View
228
Download
3
Category
Preview:
Citation preview
SUNČEV SUSTAV
Formiranje zvijezda vodi do nastanka protoplanetarnog diska.
Protoplaneti se formiraju unutar ekvatorijalnog diska
51 Pegasi → prvi EKSTRASOLARNI PLANETARNI SUSTAV oko
zvijezde GLAVNOG NIZA → otkriće 1995.
do 2005. → otkriveno još 155 ekstrasolarnih planeta
12.02.2014. → 1075 ekstrasolarnih planeta
813 ekstrasolarnih planetarnih sustava
178 višestrukih ekstrasolarnih planetarnih sustava
Metode otkrivanja: 1. radijalne brzine (51%)
2. tranzit (40%) → KEPLER satelit
3. gravitacijska mikroleća (2.5%, 27)
4. vizualno – imaging (4.4%, 47)
5. pulsar, 'timing' (1.5%, 16)
PLANETI:
1. TERESTRIČKI (KAMENI) planet: Merkur, Venera, Zemlja, Mars
2. PLINOVITI planeti (DIVOVI): Jupiter, Saturn, Uran, Neptun
TERESTRIČKI planeti: 1. građeni od čvrstog stijenja (silikati)
2. Topliji i znatno manji od divovskih planeta
3. manji broj mjeseca, bez prstena
4. UNUTARNJI planeti (do 2 AU)
DIVOVSKI planeti: 1. građeni od plinova/leda, samo je središte
čvrsto
2. Hladniji i znatno veći
3. Veći broj mjeseci (do 43), s prstenovima
4. Veliki mjeseci, neki poput Merkura, po sastavu
slični terestričkim planetima
4. VANJSKI planeti (od 4 AU)
TERESTRIČKI DIVOVI
Sastav stijenje plin/led
Srednja udaljenost od Sunca (AU) 0.39-1.52 5.2-30
Temperatura (K) 215-733 70-165
Masa (Zemljinih masa) 0.055-1 14.5-318
Polumjer (Zemljinih polumjera) 0.38-1 3.88-11.2
Gustoća (kg/m3) 3900-5500 690-1600
Rotacijski period 24h-243d 10h-17h
Poznati mjeseci 0-2 13-63
Prstenovi ne da
ASTEROIDNI POJAS: najveći asteroid CERES (1000 km; 30% mase
asteroidnog pojasa)
Većin asteroida nalazi se u pojasu između 2 i 3.5 AU
Gaspra
Ida i Daktil
KOMETI → prljave 'nakupine' leda i prašine
REP → nastaje od evaporiranog leda uslijed tlaka zračenja Sunca i
Sunčevog vjetra
Periodi → od nekoliko godina (Enckeov komet) do milijuna godina
Halleyev komet → 76 godina
Porijeklo kratkoperiodičnih kometa → KUIPEROV POJAS
Porijeklo dugoperiodičnih kometa → OORTOV OBLAK
KUIPEROV POJAS: područje iza Neptunove orbite, od 30 do 1000 AU
Područje s velikim brojem 'ledenih' objekata veličine Plutona i manje
OBJEKTI KUIPEROVOG POJASA (KBO – Kuiper Belt Object):
Pluton,
Sedna,
Quaoar
OORTOV OBLAK → sferno-simetrični oblak 'ledenih' objekata, jezgrara
kometa između 3000 i 100 000 AU.
Ostaci iz vremena nastanka Sunčevog sustava → 'zaleđeni' u vremenu
i prostoru, najstariji objekti Sunčevog sustava
METEOROIDI → male čestice (reda veličine zrna pijeska do nekoliko cm)
u međuplanetarnom prostoru
METEOR → vizualna pojava traga na nebu prilikom ulaska meteoroidi u
Zemljinu atmosferu ('zvijezde padalice')
METEORIT → ostatak meteoroida koji nije sagorio u atmosferi već pao na
Zemlju
METEORSKI POTOK → trag čestica koju ostavlja kometa, a na koju
Zemlja jednom godišnje nalijeće → povećan broj meteora na nebu:
Perzeidi (suze Sv. Lovre): oko 100 meteora/sat
Leonidi (15.11.): 30 do meteorske oluje (10 000 meteora/sat)
Geminidi (15.12.): oko 120 meteora/sat
ZODIJAKALNO SVIJETLO → refleksija Sunčevog svjetla od čestica
prašine u ekvatorijalnoj ravnini Sunčevog sustava
NASTANAK SUNČEVOG SUSTAVA:
Oko Sunca kao protozvijezde formira se disk prašine → akrecijski disk →
protoplanetarni disk
U disku temperatura varira → unutarnji dijelovi diska su vrući, moguća
kondenzacija silikata (stijenja) s visokom temperaturom kondenzacije →
led s niskom temperaturom tališta može nastati samo u vanjskim
dijelovima diska
Unutarnji dijelovi diska → nastanak planetezimala od stijenja →
onemogućen rast velikih planeta
Vanjski dijelovi diska → nastanak planeta od leda i plina
Divovski planeti → vlastiti minijaturni akrecijski disk u kojem se formiraju
mjeseci
Mjeseci unutarnjih planeta → uhvaćeni i zarobljeni asteroidi (Mars)
→ sudari s planetom (Zemlja i Mjesec)
MERKUR
Najbliži planet Suncu (0.39 AU)
Precesija Merkura u zakrivljenom prostoru uslijed blizine Sunca → dokaz
Einsteinove opće teorije gravitacije
Perihel se pomalo pomiće tijekom vremena
Ekscentrična orbita (e=0.206)
3-2 spin-orbita vezanje → rotacijski period 58.6 dana
→ orbitalni period 87.95 dana
Istraživanje: Mariner 10
radarska istraživanja površine
Površina Merkura:
- Prepuna KRATERA
- Niska brzina oslobađanja (4.3 km/s), visoka temperatura na površini
(825 K) → NEMA ATMOSFERE
- Zasijenjena polarna područja → led (voda)
Unutrašnjost Merkura:
- Izgubio većinu lakih elemenata + gravitacijska separacija → jezgra
visoke gustoće → udar asteroida mogući razlog??
- Željezo, nikal → veliko vodljivo metalno središte → rotacija metalnog
središta → promjenjive struje u središtu → nastanak dipolnog
magnetskog polja → MAGNETSKI DINAMO (slično kao i na Suncu) →
mehanizam nastanka magnetskog polja svih planeta, ne samo
Merkura
- Vrlo slabo magnetsko polje → 'smrznuto' magnetsko polje??
VENERA
- Zemljina 'sestra' → planet sličan Zemlji: 0.815 Zemljine mase i 0.95
Zemljinog polumjera
Vruća debela atmosfera:
- sastav: CO2 (96.5%), molekularni dušik (N2 – 3.5%)
- Površine Venere: tlak 90 atm, temperatura 740 K (dovoljna za taljenje
olova)
- Temperatura puno viša nego očekivana temperatura atmosfere kao
crnog tijela → EFEKT STAKLENIKA
- UZROK EFEKTA STAKLENIKA: CO2 (ugljik-dioksid)
Zašto je atmosfera Venere tako gusta?
Moguće rješenje: VULKANSKA AKTIVNOST
VENERA
- Zemljina 'sestra' → planet sličan Zemlji: 0.815 Zemljine mase i 0.95
Zemljinog polumjera
Vruća debela atmosfera:
- sastav: CO2 (96.5%), molekularni dušik (N2 – 3.5%)
- Površine Venere: tlak 90 atm, temperatura 740 K (dovoljna za taljenje
olova)
- Temperatura puno viša nego očekivana temperatura atmosfere kao
crnog tijela → EFEKT STAKLENIKA
- UZROK EFEKTA STAKLENIKA: CO2 (ugljik-dioksid)
Zašto je atmosfera Venere tako gusta?
Moguće rješenje: VULKANSKA AKTIVNOST
Zašto je sastav Venerine atmosfere tako različit od Zemljine?
- Na Zemlji prevladava voda, vrlo malo CO2
- Na Veneri obrnuta situacija – malo vode, mnogo CO2
- U prošlosti je Venera vjerojatno imala mnogo više vode, mogući su bili i
oceani zbog manjeg luminoziteta Sunca (oko 67% današnjeg
luminoziteta)
- Povećanjem luminoziteta Sunca → raste temperatura površine i oceani
evaporiraju → vodena para u atmosferi uzrokuje efekt staklenika →
vodena para je lakša od CO2 → migrira u gornje slojeve atmosfere →
uništavanje fotodisocijacijom UV zračenjem
RETROGADNA ROTACIJA atmosfere i same planete u odnosu na
orbitalno gibanje → rotacijski period 243 dana (orbitalni period 224.7
dana)
Svi planeti (osim Venere) rotiraju PROGRADNO (čak i mjeseci)
- Ako su svi planeti nastali u protoplanetarnom disku koji rotira u jednom
smjeru → svi planeti moraju imati isti smjer rotacije
Rješenje: GRAVITACIJSKA PERTURBACIJA i PLIMNE SILE u atmosferi
→ okretanje rotacijske osi za 180 stupnjeva ili zaustavljanje rotacije, pa
rotacija u suprotnom smjeru zbog plimnih sila
NEMA MAGNETSKOG POLJA → izravna posljedica vrlo spore rotacije,
izostanak efekta magnetskog dinama
Istraživanje: Venera (SSSR) – 60'
Mercury, Pioneer
Magellan → 3D mapiranje površine, rezolucija 75-120 m,
POVRŠINA VENERE:
- Sumpor na površini, oblaci sumporne kiseline
- Munje u atmosferi
- VULKANSKA AKTIVNOST (obogaćuje atmosferu SO2) → posljednja
velika erupcija u 70'
- Tokovi lave, 1000 vulkana na površini
ZEMLJA
ATMOSFERA
- Za razliku od Venere zbog veće udaljenosti od Sunca → nema
pojačane evaporacije vode iz oceana → NEMA EFEKTA
STAKLENIKA
- Većina CO2 iz atmosfere se otopila u oceanima
- SASTAV: 78% N2, 21% O2, 1% H20, tragovi argona, CO2
GLOBALNO ZATOPLJAVANJE i EFEKT STAKLENIKA
- Problem ljudske proizvodnje i ispuštanja CO2 u atmosferu +
uništavanje šuma i biljnog pokrova koji fotosintezom troše CO2 iz
atmosfere
- Efekt staklenika uzrokuje povišenje temperature atmosfere → vidljivo iz
temperaturnog trenda posljednjih 40 godina
- Povlačenje ledenjaka, topljenje leda na polovima, povečanje
temperature oceana
- Kyoto protokol, zabrana CFC-a (ozonske rupe)
SEIZMOLOGIJA → Proučavanje Zemljine unutrašnjosti opažanjem
valova koji se njome šire → potresi
UNUTRAŠNJOST ZEMLJE: 1. čvrsta UNUTARNJA JEZGRA
2. tekuća VANJSKA JEZGRA
3. debeli PLAŠT
VANJSKA JEZGRA: → željezo, nikal
→ gustoća Zemlje oko 5500 kg/m3 (puno više od
gustoće stijenja 3000 kg/m3)
→ visoka temperatura (4000 K) → jezgra je
TEKUĆA
UNUTARNJA JEZGRA → visoki tlakovi u središtu Zemlje → jezgra je
ponovno čvrsta
TEKTONSKA AKTIVNOST → prisutna isključivo na Zemlji
LITOSFERA → gornji, vanjski dio Zemlje, uključuje KORU i gornji dio
plašta → TEKTONSKE PLOČE koje 'plivaju' na 'plastičnoj', konvektivnoj
ASTENOSFERI → Atlantski ocean se razmiče brzinom 3 cm/godina,
Pacifička i sjevernoamerička ploča se sudaraju
Superkontinent PANGEA (prije 200 milijuna godina)
Sudar ploća → teža oceanska ploča podilazi ispod laganije kontinentalne
ploče → TEKTONSKI RASJED → u rasjedu materijal iz unutrašnjosti
izlazi na površinu → područje VULKANA i POTRESA
IZVOR ENERGIJE: 1. radiaktivni raspad u unutrašnjosti
2. plimna disipacija kinetičke energije rotacije
3. gravitacijska separacija
MAGNETSKO POLJE → magnetski dinamo zbog rastaljene vanjske
jezgre
→ zaštita od nabijenih čestica Sunčevog vjetra
→ 3 Van Allenova pojasa
→ POLARNA SVJETLOST
→ magnetsko polje je u povijesti promjenjivo → slabi/jača, mijenja smjer
MJESEC
- Nema atmosfere (premala masa)
- Velik broj udara (krateri) prije 700 milijuna godina
- Udari su probili tanku koru → materijal iz unutrašnjosti se razlio po
površini → tamnije boje → 'maria' (mora)
UNUTRAŠNJA STRUKTURA: 1. tanka kora
2. čvrsta litosfera
3. plastična astenosfera
4. jezgra bogata željezom?
- Mjesečevi potresi (gravitacijsko privlačenje Zemlje)
- Teža strana Mjeseca (tanja kora) uvijek je okrenuta prema Zemlji
NEMA MAGNETSKOG POLJA
NEMA GEOLOŠKE AKTIVNOSTI
Unutrašnjost Mjeseca se ohladila → nema magnetskog dinama
MJESEC
- Nema atmosfere (premala masa)
- Velik broj udara (krateri) prije 700 milijuna godina
- Udari su probili tanku koru → materijal iz unutrašnjosti se razlio po
površini → tamnije boje → 'maria' (mora)
UNUTRAŠNJA STRUKTURA: 1. tanka kora
2. čvrsta litosfera
3. plastična astenosfera
4. jezgra bogata željezom?
- Mjesečevi potresi (gravitacijsko privlačenje Zemlje)
- Teža strana Mjeseca (tanja kora) uvijek je okrenuta prema Zemlji
NEMA MAGNETSKOG POLJA
NEMA GEOLOŠKE AKTIVNOSTI
Unutrašnjost Mjeseca se ohladila → nema magnetskog dinama
Apollo misija → 6 spuštanja na Mjeces s ljudskom posadom
→ 382 kg kamenja
BAZALTNE stijene (slično vulkanskom kamenju na Zemlji)
ODREĐIVANJE STAROSTI STIJENA S MJESECA → mjerenje
radioaktivnih izotopa → mjeri se omjer sadržaja početnog izotopa i
konačnog produkta njegovog raspada (npr U i Pb)
Stijene u 'morima' su mlađe od stijena u 'visoravnima' (3.1 do 3.8 milijarda
godina)
KASNO 'BOMBARDIRANJE' → 700 milijuna godina nakon formiranja
Mjeseca, nastanak većine kratera na Mjesecu → 'izlijevanje' mora
NASTANAK MJESECA: 1. fisijski model → Mjesec 'otrgnut' od Zemlje
2. kokreacijski model → Mjesec i Zemlja nastaju
istovremeno
3. uhvat
4. sudarni model (1975) → veliki objekt (2x
veličine Marsa) sudario se sa Zemljom prije 4.6 milijardi godina →
nastanak diska oko Zemlje iz koje se formirao Mjesec
MARS
Giovanni Virginio Schiaparelli (1877) → kanali na Marsu
→ irigacijski kanali vanzemaljske civilizacije?
→ Marsovci?
NASTANAK MJESECA: 1. fisijski model → Mjesec 'otrgnut' od Zemlje
2. kokreacijski model → Mjesec i Zemlja nastaju
istovremeno
3. uhvat
4. sudarni model (1975) → veliki objekt (2x
veličine Marsa) sudario se sa Zemljom prije 4.6 milijardi godina →
nastanak diska oko Zemlje iz koje se formirao Mjesec
MARS
Giovanni Virginio Schiaparelli (1877) → kanali na Marsu
→ irigacijski kanali vanzemaljske civilizacije?
→ Marsovci?
Istraživanja: → najistraženiji planet van Zemlje
→ Mariner (60')
→ robotske misije: Viking (1975)
Mars Global Surveyor (1997)
Mars Odyssey (2001)
Mars Express Orbiter (2003)
Mars Pathfinder (1997) → rover, mobilno vozilo
Spirit, Opportunity (2004)
Mars danas → suh, prašnjav svijet
Mars nekada → voda, vodotoci, jezera, rijeke, kanali slični vodenoj eroziji
na Zemlji
Temperatura: -140 do 20 C + odsustvo atmosfere → voda u permafrostu
ili u ledu na polovima
POLARNA KAPA → uglavnom suhi led (smrznuti CO2)
→ godišnja doba (ljeto/zima) zbog nagnute osi (25 stupnjeva)
→ trajanje Marsove godine: 1.88 Zemljanih godina
Os rotacije se kaotično mijenja → od 0 do 60 stupnjeva u nekoliko
milijuna godina → uzork je gravitacijska interakcija sa Suncem i drugim
planetima → nejednolika godišnja doba
Zemlja: izostanak kaotične promjene osi zbog stabilizacije uslijed plimnog
međudjelovanja sa velikim Mjesecom
ATMOSFERA
VRLO TANKA ATMOSFERA → Mars nema masu dovoljnu za
zadržavanje atmosfere
SASTAV: 95% CO2, 2.7% molekularni dušik → sličan sastavu atmosfere
Venere
U prošlosti: gušća atmosfera s manje CO2
Vrlo niski atmosferski tlak
PJEŠĆANE OLUJE → iako je tlak vrlo nizak, visoki vjetrovi mogu
uzrokovati velike pješćane oluje → mogu prekriti cijelu površinu Marsa →
pad temperature, nastanak oblaka
Površina Marsa → crvenkasta zbog prisustva oksidiranog željeza
Mars nema gravtiacijsku separaciju
NEMA MAGNETSKOG POLJA
Manje srednje gustoće od ostalih planeta → manjak željeza??
Valles Marineris → ogroman kompleks kanjona (3000 km dugačak, 8 km
dubok) → nastao kao tektonski rasjed
Olympus Mons → najveći vulkan u Sunčevom sustavu, visok 24 km,
nastao konstantnim ispuštanjem tekućeg materijala iz unutrašnjosti
GEOLOŠKA AKTIVNOST, ali NEMA TEKTONSKIH PLOČA
Allan Hills meteorit ALH84001
Najstariji meteorit nađen na Zemlji koji je nastao na Marsu
Zrna karbonata → fosilizirani mikrobi sa Marsa??
2 mjeseca: → FOBOS (strah)
→ DEIMOS (užas)
Orbitalni periodi samo 7 sati 39 minuta i 20 sati 17 minuta
Nepravilna, mala tijela → UHVAĆENI ASTEROIDI
DIVOVSKI PLANETI
Golim okom moguće je vidjeti Jupiter i Saturn
William Herschel → slučajno otkriće Urana (1781)
John Couch Adams (1845) → student na Cambridgeu
→ odredi položaj do tada nepoznatog planeta na
osnovu gravitacijske perturbacije orbite Urana
Urbain Leverrier → nezavisno također predvidio postojanje nepoznatog
planeta
Johann Gottfried Galle (1846) → napokon otkrio Neptun iz Berlina
Istraživanje divovskih planeta:
1. Pioneer 10 i Pioneer 11 (1973-1979)
2. Voyager 1 i Voyager 2 (1979-1989) → i dalje putuju prema vanjskim
dijelovima Sunčevog sustava, brzina 3.6 AU/godina, 2004. prošli zonu
djelovanja Sunčevog vjetra i ušli u međuzvjezdani prostor
3. Galileo (1995) → u orbiti oko Jupitera, istraživanje Jupiterovim
mjeseci, ulazak u Jupiterovu atmosferu (2003)
4. Cassini-Huygens (2004-2008) → u orbiti oko Saturna, Cassini
orbiter, Huygens proba se spustila u gustu atmosferu Titana (2005)
SASTAV i STRUKTURA
Jupiter (318 MSun) i Saturn (95 MSun) sastav sličan Suncu
Uran (14 MSun) i Neptun (17 MSun) → više težih elemenata
Svi divovski planeti imaju dovoljnu masu da ZADRŽE SVE ELEMENTE
(vodik i teže)
SASTAV
Jupiter → sastav sličan Suncu
Saturn → gornja atmosfera ima malo helija
Uran, Neptun → značajan udio metana, vodik i helij između Jupitera i
Sunca
Jupiter → iako 3 puta masivniji, tek je malo veći od Saturna → veća
gustoća u središtu zbog veće mase
Sunce Jupiter Saturn Uran Neptun
H2 H: 0.835 0.864 0.963 0.85 0.85
He He: 0.195 0.157 0.034 0.18 0.18
H2O O: 1.7·10-3 2.6·10-3 1.7·10-3 1.7·10-3 1.7·10-3
CH4 C: 7.94·10-4 2.1·10-3 4.5·10-3 0.024 0.035
NH3 N: 2.24·10-4 2.60·10-4 5·10-4 2.2·10-4 2.2·10-4
H2S S: 3.70·10-5 2.22·10-4 4·10-4 3.7·10-4 1·10-3
Raspodjela mase unutar planete → iz gibanja planeta, prstenova i sondi
→ gravitacijsko međudjelovanje
Divovski planeti su spljošteni
Diferencijalna rotacija plinovite atmosfere
SREDIŠTA DIVOVSKIH PLANETA
GUSTA SREDIŠTA → sastavljena od 'kamenja' (Mg, Si, Fe) i leda
Jupiter: središte mase oko 15 masi Zemlje
Saturn: središte mase oko 10 masi Zemlje
Jupiter i Saturn → mali dio ukupne mase sadržan u središtu (3% i 16%),
ostalo je plin
Uran i Neptun → veći dio ukupne mase sadržan u središtu (25% čvrste
stijene, 60-70% 'led', 5-15% plin vodik i helij)
UNUTARNJE GRIJANJE
Unutarnje grijanje puno jače nego kod terestričkih planeta → radioaktivni
raspad nije glavni izvor topline
- Jupiter zrači oko 40% energije iz vlastitih izvora (60% dolazi grijanjem
sa Sunca)
- Neptun zrači 50% energije iz vlastitih izvora → efektivna temperatura
je slična Uranovoj iako je Neptun puno dalji od Sunca
- Ne vrijedi zakon zračenja crnog tijela jer postoje dodatni, unutarnji
izvori energije
Izvori unutarnje energije:
1. Gravitacijska potencijalna energija → uslijed kolapsa plina za vrijeme
formiranja planeta → ovisi o veličini planeta: veći planet, dulje
hlađenje → Jupiter je dovoljno velik da se još uvijek hladi od
primordijalnog kolapa
2. Poniranje helija u atmosferi → promjena gravitacijske potencijalne
energije planete → grijanje atmosfere → izvor energije Saturna
Jupiter Saturn Uran Neptun
Apsorbirana snaga 50.1 11.1 0.53 0.20
Emitirana snaga 83.6 19.8 0.56 0.53
Intrinzična snaga 33.5 8.6 0.03 0.33
Efektivna temperatura 124 95 59 59
UNUTRAŠNJOST DIVOVSKIH PLANETA
TEKUĆI METALNI VODIK (Jupiter i Saturn):
- U uvjetima vrlo visokog tlaka u središtima divovskih planeta → nema
molekularnih veza → elektroni su dijeljeni između svih atoma →
metalna svojstva → poput tekućeg metala
- Središta Jupitera i Saturna, ali ne Urana i Neptuna
- Ionizirani led metana i amonijaka u unutrašnjosti Urana i Neptuna
- Helij u Saturnu → u središtu ili ljuska oko središta
GORNJI DIJELOVI ATMOSFERE
JUPITER → 3 sloja atmosfere (amonijak, amonij-hidrosulfid, voda) → vrlo
šarena atmosfera
Uran, Neptun → plavo-zeleno
Boje u atmosferi ovise o sastavu, temperaturi, rotaciji i unutarnjoj strukturi
planete
Jupiter, Saturn → plava su područja više temperature, dublje u atmosferi,
crveno su hladnija područja pliće u atmosferi
Oblaci plina → u Saturnu su dublje u atmosferi pa nisu obojani
Uran i Neptun → oblaci amonijaka i sumpora duboko u atmosferi, plave
boje zbog većeg raspršenja kraćih valnih duljina
PAD KOMETE SHOEMAKER-LEVY 9 NA JUPITER
16-22. 7. 1994.
- Komet se pod utjecajem plimnih sila raspao na fragmente i pao na
Jupiter
- Vatrene kugle pri udaru u atmosferu – 7500 K
- Vatreni plamičak 3500 km iznad oblaka
- Tamne mrlje veličine Zemlje nakon udara fragmenta
DINAMIKA ATMOSFERE
VELIKA CRVENA MRLJA → ogromna anticiklonsa oluja, veličine Zemlje
→ trajanje barem 300 godina
STRUKTURA OBLAKA U OBLIKU VRPCI
Atmosfera je vrlo dinamična!
Velika tamna mrlja (Neptun) → otkrivena 1989, nestala do 1994.
Coriolisova sila → tok atmosfere u smjeru istok-zapad umjesto ekvator-pol
→ nastanak struktura oblika vrpci
Uran: os rotacije 98 stupnjeva → planet se 'kotrlja' po orbiti
→ polovicu orbite Sunce grije jedan pol, a drugu polovicu orbite drugi pol
→ očekujemo tok topline (vjetrove, gibanje u atmosferi) u smjeru pol-
ekvator → zbog Coriolisove sile i brze rotacije tok topline još uvijek istok-
zapad
Uran → puno slabiji prijenos topline kroz atmosferu
MAGNETSKA POLJA
- Tekući metalni vodik u Jupiteru i Saturnu stvara magnetski dinamo →
snažno magnetsko polje
- Magnetsko polje je smrznuto u unutrašnjosti → mjerenjem rotacije
magnetskog polja mjeri se i brzina rotacije središta
- Radio mjerenja Jupitera → termalna i netermalna komponenta
- Netermallna komponenta → sinkrotronsko zračenje → snažno
magnetsko polje s relativističkim elektronima
- Pad komete SL9 na Jupiter → nabijene čestice uzrokovale polarno
svjetlo
- Polarno svjetlo na Saturnu
- Područje Jupiterovog magnetskog polja (MAGNETOSFERA) je
ogromno → 210 puta veće od Jupitera i 22 puta veće od Sunca
MJESECI DIVOVSKIH PLANETA
- 'Slični' su terestričkim planetima
- Moguće naseljavanje/kolonizacija u budućnosti??
IO- žuto-naranđasti svijet, izrazita VULKANSKA AKTIVNOST, 9 vulkana
istovremeno aktivno na površini
EUROPA- Prekrivena tankim slojem leda ispresecijanim raspuklinama, bez
kratera
GANIMED- Debela zaleđena površina prepuna kratera
KALISTO- Prekriven slojem prašine, stara i vrlo debela ledena kora prepuna
kratera
- Udio lakohlapljivih komponenata (voda i vodeni led) raste s
udaljenošću od Jupitera → nastanak Jupiterovim mjeseci usko je
povezan s nastankom samog Jupitera
- Vjerojatno nastali iz Jupiterove 'maglice' za vrijeme akrecije plina na
Jupiter → Io je nastao u unutarnjem dijelu 'diska' koji je ujedno i
najtopliji → voda je s Ioa evaporirala već u ranoj fazi nastanka
- Zajednički nastanak Jupiterovih satelita → gustoća im opada s
udaljenošću, veći udio leda i manja jezgra bogata željezom s porastom
udaljenosti od Jupitera
IO
- Najbliži Jupiteru → najveći gravitacijski utjecaj masivnog Jupitera →
SNAŽNE PLIMNE SILE
- Plimno 'zaključavanje' → orbitalni period je jednak rotacijskom periodu,
kružne orbite
- Gravitacijska perturbacija zbog prisustva drugih mjeseci, orbita je slabo
eliptična
Struktura: 1. željezna jezgra
2. rastaljen silikatni plašt
3. tanka silikatna kora
- Io je nekoliko puta u povijesti u potpunosti rastaljen → kemijska
diferencijacija
VULKANI:
- uzrokovani su plimnim silama Jupitera koje stvaraju pukotine u kori
- erupcije su poput gejezira na Zemlji → brzi prijelaz iz tekućeg sumpora
i sumpor-dioksida u plinoviti uslijed grijanja dovodi do nagle ekspanzije
i erupcije
- stalne erupcije i taloženje sumpora na površini, tokovi lave
- Io se nalazi unutar vrlo snažnog magnetskog polja Jupitera → kroz
magnetsko polje giba se brzinom od 57 km/s
- Orbitalni period: 1.77 dana
- Brzo gibanje kroz magnetsko polje Jupitera → indukcija visokog
napona i struje → tok nabijenih čestica sa Jupitera na Io i obrnuto
(struja od 1 000 000 A)
- Ioni kisika i sumpora iz Jupiterove magnetosfere mogu dospijeti na
površinu Ia i iz nje izbijati atome s energijom dovoljnom za bijeg s
površine → nastanak torusa čestica na orbiti Ia oko Jupitera
VULKANI:
- uzrokovani su plimnim silama Jupitera koje stvaraju pukotine u kori
- erupcije su poput gejezira na Zemlji → brzi prijelaz iz tekućeg sumpora
i sumpor-dioksida u plinoviti uslijed grijanja dovodi do nagle ekspanzije
i erupcije
- stalne erupcije i taloženje sumpora na površini, tokovi lave
- Io se nalazi unutar vrlo snažnog magnetskog polja Jupitera → kroz
magnetsko polje giba se brzinom od 57 km/s
- Orbitalni period: 1.77 dana
- Brzo gibanje kroz magnetsko polje Jupitera → indukcija visokog
napona i struje → tok nabijenih čestica sa Jupitera na Io i obrnuto
(struja od 1 000 000 A)
- Ioni kisika i sumpora iz Jupiterove magnetosfere mogu dospijeti na
površinu Ia i iz nje izbijati atome s energijom dovoljnom za bijeg s
površine → nastanak torusa čestica na orbiti Ia oko Jupitera
EVROPA
- Površina se stalno obnavlja, nema kratera → starost manja od 100
milijuna godina
- Sloj tekuće vode ispod površine → 150 km debljina sloja leda i vode
Struktura: 1. željezna jezgra
2. silikatni plašt
3. ocean ispod sloja leda
4. tanka ledena kora
- Plimne sile osiguravaju energiju za taljenje leda i nastanak oceana, te
uzrokuju nastanak vidljivih pukotina u ledu
- Tanka atmosfera → molekularni vodik!!!! + atomarni vodik → porijeklo:
slično kao i kod Ia, razbijanje molekula vode s površine
- Mogući život u oceanima???
GANIMED- Ledeni svijet, prepun pukotina i rasjeda → tektonska aktivnost
- Struktura: djelomično rastaljeno željezno središte, silikatni unutarnji
plašt, ledeni vanjski plašt i ledena kora
- Tektonske ploče u prošlosti
- Najveći mjesec u Sunčevom sustavu
KALISTO- Brzo se ohladio a površina očvrsnula → površina je prekrivena
tamnom prašinom
- Vrlo stara površina prošarana kraterima
GANIMED- Ledeni svijet, prepun pukotina i rasjeda → tektonska aktivnost
- Struktura: djelomično rastaljeno željezno središte, silikatni unutarnji
plašt, ledeni vanjski plašt i ledena kora
- Tektonske ploče u prošlosti
- Najveći mjesec u Sunčevom sustavu
KALISTO- Brzo se ohladio a površina očvrsnula → površina je prekrivena
tamnom prašinom
- Vrlo stara površina prošarana kraterima
TITAN
- Gusta atmosfera u kojoj dominira AEROSOL (suspendirane čestice) →
nije moguće opažati površinu
Istraživanje: Cassini – Huygens
Huygens je sletio na površinu Titana 14.01.2005.
Sastav atmosfere: 87% - 99% dušik (N2)
1% - 6% metan (CH4)
Ar, H2, CO, CO2, HCN, različiti ugljikohidrati
(acetilen, etilen, etan, metilacetilen, propan, diacetilen, ...)
- Aerosoli uzrokuju SMOG u Titanovoj atmosferi
- Tlak 1.5 atm, T = 93 K → metan se može kondenzirati u TEKUČINU i
EVAPORIRATI → METANSKE KIŠE
- Metan ima ulogu VODE → vododerine, kanali, jezera
MIMAS (Saturn) → veliki krater
MIRANDA (Uran) → razbijen u sudarima, pa ponovno 'sastavljen'
TRITON (Neptun) → ogromna zaleđena jezera vodenog leda, vulkani
leda (8 km visoki gejziri)
→ vjerojatno zarobljeno KBO tijelo
PRSTENOVI
- Svaki divovski planet ima prstenove
SATURNOVI PRSTENOVI
- Najbolje se opažaju
- Tri velika prstena: A, B, C → između njih se nalaze Cassinijeva i
Enckeova pukotina
- Debljina prstenova: samo nekoliko desetaka metara!
- Sastav: objekti (kamenje) malih dimenzija od nekoliko cm do nekoliko
metara, iako ima i kilometarskih objekata
- Visoko reflektivne čestice → vodeni led
MIMAS (Saturn) → veliki krater
MIRANDA (Uran) → razbijen u sudarima, pa ponovno 'sastavljen'
TRITON (Neptun) → ogromna zaleđena jezera vodenog leda, vulkani
leda (8 km visoki gejziri)
→ vjerojatno zarobljeno KBO tijelo
PRSTENOVI
- Svaki divovski planet ima prstenove
SATURNOVI PRSTENOVI
- Najbolje se opažaju
- Tri velika prstena: A, B, C → između njih se nalaze Cassinijeva i
Enckeova pukotina
- Debljina prstenova: samo nekoliko desetaka metara!
- Sastav: objekti (kamenje) malih dimenzija od nekoliko cm do nekoliko
metara, iako ima i kilometarskih objekata
- Visoko reflektivne čestice → vodeni led
JUPITEROVI PRSTENOVI → vrlo slabi, uglavnom prašina
URANOVI PRSTENOVI → otkriveni za vrijeme OKULTACIJE (1977) pri
mjerenju dimenzija Urana
→ 13 prstenova, vrlo uski od 10 do 100 km
→ bitno različiti od Jupterovih i Saturnovih prstenova → slabo
reflektirajuće čestice prašine
→ Uran ima rotacijsku os nagnutu za 98 stupnjeva → 'kotrlja' se oko
Sunca
→ prstenovi i sateliti kruže u ekvatorskoj ravnini a ne u ekliptičkoj
(orbitalnoj)!!
NASTANAK PRSTENOVA
- Nedovoljno poznat, problem stabilnosti!!
- Plimne sile? Zajednički nastanak prsteova i planeta?
PLUTON
- Anomalije u orbitama Urana i Neptuna → mora postojati još jedno
nebesko tijelo
Clyde W. Tombaugh (1930) → otrkiva Pluton, gravitacijsko
međudjelovanje nije dovoljno da objasni anomalije u orbitama Urana i
Neptuna!
- Pluton nema karakteristike vanjskih planeta → više sliči mjesecima
divovskih planeta
- Vrlo ekscentrična orbita (e=0.25) → u dijelu orbite bliži Suncu nego
Neptun
CHARON → Plutonov mjesec (otkriven 1978.)
- Orbitalni period 6.4 dana, udaljenost 1/20 udaljenosti Zemlja-Mjesec
- Masa Plutona 1/500 Zemljine Mase
- Podaci o veličinama Charona i Plutona iz pomrčine (jednom u 124
godine)
Pluton: R=1140 km (2/3 Mjeseca)
Charon: R=600 km
Charon → najmasivniji mjesec u odnosu na matično tijelo (1/8 mase
Plutona) → vjerojatno nastao u sudaru s trećim tijelom
- Orbite su Plutonu i Charonu ZAKLJUČANE → rotacijski i orbitalni
periodi su jednaki, sinkrona orbita
- Sastav Plutona: zaleđen led i stijenje: 97% zaleđen dušik (N2), 1-2%
CO i metan (CH4), vrlo tanka atmosfera sličnog sastava
Istraživanje: New Horizons (2015)
KUIPER BELT OBJECTS (KBO)
- Pojas u vanjskim dijelovima Sunčevog sustava: 30 – oko 1000 AU
- Izvorište kratkoperiodičkih kometa
1992. → prvi otkriveni KBO objekt 1992 QB1, veličine oko 200 km (1/10
veličine Plutona), danas poznato više od 1000
Brown, Trujillo, Rabinowitz (2005) → prvi KBO veći od Plutona: 2003
UB313, R=2400 km, površina slična Plutonu, prevladava metan,
posjeduje mjesec
Pitanje definicije planeta:
Prag, IAU glavna skupština, 2006:
(1) A "planet"1 is a celestial body that: (a) is in orbit around the Sun, (b)
has sufficient mass for its self-gravity to overcome rigid body forces so
that it assumes a hydrostatic equilibrium (nearly round) shape, and (c) has
cleared the neighbourhood around its orbit.
(2) A "dwarf planet" is a celestial body that: (a) is in orbit around the Sun,
(b) has sufficient mass for its self-gravity to overcome rigid body forces so
that it assumes a hydrostatic equilibrium (nearly round) shape2, (c) has
not cleared the neighbourhood around its orbit, and (d) is not a satellite.
(3) All other objects3, except satellites, orbiting the Sun shall be referred to
collectively as "Small Solar System Bodies".
The eight planets are: Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn,
Uranus, and Neptune.
Pluto is a "dwarf planet" by the above definition and is recognised as the
prototype of a new category of trans-Neptunian objects.
Nova klasa nebeskih tijela: PATULJASTI PLANETI
Recommended