Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Robert Kratochvíl Přírodovědecká fakulta Masarykovy Univerzity Brno 2009 Zajímavosti Sluneční soustavy.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Robert Kratochvíl Přírodovědecká fakulta Masarykovy Univerzity Brno 2009 Zajímavosti Sluneční soustavy."— Transkript prezentace:

1

2

3 Robert Kratochvíl Přírodovědecká fakulta Masarykovy Univerzity Brno 2009 Zajímavosti Sluneční soustavy

4 Vznik Sluneční soustavy Slunce Terestrické planety Plynní obři Planety Menší tělesa Zajímavosti Sluneční soustavy O čem budeme mluvit

5

6 vznik před 4,6 miliardami let (giga annuum – Ga) hmotnost 10 5 až 10 6 hmotností Slunce (M S ) teplota 10 až 30 K hustota 1000 molekul v cm 3 průměr několik milionů světelných let (light year – ly) složení – zejména H a He, dále molekuly složené z C, N, O, S, Si běžně jde o stabilní útvar, proč zkolaboval? Zajímavosti Sluneční soustavy Molekulový oblak

7 díky vhodné kombinaci hmotnosti, teploty a hustoty hmotnost překonala Jeansovu kritickou hmotnost M J možný start – výbuch blízké supernovy přeměna gravitační potenciální energie na kinetickou -> nárůst teploty centrální část se smršťovala rychleji – zde Slunce Zajímavosti Sluneční soustavy Molekulový oblak

8 Slunce planety planetky měsíce komety meteoroidy meziplanetární prach a plyn vše vázáno gravitační silou Slunce vše v pohybu, zpravidla prográdním Zajímavosti Sluneční soustavy Co vše obsahuje dnešní Sluneční soustava

9

10 vnitřní oblast oblaku kolabovala dříve průměr 7 – 20 tisíc astronomických jednotek (astronomical unit – AU) složení podobné dnešnímu Slunci – 98% H, He a Li 10 5 až 10 6 let od vzniku molekulového oblaku vzniká protohvězda – energie pouze ze smršťování zážeh termonukleárních reakcí až za dalších 50 milionů let Slunce Vznik Slunce z molekulového oblaku

11 p-p řetězec 3α řetězec CNO cyklus – u hvězd těžších než 1,7 M S dále syntéza těžších prvků až po železo další prvky již nevznikají syntézou Slunce Jaderné reakce

12

13 99,85 % hmotnosti soustavy stáří 4,6 Ga průměr km hmotnost 2*10 30 hustota 1400 kg/m 3 otočí se jednou za 25 dnů (na rovníku) povrchová teplota cca 5600 K teplota jádra 15 milionů K silné magnetické pole, hraje velkou roli sluneční skvrny – umbra a penumbra aktuálně je Slunce v minimu, maximum se očekává v roce 2013 Slunce Dnešní Slunce

14

15 Absolutní hvězdná velikost +4,1 magnitud označení DG2 je hvězdou hlavní posloupnosti Hertzsprung-Russelova diagramu Slunce Astronomické údaje

16

17

18 Slunce každou sekundu vyzáří 4*10 26 J energie (a ztratí tím cca 4,5 miliardy kg hmotnosti) pro porovnání: - silný sopečný výbuch – J - největší vodíková bomba – J - výroba energie celého lidstva za 1 s – J Slunce Slunce jako zdroj energie

19

20 do roku 2006 definice výčtem: „Planety jsou: Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun a Pluto.“ od Pražské konference Mezinárodní astronomické unie v roce 2006 nová definice: „Planetou je těleso primárně obíhající kolem Slunce po eliptické dráze, které má dostatečnou hmotnost pro zaujmutí sférického tvaru a vyčištění okolí své dráhy.“ Planety

21 pouhá 2% hmotnosti mlhoviny po zážehu Slunce zploštění vlivem rotace – proto disk průměr 200 AU milion let po vzniku Slunce – srážky prachových zrn, další zploštění disku, narůst teploty Slunce vypuzuje plyn pryč ze Sluneční soustavy -> plynní obři se musí zformovat do 10 7 let, pak již chybí materiál postupem času se akrecí (spojováním částeček) vytvořily planety – rychlost růstu z počátku milimetry za rok Planety Vznik planet z protoplanetárního disku

22

23 se vzrůstající vzdáleností od Slunce klesá teplota při poklesu pod 1200 až 1700 K kondenzují z plynné do pevné formy Al, Ca, Ti, Fe, Ni, jejich oxidy, silikáty,… při teplotě kolem 200 K kondenzuje i H 2 O a NH 3 tato teplota cca ve vzdálenosti 3 až 4 AU rozdělení na oblasti o různém chemickém složení, zároveň i oddělení oblastí terestrických planet a plynných obrů mladé Slunce vypařilo těkavé látky ve vnitřních částech soustavy, ty byly vypuzovány pryč až do oblasti kde zmrzly -> nárůst hustoty Planety Hranice ledu

24 postupnou akrecí materiálu vznikají stále větší zrnka akrece je intenzivnější před hranicí ledu, díky vyšší teplotě jsou zrnka „lepkavá“, vznikají tělesa velikosti 1 až 10 metrů za deset tisíc let vzniknou tělesa o průměru kolem 5 km označované jako planetesimály rychlost růstu je nyní několik cm za rok po několika milionech let končí období formování planet a v planetesimálách je obsažen téměř všechen materiál původního akrečního disku Planety Planetesimály

25

26 spojováním planetesimál vzniká řada planetárních zárodků, které se pohybují po silně eliptických drahách jde o samotný počátek vzniku planet – před 4,6 Ga planety se vytvářely 10 až 100 Ma Zajímavosti Sluneční soustavy Planetesimály

27

28 Merkur, Venuše, Země a Mars ve vnitřní části Sluneční soustavy, do 4 AU zárodky těchto planet měly průměrně hmotnost cca 0,05 M Z existovalo 20 až 40 planetárních zárodků o velikosti Merkuru, některé se spojily do větších celků, jiné byly vypuzeny na okraj Sluneční soustavy složení: převážně Fe, Ni, Al a křemičitany tyto prvky tvořily pouze 0,5% sluneční mlhoviny -> omezení velikosti a počtu terestrických planet Terestrické planety Vznik

29 během 10 8 let srážek zárodků vznikly terestrické planety na eliptických drahách dráhy se stabilizovaly dalšími srážkami s planetesimálami a jinými zárodky a přešly na téměř kruhové terestrické planety příliš nemigrovaly Terestrické planety Dráhy

30 planety byly dále vystaveny intenzivnímu bombardování střety s tělesy o hmotnosti až ¼ planety vznik obrovského množství tepla, roztavení hornin, dnes diferenciovaná geologická stavba odpařila se voda, CO 2 a jiné plyny -> vznikly primární atmosféry impaktující tělesa dopravila na planety další vodu Terestrické planety Primární atmosféry

31 vývojově mladší vytvořeny geologickými, chemickými a u Země i biologickými pochody (sinice začaly před cca 2,7 až 2,2 Ga produkovat první kyslík) existence atmosféry obecně je závislá na gravitaci a teplotě malá gravitace či velká teplota mají za následek její ztrátu Terestrické planety Sekundární atmosféry

32 v planetárním plynném obalu mohou probíhat následující reakce v případě ztráty vodíku se rovnováha přesouvá doprava, vzniká oxidační atmosféra naopak, je-li vodíku dostatek, vzniká atmosféra redukční Terestrické planety Atmosféra primární či sekundární?

33

34 Jupiter, Saturn, Uran a Neptun tvoří 99% hmotnosti všech těles obíhajících kolem Slunce vznikli v období 10 6 až 10 7 roků zrod ve vnějších částech Sluneční soustavy, zde hojnost vodíku, helia a jednoduchých sloučenin s nízkou teplotou tání zárodky planet od jednotek do desítek M Z, zbytek hmotnosti gravitací zachycený plyn všechny planety vznikli poblíž hranice ledu, poté migrovali Uran a Neptun se pravděpodobně prohodili Plynní obři Vznik

35 s hloubkou atmosféry roste tlak, plyn přechází v aerosol a následně v kapalinu až po extrémně stlačený ionizovaný vodík kolem kamenného jádra – vodík má vlastnosti kovu viditelná část atmosféry sahá do hloubky cca 1000 km rychlost proudění určujeme vůči magnetickému poli Plynní obři Složení

36

37 Hillova sféra – oblast sférického tvaru, v níž má dané těleso dominantní gravitační vliv na pohyb těles menších co je uvnitř může být zachyceno všechny dlouhodobě stabilní dráhy se nachází uvnitř Hillovy sféry kolem Země sféra o poloměru cca 1,5 milionu km Rocheova mez – minimální vzdálenost měsíce od planety, ve které ještě nebude roztrháno jejími slapovými silami Země km Jupiter km Saturn km Měsíce planet Podmínky existence

38

39 1974 sonda Mariner ledna 2008 sonda Messenger velká hustota, na svůj průměr velké kovové jádro dříve byl srovnatelný se Zemí, ale blízkost Slunce postupně obrousila horní vrstvy teplota povrchu – 430 °C přivrácená strana, -180 °C odvrácená Slunce oběhne za 88 dnů, kolem osy se otočí za 58,5 dne impaktní pánev Caloris Planitia (průměr 1550 km) Planety II Merkur

40

41

42 sonda Veněra 9 – říjen 1975 sonda Magelan teplota povrchu 465 °C – skleníkový efekt oběh kolem Slunce – 255 dnů oběh kolem osy – 243 dnů retrográdně atmosféra z 96,5 % CO 2 tlak při povrchu 100x větší než na Zemi Planety II Venuše

43

44 vznik 50 Ma po Slunci před 4,5 Ga diferenciace kovového jádra a křemičitanového pláště konec pozdního intenzivního bombardování – před 3,8 Ga nejstarší stopy života – mikrofosílie staré 3,5 Ga kapalná voda jediná známá planeta s deskovou tektonikou – důležité pro vznik života Planety II Země

45

46

47 Rayleighův rozptyl všechny barvy, v modré pouze maximum, má nejkratší vlnovou délku meteoroid, meteor, meteorit Země Modrá obloha Země

48

49 Beringerův kráter – průměr 1200 m, hloubka 150 m vznikl dopadem meteoritu před cca lety pozdní intenzivní bombardování (před 3,85 Ga) – cca 40 kráterů o průměru 1000 km, několik pánví o průměru 5000 km -> dokonalá sterilizace planety Chicxulub – průměr 180 až 300 km, stáří (65,0 ± 0,2) Ma, impaktor 10 km po srážce Zěme s tělesem o velikosti Marsu 30 až 100 milionů let po vzniku Slunce byl vytvořen Měsíc Země Krátery na Zemi

50

51

52 Měsíc má vázanou rotaci se Zemí, ale díky libraci (pohupování) můžeme sledovat až 60 % jeho povrchu tmavá místa – měsíční moře, světlá – měsíční pevnina nejsnáze pozorovatelným kosmickým objektem jediné těleso, na kterém lze pouhým okem pozorovat povrchové útvary poměrově je největším měsícem ve Sluneční soustavě zatmění struktura: - tlustá kůra – 45 km - pevná litosféra – 1000 km - těžiště posunuto o 2 km od středu Země Měsíc

53 terminátor – předel světla a stínu kráter Tycho (průměr 85 km), Koperník (93 km, stáří 810 Ma) a další pánev Orientale (průměr 930 km), Imbrium (1160), Serenitalis, Nectaris, Crisium 15 výzkumných programů, nejvýznamnější Apollo (1967 – 1972) měsíční prach Měsíc Útvary na povrchu

54

55

56

57

58 sonda Mariner 9 – objev gigantických sopek nejaktuálnější výzkum – rovery Spirit a Opportunity a laboratoř Phoenix teploty -140 až + 20 °C tlak při povrchu 100x nižší než na Zemi atmosféra z 95,3 % CO2 spousta malých vírů v atmosféře planety – derviši celoplanetární prachové bouře výrazný vliv střídání ročních období – vymrzá až ¼ atmosféry -> expanze polárních čepiček Planety II Mars

59

60 Olympus Mons – výška m, největší sopka Sluneční soustavy, aktivní ještě před 2,4 Ma impaktní pánev Hellas (průměr 2300 km) gigantický systém údolí Valles Marineris – délka přes 4000 km dříve kapalná voda, globální záplavy (údolí Ares Vallis – délka 1700 km, Kasei Valles – délka 3200 km, šířka 500 km, hloubka 2,9 km) průtok vody až 10 9 m 3 za sekundu (Gibraltar jen 60 milionů m 3 za s) Mars Povrch

61

62 již vychladlé jádro -> mrtvá planeta má dva malé měsíce – Phobos a Deimos (Děs a Hrůza) pravděpodobně pochází z vnějšího okraje hlavního pásu planetek Phobos obíhá Mars retrográdně Zajímavosti Sluneční soustavy Mars

63

64

65 největší planeta Sluneční soustavy vzniknul nesmírně rychle nachází se nejblíže za hranicí ledu, zde více materiálu který se intenzivně spojoval ve větší části, větší množství planetesimál plyn (H, He) nakumulován kolem kamenného jádra o hmotnosti 10 až 15 M Z silně ovlivňuje své okolí – planetesimály pohlcuje i vystřeluje na okraj nebo pryč ze Sluneční soustavy Planety II Jupiter

66 vnitřní struktura: - kamenné jádro o poloměru 7500 km - kovový vodík km - molekulární vodík km - atmosféra 1000 km složení atmosféry – 85 % H2, 14 % He nápadné pásy – světlejší teplé oblasti, tmavší chladnější velká rudá skvrna – první pozorování již z roku 1660 Cassini, 12 x 20 tisíc km, obří tlaková výše (anticyklóna) rychlost proudění až 600 km/h Jupiter Struktura

67 sondy Voyager 1, Galileo, New Horizons 7. března 1610 objevil Galileo čtyři nejnápadnější měsíce Ió, Europa, Ganymed, Kallistó s rostoucí vzdáleností od mateřské planety hustota měsíců klesá Ió – průměr 3630 km, vulkanicky nejaktivnější těleso Sluneční soustavy (díky slapovým silám Jupitera), 100 m nového povrchu za milion let (na Zemi za 80 Ma), výška lávových výronů 350 km Europa – ledový svět Kallistó – impaktní pánev Valhalla (průměr 1900 km) Jupiter Jupiterovy měsíce

68

69

70 vznikl pravděpodobně 7 AU od Slunce při gravitačních interakcích s okolím se zmenšovala rychlost oběhu a začal se spirálovitě přibližovat Slunci dnes vzdálen 5 AU od Slunce při migraci vznikaly oběžné rezonance a řada planetesimál byla vypuzena do vnějších částí Sluneční soustavy, kde vytvořily Oortův oblak (až 99 %) tento jev způsobil i pozní masivní bombardování Jupiter Migrace Jupitera

71

72 vznikl poblíž Jupitera, dnes vzdálen 9,5 AU od Slunce dnes rezonance s Jupiterem 5:2, dříve během vývoje 2:1, což mělo podstatný vliv na vypuzení planetesimál na okraj Sluneční soustavy obdařen největším prstencem ve Sluneční soustavě prstenec rozdělen: A, Cassiniho dělení, B, C, D, E, F, G velikost částic 0,01 – 1 m atmosféra – 96 % H 2, 3,5 % He rychlost atmosférického proudění až 1800 km/h Planety II Saturn

73

74 sonda Cassini Titan – největší Saturnův měsíc, průměr 5150 km přistálo zde pouzdro Huygens má hustou atmosféru, kapalnou vodu zde zastupuje směs metanu, etanu a dusíkatých sloučenin Enceladus – průměr 504 km jev kryovulkanismu – gejzíry až 100m vysoké má atmosféru – 91% vodní pára, 4% N, 3,2% CO 2, 1,7% CH 4 Saturn Měsíce

75

76

77 v roce 1986 sonda Voyager 2 velký planetární zárodek (až 20 M Z ) – podobně i Neptun pozdější vývoj -> méně plynného materiálu, jedná se tedy spíše o ledové obry atmosféra – 83 % H 2, 15 % He, 2 % CH 4 tloušťka 500 – 1000 km rychlost proudění v atmosféře až 800 km/h – ne na rovníku, ale na 60 ° zš Zajímavosti Sluneční soustavy Uran

78 rotační osa leží v rovině ekliptiky, Uran se tedy „valí“ po své dráze největší měsíc – Titania, průměr 1600 km měsíc Miranda – sonda Voyager 2 v lednu 1986, útvar Circus maximus měsíc dříve rozbit, ale fragmenty se opět poskládaly Zajímavosti Sluneční soustavy Uran

79

80

81 opět sonda Voyager 2, ale v roce 1989 atmosféra má mocnost 500 – 1000 km, mnohem živější rychlost proudění až 2400 km/h modré zbarvení díky metanu atmosféra je složena z 80 % H 2, 19% He a 1% CH 4 největší měsíc Triton – jediný velký zachycený měsíc, pochází pravděpodobně z Kuiperova pásu hmotnost 1,6 x větší než Pluto průměr 2700 km, retrográdní rotace Planety II Neptun

82

83

84 planetky typu Aten planetky typu Apollo planetky typu Amor perihel blíže než 1,3 AU od Slunce odhadem 500 až 1000 objektů s průměrem větším než 1 km celkem pozorováno 5857 objektů první objev Witt – Eros největší objekt Ganymed – průměr 32 km Menší tělesa Blízkozemní planetky

85 S Q > 0,9833 AU Aten

86 q < 0,1,0167 AU S Apollo

87 0,0167 AU 1,3 AU S Q > 0,1,0167 AU Amor

88

89

90 oblast vzdálená 3 AU od Slunce mezi Marsem a Jupiterem planetky vznikly 4 Ma po Slunci chybí zde hmotnější těleso celková hmotnost planetek netvoří ani 5 % hmotnosti Měsíce nedostatek materiálu postihl i Mars na vině je Jupiter, svým působením silně zredukoval materiál v této oblasti (důkaz rychlého vzniku Jupitera) Kirkwoodovy mezery Menší tělesa Planetky hlavního pásu

91 první objev Piazzi – Ceres je i největším objektem, průměr 975 km – limit pro sférický tvar pozorované množství Pallas, Juno, Vesta, … planetka Ida s měsícem Dactyl Planetky hlavního pásu Zástupci

92

93

94

95 na dráze Jupitera – Trojané a Řekové první objev 1906 Wolfi – Achilles největší známý objekt Hektor – 370 x 195 km pozorované množství 2900 za drahou Jupitera – Kentauři a Objekty rozptýleného disku napůl planetka, napůl kometa první objev Baade – Hidalgo největší známý objekt Eris, průměr 1300 km pozorované množství 242 Menší tělesa Jupiterova rodina planetek

96 Trojané Řekové

97

98 objekty Edgeworthova-Kuiperova disku (Kuiperův pás) 200x hmotnější než hlavní pás planetek tělesa v rezonančních oblastech Neptuna první objev Tombaugh – Pluto, průměr 1212 km největší známý objekt – Makemake, průměr 1900 km objekty Oortova oblaku obrovská „zásobárna“ komet Menší tělesa Transneptunická tělesa

99

100

101 objev Sedna je eskymácká bohyně moří, žijící dle legendy hluboko v Arktických vodách průměr 1200 až 1800 km výrazně excentrická dráha – perihel 76 AU (nejbližší roku 2076), afel 975,5 AU nejvzdálenější detekovaný objekt Sluneční soustavy Menší tělesa Sedna

102

103 Děkuji za pozornost

104 Velké poděkování patří Mgr. Pavlu Gabzdylovi a Mgr. Janu Píšalovi za poskytnutí materiálů ze kterých jsem čerpal. Zajímavosti Sluneční soustavy Použité prameny

105 ISS : 3h 39m 37s, jihozápad : 4h 03m 46s, západojihozápad : 2h 55m 00s, jihozápad : 3h 18m 19s, západojihozápad : 2h 10m 07s, jih Iridium: : 23h 28m 13s, severoseverovýchod, 12 ° : 2h 58m 01s, západoseverozápad, 42 ° : 23h 15m 23s, severoseverovýchod, 20 ° : 4h 32m 07s, západ, 70 ° Bonus Předpověď na nejbližší noci

106 Merkur je vidět ráno nízko nad východním obzorem Venuše je vidět ráno před východem Slunce Mars (+1.1 mag) je vidět ráno nízko nad obzorem Mars se 22. června přiblížil na 2° k Venuši Jupiter (-2.5 mag) vychází před půlnocí a je v Kozorohovi Saturn (+1 mag) i se svými nyní úzkými prstenci je vidět večer v souhvězdí Lva Uran je ráno ve Vodnářovi Neptun je v Kozorohovi Bonus Předpověď na nejbližší noci


Stáhnout ppt "Robert Kratochvíl Přírodovědecká fakulta Masarykovy Univerzity Brno 2009 Zajímavosti Sluneční soustavy."

Podobné prezentace


Reklamy Google