astronomia.mokotow.pl

BUDOWA A GENEZA PLANET

admin — Thu, 10 Apr 2008 17:48:03 +0000

Trudno snuć jakiekolwiek gruntowne i pełne hipotezy na temat pochodzenia planet nie uwzględniając pytania o pochodzenie Słońca i innych gwiazd, a także o pochodzenie galaktyk i w ogóle całej materii we Wszechświecie. Zagadnieniami tymi zajmuje się kosmologia, której celem jest poznanie Wszechświata jako całości (poznanie największego ze wszystkich możliwych zbiorów obiektów materialnych).
Jedni zaliczają kosmologię do fizyki teoretycznej — ze względu na typowo dedukcyjny charakter tej nauki, inni do astronomii — ze względu na przedmiot badań. Nauka ta dotychczas nie dysponuje jednolitym warsztatem badań. Mianem warsztatu określam tu kosmologiczne modele, których jest kilka, i są, jak sądzę, wystarczająco dobrze rozpropagowane zarówno w literaturze naukowej, jak i popularnonaukowej i nie ma powodu omawiać ich jeszcze raz.
Hipotezy wysuwane jeszcze nie tak dawno temu, a starające się odtworzyć poszczególne etapy rozwoju Układu Słonecznego można ogólnie podzielić na dwie odrębne grupy. Do pierwszej zaliczamy hipotezę Kanta — Laplace’a, według której wielki obłok gazowy prasłońca kurcząc się nabierał coraz to większej prędkości obrotowej. Z chwilą kiedy prędkość wirowania prasłońca była na tyle duża, by siła ciężkości na jego równiku była mniejsza od siły odśrodkowej, od masy gazu odrywać się zaczęły poszczególne pierścienie, a z kondensacji materii w pierścieniach utworzyły się planety. Teoria ta upadła jednak w wyniku później przeprowadzonych badań.
Do tej grupy zaliczyć można też hipotezę J. Janesa zakładającego, że materia planeto-twórcza wyrwana została ze Słońca na skutek oddziaływania grawitacyjnego blisko przechodzącej innej gwiazdy. Hipoteza ta, podobnie jak i szereg podobnych, zwanych przypływowymi, upadła, gdyż wydaje się wysoce problematyczne tak duże zbliżenie dwóch gwiazd w bezmiarze kosmosu, a jeżeliby już do tego doszło, to gorąca materia gazowa wyrwana z wnętrza Słońca nie uległaby kondensacji, lecz szybko rozpłynęła się w przestrzeni. Trzeba też zdać sobie sprawę z tego, że gwiazda musiałaby przejść niezmiernie blisko Słońca, bez porównania bliżej, niż wynoszą wymiary Układu Słonecznego.
Zwolennicy drugiej grupy hipotez uważali, że planety narodziły się równocześnie ze Słońcem z tego samego tworzywa. Według A. C. Ureya, z chwilą utworzenia się Słońca z ciemnej mgławicy, w okolicy powstającej gwiazdy tworzyły się zawirowania dające początek kondensacji planet. Inny uczony Q. Strusee wysunął bardziej prawdopodobną hipotezę, iż planety są tworem gwiazdy podwójnej, której jeden ze składników rozpadł się w wyniku oddziaływania sił pływowych większego, a rozproszona materia dała początek planetom.
Zastanawiając się nad pochodzeniem planet trzeba zdać sobie sprawę, że problem ten wiąże się ściśle z pochodzeniem materii i jednością świata materialnego. Warto przytoczyć jeszcze dwa nieco odmienne, lecz bardzo kontrowersyjne obrazy świata materii, a tym samym i genezy Układu Słonecznego.

BUDOWA PLANET ZEWNĘTRZNYCH, ICH KSIĘŻYCÓW l DROBNYCH CIAŁ KOSMICZNYCH

admin — Thu, 10 Apr 2008 17:44:50 +0000

Planety wewnętrzne, które ze zrozumiałych względów omówione zostały bardziej szczegółowo, obiegają Słońce po bardzo ciasnych orbitach. Jest to widoczne na schematycznym rysunku zamieszczonym obok (rys. 61).
Gdzieś w odległości około 400 milionów kilometrów od powierzchni Słońca rozpoczyna się pas planetoid, mniej lub więcej regularnych brył o niewielkich rozmiarach, z których największa Ceres osiąga średnicę około 767 km. Ciała te nie są globami planetarnymi, lecz, jak wykazały badania, blokami skalnymi o nieregularnych kształtach i zrytej kraterkami, pokrytej „kosmicznym” kurzem powierzchni. Wygląd planetoid obrazuje zdjęcie Phobosa (foto. 62), jednego z dwóch księżyców Marsa, wykonane przez sondę międzyplanetarną z bliskiej odległości. Księżyc ten, jak również i drugi satelita Marsa Deimos uważane są obecnie za wychwycone przez pole grawitacyjne Marsa przechodzące w jego pobliżu planetoidy. Pokutuje jeszcze do dziś hipoteza, jakoby planetoidy te były resztkami rozbitej w tajemniczych okolicznościach planety, która miałaby jednak bardzo niewielkie rozmiary. Sądząc po sumarycznej masie planetoid, która wynosiłaby zaledwie 0,1 masy naszego Księżyca, tworzyłaby glob o średnicy nie większej niż 1000 km. Dziś większość astronomów odrzuca tę hipotezę, uważając planetoidy za pierwotne tworzywo, z jakiego przed miliardami lat tworzyły się planety. Tworzywa tego okazało się jednak w tym miejscu za mało, aby mógł powstać glob planetarny. Przeszkodą w tym mogły być również potężne siły
pływowe pola grawitacyjnego Jowisza. Niektóre z planetoid na skutek oddziaływania grawitacyjnego innych ciał Układu Słonecznego zmieniły tak dalece parametry swoich orbit, że spotkać je można również i w pobliżu naszej planety — są nimi: Ikar, Adonis i Apollo. Bardzo interesującą grupę stanowią planetoidy uformowane w dwie gromady, zwane Trojańczykami. Otóż stanowią one ciała usytuowane w tak zwanych punktach libracyjnych orbity Jowisza. Punkty te położone są na orbicie planety przed i za nią, w odległości równej odległości tej planety od gwiazdy centralnej, oraz stanowią wyjątkowe punkty (pułapki grawitacyjne) oddziaływania pola grawitacyjnego planety i gwiazdy. Tro-jańczycy obiegają Słońce w takim samym czasie, jak i Jowisz. Podobne punkty libracyj-ne będą znajdowały się również na drodze innych planet t księżyców, lecz ilość materii w takiej pułapce grawitacyjnej będzie w innych częściach Układu Słonecznego znacznie mniejsza i tym samym trudna do zaobserwowania z dużych odległości. Dotąd stwierdzono występowanie pyłu kosmicznego w punktach libracyjnych orbity Księżyca, gdzie nagromadzenie jego jest tak duże, że daje się obserwować w postaci niedawno odkrytych tam księżyców Kordylewskiego.
Poza pasem planetoid rozpościera się strefa planet zewnętrznych. Należą do nich olbrzymy naszego układu planetarnego: Jowisz, Saturn, Uran, Neptun i Pluton. Orbity tych planet leżą bardzo daleko od siebie i w dużej odległości od Słońca, sięgającej nie

Tektonika

admin — Thu, 10 Apr 2008 17:42:34 +0000

Dzięki nowoczesnej technice śladów takich znajduje się coraz więcej, chociaż są one wielką rzadkością ze względu na dużą prędkość procesów erozji zachodzących na naszej planecie oraz żywą aktywność skorupy ziemskiej. Niezmiernie trudno jest łączyć czas powstawania kraterów na jednej planecie przez analogię z resztą planet, gdyż do dziś jeszcze nie ma pewności, czy planety powstały w tym samym czasie, a także trudno z całą pewnością odpowiedzieć na pytanie, skąd brał się materiał meteorytowy. Nie mógł on bowiem pochodzić —jak dawniej sądzono — z pasa planetoid, gdyż planety byłyby wówczas pokryte kraterami jedynie w płaszczyźnie ekliptyki, co jest oczywiście niezgodne z obserwacjami, pokrywają one bowiem planety równomiernie. Pozwala to domyślać się, że bombardowanie meteorytyczne i kształtowanie się zasadniczych elementów współczesnej rzeźby planet wiązać należy — bardziej, niż to się obecnie czyni — z genezą samych planet i Układu Słonecznego w ogóle.
Tektonika
Pod pojęciem tektoniki rozumiemy wszelkie przejawy ruchu w obrębie skorupy i górnej części płaszcza planet. Przyczyną tych ruchów jest bezustanne dążenie substancji z poszczególnych powłok planety do osiągnięcia stanu równowagi, ciągle naruszanej przez szereg czynników tak zewnętrznej, jak i wewnętrznej natury.
Do czynników wewnętrznych zalicza się rozgęszczanie i przechodzenie części substancji skalnej w stan płynny pod wpływem ciepła
pochodzącego z rozpadu promieniotwórczego w głębi planety. Czynnikiem zewnętrznym natomiast może być: zmiana prędkości obrotu planety, wpływ pola grawitacyjnego innego ciała kosmicznego, zmiana kierunku osi obrotu, zmiana rozkładu mas na powierzchni — choćby na skutek opadów atmosferycznych — tworzenie się nowych zbiorników wodnych w wyniku np. tajania lodowców. Wszelkiego rodzaju naciski czy obciążenia skorupy przenoszone są na głębiej położoną warstwę plastyczną o obniżonej wytrzymałości — astenosferę.
Astenosfera plastycznie poddaje się obciążeniu doprowadzając w poważnym stopniu do zrównoważenia naprężeń.
Ruchy skorupy planety mogą zachodzić w bardzo małej skali, są to wszelkiego rodzaju osuwiska, pełzania, obrywy lub też — na skalę globalną — głębokie rozłamy dochodzące aż do powierzchniowych warstw płaszcza planety. Ruchy tektoniczne mogą zachodzić bardzo powoli, jak to ma miejsce w przypadku ruchów wypiętrzających czy też fałdowań, bądź raptownie, jak w przypadku uskoków i pęknięć. Ruchy powolne, trwające nieraz wiele milionów lat, są całkowicie nieodczuwalne dla nas, a o ich istnieniu możemy się jedynie przekonać obserwując skutki tych ruchów, jakie występują z biegiem czasu. Inaczej się rzecz przedstawia w przypadku ruchów nagłych, raptownych. Objawiają się one na powierzchni planety w postaci trzęsień ziemi, możemy również mieć do czynienia z przesunięciami pionowymi i poziomymi, często też zdarza się, że przesunięciu pionowemu powierzchni planety towarzyszy znaczne przesunięcie poziome.

Powierzchnie planet — budowa i morfologia

admin — Thu, 10 Apr 2008 17:18:37 +0000

podobnych do warstwy wyższej, poddanych jednak najwyższemu stopniu metamorfizmu w wyniku wysokich temperatur, ciśnień i naprężeń. Miąższość warstwy bazaltowej na kontynentach waha się od 10 do 35 km; największą miąższość osiąga ona na obszarach gór fałdowych — do 40 km, a najmniejszą w zapadliskach śródgórskich. Trzecią warstwę oceanicznej strefy skorupy ziemskiej tworzą najprawdopodobniej skały magmowe, bazalty i gabra, bardziej lub mniej zmetamorfizowane, czyli przeobrażone w wyniku oddziaływania wysokich ciśnień i temperatur.
Powierzchnie planet — budowa i morfologia
Twarda otoczka skalna globów planet, czyli skorupa, zbudowana jest z materiału wydzielonego z warstwy górnego płaszcza. Ku powierzchni planety wędrowały substancje lżejsze, które, krystalizując się, w jej pobliżu tworzyły skały. Na powierzchni powstawała woda dając początek tzw. hydrosferze, a dzięki unoszącym się ponad powierzchnią gazom zaczęła tworzyć się warstwa atmosfery. Tak więc skorupa, hydrosfera i atmosfera stanowią pełny komplet zewnętrznych warstw planety decydujących w zasadniczy sposób o jej wyglądzie zewnętrznym.
Utarło się przekonanie, że woda i powietrze atmosferyczne to oddzielny temat, nie związany z budową powierzchni planet. A jednak tak woda, jak i atmosfera mają olbrzymi wpływ na wygląd powierzchni skorupy planet, gdyż poprzez niszczenie istniejących skał i tworzenie wielkich niekiedy kompleksów
skał osadowych zmieniają jej pierwotny wygląd. Wymaga to od geologów dobrej znajomości zachodzących procesów i współdzis-^s-nia tych trzech warstw w formowaniu s r skorupy planet. Najeży pamiętać, że woda pc zamarznięciu też tworzy skałę — z geologicznego punktu widzenia. Skała ta w wieli. przypadkach przemieszana jest z innym materiałem i tworzy warstwowy kompleks skalny Ponadto powierzchniowa warstwa planety, a szczególnie jej porowata warstwa osadowa stanowi układ trójfazowy, złożony z fazy stałe szkieletu mineralnego, fazy ciekłej, którą może być woda, oraz z fazy lotnej, czyli inaczej gazowej, zamkniętej w swobodnych, komunikujących się ze sobą porach. Dlatego tez rodzaj skał i minerałów powierzchni planety w dużym stopniu zależy od występowania na danej planecie wody i atmosfery oraz od składu chemicznego tej atmosfery.
Nie na wszystkich jednak planetach występuje ochronna warstwa atmosfery i wody. Możliwe jest to tylko w przypadku planet wystarczająco dużych, aby ich pole grawitacyjne utrzymało formującą się otoczkę składników ulatniających się w procesach wydzielania ze skorupy planety. W przypadku planet wewnętrznych Merkury i Księżyc nie mają atmosfer. Aby na planecie mogła istnieć hydrosfera, muszą być spełnione odpowiednie warunki, przede wszystkim powinno panować na powierzchni tej planety dość wysokie ciśnienie. Stanowi ono warunek konieczny utrzymania się wody w stanie ciekłym, od ciśnienia także zależne jest utrzymanie odpowiedniej temperatury (między temperaturą zamarzania a temperaturą wrzenia). Jak bowiem wiadomo, wraz z obniżaniem się