planeta otoczona jest pierścieniami zbudowanymi z lodu i odłamków skalnych. Fragmenty lodu mają od kilku centymetrów do nawet 100 metrów wielkości. Pozostałe planety gazowe również posiadają pierścienie, jednak nie tak okazałe jak Saturna.

Planetę otaczają 62 satelity. Jej obieg wokół Słońca wynosi 29,5 roku,a średnia prędkość orbitalna wynosi 9,6 km/s. Podobnie jak Jowisz, tak i Saturn obraca się wokół własnej osi z dużą prędkością. Kąt nachylenia osi do płaszczyzny wynosi 63 stopnie. Jako że obrót obszarów równikowych jest nieco dłuższy od obrotu obszarów okołobiegunowych, a rotacja jest dość szybka, planeta ulega spłaszczeniu na biegunach,

Masa Saturna jest trzykrotnie mniejsza od masy Jowisza, lecz 95 razy większa od masy Ziemi. Gęstość planety jest najmniejsza ze wszystkich planet Układu Słonecznego.

Wnętrze przypomina budowę Jowisza. Ciśnienie i temperatura, które tam występują, nie są możliwe do odtworzenia w ziemskich labolatoriach. Jądro zbudowane jest z żelaza, krzemu, niklu i tlenu. Otoczone jest metalicznym wodorem i mieszanką ciekłego wodoru molekularnego i helu. Temperatura w środku sięga 11 700 stopni Celsjusza. Pole magnetyczne Saturna wytwarzane jest przez prąd elektryczny wytwarzany w warstwie metalicznej wodoru. Ma ono kształt dipola magnetycznego. Pole te jest słabsze od ziemskiego i o 1/20 mniejsze od pola magnetycznego Jowisza.

Atmosfera składa się z wodoru (około 89%) i helu (około 11%). Wykryto również nieznaczne ilości amoniaku, wody i metanu.

Planeta, podobnie jak Jowisz, wypromieniowuje więcej energii otrzymanej od Słońca niż jej zatrzymuje. Na powierzchni występują układy burzowe i wiatry wiejące z prędkością 1800 km/h.

Opisane wyżej pierścienie wokół Saturna zostały po raz pierwszy zaobserwowane przez lunetę przez Galileusza w 1610 roku. Włoski uczony początkowo sądził, że są to dwa księżyce Saturna. Dopiero w 1655 roku Christiaan Huygens odkrył, że są to pierścienie krążące wokół planety. Ich grubość wynosi kilka kilometrów, a masa około 1/70 masy Księżyca.

Saturn posiada cztery naturalne satelity: Dione, Tytan, Prometeusz i Telesto.

Dione, inaczej Saturn IV, został odkryty przez Cassiniego w 1684 roku. Pod względem wielkości księżyców Saturna zajmuje czwarte miejsce. Nazwany na cześć matki Afrodyty.

Jedna część księżyca usiana jest kraterami uderzeniowymi, druga zaś liniami lodowych klifów.

W gęstej atmosferze Tytana, największego z księżyców Saturna, zachodzą złożone zjawiska atmosferyczne. Posiada także jeziora wypełnione ciekłymi węglowodorami. Jego nazwa wzięła się od mitycznych Tytanów, synów i córek Uranosa i Gai. Księżyc odkryty w 1655 roku przez Huygensa.

Kolejny księżyc, Prometeusz, należy do tzw. księżyców pasterskich, czyli księżyców krążących w niewielkiej odległości od pierścienia. Sonda Voyager 1 po raz pierwszy sfotografowała go w 1980 roku. Nazwa również pochodzi z mitologii greckiej.

Ostatni z nich, Telesto, jest tzw. księżycem trojańskim. Porusza się po tej samej orbicie co piąty co do wielkości księżyc Saturna – Tetyda.

Oprócz wyżej wymienionych Saturn posiada łącznie 62 księżyce, z czego tylko 52 z nich posiada nazwę.

Planeta badana była już w czasach prehistorycznych, zarówno przez Babilończyków, Rzymian, Greków. Znana była także przez Hindusów jako Śani.

W 1979 roku po raz pierwszy do Saturna zbliżyła się sonda Pioneer 11, zbliżając się na odległość 20 000 km od planety. Kolejną sondą była sonda Voyager 1, robiąc dobrej jakości zdjęcia zarówno planety jak i jej księżyców. To właśnie dzięki obserwacjom Voyagera 1 naukowcy odkryli, że atmosfera Tytana jest nieprzezroczysta. Voyager 2 był kolejną sondą wysłaną w pobliże Saturna, robiąc jeszcze dokładniejsze zdjęcia planety, księżyców i pierścieni. W 2004 roku wystrzelono sondę Cassini, która zaobserwowała np. pioruny na Saturnie. Między rokiem 2004 – 2008 odkryto również osiem kolejnych księżyców.

Jowisz, obok Saturna, Urana i Neptuna, należy do gazowych olbrzymów, zwanych często planetami jowiszowymi. Obok Księżyca i Wenus należy także do planet o najjaśniejszej widoczności w nocy. Planeta znana była już w czasach starożytnych. Rzymianie nazwali ją na cześć Jowisza, najważniejszego bóstwa w swojej mitologii.

Jako, że Jowisz należy do gazowych olbrzymów, składa się w większości z wodoru, i w małej części z helu. Szybka rotacja planety zmieniła jej kształt na elipsoidę obrotową, posiadającą co najmniej dwie półosie równej długości. Powierzchnia zawiera kilka warstw chmur o grubości 50 km, które z Ziemi zauważalne są jako pasy. Składają się one z kryształów amoniaku. Sama powierzchnia zaś jest nieprzezroczysta. Atmosfera ma 5000 km wysokości, co czyni ją najwięszką atmosferą ze wszystkich w całym Układzie Słonecznym. Dzięki promieniowaniu ultrafioletowym działającym na związki w chmurach, posiadają one różne zabarwienia, od pomarańczowego do brązowego.

Od XVII wieku naukowcy, dzięki teleskopowi, zaobserwować mogli najbardziej charakterystyczny punk planety zwany Wielką Czerwoną Plamą. Jest to olbrzymi antycyklon wiejący na Jowiszu od co najmniej 300 lat. Jego średnica jest większa od średnicy Ziemi. Wieje on 22 stopnie na południe od równika. Jest na tyle duży, iż można go zaobserwować teleskopem. Jego wymiary wynoszą od 24 do 40 tysięcy na 12 – 14 tysięcy kilometrów. Po raz pierwszy antycyklon został dostrzeżony w 1664 roku przez Roberta Hooke, brytyjskiego fizyka, a w 1979 roku sonda Voyager 1 wykonała pierwsze zdjęcia.

Na Jowiszu zaobserwować można także białe i brązowe owale. Uważa się, że te białe składają się z chłodniejszych, a brązowe z cieplejszych chmur.

Jowisz otoczony jest pierścieniami złożonymi z trzech części: wewnętrzny torus cząsteczek, jasny pierścień główny i zewnętrzny ażurowy pierścień. Prawdopodobnie złożone są z pyłu, materiału powstałego w wyniku zderzeń mikrometeorytów i przechwyconego przez silną grawitację planety.

Wokół Jowisza krąży 65 księżyców. Cztery największe, Io, Europa, Ganimedes i Kalisto, zostały odkryte przez Galileusza.

Planeta była często „odwiedzana” przez sondy kosmiczne, począwszy od programu Pioneer, przez Voyagera i Galileo. To właśnie sondy Pioneer 10 i Pioneer 11 po raz pierwszy przeleciały w pobliżu Jowisza. Program Voyager, jako następca, miał za zadanie zbadać gazowe olbrzymy, Jowisza i Saturna. Voyager 2 natomiast miał za zadanie zbadać Uran i Neptun. Po raz ostatni w pobliżu Jowisza pojawiła się sonda w 2007 roku, korzystając z pola grawitacyjnego planety w celu zwiększenia swej prędkości.

16 września 2011 roku można było zaobserwować koniunkcję Księżyca i Jowisza. Patrząc na naszego satelitę ujrzeć można było jaśniejszy punkt – Jowisz, a używając lornetki bądź teleskopu – ujrzeć można było także jego cztery księżyce.

Na czerwoną plamkę na niebie zwrócili już uwagę starożytni Rzymianie. Planeta o krwistej barwie rozbudziła ich wyobraźnię i skojarzyła im się z wojną, pożogą, niepokojem. Dlatego też nazwali ją, na cześć boga wojny – Marsem.

Mars interesował obserwatorów nieba ze względu na swój dziwny ruch na niebie. Od czasu do czasu zdaje się on zmieniać kierunek ruchu na tle gwiazd. To dziwne zachowanie Marsa wyjaśnił w 1514 roku Mikołaj Kopernik, konstruując swój heliocentryczny model Układu Słonecznego. Otóż, poruszające się wokół Słońca, Ziemia i Mars mijają się na orbitach. Dlatego też wydaje się, że na tle gwiazd Mars porusza się w jedną stronę, a później zawraca.

Pierwsze, proste teleskopy wycelowane w Marsa powstały w 1610 roku. W miarę doskonalenia narzędzi optycznych, obraz Czerwonej Planety stawał się coraz bardziej dostępny, bliski i wyraźny dla ciekawskich ziemskich obserwatorów.

Do 1877 roku udało się uzyskać obraz Marsa w rozmiarze monety trzymanej w wyciągniętej ręce. Była to niewyobrażalna szansa dla dziewiętnastowiecznych naukowców. Włoski astronom Giovanni Schiaparelli rozpoczął dokładne obserwacje planety. Sporządził pierwsze mapy Marsa, nazwał marsjańskie obiekty geograficzne. Schiaparelliego zainteresowały, dostrzeżone na powierzchni planety, układy linii prostych. Zinterpretował je jako układ rowów. Nie znał jednak ich znaczenia.

Linie okazały się być zwykłym złudzeniem optycznym powodowanym przez kiepską jakość teleskopu. Złudzenie to wywołało jednak lawinę teorii dotyczących Czerwonej Planety.

Natura nie uznaje linii prostych. Szkice Schiaparelliego stały się więc dla wielu podstawą domysłów o żyjących na Marsie inteligentnych formach życia.

W 1894 roku bogaty amerykański przedsiębiorca i astronom z zamiłowania, Percival Lowell, sfinansował budowę wielkiego jak na owe czasy teleskopu. Przez kolejne 20 lat Lowell obserwował, szkicował i snuł domysły na temat życia na Czerwonej Planecie. I on był przekonany, że widzi sieć prostych linii pokrywających powierzchnię Marsa. Ogarnięty wizją życia pozaziemskiego uznał owe proste za sieć wodnych kanałów – sieć melioracyjną doprowadzającą wodę z obszarów biegunowych na pozostałe obszary Marsa. W tamtych czasach wielkim cywilizacyjnym osiągnięciem była budowa Kanału Panamskiego. Nic więc dziwnego, że Lowell chętnie skłonił się ku myśli, że każda wielka cywilizacja (także marsjańska) powinna budować kanały.

Pomysł, że na Marsie może istnieć cywilizacja, wywołał ogromne poruszenie na całym świecie.

To ogólnoświatowe zainteresowanie wykorzystał młody aktor Orson Welles. W noc Halloween w 1938 roku nadał on w radio słuchowisko oparte na „Wojnie światów”, powieści autorstwa Herberta Wellsa, której osnową był atak wrogiej marsjańskiej cywilizacji na Ziemię. Tysiące ludzi uwierzyło w słuchowiskową inwazję i wpadło w panikę.

W połowie XX wieku, wraz z niewyobrażalnym rozwojem techniki, pojawiła się szansa, by z bliska przyjrzeć się zagadkowej planecie. W 1964 roku NASA wystrzeliła w kierunku Marsa małą sondę kosmiczną – Mariner 4. Podstawowym wyposażeniem sondy była kamera telewizyjna. Jej celem był przelot obok Marsa i wysłanie na Ziemię obrazu jego powierzchni. Mariner 4 miał tylko raz minąć Czerwoną Planetę. Na Ziemi aż wrzało od przypuszczeń co do możliwych obrazów. Co może zobaczyć kamera? Osiągnięcia Marsjańskiej Cywilizacji? Miasta? Lasy? Ku rozpaczy entuzjastów marsjańskich teorii, zaobserwowano tylko kratery. Zdjęcia przedstawiały krajobraz podobny do księżycowego. Okazało się, że Mars jest suchą, martwą planetą.

W 1971 roku NASA wystrzeliła kolejny statek kosmiczny w kierunku Marsa – Mariner 9. Celem nowej sondy nie był jednorazowy przelot obok planety, ale wejście na jej orbitę. Sonda miała przebywać na orbicie Marsa wiele tygodni i sporządzić jego dokładną mapę. Wysiłek się opłacił.

Mariner 9 zaczął przysyłać na Ziemię zapierające dech obrazy. Odkrył on między innymi wyżynę Tharsis, wyraźne wybrzuszenie planety w okolicach równikowych.

W północno-zachodniej części wyżyny znajduje się Olympus Mons – Góra Olimp – monstrualny wygasły wulkan, najwyższy szczyt w Układzie Słonecznym (wznoszący się 20 km nad powierzchnię Marsa), który swoimi rozmiarami przypomina Missouri.

Góra Olimp składa się z trzech różnych wulkanów albo jeden wulkan wybuchł na trzy różne strony. Na zdjęciach widać bowiem trzy główne wypływy magmy. Zbocze jest tak płaskie, że, stojąc na nim, można się nie zorientować, że to stok wulkanicznego giganta. Oprócz Góry Olimp na Marsie znajdują się także trzy inne ogromne wulkany.

Wschodni kraniec wyżyny Tharsis znaczy głęboka rysa marsjańskiej skorupy zwana Doliną Marinera. Dolina Marinera ma szerokość kontynentu. Jest ona monstrualną wersją Wielkiego Kanionu Kolorado. Geologiczne przyczyny istnienia tak ogromnej doliny nie są do końca znane. Istnieje na ten temat wiele teorii. Przypuszcza się, że przyczyną rozerwania skorupy w tym miejscu mogły być specyficzne warunki geologiczne wyżyny Tharsis. Nagromadzenie lawy i aktywność wulkaniczna wyżyny mogły wywołać naprężenia w skorupie Marsa i rozerwać ją tak, jak rozrywa się napięta tkanina.

Po udanej wyprawie Marinera, NASA zaczęła planować kolejną wyprawę na Marsa. Postanowiono wysłać lądownik zdolny przeprowadzić analizę gleby i skał w poszukiwaniu śladów życia.

W 1976 roku misja Wiking dotarła na Czerwoną Planetę. Podczas gdy lądownik Wiking analizował glebę, nie znajdując w niej nic ciekawego, krążąca na orbicie satelita przesłała na Ziemię intrygujące zdjęcie. Przelatując nad obszarem zwanym Cydonia, Wiking przesłał zdjęcie ostro oświetlonej formy terenu, przypominającej ludzką twarz. Był to zwykły układ wzgórz, który w innym oświetleniu nie przybierał tak złowieszczej dla Ziemian formy. Naukowcy NASA postanowili jednak, w ramach żartu, przedstawić prasie swoje „odkrycie”.

Ogólnie rzecz biorąc misja Wiking nie przyniosła oczekiwanych rezultatów. Nie znaleziono żadnych śladów życia na Marsie. Zwolennicy Cywilizacji Marsjańskiej nieco ochłonęli.

W 1984 roku w czasie wyprawy na Antarktydę dokonano jednak odkrycia, które na nowo zmotywowało entuzjastów Marsa do poszukiwania życia na Czerwonej Planecie. Podczas wyprawy mającej na celu zbieranie meteorytów, naukowcy natknęli się na niespotykany okaz. Zielony meteoryt wyróżniał się na tle pozostałych (szarych i brązowych). Mimo to, skała ta nie wzbudziła z początku zainteresowania. Przeleżała kolejne 7-8 lat, aż w końcu w latach 90. jeden z naukowców przyjrzał się jej bliżej i stwierdził ponad wszelką wątpliwość, że ma do czynienia z fragmentem Marsa. Zielony meteoryt przypominał bowiem fragment innej marsjańskiej skały znaleziony w 1979 roku.

W skale znaleziono związki węgla. Dokładne badania próbki doprowadziły do zaskakujących odkryć. Na jednym ze zdjęć spod mikroskopu elektronowego zauważono kształt przypominający robaka. Naukowcy stwierdzili, że jest to materia organiczna.

W 1996 roku zespół naukowców, badających marsjańską skałę, ogłosił światu wyniki swoich badań: próbka zawiera ślady życia istniejącego w przeszłości na Marsie. Rewelacja ta znalazła w świecie nauki zarówno swoich gorących zwolenników, jak i żarliwych krytyków.

Chęć potwierdzenia obecności życia na Marsie zaprowadziła naukowców z powrotem na Antarktydę. Warunki tam są bowiem bardzo zbliżone do warunków występujących na Marsie. W związku z tym, odnalezienie form życia zdolnych przetrwać w ciężkich, antarktycznych warunkach pozwoliłoby częściowo wyjaśnić zdolność organizmów do życia na Czerwonej Planecie.

Naukowcy dostali się pod pięciometrową pokrywę antarktycznego lodu i na dnie zamarzniętych jezior znaleźli kolonie mikrobów.

Latem 2003 roku wysłano na Marsa dwa łaziki (Spirit i Opportunity), przygotowane do wykonywania szeregu pomiarów i analiz.

Spirit wylądował w rejonie krateru Guseva. Krater ten uważano za wyschnięte jezioro, w którego wodach mogło niegdyś znajdować się życie.

Opportunity wylądował na równinie Meridian, ciekawej ze względu na warstwę hematytów w skałach. Hematyt jest tlenkiem żelaza, który występuje na Ziemi w rejonach, gdzie znajduje się woda w stanie ciekłym.

W 2007 roku NASA rozpoczęła kolejną misję, Phoenix, skierowaną tym razem na badanie obszarów biegunowych, aby bezpośrednio stwierdzić obecność wody. Misją Phoenixa było umieszczenie lądownika w pobliżu północnego bieguna Marsa i przekopanie się przez glebę czapy polarnej. Phoenix potwierdził w 2008 roku obecność zamarzniętej wody na Marsie.

Zanim jednak Phoenix wyruszył na Marsa, na zdjęciach z sondy okrążającej planetę wykryto nieoczekiwane zjawisko. Zauważono ślady wypływu wody w jednej ze szczelin na brzegu głębokiej marsjańskiej doliny. Nie wiadomo co mogło wywołać spontaniczny wypływ wody. Prawdopodobną przyczyną są wewnętrzne źródła ciepła, które mogą znajdować się pod powierzchnią planety.

BUDOWA I KRAJOBRAZ MARSA

Jądro Marsa zbudowane jest z żelaza i siarki i otoczone krzemianowym płaszczem. Jego powierzchnia składa się głównie z bazaltu i pyłu tlenku żelaza.

Marsjańskie twory geologiczne często przypominają te ziemskie, ale prześcigają je zdecydowanie wielkością. Marsjańskie twory powierzchniowe (czapy polarne i skupiska lodu okrywające oba bieguny) widać już przez niewielkie teleskopy. Mars pełen jest żelaza – stąd jego czerwona barwa. Powierzchnię planety pokrywają rdzawe wzgórza i kratery.

Piasek formuje wydmy, a rdzawy kurz unosi się, barwiąc na czerwono niebo planety. Występują tu burze pyłowe, które mogą zaćmić niebo na tygodnie, a nawet miesiące.

Jest sucho, pusto i zimno (temperatura spada do -100 stopni Celsjusza każdej nocy). Atmosfera Marsa jest niemal całkowicie pozbawiona tlenu.

Marsjańskie powietrze składa się głównie z dwutlenku węgla.

Mars jest o połowę mniejszy od Ziemi, a odległość między nimi nie spada poniżej 55 milionów kilometrów.

Utrata atmosfery oznaczała dla Marsa utratę ciepła i ciśnienia. Woda, żeby utrzymać się w stanie ciekłym, potrzebuje ich obu. Woda na Marsie utraciła stabilność. Jeśli ustawić na powierzchni planety garnek z wodą, woda będzie próbowała jednocześnie parować i zamarznąć. Stanie się albo jedno, albo drugie, ale na pewno nie będzie już garnka pełnego ciekłej wody.

SYMBOLIKA

Symbolika Marsa jest silnie zakorzeniona w naszej kulturze. Nazwa „Mars” pochodzi od imienia rzymskiego boga wojny. Mars symbolizuje także męskość i młodość. Symbol planety (koło z ukośną strzałką w górę i w prawo) jest używany jako symbol płci męskiej.

Ziemia powstała około 4,54 miliarda lat temu, a w ciągu pierwszego miliarda pojawiły się na niej pierwsze organizmy. Następnie strefa zamieszkana przez organizmy żywe i zarazem część zewnętrzna skorupy Ziemi – biosfera, zaczęła oddziaływać na ziemską atmosferę (gazowa powłoka otaczająca Ziemię), litosferę (górna część płaszcza ziemskiego) i hydrosferę (wszystkie wody), pozwalając na powstanie pierwszych organizmów potrzebujących tlenu do życia (tzw. aeroby) oraz powstanie warstwy ozonu w stratosferze. Dzięki temu ilość promieniowania ultrafioletowego uległa zmniejszeniu.

Powłoka ziemska zbudowana jest z kilkudziesięciu warstw płyt tektonicznych, które są w nieustannym ruchu, nie tylko powodując zmianę położenia kontynentów, ale i trzesięnia ziemi.

Prawie 80% planety składa się z wody, tj. z oceanów i mórz. Warto zaznaczyć, że w Układzie Słonecznym jedynie na Ziemi znajduje się woda w stanie ciekłym.

Wewnętrzna część kuli ziemskiej – jądro – ma promień 3470 km. Zbudowane jest ze stopu żelaza i niklu. Jego cechy i budowę poznać można było tylko dzięki zbadaniu fal sejsmicznych powstających podczas trzęsień ziemi. Także na podstawie tych badań można było wyodrębnić trzy strefy: jądro zewnętrzne, wewnętrzne i strefa przejściowa, tzw. nieciągłość Lehmann, znajdująca się na głębokości około 5100 km, i rozdzielająca strefę jądra wewnętrznego od zewnętrznego.

Jądro zewnętrzne, o dużej przewodności elektrycznej, oddzielone od płaszcza Ziemi nieciągłością Guttenberga, znajduje się w stanie płynnym. Posiada temperaturę od 4000 do 5000 stopni Celsjusza. W jego otoczeniu występuje olbrzymie ciśnienie. Jądro, na skutek oddziaływania siły Coriolisa i zmiennej prędkości obrotowej płaszcza ziemskiego, obraca się w kierunku przeciwnym niż obrót płaszcza.

Jądro wewnętrzne jest ciałem stałym o dużej sztywności i promieniu 1250 km. Wraz z głębokością wzrasta jego gęstość. To samo tyczy się pola magnetycznego, które jest większe niż na powierzchni.

Ziemia okrąża swoją gwiazdę – Słońce – raz na 366,256 obrotów wokół swojej osi. Czas, kiedy Ziemia okrąża Słońce, nazywany jest rokiem gwiazdowym i trwa około 365 dni, 6 godzin, 9 minut, 9,54 sekundy. Nachylenie osi Ziemi wynosi 23,45 stopnia i dzięki temu, dzięki wahaniom oświetlenia, zaobserwować możemy pory roku.

Ziemia posiada także swojego sztucznego satelitę – Księżyc – którego bliskość powoduje przypływy i odpływy mórz.

Sama nazwa Ziemi nie wywodzi się z żadnej z mitologii. Jej symbolem jest równoramienny krzyż wpisany w okrąg, zastępując symbol jabłka królewskiego.

Początkowo na Ziemi, wśród prehistorycznych ludzi, zaczął rozwijać się kult bóstw związanych z przyrodą nieożywioną, tzw. bóstwa telluryczne. Wśród najważniejszych z nich był np. babiloński Bel, egipski Geb, grecka Gaja czy indyjskie bóstwo Prythiwi. Oprócz nich wierzono także w bóstwa akwaryczne, jak celtycki Lear, grecki Posejdon czy sumeryjski Enki, bóstwa gór i dolin, jak Himawant czy bóstwa roślinności.

Również każda z nacji miała nazwę dla Ziemi. Dla Azteków była to Tonan\Tonantzin („nasza matka”), dla Inków – Pachamama („Matka Ziemia”), dla Chińczyków – Hou Tu, dla Słowian – Mokosz.

Na przestrzeni wieków ludzkość różnie wyobrażała sobie swoją planetę. Pierwszym, najpopularniejszym poglądem był pogląd, że Ziemia jest płaska, a płynąc za daleko można było dopłynąć do jej krawędzi i spaść. Ten pomysł wykorzystał również jeden z pisarzy fantasy, Terry Pratchett, którzy stworzył Świat Dysku podtrzymywany przez cztery słonie, które z kolei stały na wielkim żółwiu wolno płynącym poprzez Wszechświat. Wierzono również, że to Słońce krąży wokół Ziemi. Idee tą obalił w 1543 roku Mikołaj Kopernik w swoim dziele „O obrotach sfer niebieskich”.

Dzięki rozwojowi nawigacji i techniki możliwe było odkrywanie nowych lądów, np. w 1488 roku Przylądek Dobrej Nadziei, odkrycie Ameryki w 1492 roku przez Kolumba czy odkrycie drogi do Indii w 1498 roku przez Vasco da Gamę.

W 1959 roku po raz pierwszy sfotografowano Ziemię z kosmosu, a w 1961 roku Juri Gagarin został pierwszym człowiekiem w historii, który zobaczył planetę na własne oczy, z pokładu statku kosmicznego Wostok.