Układ Słoneczny i budowa Galaktyki

R9KpZbe4V0vjI

Zdjęcie przedstawia Mgławicę Koński Łeb. Tło czarne. Mgławica w kształcie końskiej głowy i szyi ma barwę bordową z kremowymi strukturami przypominającymi chmury kłębiaste, na krawędziach jest niebieska. Cały kadr wypełniają gwiazdy w odcieniach od jasnego błękitu, przez biel, aż do kremowego.

Układ Słoneczny

Żyjemy w Kosmosie. Razem z innymi planetami krążymy wokół Słońca – ogromnej kuli gorącego gazu o średnicy ok. $1$ milion $400$ tys. kilometrów, zatem $109$ razy większej od średnicy Ziemi. Nie będziemy tu podawać dokładnych rozmiarów lub mas obiektów, ale będziemy je odnosić właśnie do rozmiarów lub masy Ziemi bądź Słońca. Gdyby Ziemia była kulką o średnicy $1 \mathrm{cm}$, to średnica Słońca wynosiłaby $109 \mathrm{cm}$.

R5V3k7WPxBneh

Zdjęcie przedstawia Słońce. Tło czarne, na dole widać pofałdowanie na terenie. Cały środek zdjęcia wypełnia żółta kula.

R4KgWLEhgmsYA

Zdjęcie przedstawia Słońce sfotografowane w podczerwieni. Tło czarne. Słońce wygląda jak pomarańczowa kula ognia. Jego powierzchnia składa się z czerwonych, pomarańczowych i gdzieniegdzie białych plamek.

Rnm3a0WmDCSJS

Zdjęcie przedstawia Słońce sfotografowane w ultrafiolecie. Tło czarne. Słońce wygląda jak niebieska, luminescencyjna kula. Jego powierzchnia składa się z granatowych i ciemnoniebieskich plamek. W prawej części tarczy Słońca oraz na jej lewej krawędzi widoczne są jaśniejsze obszary.

RBV2qi49Y5PRA

Zdjęcie przedstawia protuberancję słoneczną. Tło czarne. Na zdjęciu widać fragment tarczy słonecznej. Słońce znajduje się w prawym dolnym rogu kadru i zajmuje prawie połowę zdjęcia. Wygląda jak kula ognia, jego powierzchnia jest złożona z przeplatających się czerwonych i pomarańczowych plamek. Nad krawędzią jego tarczy znajduje się pomarańczowoczerwona pętla wyglądająca, jakby była wykonana z ognia. Jej kształt przypomina okrąg. Jest to protuberancja słoneczna.

Powyższe zdjęcia przedstawiają Słońce widoczne w różnych obszarach widma fal elektromagnetycznych, które pokazują, że Słońce niekoniecznie jest spokojnie świecącą tarczą, jaką widzimy, kiedy się opalamy na plaży. Informacje o plamach słonecznych, rozbłyskach chromosferycznych, protuberancjach i innych zjawiskach na powierzchni Słońca możecie znaleźć w Internecie.

Wokół Słońca krąży $8$ planet. Od czasów starożytnych znano: Merkurego, Wenus, Marsa, Jowisza i Saturna. Uran został odkryty przez Wiliama Herschela w $1781$ r., a Neptun przez Urbaina Le Verriera i Johanna Gallego w $1846$ r.

Jak wyglądają najważniejsze obiekty Układu Słonecznego (z wyjątkiem Ziemi, o ktorej uczycie się na lekcjach geografii)?

RcBEFMpYbNR7b

Zdjęcie przedstawia Merkurego. Tło czarne. Na pierwszym planie widzimy szarą planetę bez atmosfery. Przypomina ona ziemski Księżyc. Jej powierzchnia usiana jest kraterami, niektóre z nich są jaśniejsze od reszty powierzchni. Planeta po lewej stronie jest zaciemniona, obok zaciemnienia znajduję się największa ilość kraterów.

R1c2VAvptJgIm

Zdjęcie przedstawia powierzchnię planety Wenus. Tło czarne. Większość kadru wypełnia złotobrązowa planeta. Jej powierzchnia usiana jest meandrującymi liniami o skomplikowanej strukturze. Największe i mające najbardziej złożoną strukturę linie ciągną się od południowo zachodniej do wschodniej części tarczy planety. Oprócz nich na powierzchni widoczne są także ciemnobrązowe, a w niektórych miejscach nawet czarne obszary. Największy z nich znajduje się w północno zachodniej części tarczy.

Rbf9z0Ch81OSQ

Zdjęcie przedstawia górę na planecie Wenus. Na pierwszym planie widoczne są brązowe pagórki usiane gdzieniegdzie plamami w kolorze piasku. Na drugim planie wyłania się olbrzymia góra sięgająca górnej części zdjęcia. Ma ona piaskowy kolor, który w niektórych miejscach przechodzi w bardziej brązowawe odcienie. Tło czarne.

R117DipELT278

Zdjęcie przedstawia Marsa. Tło jest czarne, większość kadru wypełnia kula w kolorze czerwono miedzianym. Jest usiana kraterami, ale są one rzadziej rozlokowane niż np. na powierzchni Merkurego czy Księżyca. Największy krater znajduje się odrobinę na lewo od środka tarczy planety. Część kraterów jest w środku odrobinę jaśniejsza niż ich otoczenie, również północna część planety ma odrobinę jaśniejszy odcień. Południowo wschodnia krawędź planety jest biała, również kratery w tym rejonie są białe w środku, a ich otoczenie również wygląda na przyprószone bielą. Wzdłuż równika powierzchnia jest ciemniejsza, jakby pokryta cienką warstwą czarnego osadu.

R18tleGGAHwG3

Zdjęcie przedstawia fragment powierzchni Marsa widziany z orbity. Większą część kadru wypełnia fragment powierzchni Marsa, czarne tło kosmosu jest widoczne tylko w górnej i lewej górnej części zdjęcia. Powierzchnia Marsa ma kolor rdzawo pomarańczowy. Na pierwszym planie znajdują się liczne góry i kratery, które rzucają pokaźne cienie. Kawałek dalej widocznych jest kilka dużych kraterów, które ciągną się aż po horyzont. Największy jest widoczny w lewej części zdjęcia w mniej więcej połowie wysokości fotografii. Wnętrze tego, jak i kilku sąsiadujących kraterów, ma jaśniejszy odcień pomarańczowego. Na krawędzi tarczy planety widać cienką, jakby półprzezroczystą czerwoną powłokę z kilkoma jaśniejszymi i ciemniejszymi pasami w swojej strukturze. Jest to atmosfera planety.

RjbVYhHg05Bn9

Zdjęcie przedstawia widok z perspektywy łazika marsjańskiego. Na pierwszym planie widoczny jest panel słoneczny łazika w kształcie koła, obok znajduję się ramie z łyżką służąco do pobrania próbek gleby. Krajobraz przedstawia pustynie pokrytą rdzawo brązowym piachem, żwirem oraz kamieniami i szarymi głazami oraz piaskiem. . Niebo ma barwę popielatą.

RaoVDCPeaHNPn

Zdjęcie przedstawia zdjęcie Jowisza i jego najjaśniejszych księżyców. Tło czarne. Na lewo od środka widoczny jest Jowisz, który jawi się jako kula o jasnobeżowym odcieniu w większym stopniu zaciemniony. Na fotografii oś planety nachylona jest pod kątem około trzydziestu stopni w prawo. Na prawo i w górę od Jowisza widoczne są dwa niewielkie, białe, lekko rozmyte punkty. Są to księżyce Galileuszowe Jowisza. Pierwszy znajduje się w odległości jednej średnicy planety od krawędzi tarczy, zaś drugi około dwukrotnie dalej. Kolejne dwa księżyce znajdują się po lewej stronie Jowisza.

RCdF0CsXHSIMb

Ilustracja przedstawia zdjęcie Jowisza. Tło czarne. Niemalże cały kard wypełnia planeta. Jest ona prawie w pełni, jedynie jej lewa krawędź skrywa się w cieniu. Na powierzchni planety widoczne są poziome pasy o różnych odcieniach koloru białego pomarańczowego i brązowego. Idąc od góry są to: Brązowe pociemnienie wokół północnego bieguna, na którym gdzieniegdzie widoczne są elipsy wypełnione jaśniejszym odcieniem. Są to burze w atmosferze planety. Pociemnienie to odcina się ostro od grubego i bardzo jasnego, niemal białego pasa, który zajmuje średnie szerokości geograficzne północnej półkuli planety. Na granicy między biegunowym pociemnieniem a białym pasem widocznych jest kilka niewielkich, owalnych burz o rdzawej barwie. Szeroki biały pas jest niejako podzielony na dwie części przez wąski paseczek o barwie brzoskwiniowej. Kolejny pas ma kolor starego złota, jest dwa razy cieńszy od poprzenika, a w jego obrębie widoczne są dynamiczne turbulencje przypominające fale. Jego granica z białym pasem ma odcień brzoskwiniowy. Kolejny pas ma podobną szerokość składa się z sąsiadujących ze sobą biało kremowych komórek, które oddzielają beżowe pociemnienia. Następnie mamy pas równikowy o szerokości podobnej do poprzednich, w miarę jednolitej strukturze i pomarańczowej barwie. Kolejny pas jest szeroki i rdzawo brązowy. W jego obrębie znajduje się Wielka Czerwona Plama, największa burza w Układzie Słonecznym. Ma ona kształt pomarańczowo czerwonego owalu z kremowymi akcentami i brązową obwódką. Na lewo od niej, w obrębie tego samego pasa, kotłują się pofalowane, białokremowe chmury. Na prawo od niej chmury te przechodzą w kremowe, równoległe do siebie linie, które również położone są w obrębie tego szerokiego, rdzawego pasa. Jeszcze niżej widoczny jest biało beżowy pas, a następnie brązowy pas upstrzony kilkoma białymi, owalnymi burzami. Kolejny pas jest jednolicie jasnobeżowy, a niżej jest już tylko brązowe pociemnienie wokół południowego bieguna. W dolnym lewym rogu zdjęcia znajduje się mały, szaro brązowy księżyc.

RLgQNysr0aHkt

Tło czarne, widoczne są nim białe kropki. Na środku znajduję się Saturn pod kątem 30 stopni, otoczony szerokimi pierścieniami, które leżą w płaszczyźnie jego równika. Tarcza planety jest oświetlona od Bieguna północnego do początku biegu południowego, w  dalszej części jest zaciemniona. Ma barwę kremowo beżową z delikatnymi, gładkimi pasami w różnych odcieniach tego koloru. Niektóre są bardziej różowawe, inne z nutką żółtego czy szarego. Pierścienie mają barwę beżowo szarą i w niektórych miejscach sprawiają wrażenie półprzezroczystych. Widoczna jest szeroka dość przerwa w pierścieniach - jest to tak zwana przerwa Cassiniego.

R1CgjYIOL3IFn

Zdjęcie przedstawia Urana. Tło czarne. Niemalże cały kard wypełnia jednolita, gładka kula w kolorze pastelowo miętowym. Lewa dolna krawędź planety znajduje się w cieniu.

RKRQWrgNqi0jF

Zdjęcie przedstawia Urana w zakresie podczerwieni. Tło czarne. Na środku znajduję Uran w postaci kuli usytuowanej tak, że jego biegun widoczny jest z lewej strony tarczy. Okolice bieguna mają barwę fioletową, następnie widoczny jest cienki, biały pas, kolejny pas jest szerszy i w barwie morskiej, zaś ostatni, położony w prawej części tarczy, ma kolor niebieski. Na jego tle, tuż przy prawej krawędzi tarczy planety, widoczne są owalne plamy w kolorze malinowym. Największa z nich jest biała w środku. Wokół planety widoczne są pierścienie. Mają one formę elipsy o półosi długiej usytuowanej w osi gór dół zdjęcia i są koloru kremowo pomarańczowego. Wokół planety widocznych jest kilka niewielkich księżyców w postaci białych kul. Największy z nich widoczny jest w prawym dolnym rogu, odrobinę mniejszy leży w lewym dolnym rogu. Kolejne znajdują się u góry i na lewo od planety oraz z prawej i w dół od niej. Słaby księżyc widoczny jest również na lewo od planety, blisko pierścienia.

R15THNOnFmhHF

Zdjęcie przedstawia Neptuna. Tło czarne. Na pierwszym planie widoczna jest intensywnie niebieska planeta. Prawa krawędź planety znajduje się w cieniu. Na tarczy widoczne są delikatne struktury - w górnej części planety widoczny jest jasno‑niebieski pas. W okolicy równika i odrobinę na prawo od środka tarczy widoczna jest burza w formie ciemnoniebieskiego owalu otoczonego delikatnymi, białymi łukami. W dolnej części tarczy widoczne są jeszcze ciemnoniebieskie pasy.

Kiedy patrzymy na niebo podczas bezksiężycowej nocy i z dala od świateł miast, bez trudu możemy dostrzec jasną smugę przecinającą całe niebo. To nasza Galaktyka – Droga Mleczna. Tak ją nazwali starożytni, a ponieważ podobnych tworów są we Wszechświecie miliardy, to jej nazwę piszemy zawsze wielką literą.

Galaktyka, czyli Droga Mleczna

RpzPSEHLJcrgM

Zdjęcie przedstawia Drogę Mleczną widoczną nocą nad latarnią morską. Na pierwszym planie, środkowej części zdjęcia, znajdują się Latarnia morska ma ona owalny kształt, elewacja jest koloru biało czerwonego, na maszcie latarni znajduję się czerwona lampka, która oświetla drogę. Niebo jest bardzo dobrze widoczny wypełnione mnóstwem drobnych gwiazd. Nad latarnią do lewej górnego rogu rozciąga się Droga Mleczna. Ma ona formę mlecznobiałej smugi. Jest ona poprzecinana ciemnymi mgławicami w odcieniach grafitu, brązu i szarości, które tworzą marmurkową strukturę na tle jaśniejszych części Drogi Mlecznej. Pośrodku tej smugi jest ona szersza i jaśniejsza, a także ma odcienie kremowe. Jest to centrum Drogi Mlecznej.

Rodzaje galaktyk

Przez tysiące lat Galaktyka traktowana była jako obłok, ale już w starożytnej Grecji pojawiały się poglądy, że jest to zbiorowisko gwiazd położonych bardzo blisko siebie. Już wtedy zaobserwowano na niebie także inne rozmyte obiekty podobne do Galaktyki, które nazwano mgławicami. W średniowieczu znano mgławicę w gwiazdozbiorze Andromedy, na początku $\mathrm{XVII}$ wieku francuski astronom Nicolas–Claude Fabri de Peiresc odkrył mgławicę w Orionie, a w kolejnych latach różni astronomowie odkryli kilkadziesiąt kolejnych obiektów mgławicowych. Na początku $\mathrm{XIX}$ wieku William Herschel opublikował katalogi ponad dwóch tysięcy mgławic i gromad gwiazd, które opracował wraz ze swoją siostrą Caroline. Dalsze badania nieba, rozwijające się zwłaszcza po zastosowaniu fotografii, zaowocowały zdjęciami tysięcy galaktyk. Okazało się, że obiekty zwane wcześniej mgławicami mają bardzo różną budowę. Niektóre z nich są obłokami gazu znajdującymi się w naszej Galaktyce (jak np. mgławica Oriona), inne są prawdziwymi galaktykami, czyli zbiorowiskami gwiazd, leżącymi dalej niż jakakolwiek gwiazda Drogi Mlecznej.

Badacze stopniowo dochodzili do wniosku, że galaktyki mogą mieć różną budowę i kształty. Ogólna charakterystyka dzieli galaktyki trzy główne rodzaje galaktyk: nieregularne, eliptyczne i spiralne (tych ostatnich jest najwięcej, bo ok. $80\%$). Istotną podgrupą są galaktyki spiralne z poprzeczką. Dodatkowo występuje typ pośredni między galaktykami spiralnymi i eliptycznymi – galaktyki soczewkowate.

R1IV2FVkYSXkl

Zdjęcie przedstawia galaktykę spiralną. Tło czarne. Na środku znajduje się wielka spirala utworzona z bardzo drobnych, zlewających się ze sobą gwiazd. Środek spirali jest koloru kremowego, zaś przesuwając się od środka za zewnątrz kolor ten przechodzi w jasny szaroniebieski. Cała spirala usiana jest drobnymi bordowo brązowymi nitkami, które również zakręcają na kształt spirali. Ramiona spirali są nieregularne, wielu miejscach widoczne są pojaśnienia. Cały kadr wypełniają gwiazdy.

RMP6ZoWfggeHw

Tło czarne. Na samym środku znajduje się niewielkie, okrągłe jądro galaktyki otoczone poświatą w formie kremowej, mocno spłaszczonej elipsy. Z jej mocno wydłużonych końców wyrastają dwa jasne szaro niebieskawe ramiona spiralne, z każdego końca jedno ramie. Ramiona zakręcają się wokół centralnej części obiektu. Cały kadr wypełniają gwiazdy.

Rl2I74j2YVVbf

Tło czarne, w centralnej części zdjęcia widoczny jest płaski biały dysk z jaśniejszym, gwiazdopodobnym jądrem. Otoczony jest jasnym halo w kształcie mocno spłaszczonej elipsy. Cały kadr wypełniają gwiazdy.

RLPGkdAtcgk8m

Tło czarne. W środku widoczne jest małe, jasne, rozmyte, białokremowe koło. Jest ono otoczone przez halo w tym samym kolorze, które stopniowo ciemnieje na zewnątrz i ma rozmyte brzegi. Cały kadr wypełniają gwiazdy.

R18nsIGXL7YVe

Zdjęcie przedstawia Wielki i Mały Obłok Magellana, galaktyki satelitarne naszej Galaktyki. Tło czarne, cały kard wypełniają drobne gwiazdy. W prawym górnym rogu znajduje się Wielki Obłok Magellana. Wygląda jak nieregularna chmura gwiazd. W jej lewej części jest ich więcej, dodatkowo widoczne jest mgliste, podłużne pojaśnienie rozciągnięte w osi góra‑dół zdjęcia. W lewej części zdjęcia widoczny jest Mały Obłok Magellana. On również wygląda jak nieregularna, trochę podłużna chmara gwiazd, ale jest kilkukrotnie mniejszy od Wielkiego Obłoku.

Jak wygląda nasza Galaktyka?

Patrząc na te piękne zdjęcia, można zapytać: a jak wygląda nasza Galaktyka? Widzimy ją na niebie w postaci pasa gwiazd rozdzielającego się na kilka ramion. Problem polega na tym, że jesteśmy wewnątrz niej. Czy możemy zobaczyć, jak wygląda las, kiedy jesteśmy wewnątrz niego? Najbliższe drzewa zasłaniają nam widok i nie wiemy, czy za $100 \mathrm{m}$ zobaczymy polanę, koniec lasu czy też może ścieżkę.

Takie problemy powodowały, iż mimo że przez dziesiątki lat dowiedzieliśmy się jak zbudowane są galaktyki odległe o miliony czy nawet miliardy lat świetlnych, nie znaliśmy budowy naszej. Ale niedługo się dowiecie, że różne gazy różnie promieniują, a tam, gdzie tego gazu jest więcej, promieniowanie staje się bardziej intensywne. Jego analiza obejmująca różne długości fal elektromagnetycznych doprowadziła do wniosku, że Droga Mleczna jest galaktyką spiralną z poprzeczką.

RI4QK2lfPcc2y

Zdjęcie przedstawia panoramę naszej galaktyki, Drogi Mlecznej, którą możemy zobaczyć na ziemskim niebie. Tło rozświetlone, cały kadr wypełniają bardzo drobne gwiazdki, spośród których tylko niektóre są wyraźnie jaśniejsze. Przez całe zdjęcie, od lewej do prawej krawędzi i na wysokości środka przebiega poziomy białawy pas. Jest on grubszy i jaśniejszy na środku, to centrum Drogi Mlecznej. Cały ten pas poprzecinany jest czarnobrązowymi włóknami cienkich mgławic, które tworzą marmurkową strukturę na tle jasnego pasa.

RI6JltJOPLK2u

Ilustracja przedstawia galaktykę mającą strukturę przypuszczalnie podobną do struktury Drogi Mlecznej. Tło czarne. W środku kadru widoczna jest białokremowa galaktyka w formie gęstej spirali. W jej centrum znajduje się jasny środek, z którego poziomo w obie strony wyrasta podłużna poprzeczka. Dopiero z poprzeczki wyrastają ramiona zakręcone wokół środka galaktyki. Zewnętrzne części spirali mają czerwony odcień. W ramionach widoczne są różowe plamki. Są to mgławice. Cały kadr wypełniają gwiazdy.

R1cgKapCirWgy

Grafika przedstawia galaktykę spiralną, znajduje się ona na prawo od środka kadru. Tło czarne, na którym widoczne są oddalone galaktyki przypominające kremowe kłaczki. Galaktyka jest widoczna od góry, przez co dobrze widać jej strukturę. W centrum jest jasne kremowe jądro z poprzeczką, z której końców rozwijają się ramiona spiralne zakręcające się mocno wokół centrum. Kolor ramion przechodzi stopniowo od kremowego do szaro‑niebieskiego w miarę przesuwania się na zewnątrz dysku. Cały kadr wypełniają gwiazdy, dwie najjaśniejsze widoczne są u góry i u dołu lewej części zdjęcia.

Nasze miejsce w Drodze Mlecznej

Poniższe zdjęcie przedstawia centralne części Drogi Mlecznej sfotografowane w podczerwieni przez teleskop Spitzera. W świetle widzialnym nie zobaczymy tych obszarów, ponieważ w płaszczyźnie równika Galaktyki znajduje się dużo gazu i pyłu, które zasłaniają dalej położone rejony.

RBlrVtKgYgnmi

Zdjęcie przedstawia centralne obszary Galaktyki sfotografowane w podczerwieni. Czarne tło wypełnia mrowie gwiazd. W wielu miejscach jest ono przysłonione czerwonymi pyłami i mgławicami w formie postrzępionych fragmentów i włókien. W niektórych miejscach są one brązowo czarne. Najwięcej jest ich wzdłuż poziomej osi idącej przez środek zdjęcia. W centralnej części kadru jest też najwięcej gwiazd tła, są one tak gęsto upakowane, że ten rejon ma kolor białokremowy.

Dysk naszej Galaktyki ma średnicę około $120$ tysięcy i grubość około $2-3$ tysięcy lat świetlnych. Liczba gwiazd w Drodze Mlecznej szacowana jest na $200-300$ miliardów. Nasz Układ Słoneczny znajduje się nieco bliżej niż $30$ tysięcy lat świetlnych od centrum Drogi Mlecznej i leży prawie w płaszczyźnie jej równika – tylko $20$ lat świetlnych powyżej niej, w tzw. ramieniu Oriona. Oczywiście, podobnie jak pozostałe gwiazdy Galaktyki, Słońce i planety Układu Słonecznego obiegają jej centrum. Prędkość Słońca na tej orbicie wynosi około $270 \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s}}$, co daje okres obiegu wokół centrum galaktyki trwający ponad $200$ mln lat.

R5SMC2H5wSO46

Ilustracja przedstawia położenie Słońca w Galaktyce. Tło białe. Na środku znajduje się czarne koło podpisane jako jądro Galaktyki. Po lewej stronie koła, na wysokości jego środka, narysowano żółte Słońce. Za czarnym kołem widoczny szary obszar, który wygląda jak cień rzucany przez koło. Wokół czarnego koła narysowano 4 grube, kolorowe krzywe. Granatowa krzywa podpisana jako Ramię Norma jest najkrótsza, znajduje się najbliżej koła i otacza dolną jego część. Krzywa zielona jest podpisana jako Ramię Tarczy‑Krzyża i wygląda jak litera C z wydłużoną dolną częścią. Początek ma na godzinie pierwszej, owija się z lewej strony jądra i poniżej ramienia Normy, a kończy się w prawej dolnej części kadru. Czerwona krzywa to Ramię Strzelca i  zaczyna się tuż ponad zieloną krzywą i owija się wokół niej, ale kończy się wcześniej niż ona. Krzywa turkusowa jest podpisana jako Ramię Perseusza i znajduje się najdalej od czarnego koła. Jej początek znajduje się na godzinie drugiej czarnego koła, ale trochę dalej niż krzywa czerwona. Kończy się trochę wcześniej niż czerwona krzywa, w lewym dolnym rogu obrazka. Między czerwoną a turkusową krzywą, na wysokości środka czarnego koła narysowano krótką, pomarańczową linię - jest to Ramię Oriona. W jego centrum znajduje się wspomniany rysunek Słońca. Żółtą, przerywaną linią, zaznaczono orbitę Słońca. Orbita tworzy duży okrąg, w środku którego znajduje się czarne koło.

Co wchodzi w skład naszej Galaktyki?

W skład Drogi Mlecznej wchodzą nie tylko gwiazdy, lecz także obiekty takie jak:

• mgławice dyfuzyjne, które można podzielić na emisyjne, refleksyjne, ciemne, oraz mgławice planetarne,

• gromady otwarte i kuliste gwiazd,

• supermasywna czarna dziuraczarna dziuraczarna dziura w centrum.

Mgławice dyfuzyjne to chmury złożone z gazu i pyłu, które nie mają dobrze określonych granic w przestrzeni. Można podzielić je na mgławice emisyjne, refleksyjne oraz ciemne. Te pierwsze – mgławice emisyjne – składają się z gazu pobudzonego do świecenia przez promieniowanie ultrafioletowe pochodzące z pobliskich, najczęściej młodych i gorących gwiazd. Mgławice refleksyjne powstają, gdy promieniowanie pobliskich gwiazd jest za słabe, by zjonizować gaz, ale wystarczające, by drobny pył w mgławicy został uwidoczniony przez jego rozproszenie. Ciemne mgławice z kolei to chmury gazu i pyłu całkowicie pochłaniające światło gwiazd, przez co na niebie wyglądają jak rejony pozbawione gwiazd. Wiele z nich jest miejscem, gdzie zachodzi początkowe stadium formowania się gwiazd.

Odmiennym rodzajem mgławic są mgławice planetarne – są one ostatnim stadium ewolucji gwiazd podobnych do Słońca. Pod koniec swojego życia odrzucają one swoje zewnętrzne warstwy formując mgławicę, w której centrum znajduje się gorące jądro takiej gwiazdy – biały karzełbiały karzełbiały karzeł. Pobudza on do świecenia odrzucony wcześniej gaz. Powstaje mgławica planetarna, która stale się rozszerza i po kilkunastu tysiącach lat rozmywa się w przestrzeni i przestaje być widoczna.

R1DWGJjxPIMgV

Grafika przedstawia mgławicę dyfuzyjną znaną jako Mgławica Trójlistna Koniczyna. Tło czarne. Poniżej centrum kadru znajduje się jasny, czerwono różowy obłok przypominający kształtem koło. W środku ma ono jaśniejszy odcień. Jest ono poprzecinane ciemnymi, czarnobordowymi włóknami, które dzielą ją na trzy części. Nad różowym kołem znajdują się intensywnie niebieskie struktury, które rozmywają się na brzegach. Na lewo i na prawo od koła również znajdują się niebieskawe pojaśnienia. Granica między różową a niebieską częścią mgławicy jest usiana czarnobrązowymi, rozmytymi pociemnieniami. Cały kadr wypełniają białe, jasnoniebieskie i jasnopomarańczowe gwiazdy.

R1CPfMKpeX3oc

Grafika przedstawia ciemną mgławicę. Zajmuje większą część kadru i ma kształt końskiej głowy. W przewarzającej części ma ona kolor ciemnobrązowy, ale w górnej i środkowej części przechodzi on w barwę zielonkawą. Tło jest czarne i wypełnione białokremowymi gwiazdami.

R13y3cyRWz7yd

Zdjęcie przedstawia mgławicę refleksyjną znaną jako Głowa czarownicy. Tło niebieski W środku zdjęcia widoczna jest niebiesko‑różowa mgławica, jest ona podłużna i ciągnie się od prawego dolnego do lewego górnego rogu zdjęcia. Najjaśniejsza jest w prawej dolnej części, tam też jej kolor wygląda jak pomieszany z kremowo‑brązowym. Im wyżej, tym mgławica jest ciemniejsza i bardziej niebieska. Cała mgławica złożona jest z włókien i obłoków o różnej grubości, gęstsze są one w dolnej części mgławicy. Cały kadr wypełniają białe, niebieskie i pomarańczowe gwiazdy. Najjaśniejsze znajdują się w prawym górnym rogu zdjęcia.

RmE2F6nLfnaNq

Zdjęcie przedstawia mgławicę planetarną. Tło jednolicie czarne. Większość kadru wypełnia mgławica planetarna. Składa się z dwóch koncentrycznie ułożonych owali w barwie niebiesko fioletowej. Mgławica znajduje się na środku zdjęcia.

Gromady otwarte gwiazd składają się z gwiazd stosunkowo młodych. Wynika to z tego, że gwiazdy powstające w gromadzie stopniowo się rozpraszają i po kilkuset milionach lat już nie tworzą struktury odróżniającej się od otoczenia. Gromady takie zawierają do kilku tysięcy gwiazd.

W gromadach kulistych z kolei znajdują się stare gwiazdy, a i ich liczebność jest znacznie większa – zwykle zawierają one od stu tysięcy do miliona gwiazd, które są ze sobą mocno powiązane grawitacyjnie. Znamy obecnie ok. $200$ gromad kulistych należących do Drogi Mlecznej. Rozmieszczone są one w dość jednorodny sposób wokół centrum tworząc tzw. halo galaktyczne. Istnieją przypuszczenia, że przynajmniej niektóre z tych gromad stanowią pozostałość po małych galaktykach wchłoniętych przez naszą.

RfCEfbdIrxMEA

Grafika przedstawia gromadę gwiazd. Tło różowo‑szare, wypełnione gwiazdami. Większość z nich jest w odcieniach niebieskobiałych, niektóre są pomarańczowe. W centralnej części kadru widoczne jest zagęszczenie jasnych gwiazd. Najjaśniejsza ich piątka ma kolor jasnoniebieski. W dolnej części grafiki widoczna jest jedna, duża, pomarańczowa gwiazda. Wokół najjaśniejszych gwiazd widoczna jest niebieskawa poświata.

R1DXgYqtZpL0p

Grafika przedstawia gromadę gwiazd w gwiazdozbiorze Centaura. Tło czarne. Na grafice widoczne mnóstwo białych, jasnożółtych, jasnopomarańczowych i jasnobłękitnych drobnych punktów. Wypełniają całą grafikę, jednak największe ich skupisko znajduje się w centrum kadru. Są tak gęsto upakowane, że nachodzą na siebie i zlewają się ze sobą. Skupisko to stopniowo rozrzedza się w miarę oddalania się od jego centrum.

Oglądając kolorowe zdjęcia mgławic czy galaktyk warto pamiętać, że takiego obrazu nie zobaczymy nawet za pomocą najpotężniejszych teleskopów. Nasze oczy są o wiele mniej czułe niż aparaty czy kamery, które mogą naświetlać dany obiekt przez bardzo długi czas, czasem wynoszący nawet kilkadziesiąt godzin. Ponadto często takie fotografie wykonywane są z wykorzystaniem odpowiednich filtrów w celu pokazania rozmieszczenia wodoru lub innych gazów. Obszarom o różnych temperaturach nadaje się również różne barwy – najchłodniejsze są często czerwone, nieco bardziej gorące – żółte, a najbardziej gorące – niebieskie.

Gwiazdy

Gwiazdy widoczne są na niebie jako świecące punkty. Wiesz już, że są one położone w różnych odległościach od Ziemi, ale ponieważ nie widzimy tych różnic, mamy wrażenie, że gwiazdy są rozmieszczone na powierzchni sfery. Jedne gwiazdy świecą mocniej, inne – słabiej, jednak nawet największa gwiazda obserwowana z dużej odległości będzie świeciła słabo. Ilość energii wysyłanej przez gwiazdę zależy od jej temperatury i pola powierzchni, czyli od promienia danej gwiazdy, zaś prawa fizyki odkryte pod koniec $\mathrm{XIX}$ i na początku $\mathrm{XX}$ wieku pozwoliły obliczyć tę temperaturę i długość jej promienia. Pomiar kąta paralaksy rocznej umożliwia z kolei wyznaczenie odległości gwiazdy od Ziemi.

Większość gwiazd jest podobna do naszego Słońca, choć oczywiście różnią się one masą, średnicą oraz ilością wysyłanej energii. Nazywane są gwiazdami ciągu głównego. Najwięcej energii wysyłają gwiazdy o masie nawet $100$ razy większej niż masa naszego Słońca i średnicy do $15$ razy większej niż średnica Słońca. Na ich powierzchni panuje temperatura przekraczająca $25000 \mathrm{K}$ (kelwinów). Te ciała niebieskie wysyłają kilkaset tysięcy razy więcej energii niż Słońce. Nasza gwiazda, której masę i średnicę przyjmujemy tutaj za jednostkę, ma temperaturę ok. $6000 \mathrm{K}$. Do ciągu głównego należą jednak także takie gwiazdy, których masa jest mniejsza niż masa Słońca – nawet do $10$ razy. Tyle samo razy mniejsza jest ich średnica, a temperatura na ich powierzchni jest niższa od temperatury powierzchni Słońca – wynosi nawet poniżej $3000 \mathrm{K}$. Powoduje to, że wysyłają one ponad $1000$ razy mniej energii niż Słońce.

Odkryto, że istnieją także gwiazdy różniące się znacznie od gwiazd ciągu głównegociąg głównyciągu głównego. Jedne z nich mają temperaturę zbliżoną do temperatury Słońca, ale wysyłają nawet milion razy więcej energii. Nazywamy je nadolbrzymaminadolbrzymynadolbrzymami – ich średnice są od kilkuset do tysiąca razy większe niż średnica Słońca, która wynosi ok. $1400000 \mathrm{km}$. Tysiąc średnic Słońca to $1,4$ mld $\mathrm{km}$. Średnia odległość Ziemi od Słońca to $150$ mln $\mathrm{km}$. Odległość Saturna do Słońca to trochę ponad $1,4$ mld $\mathrm{km}$. Gdyby zatem taka gwiazda znalazła się w miejscu naszego Słońca, to wszystkie $4$ planety wewnętrzne oraz Jowisz znalazłyby się w jej wnętrzu, a Saturn krążyłby bardzo blisko jej powierzchni. Mniejsze od nadolbrzymów są gwiazdy zwane olbrzymami – ich średnice są od kilkudziesięciu do stu razy większe od średnicy Słońca.

Ostatnią omawianą grupą gwiazd są białe karłybiały karzełbiałe karły. Ich temperatura jest kilka razy wyższa od temperatury Słońca. Białe karły wysyłają jednak znacznie mniej energii, zatem wniosek jest oczywisty – mają niewielkie rozmiary. Są mniej więcej tak duże jak Ziemia, co oznacza, że ich średnice są ok. $100$ razy mniejsze od średnicy Słońca. Niektórzy z was na pewno słyszeli, że istnieją również obiekty takie jak gwiazdy neutronowegwiazda neutronowagwiazdy neutronowe i czarne dziuryczarna dziuraczarne dziury. O tych obiektach będziemy mówili na lekcjach poświęconych ewolucji gwiazd.

Podsumowanie

• Układ Słoneczny to Słońce i $8$ planet krążących wokół niego. Oprócz tych planet do Układu Słonecznego należą ich księżyce, różnej wielkości planetoidy oraz tzw. planety karłowate. Wokół Słońca po bardzo wydłużonych orbitach krążą także komety.

• Słońce i inne ciała krążące wokół niego są częścią Galaktyki nazywanej Drogą Mleczną. Nasza Galaktyka zawiera od $200$ do $300$ miliardów gwiazd. Jest to jedna z większych galaktyk w swoim sąsiedztwie – jej średnica wynosi ok. $120$ tys. lat świetlnych.

• Nasz Układ Słoneczny znajduje się nieco bliżej niż $30000$ lat świetlnych od centrum Drogi Mlecznej i i leży prawie w płaszczyźnie równika, w tzw. ramieniu Oriona. Podobnie jak pozostałe gwiazdy Galaktyki, Słońce i planety Układu Słonecznego obiegają centrum Drogi Mlecznej. Prędkość Słońca na tej orbicie wynosi ok. $270 \frac{\mathrm{km}}{\mathrm{s}}$, co daje okres obiegu wokół centrum wynoszący ponad $200$ mln lat.

• W Drodze Mlecznej znajdują się bardzo różne gwiazdy. Najwięcej jest gwiazd podobnych do Słońca – mają one średnicę do kilkunastu razy większą niż średnica Słońca. Znacznie mniej jest gwiazd dużo większych, mających ok. $100$ razy większą średnicę niż średnica Słońca (olbrzymy), i mające średnicę ok. $1000$ razy większą niż średnica Słońca (nadolbrzymy). Najmniejsze gwiazdy to białe karły, które mają wyższą temperaturę niż temperatura naszego Słońca, ale ich średnica jest zbliżona do średnicy Ziemi.

Słownik