Saulės sistema ir planetos

 

Saulė, aplink ją skriejančio planetos ir aplink jas skriejantys palydovai, asteroidai, kometoidai, meteroidai, tarplanetinė medžiaga, šių objketų gravitaciniai ir magnetiniai laukai, elektromagetiniai spinduliai sudaro saulės sistemą. Planetų sistemos matmenys, matuojami tolimiausios Plutono planetos orbitos vidutiniu skersmeniu, lygūs maždaug 12 mlrd km (80 astronominių vienetų).

Planetų sistemą už 35-200 av gaubia Koiperio-Edžvorto kometoidų juosta, o už 50-200 tūkst. av - sferinis Orto kometoidų debesis. Šio debesies išorinis kraštas sutampa su nuotoliu, kuriame Saulės gravitacijos jėga susilygina su artimiausiu žvaigždžių gravitacijos jėga.

 Planetos skrieja aplink Saulę artimoms apskritimams elipsinėmis orbitomis, kurių plokštumos pasvirusios mažu kampu į ekliptikos plokštumą, didžiausią posvyrį į ekliptiką (17 laipsnių) turi Plutono orbita. Saulės sukimosi apie ašį ir planetų skriejimo aplink Saulę kryptis sutampa. Artimaiusiu žvaigždžių atžvilgiu Saulės sitema lekia 19,7 km/s greičiu Heraklio žvaigždyno kryptimi. Aplink Galaktikos centrą Saulės sistema skrieja beveik apskritimine orbita 220 km/s greičiu ir apie Galaktikos centrą apsisuka per 230 mln metų.

 

XVII a. teko galutinai atsisakyti teiginio, kad Žemė yra pasaulio centras, ir pripažinti, kad tai tik eilinė Saulės sistemos planeta. O Niutonui įrodžius, kad danguje, kaip ir Žemėje, galioja tie patys mechanikos dėsniai, fizikams iškilo problema moksliškai paaiškinti Saulės sistemos kilmę. XVIII a. antroje pusėje filosofas I. Kantas ir matematikas bei fizikas P.S. Laplasas išplėtojo hipotezę, kad Saulė ir jos planetos susidarė iš pirminio besisukančio dujų debesies. Veikiant visuotinės traukos jėgai, debesis traukėsi, o dėl sukimosi jis susiplojo. Debesies centre susidarė centrinis kamuolys, iš kurio išsivystė Saulė, o likęs aplinkinis diskas, traukdamasis ir sukdamasis, sutrūkinėjo į dujų bei dulkių žiedus, kurie ilgainiui virto planetomis. Kanto ir Laplaso idėjos išliko ligi šių dienų. Vėlesni astronomijos ir fizikos tyrimai įgalino tiksliau apibrėžti šią hipotezę, nors ji ligi šiol nėra virtusi griežta, vienareikšmiška teorija, netgi egzistuoja įvairūs jos variantai. Saulės sistemoje susidarė dviejų tipų planetos: arčiau Saulės - gana tankios, nedidelio dydžio (Merkurijus, Venera, Žemė, Marsas), o toliau nuo Saulės - mažo tankio didžiosios planetos (Jupiteris, Saturnas, Uranas ir Neptūnas); išimtį sudaro Plutonas, primenantis didžiosios planetos palydovą. Neseniai nustatyta, kad didžiosios planetos turi tankų branduolį, keletą kartų didesnį nei Žemės tipo planeta. Tą branduolį supa didelis ir retas vandenilio bei helio apvalkalas, kuris, matyt, susidarė pritraukus masyviai planetai iš aplinkos pirmykščių dujų ir dulkių likučius.

 

XX a. antrajame dešimtmetyje astronomas Dž. Džinsas (Jeans) buvo pasiūlęs kitokią planetų susidarymo hipotezę - kad jos atsirado Saulei suartėjus su kita žvaigžde ir išplėšus iš jos dalį medžiagos. Vėliau, įrodžius, kad Saulė ir planetos turi maždaug vienodą amžių ir panašią cheminę sudėtį, tos hipotezės teko atsisakyti. Kadangi Saulė yra eilinė žvaigždė, o planetos susidarė ne atsitiktinio susidūrimo, o dėsningos evoliucijos keliu, tai labai tikėtina, kad ir daugelis kitų vienišų žvaigždžių turi planetas. Deja, netgi artimiausios žvaigždės yra nutolusios nuo mūsų per keturis ir daugiau šviesmečių, tad kol kas netgi didžiausios skiriamosios gebos teleskopais neįmanoma įžiūrėti šalia jų mažų tamsių objektų (kosminiu Hablo teleskopu buvo tik pastebėta rudoji nykštukė, skriejanti aplink raudonąją milžinę. Planeta periodiškai trikdo žvaigždės spinduliavimą, tuos pokyčius ir buvo mėginta pastebėti. Prieš keletą dešimtmečių buvo paskelbta, kad aptikta planeta prie vienos iš artimiausių žvaigždžių - Barnardo žvaigždės, tačiau paaiškėjo, kad tie stebėjimai buvo netikslūs. Atradimas, kaip dažnai būna, įvyko ne ten, kur buvo tikimasi. 1994 m. buvo aptiktos trys Žemės dydžio planetos, skriejančios aplink pulsarą - neutroninę žvaigždę. Neįmanoma patikėti, kad jos buvo susidariusios prieš žvaigždės kolapsą ir išlikusios sprogimo metu, tačiau jų susidarymą po sprogimo irgi sunku paaiškinti; tai kol kas mįslė astrofizikams. Netrukus buvo pakankamai patikimai įrodyta, kad planetos egzistuoja ir prie keleto įprastinių žvaigždžių; tai pasirodė besančios didelės, kaip Jupiteris, planetos, skriejančios arti savo žvaigždžių (kas visai nebūdinga Saulės sistemai). Taigi planetų sistemos, matyt, gali būti labai skirtingos, ir jų susidarymo teoriją teks dar tikslinti ir pildyti. Formuojasi nauja astronomijos sritis - žvaigždžių planetologija, kuri artimiausiu metu žada naujų įdomių atradimų.

Žemė sukasi apie savo ašį iš vakarų į rytus. Jos pusiaujo taškai juda 465 m/s greičiu, todėl Žemė apsisuka apie savo ašį per 24 valandas. Sis jos sukimasis lemia dienos ir nakties kaitą. Į Saulę atsisukusioje Žemės pusėje yra diena, o priešingoje pusėje - naktis. Išimtį sudaro ašigaliai ir jiems artimos sritys. Čia tam tikrą laikotarpį būna tik diena ir tam tikrą laikotarpį - tik naktis. Metų laikų (pavasario, vasaros, rudens, žiemos) kaitą lemia: pastovus 23,5° kampas tarp Žemės sukimosi ašies ir statmens jos orbitos plokštumai; Žemės skriejimas aplink Saulę;nekintama Žemės ašies padėtis erdvėje (ji visą laiką yra lygiagreti pati sau). Žemės sukimosi ašis šiaurėje yra palinkusi į Saulę, todėl kampas tarp ašies ir krypties į Saulę yra mažesnis negu 90°. 

 

Stebėtojui, esančiam Šiaurės pusrutulyje, atrodo, kad Saulė juda dangaus skliautu didesniu lanku ir diena trunka daugiau negu 12 valandų. Tuo tarpu kai Žemė atsiduria taške C, kampas tarp jos sukimosi ašies bei krypties į Saulę pasidaro didesnis negu 90°, Saulė juda mažesniu lanku, diena trunka mažiau nei 12 valandų. Padėtyse B ir D kampas tarp Žemės sukimosi ašies ir krypties į Saulę lygus 90°. Tada Žemėje visur diena ir naktis trunka po 12 valandų. Dėl to, kad Žemė iš tikrųjų netolygiai skrieja elipsine (ne apskritimine) orbita aplink Saulę, kuri yra viename iš elipsės židinių, metų laikai trunka nevienodai. Šiaurės pusrutulyje pavasario trukmė lygi 93 dienoms, vasaros - 94, rudens - 90, žiemos - 89 dienoms. Šiaurės pusrutulyje astronominis pavasaris ir vasara kartu trunka 8 dienomis ilgiau nei ruduo ir žiema. Astronominė metų laikų pradžia Šiaurės pusrutulyje yra tokia:

Įdomu ir tai, kad šalčiausiu Šiaurės pusrutulio metų laiku, apie sausio 3 d., Saulė būna arčiausiai Žemės (147 mln. km atstumu), o šilčiausiu metu, apie liepos 3 d., - toliausiai (152 mln. km atstumu). Nutolusi nuo Saulės Žemė gauna apie 3 % mažiau Saulės energijos, dėl to Šiaurės pusrutulyje vasaros šiek tiek vėsesnės, o žiemos švelnesnės negu Pietų pusrutulyje. Ten Žemė būna arčiausiai Saulės jų vasarą, o toliausiai - žiemą. Be abejo, klimatui Pietų pusrutulyje turi įtakos vandenynų gausa, Šiaurės pusrutulyje - didžiulis Eurazijos žemynas.,br> Regimąjį Saulės judėjimą dangumi mes matome iš aplink Saulę skriejančios Žemės. Žiūrint iš Žemės, atrodo, kad per metus Saulė nueina vieną ratą. Šis metinis Saulės kelias dangumi vadinamas ekliptika (gr. ekleiptike - užtemimas). Saulė keliauja per 13 žvaigždynų, iš kurių 12 vadinami Zodiako žvaigždynais (gr. zodiakas, kilęs iš zoon - gyvūnas; Zodiakui nepriskiriamas Gyvatnešis, kuris yra tarp Skorpiono ir Saulio):

Vidurdienį neįmanoma matyti, kuriame žvaigždyne yra Saulė, nes stipri jos šviesa nustelbia palyginti silpną žvaigždžių spindėjimą. Tad kaip nustatyti Saulės padėtį danguje žvaigždynų atžvilgiu? Žinant, kuriame žvaigždyne Saulė yra vidurnaktį, galima nurodyti, kur ji būna vidurdienį. Dėl to vidurnaktį reikia nustatyti aukščiausiai virš horizonto esantį Zodiako žvaigždyną ir pagal jį numatyti, kur Saulė bus vidurdienį. Pavyzdžiui, jei vidurnaktį aukščiausiai virš horizonto yra Mergelės žvaigždynas, tai vidurdienį Saulė bus Žuvų žvaigždyne.

Žiūrint naktį į žvaigždėtą dangų, atrodo, kad žvaigždės nejuda. Tačiau, užfiksavę kokį nors nejudamą objektą vakare ir ryte, pamatysime, kad žvaigždžių padėtis yra visai kitokia.

Žvaigždžių regimąjį judėjimą dangaus skliautu galima pastebėti ir greičiau. Pakanka į žvaigždę žiūrėti taip, kad jos matymo kryptis sutaptų su kokiu nors nejudamu daiktu, pavyzdžiui, medžio viršūne, stogo kraigu. Pastovėję kiek laiko vienoje vietoje, pamatysime, kad gana greit žvaigždės padėtis pasikeis.

 

 

Padarius ilgalaikę dangaus skliauto nuotrauką, matyti, kad jis sukasi apie ašį, kuri nukreipta beveik į Siaurinę žvaigždę.

Taigi regimasis žvaigždžių sukimasis matomas dėl Žemės sukimosi apie savo ašį, nukreiptą į Šiaurinę žvaigždę.

Regimasis planetų judėjimas dangumi žvaigždžių fone yra kur kas sudėtingesnis nei Saulės ar Mėnulio. Planetos slenka tai į vieną, tai į kitą pusę, dangaus sferoje brėždamos kilpas arba zigzagus. Toks judėjimas periodiškai pasikartoja, pavyzdžiui, Merkurijaus - kas 116 dienų, Marso - kas 780 dienų.

Dėl orbitos ištęstumo atstumas tarp Žemės ir Saulės per ketvirtį paros pakinta net 7000 km.

Prieš 1500 mln. metų Žemė per metus apsisukdavo apie savo ašį 900 kartų (para trukdavo 10 dabartinių valandų), prieš 500 mln. metų - 380 kartų, o dabar apsisuka tik 365 kartus. Žemės para kas 50 000 metų pailgėja viena sekunde.

Graikų astronomas Hiparchas (Hipparchos; apie 190-120 m. pr. Kr.) Saulės apkeliaujamą per metus Zodiako ratą padalijo į 12 vienodo dydžio (30° ilgio ir 16° pločio) dangaus sričių. Jis nurodė ir Saulės buvimo atitinkamame Zodiako žvaigždyne laiką:

Per daugiau negu 2000 metų Saulė jau nebūna atitinkamame Zodiako žvaigždyne Hiparcho nurodytu laiku, o yra pasislinkusi per vieną ženklą, pavyzdžiui, jei Saulė Hiparcho laikais buvo Avino žvaigždyne, tai dabar tuo pat metu ji yra tik Žuvų žvaigždyne - Taigi laikraščiuose skaitome kitiems skirtus horoskopus, nes visais laikotarpiais atsiranda žmonių, kurie aptinka ryšį tarp Saulės, Mėnulio ir planetų išsidėstymo žvaigždynų fone ir tautų, valstybių bei asmenybių vystymosi.