Pod pojęciem Układu Słonecznego rozumiemy Słońce i wszystkie ciała, które poruszają się w jego polu grawitacyjnym. Słońce skupia w swej objętości aż 99,866% masy całego układu. Na inne obiekty przypada 0,134%, z czego planety (ponad 0,133%), komety (0,0003%), księżyce (0,00004%). Na planetoidy wypada tylko jedna dziesięciomilionowa część Układu Słonecznego, liczba zaś określająca procent masy meteoroidów i pyłu międzyplanetarnego miałaby 11 zer po przecinku.
Ruchami wszystkich ciał Układu Słonecznego rządzi prawo powszechnego ciążenia i wypływające z niego trzy prawa Jana Keplera. Podlegają mu nie tylko ciała naturalne, ale także obiekty stworzone przez człowieka (sztuczne satelity Ziemi, statki i sondy kosmiczne). Opisem ruchu zajmuje się specjalny dział astronomii, zwany mechaniką nieba. Znajdujący się najbliżej Słońca punkt orbity nazywa się peryhelium, a najbardziej od niego oddalony - aphelium, natomiast wielkości określające położenie orbity w przestrzeni, jej rozmiary i kształt noszą nazwę elementów orbity. Znając je można obliczyć położenie planety w dowolnym momencie czasu, wykorzystując w tym celu wspomniane prawa Keplera.
Pod względem ruchu system planetarny Słońca charakteryzują następujące cechy:
- wszystkie planety obiegają Słońce w jednym i tym samym kierunku,
- wszystkie planety (oprócz Wenus, Urana i prawdopodobnie Plutona) obracają się wokół swych osi w tym samym kierunku, w którym obiegają Słońce,
- orbity wszystkich planet (za wyjątkiem Merkurego i Plutona) mają bardzo małe mimośrody, a więc kształtem niewiele różnią się od kół,
- orbity wszystkich planet (za wyjątkiem Merkurego i Plutona) leżą prawie w jednej płaszczyźnie, nieznacznie tylko nachylonej względem płaszczyzny równika słonecznego,
- Słońce obraca się wokół swej osi w tym samym kierunku, w którym poruszają się obiegające je planety,
- większość księżyców porusza się po orbitach o kształcie zbliżonym do kół,
- większość księżyców obiega macierzyste planety w tym samym kierunku, w którym one obiegają Słońce,
- orbity księżyców są przeważnie nieznacznie tylko nachylone względem płaszczyzny równików macierzystych planet.
Według masy, wielkości i gęstości planety dzielą się na dwie odrębne grupy. Do pierwszej, zwanej grupą ziemską, zaliczamy Merkurego, Wenus, Ziemię, Marsa. Tworzą je więc planety o stosunkowo małych masach i niewielkich rozmiarach, ale za to dużych gęstościach. Do drugiej zaliczany jest Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. Są to dla odmiany planety o bardzo dużych masach i rozmiarach, ale o małych gęstościach. Na przykład średnia gęstość Jowisza wynosi zaledwie 0,24 średniej gęstości Ziemi, a średnia gęstość Saturna jest nawet mniejsza od gęstości wody. Mimo to na planety grupy jowiszowej przypada aż 99,3% masy planet naszego Układu Słonecznego, z czego można by zbudować 447,9 globów tej wielkości co Ziemia. A zatem planety ziemskiej grupy w sumie skupiają w swych objętościach zaledwie 0,7% ogólnej masy wszystkich planet.
Wszystkie planety są ciałami zimnymi, świecącymi jedynie odbitym blaskiem słonecznym. Ich blask na ziemskim niebie zależny jest więc nie tylko od odległości od Ziemi, ale i od odległości od Słońca. Ważną rolę odgrywa w tym przypadku również rzeźba powierzchni planety i rodzaj materii, z której jest ona utworzona. Gdy planeta posiada atmosferę o odpowiedniej gęstości, światło słoneczne odbija się od jej zewnętrznych warstw. W tym przypadku blask planety w dużym stopniu uzależniony jest od składu chemicznego otoczki gazowej.
Dookoła sześciu planet Układu Słonecznego krążą księżyce, które także swój blask zawdzięczają odbitemu światłu słonecznemu. Liczba księżyców krążących wokół planet:
- Jowisz 29 nazwanych i 12 jeszcze nie nazwanych,
- Saturn 18 nazwanych i 12 nie nazwanych oraz 7 pierścieni,
- Uran 15 księżyców i 11 pierścieni,
- Neptun 2 księżyce i 4 pierścienie,
- Mars 2 księżyce,
- Pluton i Ziemia po jednym,
- Merkury i Wenus – nie odkryto księżyców.
Pluton jest najdalszą znaną planetą i dlatego jego orbitę traktuje się jako granicę Układu Słonecznego. Jeżeli jednak weźmiemy pod uwagę nie tylko planety, lecz także i drobne ciała takie jak na przykład komety, wówczas granice naszego systemu planetarnego trzeba umieścić znacznie dalej od Słońca. Nie ma zresztą pewności, czy Pluton jest rzeczywiście najdalszą planetą. Astronomowie nie wykluczają bowiem możliwości istnienia przynajmniej jeszcze jednej planety, poruszającej się poza jego orbitą. Za istnieniem jej przemawia wiele faktów, głównie zaś niewielkie odchylenia w ruchu Urana, czego nie daje się wyjaśnić zaburzającym oddziaływaniem Neptuna i Plutona.
Odległości planet od Słońca wzrastają w zadziwiająco prawidłowy sposób. zauważyli to już w XVIII wieku uczeni Johann K. Titius i Johann E. Bode, którzy stosunki odległościowe w naszym systemie planetarnym ujęli w odpowiednią regułę, zwaną dziś regułą Titiusa-Bodego. Zgodnie z nią średnie odległości planet od Słońca, wyrażone w jednostkach astronomicznych, spełniają następującą zależność:
a = 0,4 + 0,3 • 2 n
gdzie „a“ oznacza odległość danej planety od Słońca, a „n“ liczby przybierające dla kolejnych planet takie oto wartości: 0, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128. Obliczone w oparciu o powyższą zasadę odległości planet od Słońca są bardzo zbliżone do odległości rzeczywistych.
Z nieznanych powodów orbita Neptuna nie spełnia reguły Titiusa-Bodego. Natomiast zgodnie z nią między Marsem a Jowiszem powinna krążyć planeta, której średnia odległość od Słońca byłaby równa 2,8 j.a. Faktycznie zaś porusza się tam tysiące drobnych ciał zwanych planetoidami lub asteroidami. Niegdyś sadzono, że są to resztki planety, która z nieznanych powodów rozpadła się na drobne kawałki. Dziś jednak niektórzy astronomowie odrzucają powyższą hipotezę, uważając planetoidy za pierwotne tworzywo, z którego przed miliardami lat powstawały planety. Widocznie między Marsem a Jowiszem tworzywa tego było za mało, by mogła się tam narodzić planeta.
Resztkami pierwotnego tworzywa planetarnego są prawdopodobnie także komety, obiegające Słońce po bardzo wydłużonych orbitach. Składają się one z luźnych okruchów skalnych skutych wodnym lodem, zamarzłym amoniakiem i metanem. W czasie zbliżania do Słońca zamarzła materia pod wpływem ciepła paruje i kometa otacza się rozległą otoczką gazową, a umykające z niej gazy i cząsteczki pyłu tworzą długi, wspaniały warkocz. Przy każdym więc powrocie do Słońca ubywa lodu wiążącego bryłki skalne, skutkiem czego są one coraz luźniej ze sobą związane, a w końcu kometa rozpada się na tysiące drobnych ciał, zwanych meteoroidami. Ich roje poruszają się po pierwotnej orbicie, gdy zaś zbliżą się do naszej planety na niewielką odległość, wówczas spadają na nią i wtedy na niebie obserwujemy deszcz meteorytów. Wpadając bowiem do ziemskiej atmosfery bryłki materii rozgrzewają się na skutek tarcia o cząstki powietrza, dając zjawisko gwiazd spadających.
W przestrzeni między planetarnej znajdują się również pojedyncze okruchy skalne, okrążające Słońce po eliptycznych orbitach. One także zbliżają się do Ziemi i wpadają w jej atmosferę. Mniejsze bryłki spalają się w niej całkowicie, większe jednak tylko obtapiają się i w takiej postaci spadają na powierzchnię Ziemi. Te spadłe z nieba kamienie nazywamy meteorytami. Do niedawna była to jedyna materia kosmiczna, którą można było poddawać badaniom laboratoryjnym.
Leszek Zyskowski |
