Ocena brak

Planetarne karły

Autor /Machabeusz123 Dodano /05.06.2013

Już na początku XVII wieku Jan Kepler zwrócił uwagę na pustą przestrzeń, która rozciąga się między orBitrai Marsa i Jowisza. On też po raz pierwszy wypowiedział pogląd, że winna tam krążyć jakaś planeta. Ale apel wielkiego uczonego o podjęcie jej poszukiwani; pozostał bez echa. Dopiero półtora Wieku później zainteresowano się bliżej powyższym problemem,,a nawet zorganizowano systematyczne obserwacje ||nieba celem odszukania hipotetycznego ciała.

Wysiłki obserwatorów nie, były daremne, bo 1 stycznia 1801 roku astronom włoski Giuseppe Piazzi (1746-1826) istotnie odkrył na niebie słaby obiekt, który po wnikliwym zbadaniu okazał sję poszukiwaną planetą Jakież jednak było zdziwię nie, gdy wkrótce dostrzeżono trzy podobne obiekty, obiegające Słońce również w przestrzeni.mię-dzy Marsem a Jowiszem. Faktycznie bowiem krąży tam nie jedna wielka planeta, ale setki tysięcy drobnych ciał, zwanych planetoidami lub asteroidami. Są to niewielkie ciała, największa bowiem z nich - Ceres - ma zaledwie 1003 km. średnicy. Tylko około 200 planetoid posiada rozmiary większe od 100 km, a średnice około 500 planetoid wahają się w granicach od 100 do 50 km. Liczbę planetoid o rozmiarach większych niż 1,5 km ocenia się na około pół miliona. Dotychczas jgdnak zaobserwowano jedynie około 5 tysięcy planetoid, z czego tylko dla 2200 można było wyznaczyć orbity z dość dużą dokładnością. i^Kgpdyś poszukiwania nowych planetoid były bardzo pracochłonne. Obserwator sporządzał mapy badanego w ciągu kilku nocy obszaru nieba i następnie porównywał je z atlasefjj nieba.

Gdy na obserwowanym obszarze nieba dostrzegał nieznany obiekt,.musiał jeszcze sprawdzić, czy zmienia on położenie wśród gwiazd. Dopiero ten fakt upoważniał go do stwierdzenia, że odkryta została nowa planetoida. Były to więc bardzo ^jaozolne obserwacje, wymagające dużej wytrwałości i niemałej staranności. Sytuacja uległa zmianie w roku 1891, kiedy to astronom, niemiecki Max Wolf (1863-1932) zastosował do tych prac fotografię. Astrograf prowadzi się za dziennym ruchem sklJgl pienia niebieskiego, toteż gwiazdy są ną fotografii widoczne jako punkty, planetoidy zaś wskutek ruchu orbitalnego jako kreski.

O planetoidach na razie posiadamy niezwykle skąpe wiadomości. Najprawdopodobniej są to nieregularne bryły, przypominające kształtem® zewnętrznym wyglądem księżyce Marsa. Świadczą o tym zmiany blasku planetoid, wynikające—jak się przypuszcza - z ich ruchu wirowego. Na przykład wspomniana Ceres obraca się wokół swej osi raz na 9 godzin i 6 minut, a jeden obrót Westy trwa 10 godzin i 36 minut. Wymienione jednak planetoidy mają dość duże rozmiary i należy sądzie, ksz|ąŁ^mało różni się od kuli.

O wiele większe różnice pod tym względem występują w przypadku mniejszych ciał tego typu, co zresztą jest zupełnie zrozumiałe. Po prostu ich siła ciążenia była za słaba, by przezwyciężyć siły wiązań tworzącej je materii imadać irn-kształty sferyczne. Jest to możliwe dopiero wówczas j! gdy ciało o tej gęstości co planetoidy ma co najmniej 300 km średnicy.

Orbity większości planetoid skupione są w pierścieniu szerokości około 200 mtekm, leżącym pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. Nie są one jednak równomiernią|'w nim rozłożone, gdyż pewnych obszarów unikają, czego początkowo nie potrafiono wyjaśnić. Dopiero wnikliwe badania wykazały, że planetoid nie ma w tych odległościach od Słońca, w których okresy obiegu, zgodnie z trzecim prawem Keplera, są równe 1/2, 1/3 i 2/5 okresu obiegu Jowisza. Na skutek tego poruszające się tam niegdyś planetoidy w krótkich i regularnych odstępach czasu zbliżały się do największej planety Układu Słonecznego. Z czasem jej potężne siły grawitacyjne wyrzuciły „śmiałków” z ich pierwotnych orbit i w ten sposób w pierścieniu planetoid powstały przerwy.

Dla mechaniki nieba niezwykle interesującymi obiektami są planetoidy noszące imiona bohaterów „Iliady”, zwane najczęściej planetoidami trojańskimi lub po prostu Trojańczykami. Poruszają się one w dwóch grupach po tej samej orbicie co Jowisz i obiegają Słońce w takim samym jak on czasie. Znajdują się bowiem na wierzchołkach trójkątów równobocznych, mających za wspólną podstawę odległość Jowisz - Słońce. Wierzchołki te-od nazwiska sławnego matematyka i astronoma francuskiego Józefa L. Lagrange’a (1736-1813)-noszą nazwę „punktów libracyj-nych Lagrange’a”. W oparciu o rozważania teoretyczne stwierdził on już w roku 1788, że gdyby na ciała znajdujące się w tych punktach nie działały inne siły, wówczas pozostawałyby tam na stałe. A taki właśnie przypadek zachodzi w odniesieniu do planetoid trojańskich. Nie mogą one opuścić punktów libracyjnych Lagrange’a, ponieważ ich masa jest znikomo mała w porównaniu z masą Jowisza, a on z kolei ma niewielką masę w stosunku do masy Słońca.

Nie mniej osobliwą grupę stanowią te planetoidy, które mają orbity o wyjątkowo dużych mimo-środach i za każdym obiegiem odwiedzają pobliskie planety. Przykładem może być odkryta w roku 1949 planetoida Ikar, mająca około 800 m średnicy. Przecina ona orbity Ziemi i Wenus, zbliżając się w peryhelium do Słońca zaledwie na odległość 28 min km, czyli jeszcze bardziej niż Merkury. Ale największy mimośród ma orbita odkrytej w roku 1920 planetoidy, która otrzymała nazwisko Miąuela Hidalgo, rozstrzelonego w 1810 roku przez Hiszpanów przywódcy powstania meksykańskiego. Planetoida ta w peryhelium zbliża się do orbity Marsa, lecz oddalając się od Słońca przecina orbitę Jowisza i w aphelium zapędza się prawie do orbity Saturna.

Ciekawie również zachowuje się planetoida Chiron, którą w roku 1977 odkrył Charles T. Kowal, a której żądni sensacji dziennikarze dali miano „dziesiątej planety”. Ma ona wprawdzie tylko około 300 km średnicy, lecz obiega Słońce raz na 50,7 lat w średniej odległości około 2049,4 min km, czyli daleko od pasa planetoid. Porusza się jednak po bardzo wydłużonej orbicie (jej mimośród wynosi 0,37860), toteż odległość ta zmienia się w granicach od 1271,6 do 2627,4 min km. A zatem planetoida Chiron w peryhelium zbliża się do Słońca bardziej niż Saturn, w aphelium zaś oddała od niego prawie do orbity Urana.

Niektóre planetoidy mogą dla odmiany znacznie zbliżać się do Ziemi. Jedną z nich jest planetoida Apollo, obiegająca Słońce w ciągu niespełna dwóch lat. Odkryta została w 1932 roku, kiedy to minęła orbitę naszego globu w odległości 10 min km, a potem zbliżyła się na mniejszą jeszcze odległość do orbity Wenus. W 1980 roku zbliżyła się do Ziemi na odległość 7,5 min km, a dwa lata później minęła ją w odległości około 9 min km. Jeszcze bardziej, bo zaledwie na odległość około 2 min km, zbliża się do naszego globu odkryta w roku 1936 planetoida Adonis. Jej średnica wynosi tylko 300 m, a więc jest to jedna z najmniejszych planetoid, jakie astronomom udało się dotąd poznać. Było to możliwe właśnie dzięki temu, że możemy ją obserwować z tak małej odległości.

Ale najwięcej zajmowano się dotychczas plane-toidą Eros, którą odkrył w 1898 roku astronom niemiecki Karol G. Witt (1866—1946). Obserwacje wykazały, że obiega ona Słońce raz na 1,76 roku w średniej odległości około 218 min km, czyli nieco bliżej niż Mars. Porusza się jednak po orbicie o dość dużym mimośrodzie, toteż w aphelium dociera w okolice pierścienia planetoid, a w peryhelium niemal się ociera o ziemską orbitę i wtedy może się zbliżyć do naszego globu na odległość około 18 min km. W tym czasie jej paralaksa dzienna (geocentryczna) jest większa od jednej minuty kątowej i daje się zmierzyć ze znaczną dokładnością. Dlatego też opozycję planetoidy Eros w latach 1901 i 1931 wykorzystano do pomiaru odległości Ziemi od Słońca.

Spośród wszystkich znanych planetoid Eros wykazuje największe fluktuacje blasku. Dokładna ich analiza oraz pomiary mikrometryczne za pomocą dużych teleskopów wykazują, że ma ona kształt ogórka długości około 35 km i średnicy około 11 km. Siła ciężkości na powierzchni tak małego ciała musi być oczywiście niewielka. Dorosły człowiek ważyłby tam tylko kilkadziesiąt gramów, a kamień wyrzucony przez niego w górę zacząłby obiegać Słońce jako samodzielny obiekt kosmiczny. Lecz taki eksperyment nieprędko będzie mógł być przeprowadzony, ponieważ załogowa wyprawa na Eros na razie nie jest w ogóle brana pod uwagę. W najbliższych latach planuje się jedynie wysłanie w jego kierunku sondy automatycznej, która ma wylądować na powierzchni planetoidy, pobrali z niej próbki gruntu i wrócić na Ziemię. Analiza próbek winna dostarczyć wiele ciekawych informacji o początkach istnienia Układu Słonecznego i rzucić jakieś nowe światło na pochodzenie samych planetoid.

W pierwszej połowie XIX wieku astronom niemiecki Henryk Wilhelm Olbers (1758-1840) wystąpił z poglądem, że między Marsem a Jowiszem krążyła kiedyś duża planeta, która z nieznanych powodów rozpadła się na wiele części, dając początek planetoidom. Ich łączna masa oceniana jest na około 0,001 masy Ziemi, z czego wynikałoby, iż owa hipotetyczna planeta byłaby niewielkim obiektem. Dziś jednak większość astronomów odrzuca powyższą hipotezę, uważając planetoidy za tworzywo, z którego dopiero miała się narodzić planeta. Nie doszło zaś do tego z uwagi na oddziaływanie grawitacyjne potężnego Jowisza, nie dopuszczającego do uformowania się w jego bliskim sąsiedztwie większego ciała. Czy tak było naprawdę, przekonamy się zapewne już w niedalekiej przyszłości.

Na temat pochodzenia komet nie potrafimy na razie nic pewnego powiedzieć. Istnieją wprawdzie liczne hipotezy, lecz żadna nie zyskała pełnej aprobaty uczonych. Najwięcej zwolenników ma pogląd astrofizyka holenderskiego Jana H. Oorta, zakładającego istnienie na peryferiach Układu Słonecznego ogromnego obłoku kometarnego. Obłok ten, zawierający około 100 mld komet, ma kształt pierścienia o średnicy około 100 tysięcy jednostek astronomicznych. W tej odległości wpływ grawitacyjny Słońca jest już bardzo mały, toteż do głosu dochodzą wpływy grawitacyjne sąsiednich gwiazd. Na skutek perturbacji z ich strony co pewien czas jakaś kometa zostaje „wyrwana” z obłoku Oorta i skierowana w kierunku Słońca, które zaczyna obiegać po mniej lub bardziej wydłużonej orbicie. Jedno takie okrążenie może wynosić od kilku do wielu tysięcy lat.

Jedną z największych i najjaśniejszych jest bez wątpienia kometa Halleya, okrążająca Słońce raz na 76 lat. W peryhelium „zanurza się” do wnętrza orbity Wenus, natomiast w aphelium zapędza się daleko za orbitę Neptuna. Była obserwowana wiele razy już przed setkami lat, ale nikt nie zdawał sobie sprawy, że za każdym razem świeci jeden i ten sam obiekt. Stwierdzono to dopiero na początku XVIII wieku w oparciu o sformułowane przez Izaaka Newtona prawo powszechnego ciążenia i'zapiski dawnych astronomów.

Kometa otrzymała nazwisko sławnego astronoma angielskiego Edmunda Halleya (1656-1742), ponieważ to on właśnie w roku 1705 obliczył jej orbitę i zapowiedział powrót do Słońca na rok 1758. Miało to wówczas posmak niemałej sensacji, bo nikt dotąd nie przepowiedział pojawienia się na niebie jakiegoś ciała niebieskiego, a do tego kilkadziesiąt lat naprzód. Niestety, wielki uczony nie dożył tej chwili, lecz o jego zapowiedzi pamiętano i niecierpliwie czekano na zjawienie się komety. Mijał jednak zapowiedziany przez Halleya rok, a kometa nie ukazywała się na niebie. Ale kometa nie zawiodła, pojawiła się na niebie jedynie z niewielkim opóźnieniem. Po prostu Halley w swych rachunkach nie uwzględnił wpływów, jakie na ruch komety wywierają mijane przez nią planety, a zwłaszcza najpotężniejsza z nich - Jowisz.

Poprzedni raz kometa Halleya świeciła na ziemskim niebie w roku 1910, kiedy to przeszła obok naszej planety w odległości około 90 min km. Potem zaczęła się coraz bardziej oddalać od Słońca i wreszcie znikła z oczu obserwatorów, pogrążając się w mrokach przestrzeni międzyplanetarnej. W aphelium swej orbity znalazła się w roku 1948, odkąd z coraz większą szybkością podążała ku Słońcu i w roku 1986 znowu zjawiła się na ziemskim niebie. Tym razem jeszcze bardziej zbliżyła się do Ziemi niż w roku 1910, minęła ją bowiem w odległości około 63 min km. Niestety, tym razem warunki do obserwacji komety nie były korzystne. Z obliczeń polskiego astronoma Grzegorza Sitarskiego wynikało zresztą, że w naszych szerokościach geograficznych najprawdopodobniej nie będzie jej można dostrzec gołym okiem.

Takie obliczenia mają w naszym kraju już bogatą tradycję. Przez wiele lat ruchami komety Halleya zajmował się wybitny astronom polski Michał Kamieński (1879-1973), odtwarzając historię jej 149 powrotów do Słońca, czyli obejmując badaniami okres aż do roku 9542 przed naszą erą. W swych rachunkach uwzględnił zapisy w starych kronikach, cytowanych przez znanego historyka i astronoma polskiego Stanisława Lubienieckiego (1623-1675) w dziele o kometach. Dużą zasługę oddały mu również inne źródła, zwłaszcza zaś prace astronomów francuskich: Aleksandra Pin-gre’a (1711-1796) i F. Baldeta (1885-1964). A ponieważ wzmianki dawnych kronikarzy prawie zawsze związane były z pewnymi wydarzeniami historycznymi, przeto w oparciu o pracę Kamieńskiego usiłowano ustalić ich daty. Obliczono na przykład, iż upadek Troi nastąpił w roku 1150 p.n.e.

Warto wreszcie wspomnieć o hipotezie, że kometa Halleya mogła spowodować zagładę mitycznej Atlantydy. Do tego wniosku doszedł Kamieński wraz ze swym byłym uczniem Ludwikiem Zajdlerem, opierając się na konfrontacji wyników własnych obliczeń ze wzmiankami w dawnych kronikach. Te zaś mówią, iż „roku świata 3503 przed narodzeniem Chrystusa świeciła na niebie kometa i ze Słońca spadł kamień do rzeki Aegos”. Ów kamień nie był oczywiście pochodzenia słonecznego, raczej oderwanym fragmentem od jądra komety Halleya. Ona to bowiem - jak obliczył Kamieński - świeciła wówczas na niebie. A to z kolei dowodzi, że spadki okruchów komety Halleya są udokumentowane historycznie i nie byłoby nic dziwnego w tym, gdyby jeden z nich zniszczył Atlantydę.

Upadek całego jądra komety byłby zapewne krytyczny dla życia na Ziemi. Niemal cała jego energia kinetyczna uwolniłaby się w potężnym wybuchu, i to nawet wtedy, gdyby upadek nastąpil do oceanu. Wyrzucenie do górnych warstw atmosfery wielkiej ilości pyłu i gazów mogłoby spowodować, iż do powierzchni naszej planety docierałoby przez jakiś czas mniej promieniowania słonecznego, toteż nastąpiłby spadek temperatury i zostałaby zahamowana fotosynteza roślin. Po okresie zaś chłodu nastąpiłby okres gorący, wy wołany - podobnie jak na Wenus - efektem cieplarnianym. Polega to na tym, że promieniowanie słoneczne pochłonięte zostaje przez grunt planety i potem emitowane w postaci promieniowania podczerwonego, dla którego gęsta atmosfera stanowi pewną przeszkodę. Z tego właśnie powodu na Wenus jest dużo wyższa temperatura, niż to wynikałoby z jej odległości od Słońca.

A co dziś wiemy o jądrze komety Halleya? Podczas ostatniego powrotu do Słońca była przecież obserwowana nie tylko z Ziemi przez teleskopy, ale badano ją również za pomocą sześciu sond kosmicznych (radzieckie „Vega-1” i „Vega-2”, zachodnioeuropejska „Giotto”, japońskie „Sui-sei” i „Sakigake”, amerykańska „ICE”). Niektóre z nich zbliżyły się do jądra komety na niewielką odległość i kamery wykonywały zdjęcia. Niestety otoczone jest ono gęstym kokonem pyłowym, mającym prawdopodobnie około 1 km grubości, toteż nie udało się dostrzec nawet fragmentu jego powierzchni. Na zdjęciu uzyskanym za pomocą sondy „Giotto” z odległości około 1480 km (po jego przesłaniu kamera została uszkodzona) z trudem jedynie dają się rozróżnić kontury jądra, mającego nieregularny kształt i rozmiary około 15x10 km. Za to doskonale widać na nim obłok gazu, który wydobył się z powierzchni jądra zwróconej ku Słońcu, bo ta przecież jego strona jest w danym momencie najsilniej ogrzewana i na niej znajdują się obszary intensywnego parowania.

Badania wykazały, iż w czasie jednego obrotu wokół osi (trwa to około 52 godziny) każdy metr kwadratowy powierzchni jądra komety Halleya pozbywa się około 2 kg materii. A ponieważ jego powierzchnia wynosi w przybliżeniu 400 km2, nietrudno było obliczyć, że w czasie powrotu do Słońca wyparuje warstwa grubości około 1 metra. Wyparowana materia opuszcza jądro komety na zawsze.

Podobne prace

Do góry