Vesmír

Vesmír zahrnuje hmotu, energii a časoprostor. Vznikl asi před 13,8 miliradami let při tzv. „velkém třesku“ a stále se rozpíná. Jevy za hranicemi zemské atmosféry (např. vesmírnými tělesy, ději ve vesmíru) se zabývá astronomie, vesmírem jako celkem pak kosmologie.

Galaxie, hvězdy a planetární soustavy

Hvězdy jsou typem vesmírných objektů, v nichž se díky termojaderné fúzi (hlavně vodíku – \mathrm{H} na helium – \mathrm{He}) uvolňuje energie. Soustavy těles obíhajících hvězdu se nazývají planetární soustavy, patří mezi ně i Sluneční soustava.

Ve větším měřítku je hmota ve vesmíru gravitací seskupena do galaxií. Galaxie, v níž se nachází Země, se nazývá Galaxie (či Mléčná dráha). Střed Galaxie se nachází ve směru souhvězdí Střelce.

Pozorování vesmíru

Jako souhvězdí se označují přesně vymezené oblasti na obloze. Obsahují jasné hvězdy, které tvoří zdánlivé útvary. Hvězdy v rámci jednoho souhvězdí mohou být od Země značně různě vzdálené. Pozice hvězd na obloze se velmi pomalu mění. Vlivem sklonu zemské osy se také mění viditelnost souhvězdí v rámci roku.

Na severním nebeském pólu se nachází hvězda Polárka, nejjasnější hvězdou na noční obloze je Sirius.

Kromě hvězd lze na obloze pozorovat např. Měsíc, planety Sluneční soustavy, komety či jiné galaxie.

Menší kosmická tělesa se nazývají meteoroidy, při průletu atmosférou Země mohou vyvolat světelný jev – meteor. Materiál dopadlý na zem se pak označuje jako meteorit.

Jednotky a měření ve vesmíru

Běžnou jednotkou vzdálenosti v kontextu vesmíru je světelný rok (light year, ly). Je to vzdálenost, kterou světlo urazí za 1 rok.

Astronomická jednotka (astronomical unit, au) odpovídá zhruba vzdálenosti Země od Slunce, tj. 150 milionům km. 1 ly ≐ 63 241 au.

Výzkum vesmíru

K pozorování vesmíru lze využít dalekohledy. Na Zemi mohou být např. součástí hvězdáren, mohou se ale nacházet i ve vesmíru (např. Hubbleův vesmírný dalekohled, Vesmírný dalekohled Jamese Webba). Mnohá data o vesmíru lze získávat pomocí sond. Mezinárodní vesmírná stanice (ISS) funguje jako laboratoř v kosmu.

Co se týče historie, první umělou družicí Země byl sovětský Sputnik 1, prvním člověkem ve vesmíru byl Jurij Gagarin. Prvním člověkem na Měsíci se v roce 1969 stal Američan Neil Armstrong.

Výzkumem vesmíru se zabývá např. NASA (National Aeronautics and Space Administration) sídlící ve Spojených státech, Čínská národní vesmírná agentura (CNSA) či evropská ESA (European Space Agency).

Sluneční soustava je planetární soustava, v jejímž středu se nachází Slunce.

Slunce

Slunce je v současnosti hvězda hlavní posloupnosti. Tvoří asi 99,8 % hmotnosti celé sluneční soustavy. Probíhá v něm termojaderná fúze (zejména vodíku – \mathrm{H} na helium – \mathrm{He}), čímž se uvolňuje energie (pro život je významné hlavně teplo a viditelné světlo).

Planety

Kolem Slunce obíhá osm planet. Všechny planety obíhají stejným směrem, přibližně v odpovídající rovině (rovině ekliptiky). Mezi planety patří (směrem od Slunce):

• Merkur – Nejmenší planeta s výraznými rozdíly teplot.
• Venuše – Má hustou atmosféru s vysokým obsahem oxidu uhličitého (\mathrm{CO_2}), což způsobuje silný skleníkový efekt a vysokou teplotu v atmosféře (asi 464 °C). Na noční obloze je druhým nejjasnějším tělesem po Měsíci, označuje se jako jitřenka či večernice.
• Země – Jediné známé místo se životem. Její přirozenou družicí je Měsíc. Informace o Zemi z pohledu geologie/geografie lze nalézt v tématu Stavba země.
• Mars – Červenooranžově zbarvená planeta (na povrchu je množství oxidů železa). Průměr na rovníku odpovídá asi 53 % průměru Země. Mars má slabou atmosféru převážně z oxidu uhličitého. Nachází se zde nejvyšší sopka Sluneční soustavy – Olympus Mons. Mars má dvě měsíce – Phobos a Deimos.

Výše uvedené čtyři planety se označují jako terestrické (podobné Zemi, kamenné).

• Jupiter – Plynný obr, největší planeta Sluneční soustavy. Má více než 95 měsíců (mezi největší patří tzv. Galileovy měsíce: Io, Europa, Ganymedes, Callisto). Jeho výrazná gravita ovlivňuje další objekty (planetky, komety aj.).
• Saturn – Plynný obr s výraznými prstenci (ty jsou převážně z ledu).
• Uran – Ledový obr.
• Neptun – Ledový obr s extrémně silným prouděním atmosféry.

Planety Sluneční soustavy jsou viditelné ze Země na noční obloze (pouhým okem nelze pozorovat jen Neptun). Odrážejí světlo ze Slunce.

Další tělesa a útvary

Kromě planet Sluneční soustava obsahuje trpasličí planety (Ceres, Pluto, Haumea, Makemake a Eris), planetky, meteoroidy (menší kamenná tělesa s průměrem v řádu km) či komety. Menší tělesa jsou soustředěna zejména v Hlavním pásu planetek mezi oběžnou drahou Marsu a Jupiteru. Za oběžnou drahou Neptunu se nachází Kuiperův pás. Předpokládá se, že na samém okraji soustavy je kulovitý Oortův oblak.

Tři Keplerovy zákony formuloval Johanes Kepler na základě pozorování pohybu planet kolem Slunce.

• 1. Keplerův zákon (zákon trajektorií) popisuje tvary oběžných drah planet ve Sluneční soustavě.
• 2. Keplerův zákon (zákon ploch) vysvětluje změny rychlosti planety během oběhu.
• 3. Keplerův zákon (zákon period oběhu) popisuje vztah mezi velikostí oběžné dráhy a dobou oběhu.

Druhý a třetí zákon platí obecně i pro jiná tělesa (např. komety) a pro obíhání kolem jiných gravitačních center (např. družice kolem Země).

První Keplerův zákon se nazývá také zákon trajektorií.

Planety se kolem Slunce pohybují po málo výstředných elipsách (tj. skoro kružnicích). Slunce se přitom nachází v jednom z ohnisek takové elipsy.

Vztahuje se jen na planety, neplatí např. pro komety.

Druhý Keplerův zákon, neboli zákon ploch říká, že plocha opsaná průvodičem planety za jednotku času je stále stejná.

Kvantifikuje tak skutečnost, že se těleso blíže ke Slunci pohybuje rychleji. Konstantou totiž není rychlost, ani vzdálenost, ale právě plocha trojúhelníka o stranách „rychlost“ a „spojnice-se-sluncem“.

Matematicky zapsáno S=v\cdot r\cdot \sin \alpha = \mathrm{konst.} (kde \alpha je úhel mezi směrem rychlosti a spojnicí se Sluncem)

Třetím Keplerovým zákonem je zákon period oběhu:

Pro dvě planety obíhající kolem Slunce platí že, poměr druhých mocnin period oběhu je roven poměru třetích mocnin hlavních poloos oběžných drah. Matematicky zapsáno

\frac{T_1^2}{T_2^2}=\frac{a_1^3}{a_2^3}