Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Zapisz jako PDF Udostępnij materiał

Warto przeczytać

PlanetyplanetaPlanety skaliste w Układzie Słonecznym to planety znajdujące się najbliżej Słońca, w wewnętrznej części układu. Oddzielone są od dalszych części układu pasem planetoidplanetoida = asteroidaplanetoid. Dwie najważniejsze cechy charakteryzujące planety skaliste to:

– mała masa i małe rozmiary,

– stała powierzchnia.

Planety skaliste mają masy mniejsze od masy Ziemi (Ziemia jest największą planetą skalistą Układu Słonecznego). Ze względu na swój rozmiar i materiał, z którego są zbudowane, mają większą średnią gęstość od planet gazowych. Struktura wewnętrzna składa się z trzech warstw podstawowych:

– metaliczne jądro – żelazne lub żelazno‑niklowe,

– płaszcz – zbudowany ze skał zazwyczaj w stanie stałym, stanowiący większość masy,

– skorupa – zbudowana ze skał w stanie stałym, odróżniających się chemicznie od skał w płaszczu.

Część jądra w niektórych planetach może być płynna, co powoduje efekt dynamoefekt dynamoefekt dynamo i wytworzenia się pola magnetycznego wokół danej planety. W Układzie Słonecznym jedynie Ziemia cechuje się dość silnym polem magnetycznym, które chroni ją przed szkodliwą częścią promieniowania słonecznego. Merkury ma bardzo słabe pole magnetyczne, którego wartość natężenia stanowi zaledwie 1% pola ziemskiego. Wokół Wenus i Marsa nie wykryto pola magnetycznego, mimo wielu badań. Natężenie pola magnetycznego zależy od wielkości jądra, szybkości obrotu oraz ruchów konwekcyjnych w ciekłym jądrze. Im mniejsza planeta, tym szybciej w skali astronomicznej stygnie. Prawdopodobnie wszystkie planety skaliste miały kiedyś pola magnetyczne, ale wskutek powolnego obrotu i zastygania wnętrza planety pole magnetyczne zniknęło.

Skorupa planet skalistych tworzy stałą powierzchnię, która ulega wielu zjawiskom, takim jak: erozja, uderzenia innych ciał niebieskich, wulkanizm, promieniowanie i tektonika płyt skorupy. W większości przypadków skorupa kształtuje się właśnie wskutek wielu procesów wewnętrznych i procesów związanych z otoczeniem planety i jej atmosferą.

Rs7abROet5iho
Rys. 1a. Wygląd z zachowaną skalą rozmiarów planet skalistych Układu Słonecznego [Źródło: NASA/Lunar and Planetary Institute]
R18vDe6vy7EDV
Rys. 1b. Budowa wewnętrzna planet skalistych Układu Słonecznego [Źródło: NASA, translation: Szczureq / Public domain]

nazwa

Merkury

Wenus

Ziemia

Mars

Średnia odległość od Słońca

0,39 AU

0,72 AU

1,00 AU

1,52 AU

Masa

3,30⋅10Indeks górny 23 kg

0,055 masy Ziemi

4,87⋅10Indeks górny 24 kg

0,815 masy Ziemi

5,97⋅10Indeks górny 24 kg

1 masa Ziemi

6,42⋅10Indeks górny 23 kg

0,107 masy Ziemi

Promień średni

4880 km

6051 km

6371 km

3389 km

Gęstość średnia

5427 kg/mIndeks górny 3

5243 kg/mIndeks górny 3

5514 kg/mIndeks górny 3

3933 kg/mIndeks górny 3

Przyciąganie grawitacyjne na powierzchni (gIndeks dolny z oznacza przyspieszenie ziemskie)

3,7 m/sIndeks górny 2

0,38 gIndeks dolny z

8,87 m/sIndeks górny 2

0,904 gIndeks dolny z

9,807 m/sIndeks górny 2

1 gIndeks dolny z

3,72 m/sIndeks górny 2

0,3794 gIndeks dolny z

Liczba księżyców

0

0

1

2

Tabela 1. Podstawowe informacje o planetach skalistych Układu Słonecznego.

Powierzchnia każdej z planet skalistych Układu Słonecznego wykazuje inne cechy charakterystyczne.

Merkury

Powierzchnia Merkurego została ukształtowana miliardy lat temu. Merkury nie ma atmosfery. Prawdopodobnie stracił ją we wczesnych fazach formowania się Układu Słonecznego podczas zderzenia z innym masywnym ciałem niebieskim lub jego atmosfera została całkowicie wywiana przez wiatry słoneczne. Ze względu na brak atmosfery, planeta ta jest narażona na uderzenia innych ciał niebieskich, nawet tych najmniejszych. Z tego powodu powierzchnia Merkurego w całości pokryta jest kraterami różnej wielkości. Na części z nich widać oznaki erozji. W dużych kraterach znajdują się mniejsze, część z nich nachodzi na siebie. Na powierzchni Merkurego wykryto wygasłe stożki wulkaniczne w centralnych częściach kraterów. Prawdopodobnie uderzenie innego ciała niebieskiego spowodowało pęknięcie skorupy i wytworzenie się wulkanu, który wygasł w czasie ewolucji planety.

Wenus

Druga co do wielkości planeta skalista Układu Słonecznego ma bardzo gęstą i grubą atmosferę skrywającą powierzchnię ukształtowaną przez procesy magmowe. Powierzchnia Wenus została zbadana dzięki radarom, ponieważ nie jest dostrzegalna z orbity. Większość powierzchni pokryta jest stożkami wulkanicznymi, rzekami zastygłej magmy. Duże ilości wyrzucanej z wnętrza magmy i gazów wytworzyły w atmosferze Wenus efekt cieplarniany. Prawdopodobnie setki milionów lat temu na Wenus były zupełnie inne warunki fizyczne niż te obecnie obserwowane. Możliwe jest, że Wenus na początku swojego istnienia znacznie bardziej przypominała Ziemię. Ponadto na Wenus znajdują się nieliczne kratery uderzeniowe, a ich średnica jest większa niż 3 km. Gęsta atmosfera sprawia, że drobne ciała niebieskie wpadające w nią zostają częściowo wyhamowane i rozpadają się, przez co nie uderzają w powierzchnię z ogromną siłą i nie tworzą krateru. W erze Wielkiego Bombardowania, która miała miejsce na początku formowania się Układu Słonecznego, planeta była narażona na silne uderzenia, teraz jest to prawie niemożliwe.

Ziemia

Powierzchnia Ziemi wyróżnia się na tle pozostałych powierzchni planet skalistych. Większość powierzchni pokryta jest wodą. Dzięki obecności wody na lądach panuje również duża różnorodność. Wulkanizm na Ziemi jest cały czas zauważalny. Na powierzchni planety istnieją wulkany wygasłe, jak i aktywne. Część wulkanów znajduje się na dnie oceanów, a ich wybuchy powodują trzęsienia ziemi i ogromne fale tsunami. Skorupa Ziemi zbudowana jest z płyt tektonicznych, które nasuwają się na siebie. To zjawisko formuje w bardzo znaczącym stopniu powierzchnię naszej planety. Na Ziemi również znajdują się kratery uderzeniowe, ale uległy one znacznej erozji. Największe kratery zostały zalane przez wodę, porośnięte roślinnością lub zniszczone przez człowieka. Atmosfera Ziemi chroni ją przed uderzeniami, podobnie jak atmosfera Wenus. W atmosferę ziemską każdego dnia spadają drobne ciała niebieskie. W nocy potocznie nazywane są spadającymi gwiazdami. Efekt obserwowany w nocy jest wynikiem rozgrzewania się tego ciała w naszej atmosferze i jonizacji powietrza, którą widać zwykle tylko przez ułamek sekundy jako ślad po przelocie. Większość tych ciał nie dolatuje do powierzchni. Największe spadają w postaci meteorytu, pozostawiając po sobie krater.

Mars

Ostatnia planeta skalista Układu Słonecznego nazywana jest „czerwoną planetą”. Obserwowana nieuzbrojonym okiem, ma pomarańczowo‑czerwony kolor. Cała powierzchnia Marsa pokryta jest brunatnym pyłem, który jest rdzą. Miliardy lat temu prawdopodobnie na powierzchni Marsa było dużo żelaza, a w jego atmosferze większe niż dziś ilości tlenu. Tlen reagował z żelazem, utleniając go, i spowodował utworzenie się rdzawego pyłu na całej powierzchni. Czasami w niewielkiej, rzadkiej atmosferze Marsa pojawiają się wiatry, powodując ogromne burze pyłowe na całej planecie. W tym czasie nie widać powierzchni Marsa. Mimo niewielkiej atmosfery, na Marsie pojawiają się też chmury, powstałe w wyniku sublimacji czap lodowych na biegunach. Bardzo podobnie zachowują się chmury na Ziemi – pojawiają się i znikają przesuwane przez wiatr i ruchy w atmosferze.

Od wielu lat naukowcy skupiają się na badaniu planet skalistych w celu znalezienia miejsca, w którym człowiek mógłby w przyszłości zamieszkać. Każda planeta posiadająca stałą powierzchnię teoretycznie może zostać zasiedlona przez ludzi. Jednak planety skaliste Układu Słonecznego mają cechy, które nie sprzyjają człowiekowi. W atmosferach Wenus i Marsa jest bardzo dużo dwutlenku węgla, a niemal całkowicie brakuje tlenu. Do tego na żadnej z tych planet nie ma stałego źródła wody, bez której człowiek nie jest w stanie żyć. Naukowcy cały czas poszukują planet pozasłonecznych. Znane są tysiące planet pozasłonecznych, jednakże większość z nich to gazowe olbrzymy. Planety skaliste, ze względu na ich niewielką masę i rozmiary, są trudniejsze do wykrycia i można tego dokonać tylko niektórymi metodami. Mimo to, skaliste planety pozasłoneczne prawdopodobnie są szeroko rozpowszechnione we Wszechświecie. W XXI wieku, dzięki postępowi technologicznemu, możemy nie tylko odkrywać, ale również i badać powierzchnie i atmosfery planet krążących wokół innych gwiazd niż Słońce. Duże nadzieje pokłada się w budowanym obecnie teleskopie kosmicznym Jamesa Webba. Ma on być następcą kosmicznego teleskopu Hubble’a, a jego wystrzelenie w kosmos zaplanowano na 2021 rok. Znanych jest kilkanaście planet bliźniaczo podobnych do Ziemi, znajdujacych się w ekosferzeekosferaekosferze, gdzie może istnieć ciekła woda, umożliwiająca życie. Niestety, człowiek nie potrafi przemieścić się do innego układu planetarnego. Taka podróż zajęłaby setki tysięcy lat. Najbliższą Ziemi planetą nie należącą do naszego układu planetarnego, a z dużym prawdopodobieństwem skalistą, jest Proxima Centauri b. Krąży ona wokół najbliższej Słońcu gwieździe Proxima Centauri. Gwiazda ta jest znacznie mniejsza i słabsza niż Słońce, dlatego jej planeta okrąża ją w odległości zaledwie 0,05 jednostek astronomicznych.

ROrM3GWeCoSwR
Rys. 2. Artystyczna wizja powierzchni planety Proxima Centauri b. Nad horyzontem widać trzy gwiazdy: Proxima Centauri (gwiazda macierzysta) oraz Alfa Centauri i Beta Centauri – dwie gwiazdy należące do układu potrójnego gwiazd wraz z Proxima Centauri. [Źródło: ESO/M. Kornmesser]

W kosmosie prawdopodobnie istnieje ogromna liczba planet skalistych. Szacuje się, że co najmniej połowa gwiazd ma swój własny układ planetarny. Dzięki kosmicznym teleskopom, które dokonują obserwacji z orbity okołoziemskiej, cały czas odkrywane są nowe egzoplanety. Rozwój technologiczny XXI wieku zapewne umożliwi odkrywanie i badanie planet tak małych, jak planety skaliste typu ziemskiego.

Słowniczek

jednostka astronomiczna (1 AU)
jednostka astronomiczna (1 AU)

(ang. astronomical unit) - średnia odległość Ziemi od Słońca, używana przy określaniu odległości planet i obiektów w układach planetarnych.

planetoida = asteroida
planetoida = asteroida

(ang. asteroid, z gr. planētai 'wędrowiec' + eídos 'postać') - małe ciało niebieskie o rozmiarach od kilku metrów do kilku tysięcy kilometrów, posiadające stałą powierzchnię, okrążające gwiazdę. W Układzie Słonecznych tworzą pas planetoid, który oddziela planety wewnętrzne (skaliste) od zewnętrznych (gazowych).

planeta
planeta

(ang. planet, z gr. planētai 'wędrowiec') - okrąża gwiazdę, a na swej orbicie nie ma innych ciał (wyczyściła swoją orbitę); posiada masę mniejszą niż masa wymagana do przeprowadzenia fuzji jądrowej deuteru (czyli ok. 13 mas Jowisza); spełnia wymagania minimalnej masy, tzn. kryterium równowagi hydrostatycznej – jest w stanie utrzymywać kształt kulisty. Planety okrążające inne gwiazdy niż Słońce nazywane są egzoplanetami lub planetami pozasłonecznymi.

efekt dynamo
efekt dynamo

(ang. dynamo effect) - efekt stosowany do wyjaśnienia istnienia pola magnetycznego Ziemi lub innych ciał niebieskich. Obecnie przeważa opinia, że ruchy wirowe i konwekcyjne ciekłego jądra powodują powstawanie prądu wytwarzającego pierwotne pole magnetyczne.

ekosfera
ekosfera

(ang. ecosphere, z gr. *oikos '*dom' *+ sphaira '*kula') – strefa wokół gwiazdy, o kształcie zbliżonym do warstwy sferycznej, w której obrębie na wszystkich znajdujących się planetach mogą panować warunki fizyczne i chemiczne umożliwiające powstanie, utrzymanie i rozwój organizmów żywych, z których za najistotniejsze uważane jest istnienie ciekłej wody.