by Jméno: Třída: Předmět:
KAPITOLY TEORIE 2 VELKÝ TŘESK 2 SLUNEČNÍ SOUSTAVA 3 VZNIK SLUNEČNÍ SOUSTAVY 3 VZNIK SLUNCE 4 SLUNCE 4 PLANETY 5 VZNIK PLANET 5 MERKUR 6 VENUŠE 6 ZEMĚ 6 MARS 7 JUPITER 7 SATURN 7 URAN 8 NEPTUN 8 PLUTO-ASTEROID 8 VESMÍRNÁ TECHNIKA 9-10 1
TEORIE VZNIKU VESMÍRU VELKÝ TŘESK Co bylo před Velkým třeskem? Jeden z nejčastějších dotazů dětí, ale i dospělých, je, co existovalo před Velkým třeskem? Tato otázka vypadá, ţe zajímá i kosmology, ale i církve. Jestli se na něco takového zeptáme nějakého kosmologa, tak bude nervní a bude koktat, ţe toto téma můţe na vţdy zůstat daleko od moţností naší vědy. Vlastně nikdo nezná odpověď. Podle nich se ani na tuto otázku ptát nemůţeme, protoţe prostoročas vznikl při Velkém třesku. Je toto, ale dostačující odpověď? Vesmír se prý zrodil ve velmi krátkém okamžiku, který lidé pojmenovali jako VELKÝ TŘESK (anglicky BIG BANG) V elký třesk je počáteční období od vzniku světa po nějakých 400 000 roků, kdy vznikly atomární obaly a teplota poklesla natolik, ţe v tu chvíli se světlo oddělilo od látky a fungovalo samostatně aţ do dnešní doby. Aţ na samý časový okraj vzniku vesmíru nahlédla americká sonda WMAP. Podle jejího měření se vesmír rozepnul do obrovských rozměrů v triliontině sekundy a nesl v sobě tepelné rozdíly, které daly zárodek jeho budoucí struktuře v podobě planet, hvězd a galaxií. Závěry měření potvrdily předchozí teorie, které s podobným prudkým rozpínáním vesmíru počítaly, avšak pro jeho existenci chyběly přímé důkazy. Rozpínání se událo po velkém třesku, při kterém explodovalo před 13,7 miliardy let vesmírné jádro, pro které vědci mají název singularita, ale zatím ho nedokáţí dnešními fyzikálními zákony popsat. Nedaleko Ţenevy byl uveden do provozu obří urychlovač jaderných částic, který má objasnit, jak vznikl vesmír. Urychlovač umoţňuje vyslat proti sobě dva paprsky částic (protonů či iontů) téměř rychlostí světla. Mohou tak vzniknout podmínky, které existovaly jen několik zlomků vteřiny po takzvaném velkém třesku a můţou tak vědcům pomoci vysvětlit jak to ve skutečnosti vlastně bylo. 2
SLUNEČNÍ SOUSTAVA S luneční soustava je planetární systém hvězdy Slunce a je součástí galaxie Mléčná dráha. Sluneční soustava je tvořena tělesy různých druhů a velikostí. Centrálním tělesem je Slunce, ve kterém je soustředěna téměř celá její hmotnost (99.866 %). Dále ji tvoří osm planet, trpasličí planety, více neţ 150 měsíců planet, planetky, komety, meteoroidy a další tělesa. Vznik sluneční soustavy Teorie vzniku sluneční soustavy předpokládá, ţe před více neţ 4,6 miliardami let udělil výbuch blízké supernovy počáteční impuls pro spuštění procesu smršťování prachoplynového oblaku. Tlaková vlna provázející výbuch supernovy přiměla mračno k pohybu. Částečky prachu a plynu se zformovaly do prstenců rotujících kolem hustého a hmotného středu mraku. Jak se mračno hroutilo, prach a plyny byly gravitační silou přitahovány do jeho středu, kde se zvyšovala teplota. Jádro mračna se ohřálo natolik, ţe v něm začala probíhat termonukleární reakce. Vzniklo Slunce a s ním se objevil sluneční vítr, jenţ odfoukl zbylý prach a plyn směrem od Slunce ke vznikajícím planetám. Malé částečky v mračnu do sebe začaly naráţet a spojovat se do stále větších a větších kusů hmoty. Největší z nich se staly planetesimálami základními kameny budoucích planet. Díky působení gravitace vznikaly stále větší objekty a nakonec celé planety, mnoho planetek a ještě více komet. Dále od středu byly teploty niţší, díky čemuţ vznikli čtyři plynoví obři. Z oblaku nevznikla pouze sluneční soustava, ale vzniklo souběţně několik set hvězd, které při svém vzniku vytvořily jednu z mnoha otevřených hvězdokup. Dnes se uţ tyto sestry Slunce a sluneční soustavy rozutekly do galaktického prostoru a jen stěţí je najdeme. Vznik Slunce Slunce vzniklo společně se sluneční soustavou z hvězdné mlhoviny, v jejíţ části se vytvořil zhustek. V její blízkosti explodovaly supernovy, které urychlily postupné smršťování, došlo k zahuštění, k posílení vlivu gravitace a vznikla řada gravitačních center, které postupem času díky neustálému nabalování další hmoty zvyšovaly svou hmotnost, a tím také gravitační účinky na okolní hmotu. Díky uvolňování potenciální energie nabalující se hmoty (smršťování) docházelo k vyzařování tepelného záření do okolí a zároveň ke zvyšování teploty Praslunce. Nejvíce se zahřívalo nitro vznikající hvězdy, a teplo, které vznikalo, se 3
dostávalo k povrchu díky promíchávání horkých plynů. V této fázi vývoje proudil od Praslunce velni intenzivní sluneční vítr, který odfoukl z bezprostředního okolí vznikající hvězdy většinu hmoty. Po dosaţení teploty přibliţně 15 milionů stupňů Celsia došlo k zapálení termojaderné syntézy v nitru Praslunce. To mělo za následek postupné zastavení smršťování Praslunce a vytvoření energetické rovnováhy, od tohoto okamţiku se Slunce stalo hvězdou. Slunce Centrálním tělesem Sluneční soustavy, kolem něhoţ obíhají ostatní její objekty je hvězda Slunce. Slunce je jednou z mnoha miliard hvězd naší Galaxie. V porovnání s ostatními hvězdami je hvězdou mírně nadprůměrné velikosti (průměrná hmotnost hvězd v Galaxii je odhadována na polovinu hmotnosti Slunce) a ani jeho poloha v naší Galaxii není nijak výjimečná. Slunce obíhá okolo středu Galaxie ve vzdálenosti 25 000-28 000 světelných let od jejího středu (asi v 1/3 průměru disku Galaxie). Oběh trvá přibliţně 226 milionů let. Průměr Slunce je 1 384 640 kilometrů, tedy přibliţně 109krát více, neţ průměr Země. Je to téměř dokonalá koule (zploštění 9 milióntin, rovníkový a polární průměr se liší o přibliţně 10 km) ţhavých plynů o hmotnosti 1,989 10 30 kg (330 000 krát více neţ Země a 99,8% hmotnosti sluneční soustavy), která neustále produkuje ohromné mnoţství energie. Svou hmotností tedy značně převyšuje ostatní objekty Sluneční soustavy a jeho gravitace ovlivňuje celou sluneční soustavu. Celé sluneční těleso rotuje, avšak vzhledem k jeho plynnému charakteru je rotace rovníkových vrstev rychlejší neţ rotace pólů, tento rozdíl v rychlosti rotace je zapříčiněn působením magnetického pole. Kolem své osy se otočí za 25 (na rovníku) aţ 36 (na pólech) dní. Energie vyzařovaná Sluncem vzniká při termonukleárních reakcích v jeho jádru. Kaţdou sekundu se přibliţně 700 milionů tun vodíku přemění na 695 milionů tun hélia a zbylých 5 milionů tun hmotnosti se přemění na energii (96% elektromagnetické záření, 4% odnášejí elektronová neutrina), výkon tohoto přírodního termojaderného reaktoru je zhruba 4 10 26 W. U Země je tok sluneční energie 1,4 kw/m2. Hmotu Slunce tvoří ze 75% vodík, 25% při termonukleárních reakcích vzniklé helium a stopové mnoţství dalších prvků. Hustota sluneční hmoty je v centru velmi vysoká (aţ desetinásobek hustoty olova - 130 g/cm3) a směrem k povrchu klesá aţ na 0,001 g/cm3. V průměru je však Slunce jen o něco hustší neţ voda. Slunce má výrazné magnetické pole, které sahá aţ za oběţnou dráhu Pluta. Nitro Slunce je tvořeno několika vrstvami: jádro, vrstva v zářivé rovnováze, konvektivní zóna, fotosféra, chromosféra a koróna. 4
PLANETY Vznik planet a dalších těles sluneční soustavy Vznik sluneční soustavy úzce souvisí se vznikem Slunce. Prachoplynové mračno o hmotnosti přibliţně 2x větší neţ je hmotnost dnešního Slunce rotovalo velmi pomalu. Mračno bylo zasaţeno rázovou vlnou od výbuchu blízké supernovy. Rázová vlna iniciovala vznik gravitačního centra, místa kde se vytvořil větší zhustek hmoty. Ten se začal smršťovat, a tím zmenšovat své rozměry, čímţ v centrální oblasti vzrostla hustota hmoty. Oblak se stával stále méně propustným pro tepelné záření a rotační rychlost oblaku se zvyšovala s postupným zmenšováním jeho rozměrů. Zrychlená rotace oblak formovala do podoby plochého disku. Díky uvolňování gravitační potenciální energie se centrální část silně zahřívala. Vzrůst teploty v okolí centra disku vedlo k vypaření prachových zrníček. Za nějakou dobu došlo k postupnému sniţování teploty a vypařené prachové částečky se mohly opětovně zkondenzovat. Kondenzace závisela na teplotě, která se sniţovala směrem od centra rotujícího disku, čímţ lze vysvětlit rozdíly v chemickém sloţení jednotlivých planet. Prachové částice se postupně shlukovaly do stále větších těles, aţ vznikají tělesa o velikosti 1000-2000 kilometrů - planetesimály. Tisíce planetesimál se pohybovaly celou vznikající sluneční soustavou a jejich vzájemné sráţky měly za následek výrazné sníţení jejich počtu a vytvoření několika největších, ze kterých vznikly planety. Ve vnitřní části sluneční soustavy vznikla tělesa, která dnes známe jako vnitřní planety Merkur, Venuše, Země a Mars. Meziplanetární prostor mezi vnitřními planetami jiţ neobsahoval prakticky ţádný plyn (byl slunečním větrem vyfoukán do vzdálenějších částí sluneční soustavy). Ve větší vzdálenosti od Slunce, kde se dnes nalézají obří planety Jupiter, Saturn, Uran a Neptun, bylo plynu naopak nadbytek, Díky velké hmotnosti kamenných zárodků obřích planet docházelo u nich k nabalování plynu na kamenná jádra. V ještě vzdálenějších oblastech vznikající sluneční soustavy byla teplota velmi nízká. To umoţnilo vznik těles s velkým podílem těkavých látek a ledu. Vznikala ledová tělesa. 5
MERKUR VENUŠE Merkur je planeta nejbliţší Slunci. Kolem slunce obíhá ve střední vzdálenosti 58 milionů kilometrů.s průměrem 4878 km je to po Plutu druhá nejmenší planeta Sluneční soustavy. Nemá ţádný měsíc. Povrch planety je poset mnoţstvím kráterů. Na povrchu jsou také lávou zalité oblasti (moře).zvláštností planety Merkur je jeho značně vysoká hustota (asi 5 400kg/m3). Vědci předpokládají, ţe planeta Merkur ve svém nitru ukrývá značně veliké jádro za ţeleza. Jádro planety obsahuje 2/3 objemu a 3/4 hmotnosti Merkuru. Tomu nasvědčuje i relativně silné magnetické pole, které planetu obklopuje. Jeho intenzita dosahuje sice jen přibliţně 1% intenzity magnetického pole planety Země.Atmosféra planety Merkur je extrémně řídká. Venuše je druhou planetou Sluneční soustavy. Průměrná vzdálenost planety Venuše od Slunce je 108 200 000 km. Oběh kolem Slunce trvá planetě Venuše 224,7 dnů.ze Zemně je pozorovatelná před východem slunce jako jitřenka nebo po západu Slunce jako večernice.na horkém povrchu (téměř 500 C) se střídají rozlehlé rovinaté oblasti s vysokými horami.byly zde objeveny i činné sopky. Venuše patří k planetám zemského typu. Průměr planety Venuše je 12 104 km a hmotnost 4,87 1024 kg. ZEMĚ Země je planeta, na které se pravděpodobně při čtení těchto řádků nacházíme. Země je jedinou planetou sluneční soustavy, na které je prokázána existence ţivota. Je třetí planetou sluneční soustavy. Průměrná vzdálenost planety Země od Slunce je 149 600 000 km. Oběh kolem Slunce trvá planetě Země 365,26 dne. Planeta Země je doprovázena jedním přirozeným satelitem - Měsíc. Země je největší planetou zemského typu. Průměr planety Země je 12 7756 km a hmotnost 5,9 1024 kg. 6
MARS Mars, známý jako Rudá planeta (červená), je v pořadí čtvrtým tělesem Sluneční soustavy. Mars je planetou, na které není vyloučena existence jednoduchých jednobuněčných organismů. Průměrná vzdálenost planety Mars od Slunce je 227 940 000 km. Oběh kolem Slunce trvá planetě Mars 687 dnů. Mars patří k planetám zemského typu. Průměr planety Mars je 6794 km 6751 km a hmotnost 6,4 1023 kg. JUPITER Pátá planeta sluneční soustavy je Jupiter. Jupiter je první z takzvaných vnějších planet. Průměrná vzdálenost planety Jupiter od Slunce je 778 330 000 km. Oběh kolem Slunce trvá planetě Jupiter 11,86 roku. S průměrem 142 984 km a hmotností 1,9 1027 kg je Jupiter je největší a nejhmotnější planetou sluneční soustavy. Planeta Jupiter je plynný obr, je tedy tvořena převáţně vodíkem. SATURN Šestá planeta sluneční soustavy je Saturn. Průměrná vzdálenost planety Saturn od Slunce je 1 426 940 000 km. Oběh kolem Slunce trvá planetě Saturn 29,46 roku. Saturn patří k obřím planetám Sluneční soustavy k takzvaným plynným obrům. Průměr planety Saturn je 120 536 km a hmotnost 5,68 1026 kg. 7
URAN Sedmá planeta sluneční soustavy je Uran. Průměrná vzdálenost planety Uran od Slunce je 2 870 990 000 km. Oběh kolem Slunce trvá planetě Uran 84 let. Planeta Uran je další z plynných obrů. Uranův průměr je 51 118 km a hmotnost 8,7 10 25 kg. NEPTUN Osmou planetou sluneční soustavy je Neptun. Průměrná vzdálenost planety Neptun od Slunce je 4 497 070 000 km. Oběh kolem Slunce trvá planetě Neptun 165 let. Neptun je plynný obr s průměrem 49 500 km a hmotností 1,0 10 26 kg.planeta Neptun je téměř stejně velká jako planeta Uran, ale přesto, ţe je mnohem dále od Slunce, jeho teplota je o něco vyšší (-213 C). Planeta Neptun má v nitru vlastní zdroj energie, podobně jako Jupiter a Saturn. PLUTO - ASTEROID Pluto bylo dříve řazeno mezi planety. 24. srpna 2006 rozhodlo valné shromáţdění Mezinárodní astronomické unie v Praze o vyřazení Pluta ze seznamu planet. Pluto byla nejmenší a od Slunce nejvzdálenější planeta sluneční soustavy. Průměrná vzdálenost Pluta od Slunce je 5 906 380 000 km. Oběh okolo Slunce mu trvá 248,5 let. Obíhá po značně protáhlé, eliptické dráze, díky čemuţ se v některých úsecích své dráhy nachází blíţe ke slunci, neţ planeta Neptun, naposledy byla planeta Pluto v takovém pozici v letech 1979-1999. 8
VESMÍRNÁ TECHNIKA Kdo byl ve vesmíru jako první? 1. Prvním tvorem ve vesmíru byl pes jménem Lajka, který v roce 1957 strávil týden na oběţné dráze na palubě ruského Sputniku 2. 2. Prvním člověkem ve vesmíru byl ruský astronaut Jurij Gagarin, který opustil zemi ve Vostoku 1 dne 12.dubna 1961. 3. Prvním člověkem, který v červenci 1962 vstoupil na Měsíc, byl američan Neil Armstrong.On a jeho kolega astronaut Edwin Buz Aldrin tu vztyčil americkou vlajku a poloţili plaketu se slovy Přišli jsme v míru ve jménu všeho lidstva. 4. V roce 1965 se rus Alexej Leonov vydal na první vesmírnou procházku, ale musel během ní zůstat připoutaný k vesmírné lodi. Na počátku 80. Let 20. století vyvinuli vědci MMU (manévrovací jednotku pro lidskou posádku), která astronautům umoţnila pohybovat se volně v prostoru. K první volné vesmírné procházce došlo během letu amerického Challengeru v roce 1984. Vesmírná technika se začala vyvíjet od padesátých let, kdy začali v sovětském svazu vznikat projekty druţic sputnik. Na druhé straně planety usilovali o prvenství v dobývání vesmíru Američané. Američané a Sověti spolu neustále soupeřili. Dnes se Vesmírná technika vyuţívá v nejrůznějších odvětvích průmyslu, telekomunikačních sluţeb, meteorologických předpovědí, k vojenským účelům, ale hlavně k vědeckým účelům. V současnosti jsou nejvyuţívanější technikou raketové nosiče a především raketoplány STS, které však pomalu končí svojí sluţbu. Raketoplány a rakety vynáší na oběţnou dráhu spoustu dalších zařízení (např. sondy, druţice), která jsou dále pouţívána k různým účelům. Mezi hojně pouţívaná vesmírná zařízení patří druţice, dnes jde počet druţic krouţících kolem naší planety do tisíců. Druţice mohou mít mnoho vyuţití: mapují zemský povrh, dávají informace o počasí, zprostředkovávají telekomunikaci, vyuţívají se k přenosu televizního signálu, slouţí k vojenským a špionáţním účelům, provádí se na nich vědecké 9
experimenty... Také výzkumné lety sond jsou dnes veřejností velmi sledované, především výzkumné programy na Marsu. Dnešní sondy uţ prozkoumali všechny planety naší sluneční soustavy, včetně jejich měsíců. Díky nim známe podrobné informace o naší sluneční soustavě. Některé sondy byli také vysíláni k jiným vesmírným tělesům, např. ke kometám, mlhovinám nebo k asteroidům. Do budoucna se plánují mise ke vzdálenějším planetám a také černým dírám, které jsou zatím neprozkoumané Je možné ve vesmíru řídit auto? Ano. Speciální vozidla, kterým se říká měsíční nebo lunární vozítka jezdila s řidičem u volantu po měsíčním povrchu.v roce 1997 se na cestu po kamenitém povrchu marsu vydalo malé vozítko, Sojourner, bylo na rozdíl od měsíčních vozidel řízeno na dálku a mohlo cestovat jen na krátkou vzdálenost. 10