Sluneční soustava
Sluneční soustava
Organizace:
- centrální těleso – Slunce - 99,87 % hmoty Sluneční soustavy
- 2 % celkového momentu hybnosti
- Sluneční soustava – plochý útvar – kolem roviny ekliptiky
- dráhy všech planet jsou takřka kruhové (téměř v jedné rovině)
- rotace většiny planet souhlasná se směrem pohybu kolem Slunce
(i se směrem rotace Slunce)
- několik desítek planetek obíhá Slunce retrográdně (inklinace > 90°)
Tělesa Sluneční soustavy:
do srpna 2006:
Slunce
planety,
malá tělesa Sluneční soustavy (planetky, komety, měsíce planet),
dnes:
Slunce,
planety,
malá tělesa Sluneční soustavy (trpasličí planety, plutoidy,
transneptunická tělesa,komety, ...)
● Planeta (IAU) = obíhá kolem Slunce
= má dostatečnou hmotnost, aby byla přibližně kulového tvaru
= vyčistila okolí své oběžné dráhy od menších těles
● Trpasličí planeta - na rozdíl od planety nevyčistila okolí své oběžné dráhy
5 oficiálně uznaných:
1. Ceres
2. Pluto
3. Eris
4. Makemake
5. Haumea
+ stovky dalších kandidátů
např. Vesta a velká TNO,
např. Orcus, Quaoar,
Sedna, Salacia, Ixion,
Huya, Varuna, Gonggong
(2007 OR10), 2002 MS4
SSS (Statistika Sluneční soustavy) – stav k 6. 12. 2020
• hvězda: 1
• planety: 8
• trpasličí planety: 5 (5 pojmenovaných)
• asteroidy: 1,024,991
• objekty vnější části Sl. Soust. (TNO): 3,814
• komety: 6,996
• mezihvězdné objekty: 2 (převzato z http://johnstonsarchive.net/astro/sslistnew.html)
měsíce
• planet: 208
• trpasličích planet: 9
• asteroidů: 316
• TNO: 111
Malá tělesa Sluneční soustavy
velmi početná skupina těles – planetky, jádra komet (celková hmotnost velmi malá)
ale důležité! - proč?
protože si přinášejí mnoho informací z doby formování Sluneční soustavy
Ida a Daktyl
Eros jádro
Halleyovy
komety
Hlavní pás planetek
● Mezi Marsem a Jupiterem
● ½ hmotnosti jsou 4 objekty: Ceres, Vesta, Pallas, Hygiea
● cca 1 mil. objektů s prům. > 100 m (6.12.2020: 1 036 818)
● Celková hmotnost cca 4 % hm. Měsíce
20. 7. 2002 zeleně: planetky, červeně: nebezpečné
planetky (do 1,3 au), modré čtverečky:
komety, modré body: Trojané
Kuiperův pás
- TNO - za drahou Neptunu
- často v době objevu planetka, po čase uvolňují materiál z povrchu => jádra komet
Oortův oblak - planetka Sedna, zdroj dlouhoperiodických komet
Oortův oblak
Kuiperův pás
planety Sluneční soustavy
Oortův oblak
Plutoid – trpasličí planeta obíhající kolem Slunce ve větší vzdálenosti než je dráha planety
Neptun (Pluto, Eris, Makemake, Haumea)
Transneptunické těleso (TNO) - objekt v naší Sluneční soustavě, za drahou
Neptunu, vzdálenost 30 až 50 au od Slunce, průměr nad 100 km (odhadem více než
70 tisíc těles). Prozatím považováno za planetku (viz katalog planetek) včetně Pluta
i s Charonem. Některé mají průvodce.
Plutino – TNO, rezonance oběžné doby k Neptunu v poměru 3:2; ve vzdálenosti
Pluta na vnitřní straně Kuiperova pásu; Pluto, Charon, Ixion, Orcus, Huya
Komety
● 6996 komet (22.11.
2020)
● Prachový ohon tlakem
slunečního
větru
● Plynný iontový ohon uvolněné
elektrony
díky UV záření
Hale-Bopp● Krátkoperiodické - z Kuiperova
pásu, P < 200 let
● Dlouhoperiodické - z Oortova
oblaku (6036 komet)
● Hyperbolické - jen jeden
průlet (105 komet)
● Mezihvězdné (2 – Oumuamua,
Borisov)
Neowise (C/2020 F3)
Petr Horálek & Tomáš Slovinský
Kometa Shoemaker-Levy
● V roce 1994 se
srazila s Jupiterem
● První přímo
pozorovaná srážka
dvou těles
● Několik úlomků
v několika dnech
● Tmavé skvrny asi rok
● 6 mil. tun TNT
Deep Impact – střela do jádra komety Tempel 1 (2005)
před dopadem
67 s po dopadu
Vesta – sonda
Dawn (2011)
Sonda Stardust – snímek komety
Tempel 1
z pouhých 180 kilometrů (15. 2. 2011)
Hayabusa – přistání na
planetce Itokawa (2005)
(500 m dlouhá)
Wild 2
67/P Churyumov-Gerasimenko,
sonda Rosetta (ESA) – start 2004,
12.11.2014 – modul Philae –
přistání na jádře komety!
Hayabusa 2
setkání s planetkou Ryugu, odběr vzorků, návrat na Zemi
Kapsle se vzorky přistála 6.12.2020
Asteroid Bennu ze sondy OSIRIS-REx
vzdálenost 330 km (29. 10. 2018)
Plán mise:
• 505 dní mapování povrchu
• těsné přiblížení (průlet) s odběrem vzorku
• 2023 – návrat na Zemi
OSIRIS-REx
start 8. 9. 2016
31. 12. 2018 na oběžné dráze (až cca 1 km nad povrchem)
Odběr vzorků 20. 10. 2020
Planety
- podobné Zemi (terestrické)
- tvořena převážně ze sloučenin a prvků železa,
křemíku, hořčíku, hliníku a vápníku;
- ve vnitřní části Sluneční soustavy – Merkur, Venuše,
Země, Mars, (Měsíc)
- planetární (plynní) obři (planety typu Jupiter)
- ve vnější části Sluneční soustavy - Jupiter, Saturn, Uran a Neptun
- cca 10x větší průměr (než terestrické planety)
- převážně vodík a helium, u Uranu a Neptunu i uhlík, dusík a kyslík.
Základní informace o planetách
Merkur
průzkum
- Mariner 10 (1974 - 1975) – průzkum 45 % povrchu
- Messenger (2008-2015), BepiColombo (start 20.10.2018)
Povrch – podobný měsíčnímu povrchu (bez měsíčních moří)
- krátery většinou impaktní
- charakteristické obloukovité zlomy (relativně strmé příkopy v délce až stovky km)
- pánev Caloris (Pánev horka) – kolem 6 prstencových valů (nejvýraznější
o průměru 1340 km); unikátní dno – praskliny, horské hřbety (vybíhající ze
středu nebo v soustředných prstencích)
- vodní led v oblasti pólů (2012)
Nitro - slabé mg. pole (cca 1 % zemského) => přítomnost rozsáhlého jádra z kovů
Doba rotace = 2/3 doby oběhu kolem Slunce (=>za dva oběhy kolem Slunce se planeta vůči
němu třikrát otočí), osa rotace takřka kolmá k rovině oběhu
Dráha Merkuru – výstředná, 46 - 70 mil. km, výrazné změny teplot -173 °C až +427 °C
Stáčení perihelia - potvrzení obecné teorie relativity
průměr: 4879 km
hustota: 5,42 g . cm-3
Merkur
1. kůra: 100-300 km silná
2. plášť: 600 km silná
3. jádro: 1,800 km poloměr
Povrch Merkuru
detail dna pánve Caloris
ze sondy Mariner 10
ze sondy MESSENGER
Sondy:
• Mariner 10 (1974-75)
• MESSENGER (2008-15)
• BepiColombo (start 20.10.2018,
u Merkuru 2025)
Povrch Merkuru
ze sondy MESSENGER
barvy odlišují složení povrchu
Venuše
- téměř stejně velká jako Země, přesto velké rozdíly!
Povrch – není přímo pozorovatelný, vidíme hustou atmosféru
Atmosféra - oblaka 45 - 60 km nad povrchem,
- rotuje rychleji než pevný povrch,
- tvořena téměř výhradně CO2, kapky H2SO4, fosfan???
- silný skleníkový jev => teplota na povrchu 490 °C, tlak 90x větší než na Zemi
Průzkum – povrchu pomocí radaru (sonda Magellan, Venus Express)
- přistání (sondy Veněra), jap. Akatsuki (od 2015), v plánu DAVINCI
(2021),Veněra-D (2026)...
Záběr Venušina povrchu
(sonda Veněra 13).
průměr:12 103 km
hustota: 5,25 g . cm-3
teplota: +482 °C
Venuše
Pohyby – perioda rotace 243 d x doba oběhu 224,7 d !
Povrch - štítové sopky (podobné havajským na Zemi) - Theia Mons a Rhea Mons
(v oblasti Beta Regio) - nejobjemnější známé vulkány – základna o průměru 1000 km, výška 5 km
nad okolí
- - více než 85 % povrchu
- sopečného původu,
Maat Mons
červenec 2020 – 37 aktivních sopek!
Země
Poloměr – 6378 km
Hmotnost – 6.1024 kg
Okolí – družice Měsíc, velké
množství umělých družic
a kosmického smetí
(cca 106 úlomků větších než 1 cm)
Snímek Země ze
sondy CASSINI
19.7.2013
Pale Blue Dot (Voyager 1, Sagan)
ClearSpace-1
plánovaný start 2025
Měsíc
Průzkum Měsíce
1959 – Luna 2 1. umělé těleso na Měsíci, 1. fotografie odvrácené strany (Luna 3)
1966 – 1. měkké přistání (Luna 9)
1969-72 program Apollo
1973 Lunochod
1994 Clementine – detekce vodního ledu
1998-9 Lunar Prospector – vysoké koncentrace vodíku pod povrchem
2003 – Smart 1 – rtg. průzkum, dopad; sonda ESA
2007-9 – Selene – japonská sonda
2008 Chandrayaan-1 – indická sonda
2009 - Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS)
2011-2 – Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL)
2013 – Chang‘e – 1. měkké přistání po r. 1976, vozítko Nefritový králík, stálá
základna, observatoř
2018 – Chang‘e 4 – 1. přistání na odvrácené straně
družice – Indie, Japonsko, USA, Čína, Rusko, ESA,
Izrael, soukromé firmy ...
2020 - Chang‘e 5 – odběr vzorků a návrat na Zemi
???? – návrat lidí, stálá základna
Mars
nejvíce podobná Zemi, i když menší (podobné střídání dnů
a nocí a ročních období)
Povrch - polární čepičky – viditelné už v menším dalekohledu, horní část CO2,
dolní H2O
- voda – v polárních čepičkách; permafrost (stále zmrzlé půda);
důkaz tekoucí vody pomocí sádrovce (2011)
- prach, písek => písečné bouře (i globálního charakteru!)
- pánve – rozsáhlé, zhruba kruhové plošiny;
největší Hellas - průměr 1600 km, hloubka 6 km
- praskliny v kůře - Valles Marineris (Údolí Marinerů) – celý komplex –
délka 5000 km, šířka až 240 km, hloubka až 8 km
- štítové sopky – většinou v oblasti Tharsis; největší sopka ve Sluneční
soustavě – Olympus Mons (základna 540 km, výška 26 km nad okolí)
- dlouhá údolí – podobná pozemským říčním tokům
- krátery – zejména na jižní polokouli
Co je právě teď vidět na Marsu - https://skyandtelescope.org/observing/interactive-
sky-watching-tools/mars-which-side-is-visible/
Kosmický výzkum
Průzkum – Mars, Viking, Pathfinder, Mars Explorer, Mars Express, Mars Orbiter,
Mars Exploration Rover, Mars Reconnaissance Orbiter, Phoenix, Mars Science
Laboratory (Curiosity) ... např. v roce 2014 – sedm aktivních misí!
poslední starty:
- 2018 InSight (Mars Cube One) - přistání 26.11.2018
- 2020 - Emirates Mars Mission (SAE) – orbiter (přistání únor 2021),
- Tianwen -1 (Čína) – orbiter + lander/rover (únor-duben 2021),
- americký Perseverance (rover) + Ingenuity (helikoptéra) (únor 2021)
InSight
27.11.2018
Mars: Valles Marineris
Hellas
2000 km
Syrtis Major
1500 x 1000 km
Mars: dust devils
Topografie Marsu
Mars: Olympus Mons
Mars: Olympus Mons
Mars: Valles Marineris
https://mars.nasa.gov/mro/multimedia/images/
Život na Marsu?
Přímé důkazy - zatím neexistují;
pokud ano - jen drobné mikroorganismy.
Polární oblast - vodní led, v zimě překrytý suchým
ledem (CO2)
Družice – Phobos a Deimos
Jupiter
- obří planeta – typický představitel (prototyp i pro exoplanety)
Průzkum – Pioneer, Voyager 1,2, Galileo...
Juno – od 2016 obíhá
Složení - převážně z vodíku a helia, ostatní (zejména metan
a čpavek) – jen příměsi
Povrch – pevný povrch neexistuje; pozorovatelné jen horní vrstvy atmosféry
Atmosféra
- celková struktura atmosféry (tmavé a světlé pásy) – docela stabilní
x
- malé detaily – rychlé změny
- výjimka - některé skvrny; největší je tzv. červená/rudá skvrna existuje
> 300 let … ale zmenšuje se - zhruba poloviční proti 19. stol.
Silné mg. pole - vznik v nitru planety (H v tekutém stavu, vysoký tlak => kov => kovové
jádro generuje mg. pole
Okolí - čtyři velké družice (galileovské, velikostí srovnatelné s Měsícem)
79 (2020) družic menších rozměrů a nevýrazný prstenec.
poloměr rovníkový: 66 854 km
poloměr polární: 71 492 km
hustota: 1,33 g . cm-3
hmotnost: 2.1027 kg
složeno ze snímků Voyageru 1 (1979)
jižní pól,
Cassini
(2000)
jižní pól,
Juno
2017
https://www.nasa.gov/mission_pages/juno/images/index.html
ze sondy
Juno, 2017
Io
složeno ze snímků
sondy New Horizon
v r. 2008
ze sondy Galileo
Io: Tvashtar Catena
Io: Pelé
Europa
ledové gejzíry
Ganymed
Callisto
Saturn
Složení – vodík, helium => velmi malá hustota! – 0,69 g . cm-3
Průzkum – Pioneer 11, Voyager 1,2, Cassini-Huygens (ukončeno 15.9.2017)
Atmosféra - není tolik výrazných detailů jako u Jupiteru (ale proudění plynů
mnohem rychlejší než na Jupiteru až 500 m/s!).
prstence – shluk částic - mikroskopická prachová zrnka až bloky skal
pozorovatelné jako soustava prstenců s mezerami, bližší pohled –
připomíná gramofonovou desku, ale! - výstředné prstence, loukotě, uzlíky...
- sklon prstenců se mění - 2 x za dobu oběhu (30 let) zmizí
Okolí - soustava družic (oficiálně v r. 2020 82);největší - Titan s relativně hustou
atmosférou (srovnatelnou s hustotou zemské).
poloměr rovníkový: 60 268 km
poloměr polární: 54 364 km
Saturn: prstenec F
Titan
Japetus
Tethys
Uran
Objev - 13. března 1781 William Herschel
Průzkum – jediná sonda – Voyager 2; HST
Stavba – hlavně, ale více kyslíku, dusíku a uhlíku než u Jupiteru a Saturnu; modrý
nádech – plynný metan (pohlcuje červené světlo)
Rotace – rotační osa téměř v rovině oběhu => oblaka rotují rychleji než jádro
planety; rotace diferenciální - až 720 km/h
Okolí - prstence (objev 10. 3. 1977) při pozorování zákrytu jedné hvězdy Uranem
- 27 družic (2020) - např. velmi zajímavá Miranda
poloměr: 25 559 km
Miranda
Neptun
Objev – 23. 9. 1846 - Johann Galle a Louis d'Arrest - na základě matematických výpočtů
gravitačních odchylek okolních těles
Průzkum – jediná sonda Voyager 2, HST
Atmosféra – hustá, nejvíce se rozptylují modré paprsky (přítomnost metanu,
červené se silně pohlcují => modrá planeta; nápadná oblaka, cyklony a
anticyklony – obdoba červené skvrny na Jupiteru
Doba rotace – v r. 2011 kratší
než z Voyageru
Doba oběhu – 165 let
průměr: 24 764 km
1 – horní vrstva atmosféry, vrcholky mraků
2 – atmosféra složená z H, He a metanu
3 – plášť tvořený H2O, čpavkem a ledem
metanu
4 – kamenoledové jádro
Triton - retrográdní rotace
HST – snímky k výročí dokončení 1. oběhu od objevu
(2011)
prstence Neptunu
14 měsíců (2020) – největší Triton
Pluto
trpasličí planeta!
průzkum – HST, sonda New Horizons
(start 2006, průlet 2015)
rozměry, stavbou, trajektorií i vznikem patří mezi tělesa tzv. Kuiperova pásu
trajektorie – velmi výstředná => opakované zahřívání a ochlazování povrchu
(podobně jako u komet) => poblíž přísluní vzniká plynný obal sublimací zmrzlých
plynů – N, CO2, CH4 (metan) – dále od Slunce obal mizí
družice – Charon (trpasličí dvojplaneta Pluto-Charon), Nix, Hydra, Styx, Kerberos
povrch – velmi chladný 43 K (-230 °C)
složení – zejména vodní i jiný led
1994 2019
New Horizons
• vypuštěna v r. 2006, průlet kolem Pluta v r. 2015
• spousta nových snímků a objevů
• 1.1.2019 průlet kolem planetky 486958 Arrokoth
(2014 MU69; Ultima Thule) (v Kuiperově pásu)
• 2020 výběr cílů pro pokračování mise
Pluto
Tenzing Montes, Pluto
Charon
Pluto
Nové objevy:
● až 3000 m vysoké hory, pravděpodobně
z vodního ledu
● oblasti bez kráterů => zřejmě
mladý povrch
● velmi řídká atmosféra, ale
dosahuje 130 km od povrchu
● velmi jasné měsíce Nix a Hydra
Styx
Nix
Kerberos
Hydra
Charon