Miejsce Ziemi we Wszechświecie. Kształt i wymiary Ziemi

RXN6PWr8u3uNI

Animacja przedstawia schemat Układu Słonecznego.

Animacja przedstawia schemat Układu Słonecznego.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RXN6PWr8u3uNI

Animacja przedstawia schemat Układu Słonecznego.

1. Historyczne poglądy na kształt Ziemi

Ludzi od dawna nurtowały pytania dotyczące otaczającego ich świata. Zastanawiali się: czym jest Ziemia, jaki ma kształt i rozmiary. Swoją prawdę o świecie początkowo opierali nie na naukowych badaniach, ale na obserwacji za pomocą zmysłów, co często prowadziło do błędnych wniosków. Twierdzili, że powierzchnia Ziemi jest płaska albo prawie płaska, ponieważ nie potrafili dostrzec kulistego kształtu naszej planety. Ludzie mieli wrażenie, że Słońce jest mniejsze od Ziemi. Nie byli w stanie ocenić, jak bardzo jest ono oddalone od naszej planety i dlatego nie umieli określić jego prawdziwych rozmiarów. To, co nasi przodkowie widzieli nad głowami w ciągu dnia i nocy, uznawali za część sfery, czyli powierzchnię połowy kuli widzianą od środka z płaskiej Ziemi.

R2aAOB2VQMnsR

Galeria składająca się z trzech ilustracji. Pierwsza ilustracja przedstawia dawne wyobrażenie kształtu Ziemi. Podstawą biało‑czarnego rysunku jest duży żółw o głowie skierowanej w prawo. Na skorupie żółwia znajdują się cztery słonie, które stoją w równych odstępach od siebie. Układ słoni wskazuje główne kierunki świata. Słoń po prawej to wschód, po lewej to zachód. Słoń w środku to południe, a ten z tyłu to północ. Ustawienie słoni przypomina również układ na tarczy zegara. Słonie stoją odpowiednio na godzinie dwunastej, trzeciej, szóstej i dziewiątej. Ich trąby skierowane są w górę. Słonie podtrzymują spłaszczoną Ziemię, podobną do zaokrąglonej misy, przykrytej płaską pokrywą, odwróconej do góry dnem. Na ich grzbietach umieszczona jest płaska podstawa Ziemi – pokrywa. Od podstawy rozpościera się kopuła – misa. Na okrągłej kopule widoczne są kontury kontynentów.

R15jWOnmS46eq

Druga ilustracja przedstawia drzeworyt obrazujący wyobrażenia kształtu Ziemi. Obraz jest czarno‑biały. W centrum ilustracji znajduje się drzewo liściaste. W tle widoczne zabudowania małego miasteczka. Wokół miasteczka teren pagórkowaty. Po prawej stronie Słońce. Tarcza Słońca to ludzka twarz. Duże oczy, nos i usta. Od Słońca symetrycznie rozchodzi się sześć dużych promieni. Prawa strona ilustracji jest oddzielona półokrągłym nieboskłonem. Na sklepieniu nieba znajdują się gwiazdy o różnej wielkości, ułożone nierównomiernie. W górnej części sklepienia – półksiężyc. Wewnątrz półksiężyca znajduje się twarz. Twarz i rogi półksiężyca skierowane są w lewo. W lewym dolnym rogu ilustracji nieboskłon styka się z Ziemią. W miejscu tego styku znajduje się człowiek – podróżnik czołgający się na kolanach. Tułów i lewe ramię położone są po prawej stronie sklepienia. W lewej ręce podróżnik trzyma laskę, którą przyciska do ziemi. Głowa i prawa ręka znajdują się po drugiej stronie sklepienia. Wyraźna krawędź sklepienia dzieli ciało podróżnika na wysokości ramion. Podróżnik obserwuje świat po drugiej stronie sklepienia. Lewa strona ilustracji przedstawia chmury, płomienie i inne słońca na górze. W lewym górnym rogu widnieją dwa drewniane koła używane w transporcie.

RxyNzL31h51Yz

Trzecia ilustracja przedstawia mapę spłaszczonej Ziemi z końca dziewiętnastego wieku. Autor Orlando Ferguson. Widok z góry. Mapa wykonana w kolorze. Cała mapa ma postać wydrążonej w kamieniu misy. Mapa przyjmuje formę koła, na którego powierzchni znajdują się linie południków i równoleżników. W centrum mapy leży biegun północny, który jest jednocześnie szczytem wypukłości utworzonej na dnie misy. Jest to lekkie wzniesienie z naniesionymi kontynentami. Na wierzchołku wypukłości wokół bieguna nakreślony jest biały okrąg, z którego odchodzą promieniście południki siatki kartograficznej. Ze środka okręgu wychodzą trzy pałąki, na końcach których zawieszone są trzy małe słońca. Pałąki rozchodzą się promieniście w trzy różne strony. Na rogach kamiennej płyty, poza kołem mapy, znajdują się anioły. Jeden w każdym rogu płyty kamiennej. Każdy anioł zwrócony jest w stronę środka obrazu Ziemi.

Nawet w całkiem niedawnej przeszłości ludzie nie potrafili sobie wyobrazić, że Ziemia ma kształt zbliżony do kuli. Dopiero obserwacje kształtu widnokręgu, zaćmień Księżyca, statków oddalających się od portu na spokojnym morzu, obserwacje wysokości Gwiazdy PolarnejGwiazda PolarnaGwiazdy Polarnej nad horyzontem i wreszcie podróże dookoła świata oraz podróże w kosmos dowiodły, że Ziemia jest kulą, a następnie bryłą bardzo zbliżoną do kuli - elipsoidą lub dokładniej - geoidą.

R1etQKShNuqai

Animacja ilustrująca zaćmienie Księżyca.

Animacja ilustrująca zaćmienie Księżyca.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1etQKShNuqai

Animacja ilustrująca zaćmienie Księżyca.

RlKkhhKiCYLRa

Krótki film animowany przedstawia dowód na kulistość Ziemi.

Krótki film animowany przedstawia dowód na kulistość Ziemi.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RlKkhhKiCYLRa

Krótki film animowany przedstawia dowód na kulistość Ziemi.

R1QUNTvzDGWji

Ilustracja przedstawia fragment kuli ziemskiej. Na szczycie umieszczona jest biała latarnia z trzema oknami i dwoma balkonami. Jeden położony w połowie latarni, drugi – na samej górze. Ze szczytu latarni poprowadzone są dwie proste linie, które rozchodzą się na prawo i na lewo. Linie łączą się na szczycie latarni, tworząc kąt rozwarty. Dwie krótsze linie rozchodzą się na lewo i prawo od latarni, łączą się nad pierwszym balkonikiem. Linie zarysowują kręgi wokół latarni. Dwie dłuższe linie podobnie rozchodzą się na lewo i prawo od latarni i łączą się z drugim balkonikiem. Zarysowują większy krąg wokół latarni. Wyznaczone kręgi to obszar, który dostrzega obserwator stojący na górze latarni. Im większy promień okręgu, tym większy widnokrąg.

RkgJuFAjnVKY2

Animacja. Ilustracja przedstawia mapę Świata. Mapa ma kształt owalny i są na niej pokazane wszystkie kontynenty i oceany. Oceany i morza zaznaczono na niebiesko. Kontynenty – na biało. Czerwona linia z grotem strzałki rozpoczynająca się na południowo‑zachodnim wybrzeżu Hiszpanii wskazuje kierunek podróży Ferdynanda Magellana. Wzdłuż linii przesuwa się mały, czarny statek. Magellan płynął bez przerwy ze wschodu na zachód. Najpierw przez Ocean Atlantycki, od południa ominął Amerykę Południową, następnie przez Ocean Spokojny do Archipelagu Filipińskiego. Na Filipinach statek zatrzymuje się na chwilę. Powyżej znajduje się informacja: 27 kwietnia 1521 miejsce śmierci Magellana. Następnie linia przechodzi przez Ocean Indyjski aż do południowego krańca Afryki. Dalej podróż odbywała się wzdłuż zachodniego wybrzeża Afryki w kierunku północnym, aż do zachodniego krańca Europy, czyli miejsca, skąd Magellan wypłynął. Statek dopływa do Hiszpanii.

Animacja. Ilustracja przedstawia mapę Świata. Mapa ma kształt owalny i są na niej pokazane wszystkie kontynenty i oceany. Oceany i morza zaznaczono na niebiesko. Kontynenty – na biało. Czerwona linia z grotem strzałki rozpoczynająca się na południowo‑zachodnim wybrzeżu Hiszpanii wskazuje kierunek podróży Ferdynanda Magellana. Wzdłuż linii przesuwa się mały, czarny statek. Magellan płynął bez przerwy ze wschodu na zachód. Najpierw przez Ocean Atlantycki, od południa ominął Amerykę Południową, następnie przez Ocean Spokojny do Archipelagu Filipińskiego. Na Filipinach statek zatrzymuje się na chwilę. Powyżej znajduje się informacja: 27 kwietnia 1521 miejsce śmierci Magellana. Następnie linia przechodzi przez Ocean Indyjski aż do południowego krańca Afryki. Dalej podróż odbywała się wzdłuż zachodniego wybrzeża Afryki w kierunku północnym, aż do zachodniego krańca Europy, czyli miejsca, skąd Magellan wypłynął. Statek dopływa do Hiszpanii.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RkgJuFAjnVKY2

Animacja. Ilustracja przedstawia mapę Świata. Mapa ma kształt owalny i są na niej pokazane wszystkie kontynenty i oceany. Oceany i morza zaznaczono na niebiesko. Kontynenty – na biało. Czerwona linia z grotem strzałki rozpoczynająca się na południowo‑zachodnim wybrzeżu Hiszpanii wskazuje kierunek podróży Ferdynanda Magellana. Wzdłuż linii przesuwa się mały, czarny statek. Magellan płynął bez przerwy ze wschodu na zachód. Najpierw przez Ocean Atlantycki, od południa ominął Amerykę Południową, następnie przez Ocean Spokojny do Archipelagu Filipińskiego. Na Filipinach statek zatrzymuje się na chwilę. Powyżej znajduje się informacja: 27 kwietnia 1521 miejsce śmierci Magellana. Następnie linia przechodzi przez Ocean Indyjski aż do południowego krańca Afryki. Dalej podróż odbywała się wzdłuż zachodniego wybrzeża Afryki w kierunku północnym, aż do zachodniego krańca Europy, czyli miejsca, skąd Magellan wypłynął. Statek dopływa do Hiszpanii.

R1ByhwLzhde9C

Ilustracja przedstawia zdjęcie satelitarne Ziemi. Na zachodzie kuli ziemskiej znajduje się Ameryka Północna, na południowym zachodzie - Ameryka Południowa, w centralnej części Ocean Atlantycki, na wschodzie znajdują się Afryka i Europa. W północnej części Grenlandia pokryta lądolodem i czapa lodowa pokrywająca Ocean Arktyczny. Kula ziemska gdzieniegdzie przysłonięta obłokami chmur.

RV2vK3K1Twfbx

Krótki zestaw animowanych fotografii przedstawia położenie Gwiazdy Polarnej na niebie. Noc. Po lewej stronie czarny domek. Po prawej czarne drzewa iglaste. Na środku szafirowego nieba pojawiają się żółte gwiazdy. Biały napis po lewej: Wielki Wóz. Układ gwiazd z prawej strony przypomina drewniany wóz. Dyszel wychodzi z wozu po lewej stronie. Wóz w kształcie trapezu położony jest równolegle do powierzchni Ziemi. Górny poziomy bok jest dłuższy od dolnego. Cztery gwiazdy rozmieszczono w rogach wozu w kształcie trapezu. Na lewo od górnego rogu trapezu ułożone są prawie w jednej linii trzy gwiazdy dyszla. Dyszel Wielkiego Wozu skierowany jest w lewo. Po prawej stronie wozu pojawia się prosta czerwona linia, która najpierw łączy dwie gwiazdy będące wierzchołkami trapezu Wielkiego Wozu, a potem dalej się wydłuża w górę nieba. Czerwona linia od końcowej gwiazdy wydłuża się o 5 odcinków równych odległości pomiędzy gwiazdami, które wcześniej połączyła. Na końcu tej wydłużonej linii pojawia się duża żółta gwiazda, czyli Gwiazda Polarna. Na lewo od czerwonej linii zakończonej u góry Gwiazdą Polarną, powyżej Wielkiego Wozu, na środku nieba pojawia się napis Mały Wóz. Następnie na lewo od Gwiazdy Polarnej pojawia się sześć gwiazd, które tworzą Mały Wóz, a jego cztery gwiazdy także tworzą trapez. Koniec dyszla Małego Wozu to Gwiazda Polarna. Dyszel skierowany jest na prawo, a na jego lewym końcu znajduje się trapezowaty wóz.

Krótki zestaw animowanych fotografii przedstawia położenie Gwiazdy Polarnej na niebie. Noc. Po lewej stronie czarny domek. Po prawej czarne drzewa iglaste. Na środku szafirowego nieba pojawiają się żółte gwiazdy. Biały napis po lewej: Wielki Wóz. Układ gwiazd z prawej strony przypomina drewniany wóz. Dyszel wychodzi z wozu po lewej stronie. Wóz w kształcie trapezu położony jest równolegle do powierzchni Ziemi. Górny poziomy bok jest dłuższy od dolnego. Cztery gwiazdy rozmieszczono w rogach wozu w kształcie trapezu. Na lewo od górnego rogu trapezu ułożone są prawie w jednej linii trzy gwiazdy dyszla. Dyszel Wielkiego Wozu skierowany jest w lewo. Po prawej stronie wozu pojawia się prosta czerwona linia, która najpierw łączy dwie gwiazdy będące wierzchołkami trapezu Wielkiego Wozu, a potem dalej się wydłuża w górę nieba. Czerwona linia od końcowej gwiazdy wydłuża się o 5 odcinków równych odległości pomiędzy gwiazdami, które wcześniej połączyła. Na końcu tej wydłużonej linii pojawia się duża żółta gwiazda, czyli Gwiazda Polarna. Na lewo od czerwonej linii zakończonej u góry Gwiazdą Polarną, powyżej Wielkiego Wozu, na środku nieba pojawia się napis Mały Wóz. Następnie na lewo od Gwiazdy Polarnej pojawia się sześć gwiazd, które tworzą Mały Wóz, a jego cztery gwiazdy także tworzą trapez. Koniec dyszla Małego Wozu to Gwiazda Polarna. Dyszel skierowany jest na prawo, a na jego lewym końcu znajduje się trapezowaty wóz.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/b/PDfpP69zB

R1kjK1MqHzBZz

Ilustracja przedstawia kątomierz zawieszony na sznurku. Podzielona jest poziomo na dwie równe części. Górna część jest niebieska, dolna – czarna. Linia dzieląca ilustrację na dwie równe części to linia horyzontu. Na środku ilustracji znajduje się duży, żółty kątomierz, zawieszony tak, że jego podstawa umieszczona jest pionowo po lewej stronie, a półkole z podziałką kątową po prawej. Punkt zerowy kątomierza pokrywa się z poziomą linią horyzontu dzielącą ilustrację. Punkt zerowy jest na szczycie półkola z podziałką kątową, a przy podstawie skierowanej ku górze umieszczono wartość 90 stopni. Dokładnie w połowie podstawy kątomierza zamocowana jest płaska linijka. Na końcach linijki prostopadle do niej doczepiono wizjery – dwie kwadratowe tekturki z otworami w środku. Obserwator patrzy z dołu w wizjery jak w celownik. Ustawia linijkę tak, by drugi koniec był skierowany na Gwiazdę Polarną. Kąt między linią horyzontu a ustawioną linijką wskazuje wysokość Gwiazdy Polarnej. Podziałka kątowa na kątomierzu wskazuje wysokość gwiazdy.

Położenie Układu SłonecznegoUkład SłonecznyUkładu Słonecznego w naszej GalaktycegalaktykaGalaktyce – Drodze Mlecznej – nie jest centralne. Nasz układ planetarny leży na skraju jednego z ramion (Ramię Oriona) tej spiralnej galaktyki. Droga Mleczna ma ok. 100 tys. lat świetlnych średnicy. To znaczy, że promień światła biegnie z jednego do drugiego skraju tej galaktyki przez 100 tys. lat. Słońce oddalone jest od środka galaktyki o 28 tys. lat świetlnych. Przyjmując, że światło porusza się z prędkością ok. 300 tys. km/s, zaś rok trwa 365 dni, można określić orientacyjnie długość roku świetlnego, czyli odległość, jaką pokona światło w ciągu roku. Przy tych danych wynosi ona 9 460 800 000 000 km (ok. 9,5 biliona km). Astronomowie uwzględniają bardziej szczegółowe dane, stąd ich obliczenia długości roku świetlnego różnią się od podanej wartości.  

RKjtooHLu1D501

Ilustracja przedstawia Drogę Mleczną. Górna część ilustracji to poziomo przedstawiona smuga świetlna. Jest to widziana z boku Droga Mleczna. W najjaśniejszym punkcie zdjęcia widnieje biała pionowa strzałka z grotami na obu końcach. Strzałka wskazuje grubość galaktyki. Poniżej opis: dziesięć tysięcy lat świetlnych. Na lewo od strzałki zaznaczone jest Słońce. Poniżej opisanego fragmentu ilustracji znajduje się zdjęcie Drogi Mlecznej widzianej z góry. Świetliste smugi układają się spiralnie. To miliardy gwiazd. Centrum spiralnie układających się smug jest najjaśniejsze. Biała ukośna strzałka z grotami na obu końcach wskazuje średnicę galaktyki Drogi Mlecznej, czyli sto tysięcy lat świetlnych. Druga strzałka jest krótka i pozioma. Jej groty wskazują odległość Słońca od centrum galaktyki. Powyżej podana jest odległość, czyli trzydzieści tysięcy lat świetlnych.

2. Kształt i rozmiary kuli ziemskiej

Po tysiącach lat postrzegania Ziemi jako obiektu płaskiego zwyciężył (na skutek różnych obserwacji, obliczeń i wnioskowania) pogląd, że Ziemia jest bryłą zbliżoną kształtem do kuli - elipsoidą. Pierwszą udaną próbę określenia rozmiarów Ziemi przeprowadził EratostenesEratostenesEratostenes, mieszkający przez większość życia w Egipcie filozof, geograf, astronom i matematyk greckiego pochodzenia. Badacz ten porównał długość cieni rzucanych w południe w czasie letniego przesilenia w dwóch egipskich miastach, które – jak przypuszczał – leżały na tym samym południku: Syene (dzisiejszy Asuan leżący w południowej części kraju) i Aleksandrii (położonej na wybrzeżu Morza Śródziemnego). Kiedy w Asuanie promienie słoneczne oświetlały dno głębokiej studni (a więc były skierowane prostopadle do powierzchni Ziemi), w Aleksandrii padały one pod kątem 7,2 stopnia (co stanowi 7,2/360, czyli 1/50 część kąta pełnego). Eratostenes zmierzył, że odległość pomiędzy tymi miastami wynosi ok. 800 km (w przeliczeniu na współczesne jednostki miar). Obwód Ziemi powinien być według niego 50 razy większy i liczyć ok. 40 tys. km. Jest to wynik szokująco bliski obecnym wynikom pomiaru obwodu Ziemi, według których obwód naszej planety wynosi 40 075,017 km, a średni promień 6 371,0 km.

R1MeQNFMFPqln

Ilustracja przedstawia kulę ziemską. Na powierzchni kuli zaznaczone są kontury kontynentów. Prawa półkula jest oświetlona promieniami słonecznymi – żółtymi, równoległymi liniami padającymi na powierzchnię kuli ziemskiej. Kula ziemska nachylona jest w kierunku Słońca pod kątem sześćdziesięciu sześciu stopni i trzydziestu trzech minut w stosunku do poziomu. Dokładnie w środku promieni naniesione są groty strzałek skierowane w stronę kuli ziemskiej. Za promieniami napis: promienie słoneczne w południe. Oświetlony kontynent to Afryka i Europa. Lewa półkula znajduje się w cieniu. Widnieją na niej dwa kontynenty: Ameryka Południowa i Ameryka Północna. Na kuli ziemskiej w dwóch miejscach w północnej Afryce zaznaczony jest kąt padania promieni w stosunku do pionu. W miejscowości Asuan promienie padają pod kątem zerowym w stosunku do pionu. Drugie miejsce to Aleksandria, gdzie różnica między pionem a promieniem słonecznym wynosi siedem stopni i dwanaście minut. W lewym górnym rogu ilustracji napis: "Gdyby Ziemia była płaska, promienie słoneczne oświetlałyby pod takim samym kątem dno studni zarówno w Aleksandrii, jak i w Asuanie. Na prawo od kuli ziemskiej umieszczono ilustrację, która przedstawia powiększenie sytuacji opisanej na powierzchni kuli ziemskiej. Na rysunku widoczne są dwie studnie w Afryce. Kąt padania promieni słonecznych do studni w Asuanie wynosi dziewięćdziesiąt stopni w stosunku do powierzchni ziemi. Studnia jest całkowicie oświetlona. Kąt padania promieni słonecznych do studni w Aleksandrii jest mniejszy od kąta prostego o siedem stopni i dwanaście minut. Studnia nie jest oświetlona. Dwie studnie oddalone są od siebie o osiemset kilometrów. W prawym dolnym rogu zapisany jest wzór pozwalający obliczyć obwód Ziemi.

Obrót Ziemi dookoła osi ziemskiej powoduje powstanie siły odśrodkowej, która najmocniej działa na równiku i sprawia, że promień od środka Ziemi do równika (ok. 6 378 km) jest większy niż promień od środka Ziemi do bieguna (ok. 6 357 km). Bryłę taką nazywa się elipsoidą obrotowąelipsoida obrotowaelipsoidą obrotową. Ze względu na lądy wznoszące się ponad powierzchnię oceanów kształt Ziemi nie jest dokładnie ani kulą, ani nawet elipsoidą obrotową. Jest to kształt typowy wyłącznie dla naszej planety, niemający odpowiednika w bryłach geometrycznych, więc nazwany został geoidągeoidageoidą.

R1a0sCI7n9hIn

Ilustracja przedstawia kulę ziemską. Na jej powierzchni zaznaczone zostały kontynenty. Kula podzielona jest na dwie połowy. Pozioma strzałka wskazuje promień Ziemi od środka do równika. Strzałka ma grot, który dotyka równika. Promień równikowy wynosi sześć tysięcy trzysta siedemdziesiąt osiem kilometrów. Pionowa strzałka wskazuje promień od środka Ziemi do bieguna, opisany jako promień biegunowy, który wynosi sześć tysięcy trzysta pięćdziesiąt siedem kilometrów. Szara linia wokół Ziemi to równik i jednocześnie obwód Ziemi. Obwód Ziemi to czterdzieści tysięcy dwadzieścia pięć kilometrów. Wokół Ziemi linią przerywaną narysowano okrąg, z którym Ziemia styka się tylko w miejscach, gdzie przebiega równik. Przy biegunach Ziemia odstaje od okręgu do wewnątrz, jest spłaszczona – dlatego jej kształt przypomina elipsoidę. Na górze ilustracji znajdują się dwie poziome linie. Dolna styka się z konturem Ziemi w miejscu bieguna północnego. Górna, równoległa, oparta jest na okręgu. Odległość między północnym biegunem Ziemi i okręgiem to dwadzieścia jeden kilometrów. O taką wielkość Ziemia jest spłaszczona na biegunach.

R8wYzUKjjvMR6

Ilustracja przedstawia kulę ziemską. Jest to geoida. Nieregularna bryła zbliżona do kuli, przedstawiająca kształt powierzchni Ziemii. Na powierzchni zaznaczone są kontury kontynentów. W centralnej części znajduje się Afryka, rozciągająca się do południa i Europa. Na skrajnej północnej części znajduje się Grenlandia. Na wschodzie rozciąga się Azja, do Półwyspu Indyjskiego. Na wschodzie są granice obu Ameryk. Powierzchnia geoidy jest nierówna. Zniekształcenia są zaznaczone kolorami. Najniżej położone punkty to kolor niebieski, znajdują się one pod powierzchnią oceanów, przy granicy z Indiami czy z zachodniej strony Ameryk. Najwyżej – to kolor czerwony, znajdują się one na powierzchni lądów i pod powierzchnią oceanów, np,: w południowo‑zachodniej Azji, czy na obszarze Oceanu Atlantyckiego (w jego północnej części). Pośrednie wysokości zaznaczone są kolorem żółtym i znajdują się zarówno na lądach jak i pod powierzchnią oceanów, obejmują zachodnie wybrzeże Afryki, Europę, ocean Atlantycki oraz Spokojny, Madagaskar itp.

3. Miejsce Ziemi we Wszechświecie i w Układzie Słonecznym

Przez tysiące lat ludzie uważali, że Ziemia jest środkiem Wszechświata, a Słońce, Księżyc i inne ciała niebieskie krążą wokół niej. Pogląd taki został naukowo opracowany w II wieku n.e. przez pochodzącego z Grecji matematyka, astronoma i geografa Klaudiusza PtolemeuszaKlaudiusz PtolemeuszKlaudiusza Ptolemeusza i zapisany w dokumentach, które przetrwały do dziś. Przez kilkanaście wieków teoria geocentrycznateoria geocentrycznateoria geocentryczna Ptolemeusza była traktowana jako jedyny prawdziwy obraz Wszechświata.

Dopiero badania, obserwacje, pomiary i obliczenia prowadzone w XVI wieku przez Mikołaja KopernikaMikołaj KopernikMikołaja Kopernika (astronoma, matematyka, ekonomistę, prawnika, stratega wojskowego i lekarza), Polaka pochodzącego z Torunia, udowodniły, że Ziemia (wraz z innymi planetami i ich księżycami) obiega Słońce. Powszechnie akceptowana obecnie koncepcja Mikołaja Kopernika, zmodyfikowana przez późniejszych uczonych, znana jest jako teoria heliocentrycznateoria heliocentrycznaheliocentryczna. Uświadomiła ona ludzkości, że Ziemia nie jest jakimś szczególnym, centralnym miejscem, ale zaledwie drobną częścią ogromnego Kosmosu.

RgoArbK6hvHZt

Galeria składająca się z dwóch ilustracji. Pierwsza kolorowa ilustracja przedstawia obraz Ziemi według teorii geocentrycznej. W centralnej części ilustracji znajduje się kula ziemska. Widoczne są kontury kontynentów. Cała kula jest pokryta siatką południków i równoleżników. Wokół otoczona jest szerokim pasem, wzdłuż którego umieszczono rysunki znaków zodiaku. Są one ułożone w równych odstępach od siebie. Między pasem ze znakami zodiaku a kulą ziemską narysowane są orbity, po których krąży Słońce oraz inne planety, takie jak Jowisz, Mars czy Merkury. Całość umieszczona wewnątrz większej kuli utworzonej z linii podobnych do siatki południków i równoleżników znajdujących się na globusie. Pas ze znakami zodiaków styka się po prawej i lewej stronie z krawędzią tej większej kuli. Po lewej i prawej stronie większej kuli, poza jej krawędzią, znajdują się postacie. W górnym prawym i lewym rogu ilustracji aniołki na chmurach i dwa duże orły. W każdym z rogów orzeł i anioł trzymają rozwinięte płótno, na którym widnieją napisy: po lewej stronie napis Scenographia mundanae, po prawej stronie napis Compagis brahea. W prawym i lewym dolnym rogu obrazu siedzą uczeni, którzy trzymają przyrządy pomiarowe. Otwarte książki leżą obok uczonych.

R93xaTBrw5gyX

Druga kolorowa ilustracja przedstawia obraz Ziemi według teorii heliocentrycznej. W centralnej części ilustracji znajduje się Słońce. Ma ono ludzką twarz. Wokół niego rozchodzą się ostro zakończone promienie. Ponadto, wokół Słońca, na orbicie, widnieją cztery kule ziemskie, ułożone jak na tarczy zegara – jedna na dwunastej, druga na trzeciej, trzecia na szóstej i czwarta na dziewiątej. Kule są oświetlone przez promienie Słońca, jednak te ich części (połowy), na które nie padają promienie, są czarne. Połowy kul ziemskich skierowane do Słońca mają zaznaczone kontury kontynentów. Na każdej połowie inny kontynent. Wokół Słońca przed orbitą Ziemi znajdują się dwie owalne orbity, po których poruszają się planety. Za orbitą Ziemi są następne trzy owalne orbity i planety na nich. Wokół każdej z czterech kul ziemskich pokazanych na rysunku krąży po swojej orbicie Księżyc. Całość otoczona jest owalnym pasem ze znakami zodiaku. Wszystko okala okrąg, poza krawędzią którego znajdują się anioły. W prawym i lewym górnym rogu ilustracji umieszczono anioły i amorki. Anioł po lewej trzyma żółte płótno, na którym jest napis: "Sceno syste coper". Anioł po lewej trzyma żółte płótno, na którym jest napis: "Graphia matis nicani". Poniżej po obu stronach – chmury i małe aniołki. W lewym dolnym rogu siedzi królowa. Na głowie ma koronę, oczy zakryte opaską. Przed nią na stojaku stoi mała kula ziemska, a także zegar i otwarta książka. Obok zegara bawi się dwoje dzieci. W prawym dolnym rogu znajduje się tron, na którym siedzi kobieta. W lewej dłoni trzyma pochodnię. Druga dłoń leży na kartkach otwartej książki. Czyta książkę trzymaną przez dziecko. Drugie dziecko czyta inną książkę.

Ciekawostka

W czasach starożytnych (a także w średniowieczu – w czasach Kopernika) znano tylko 5 planet pozaziemskich. Były to widoczne gołym okiem: Merkury, Wenus, Mars, Jowisz i Saturn. Pozostałe dwie planety naszego Układu Słonecznego, czyli Uran i Neptun, odkryto dopiero po udoskonaleniu przyrządów obserwacyjnych.

R9sRBM54XDuPi

Ilustracja przedstawia Układ Słoneczny. Planety ułożone są w poziomej linii, jedna obok drugiej. Po lewej stronie ilustracji znajduje się fragment powierzchni Słońca. Najbliżej Słońca położony jest mały punkt o średnicy łebka od szpilki. To Merkury. Za nim trochę większa planeta Wenus. Następnie Ziemia, Mars i duży Jowisz. Kolejna jest nieco mniejsza od Jowisza planeta Saturn. Wokół Saturna narysowane są charakterystyczne pierścienie. Jowisz i Saturn w kolorach brązu. Za Saturnem – Uran i Neptun w kolorze niebieskim. Poniżej w jednej linii umieszczono punkty obrazujące planety karłowate. Od lewej Pluton, następnie Haumea, Makemake oraz Eris.

Ciekawostka

Ze względu na olbrzymie odległości trudno jest zaobserwować planety wokół bardzo oddalonych gwiazd. W latach 90. XX wieku polski astronom Aleksander WolszczanAleksander WolszczanAleksander Wolszczan wraz ze współpracownikami udowodnił istnienie trzech planet wokół gwiazdy PSR 1257+12. Do 2021 roku odkryto już ponad 5000 planet i ciągle odkrywane są następne.

R1Mhei6tjhLxs

Ilustracja przedstawia liczbę planet spoza Układu Słonecznego odkrytych do 2022 roku. Na górze ilustracji napis: Ponad pięć tysięcy odkrytych planet pozasłonecznych. Poniżej sześć planet ułożonych w poziomym szeregu. Od najmniejszej po lewej do największej po prawej stronie. Po lewej cztery planety zaznaczone poziomą prostokątną klamrą. To planety typu ziemskiego. Od lewej: najmniejsza wielkości Merkurego. Powyżej liczba dwadzieścia osiem. Następna – wielkości Marsa. Powyżej liczba sześćdziesiąt siedem. Trzecia – wielkości Ziemi. Powyżej liczba sto pięć. Czwarta wielkości nieco większej od Ziemi. Powyżej liczba tysiąc pięćset pięćdziesiąt. Dwie kolejne planety to gazowe giganty. Oddzielone od pozostałych poziomą prostokątną klamrą. Pierwsza niebieska wielkości Neptuna. Powyżej liczba tysiąc siedemset pięćdziesiąt. Druga dużo większa to planeta wielkości Jowisza. Liczba odkrytych tego typu planet to tysiąc pięćset.

Podsumowanie

• Ziemia ma kształt zbliżony do kuli nieznacznie spłaszczonej na biegunach. Bryła taka nazywana jest elipsoidą obrotową.

• Najbliższa kształtowi Ziemi jest nieregularna bryła zwana geoidą.

• Obwód równika ziemskiego ma niemal dokładnie 40 tys. km, a promień średnio 6 371 km.

• Naturalnym satelitą Ziemi jest krążący wokół niej Księżyc.

• Ziemia (wraz z Księżycem) krąży dookoła Słońca, podobnie jak inne planety naszego Układu Słonecznego.

Słownik

Eratostenes (gr. Eratosthenes)-194Aleksandria (Egipt)-276Cyrena (dzisiejsza Libia)

R1DMQKQxVMOen

Ilustracja przedstawia portret Eratostenesa. Przeważają odcienie szarości. Widoczny jest tylko lewy profil mężczyzny. Z tyłu głowy i po bokach kręcone włosy zakrywają górną część szyi, na pozostałej części głowy łysina. Długa kręcona broda i wąsy w kolorze włosów. Nos krótki, zaokrąglony na końcu.

Eratostenes (gr. Eratosthenes)

276 p.n.e Cyrena (dzisiejsza Libia) – 194 p.n.e Aleksandria (Egipt)

Grecki matematyk, astronom, filozof, geograf i poeta. Pierwszy obliczył obwód Ziemi. W trzytomowym dziele Geōgraphiká opisał podstawy geografii matematycznej i geografii fizycznej. Opracował sposób wyznaczania liczb pierwszych z zadanego przedziału (tzw. sito Eratostenesa). Od ok. 246 roku p.n.e. do ok. 197 roku p.n.e. zarządzał największą biblioteką świata starożytnego – Biblioteką Aleksandryjską.

Mikołaj Kopernik (łac. Nicolaus Copernicus)Mikołaj Kopernikprzed 12.05.1543Frombork19.02.1473Toruń

Ryc7rASgUbCfm

Ilustracja to portret astronoma Mikołaja Kopernika. Popiersie i twarz zwrócone w kierunku obserwatora. Mężczyzna w wieku około 40 lat. Twarz blada, pociągła, z wyraźnie dużym nosem, szczupła, z mocno wystającymi kośćmi policzkowymi. Czoło wysokie. Włosy długie, na końcach kręcone. Krótka grzywka zakrywa czoło. Loki włosów zakrywają uszy. Na czubku głowy proste włosy przylegają do niej. Loki nad uszami powodują, że włosy są gęste i nie przylegają płasko do uszu. Ubiór wierzchni to czerwona kamizelka bez rękawów. Pod spodem widoczny czarny strój z długimi rękawami.

Mikołaj Kopernik

1473.02.19 Toruń – 1543.05.12 Frombork

Polski astronom, twórca teorii heliocentrycznejteoria heliocentrycznateorii heliocentrycznej zakładającej, że to Ziemia wraz z planetami obiega Słońce, a nie odwrotnie. Rewolucyjne dzieło Mikołaja Kopernika De revolutionibus orbium coelestium (O obrotach sfer niebieskich), dedykowane papieżowi Pawłowi III, ukazało się drukiem tuż przed śmiercią autora w 1543 roku.

Ferdynand Magellan27.04.1521Filipiny1480Sabrosa (Portugalia)

RyZyyOcOd9MO6

Ilustracja to portret Ferdynanda Magellana. Mężczyzna w wieku około 50 lat. Twarzą skierowany w stronę obserwatora. Portret w różnych odcieniach szarości. Włosy czarne. Uszy duże. Czoło wysokie, niezakryte włosami. Na czole widoczne poziome linie zmarszczek. Długa czarna broda zakrywa szyję. Czarne gęste wąsy. Oczy duże ciemne. Nos długi i ostro zakończony. Ubrany w płaszcz z dużym futrzanym kołnierzem. Nakrycie głowy to płaski kapelusz z rondem zawiniętym do góry.

Ferdynand Magellan

1480 Sabrosa (Portugalia) – 1521.04.27 Filipiny

Portugalski żeglarz, który będąc na służbie u hiszpańskiego króla Karola I, wypłynął na czele floty pięciu okrętów w podróż morską. Kierował się na zachód Oceanu Atlantyckiego z nadzieją opłynięcia Ameryki i dotarcia do południowo‑wschodniej Azji, określanej jako Wyspy Korzenne (Moluki). Plan powiódł się, mimo że sam Magellan zginął w walce z ówczesnymi mieszkańcami Filipin. Jeden z okrętów dotarł do Hiszpanii po ponad trzech latach podróży. Wyprawa dowiodła kulistości Ziemi.

Klaudiusz Ptolemeusz (gr. Klaúdios Ptolemaíos, łac. Claudius Ptolemaeus)Klaudiusz Ptolemeuszok. 168ok. 100Tebaida

Rr0dlSPQ5PIDy

Ilustracja przedstawia portret Klaudiusza Ptolemeusza. Jest to popiersie z widocznymi ramionami. Przeważają odcienie szarości. Mężczyzna w wieku około 60 lat. Na głowie płaskie okrągłe nakrycie głowy w formie czapki. Widoczne są kręcone włosy opadające na szyję oraz uszy. Prawa część twarzy dobrze widoczna. Czoło wysokie, pokryte poziomymi zmarszczkami. Głowa skierowana na lewo w stronę obserwatora. Średniej długości, jasna, kręcona broda zakrywa szyję. Wąsy długie, jasne. Nos bardzo długi i ostro zakończony. Mężczyzna jest ubrany w długą koszulę oraz pelerynę luźno narzuconą na ramiona. Lewa dłoń skierowana w górę. Palcem wskazującym pokazuje trzy gwiazdy znajdujące się w prawym górnym rogu ilustracji. W prawej ręce trzyma drewnianą miarę ze skalą liczbową. Miara to cienka drewniana linijka.

Klaudiusz Ptolemeusz

100 Tebaida – 168

Astronom, matematyk i geograf pochodzenia greckiego. Twórca geocentrycznej teorii budowy Wszechświata. W dziele Almagest opisał całą ówczesną wiedzę astronomiczną, a w  Geōgraphikḗ hyphḗgēsis zawarł matematyczne zasady konstruowania map, spis nazw geograficznych i mapę świata.

Aleksander Wolszczan29.04.1946Szczecinek, Polska

R1TCEDtvpmTaF

Fotografia portretowa Aleksandra Wolszczana. Mężczyzna w wieku około 45 lat w okularach. Czoło wysokie. Ciemne krótko ścięte włosy. Twarz owalna z lekkim jednodniowym zarostem. Nos mały szeroki. Oczy ciemne. Twarz zwrócona w kierunku obserwatora. Ubrany w czarny sweter.

Aleksander Wolszczan

ur. 1946.04.29 Szczecinek, Polska

Astronom, astrofizyk, wykładowca akademicki, profesor University of Pennsylvania (Filadelfia, Stany Zjednoczone), związany także z Uniwersytetem Mikołaja Kopernika w Toruniu, członek PAN, odkrywca pierwszego pozasłonecznego układu planetarnego. W 1990 roku odkrył gwiazdę PSR B1257+12, a w latach 1992‑94 udowodnił, że istnieje wokół niej układ planetarny.

Ćwiczenia