Układ Słoneczny

Cele:
Uczeń:
- wymienia elementy Układu Słonecznego;
- odróżnia planety od planet karłowatych;
- przedstawia cechy różnych ciał niebieskich;
- wyjaśnia przyczyny różnic między planetami olbrzymimi i ziemskimi;
- prezentuje podstawowe cechy poszczególnych planet Układu Słonecznego.

Treści przedstawiane na lekcji:
Planety powstały prawdopodobnie wraz ze Słońcem z obłoku materii międzygwiezdnej. Proces zagęszczenia centralnego spowodował najpierw powstanie gwiazdy, a z reszty pyłu znajdującego się w otoczeniu Słońca powstawały skalne bryły, tzw. planetozymale, a z nich większe planety. Ciepło we wnętrzu planet jest wynikiem kolizji większych brył ze sobą.
Planety wraz ze Słońcem tworzą Układ Słoneczny, który prawdopodobnie powstawał już od 4,6 mld lat temu, a obecnie składa się z planet ziemskich: Merkurego (0), Wenus (0), Ziemi (1), Marsa (2), oraz:
planet olbrzymich:
- gazowych: Jowisza (79), Saturna (82);
- lodowych: Uranu (27), Neptuna (14)
W nawiasach podano ilość rozpoznanych do tej pory księżyców każdej planety. Planety ziemskie i olbrzymie różnią się składem chemicznym. Występujące bliżej Słońca, mają więcej pierwiastków ciężkich, które są podstawą tworzenia skał. W planetach dalszych koncentruje się więcej pierwiastków i związków lżejszych, typu: wodór, hel, woda, amoniak czy metan.
Oprócz planet i księżyców, w Układzie Słonecznym znajduje się jeszcze wiele innych ciał niebieskich, np.:
- planety karłowate: Pluton, Eris, Ceres, MakeMake, Haumea; różnią się one od zwykłych planet wielkością i tym, że nie oczyściły jeszcze sąsiedztwa swojej orbity z innych obiektów (znajdują się np. w pasie planetoid);
- planetoidy rozdzielające planety ziemskie od olbrzymich i te występujące w Pasie Kuipera, Oorta i w dysku rozproszonym;
- meteory, czyli odłamki skalne, które jeśli dostaną się do atmosfery planety, to na skutek tarcia ulegają spalaniu.
Towarzyszy temu zjawisko tzw. „spadających gwiazd”. Jeśli meteor nie ulegnie całkowitemu spaleniu do czasu zetknięcia się z powierzchnią Ziemi, przybiera nazwę meteorytu. Ostatnio takie zdarzenie miało miejsce w Czelabińsku w Rosji.
- komety, niewielkie obiekty o rozmiarach od 1 do 10 km składające się z lodu i pyłu zestalonego gazami. Poruszają się wokół Słońca po orbitach eliptycznych. Zdarza się, że jedno okrążenie zajmuje im setki tysięcy lat. Gdy zbliżają się do Słońca zaczynają sublimować. Ich jądro najpierw spowija coraz jaśniejsza atmosfera, zwana komą, potem rozwijają się warkocze skierowane w stronę przeciwną niż Słońce – jasny: gazowy, ciemny: pyłowy.
Planety Układu Słonecznego mają następujące cechy:
Merkury jest najmniejszą planetą. W miejscach nagrzanych temperatura dochodzi do 450⁰C, nocą stygnie do -170⁰C. Merkury obiega Słońce co kwartał, a obraca się wokół własnej osi co prawie 60 dni. Doba trwa tam więc ponad dwa lata. Na swej powierzchni posiada liczne kratery. Atmosfera Merkurego jest bardzo nikła i składa się głównie z helu.
Wenus to planeta o podobnej wielkości i masie do Ziemi. Obiega Słońce w 2/3 roku i nieco dłużej trwa jego obrót wokół własnej osi. Jego atmosfera jest bardzo gęsta i składa się przede wszystkim z dwutlenku węgla, kwasu solnego i siarkowego. Obecność dwutlenku węgla wywołuje tzw. efekt cieplarniany. Temperatura na tej planecie osiąga wartości bliskie 500⁰C. Na powierzchni jest duża aktywność wulkaniczna. Jest ona zaledwie 40 mln km od Ziemi, dlatego jest bardzo dobrze widoczna gołym okiem.
Mars jest prawie połowę mniejszy od Ziemi, a jego obieg wokół Słońca trwa prawie dwa lata, ale obrót wokół osi jest niewiele większy niż doba ziemska. Mars ma rzadką i przejrzystą atmosferę, a jej skład jest najbardziej zbliżony do atmosfery ziemskiej: dwutlenek węgla, tlen, para wodna. Zaobserwowano nawet zjawiska przypominające opady na Ziemi, pomimo, że tej wody na Marsie jest 100 razy mniej. Temperatura na Marsie zależy od pory dnia i waha się w granicach od -900C do paru stopni powyżej 0.
Jowisz jest największą planetą Układu Słonecznego. Jego obieg wokół Słońca trwa prawie 12 lat, a okres obrotu zaledwie 10 godz. Z tego powodu planeta ta jest mocno spłaszczona w wyniku działania dużej siły odśrodkowej. Głównymi składnikami atmosfery Jowisza są wodór i hel, a także metan i amoniak. Temperatura Jowisza wynosi -100⁰C.
Saturn jest ostatnią planetą widoczną okiem nieuzbrojonym niewiele mniejszą od Jowisza. Jego obraz nie różni się w zasadzie od widoku gwiazdy. Obiega Słońce w ciągu prawie 30 lat, a obraca się podobnie jak Jowisz w 10 godzin. Ma charakterystyczny pierścień złożony z meteoroidów, które pochodzą z większej bryły rozerwanej przez siły przypływowe planety. Skład chemiczny atmosfery Saturna jest podobny do atmosfery Jowisza (H, He, CH4, NH3), a jego temperatura jeszcze niższa: -165⁰C.
Uran to planeta będąca tak daleko od Słońca (2,9 mld km), że obiega ją co 84 lata. Okres obrotu planety wynosi 17 godzin, co także przyczyniło się do znacznego jej spłaszczenia. Atmosfera Uranu także zawiera wodór i metan. Temperatura wynosi -210⁰C. Uran też posiada pierścień, który jest zbudowany ze stosunkowo grubych brył, rzędu 1m.
Neptun obiega Słońce co 165 lat, a wokół osi obraca się co 16 godzin. Jego atmosfera zawiera metan i wodór, jak w przypadku pozostałych planet olbrzymów. Temperatura wynosi -215⁰C. Jest odległy od Słońca o 4,5 mld km.
Planety zostały odkryte także poza Układem Słonecznym. Zawdzięczamy to przede wszystkim znanemu polskiemu astronomowi: Aleksandrowi Wolszczanowi, który jako pierwszy udokumentował istnienie takiej planety w roku 1992.

Zadania i polecenia:
Minimum:
1. Wymień znane Ci elementy Układu Słonecznego.
2. Wyjaśnij prawdopodobną genezę powstania planet.
3. Jaka jest różnica między planetami, a planetami karłowatymi.
4. Wymień podstawowe cechy charakterystyczne planet Układu Słonecznego.
Na lepszą ocenę:
1. Co zawdzięczamy Aleksandrowi Wolszczanowi?
2. Które cechy uniemożliwiają rozwój życia na planetach Układu Słonecznego, poza Ziemią?
3. Wymień nazwy planet karłowatych i pasów planetoid znajdujących się w Układzie Słonecznym.

Zapis lekcji:
1. Powstanie Układu Słonecznego i jego elementy.
2. Różnice między planetami, a planetami karłowatymi.
3. Znaczenie osiągnięcia Aleksandra Wolszczana.