Osončje

Osončje sestavljajo Sonce kot osrednje telo in telesa, ki krožijo okoli njega zaradi gravitacijske sile:

• planeti (8 planetov in njihove lune),
• pritlikavi planet
• majhna telesa Osončja (asteroidi, meteoroidi, kometi).

4.1. Sonce

Sonce, naša najbližja zvezda, je povsem običajna rumena zvezda. Njegova masa predstavlja 99,8 % vse mase Osončja, premer znaša 1,4 milijona km, povprečna gostota pa 1300 kg/m³. Njegova temperatura na površju dosega 5800 K, v jedru pa 15 milijonov K, kjer potekajo jedrske reakcije – vir Sončeve energije.

Sestava Sonca: 74 % vodika, 25 % helija, 1 % težjih elementov. Sončeva struktura vključuje jedro, konvekcijsko plast, in atmosfero, ki obsega fotosfero, kromosfero, korono ter heliosfero.

Sončeve pege: So temna, hladnejša območja na površju Sonca, povezana z močnim magnetnim poljem. Velike so od okoli 20 km do 100.000 km, vidne so od nekaj dni do nekaj mesecev, pogosto nastajajo v parih in v večjih skupinah. Z opazovanjem premikanja peg po Sončevi ploskvi lahko izmerimo periodo vrtenja Sonca. Prisotnost Sončevih peg opišemo z Wolfovim številom.

Njihovo število se spreminja v 11-letnem ciklu Sončeve aktivnosti.

4.2. Planeti

Planeti Osončja so razdeljeni na:

• Notranje (kamnite): Merkur, Venera, Zemlja, Mars.
• Zunanje (plinasti velikani): Jupiter, Saturn, Uran, Neptun.

Planeti krožijo okoli Sonca po eliptičnih tirnicah, kar opisujejo Keplerjevi zakoni. Njihova atmosferska in površinska sestava je zelo različna, od gostih atmosfer Venere do skoraj brezatmosferskega Merkurja.

4.2.1. Merkur

Merkur je najmanjši in Soncu najbližji planet Soncu brez atmosfere, z ekstremnimi temperaturnimi nihanji od -170 °C do +430 °C. Njegovo površje je polno udarnih kraterjev.

Za en obhod okoli Sonca potrebuje 88 dni, okoli svoje osi se enkrat zavrti je 58,6 dneh. Merkur nima nobene lune.

Površje Merkurja je posejano z udarnimi kraterji, kar nam pove, da je zelo staro in da je Merkur geološko neaktiven že milijarde let. Notranjo zgradbo Merkurja razdelimo na: jedro, plašč in skorjo.

Merkur nima nobene lune.

4.2.2. Venera

Drugi planet od Sonca, po velikosti in masi zelo podobna Zemlji. Ima zelo gosto atmosfero iz ogljikovega dioksida in dušika, ki ustvarja močan učinek tople grede, zaradi česar je njena temperatura stabilnih 460 °C. Oblaki iz žveplovega dioksida in žveplove kisline odbijajo okrog 90% Sončeve svetlobe in preprečijo pogled na površje. Tlak na površju Venere je okrog 92-krat višji kot na površju Zemlje.

Venerino leto traja 225 dni, zelo počasi se vrti okoli lastne osi: en obrat traja kar 243 dni, vrti pa v nasprotni smeri kot drugi planeti ( retrogradno vrtenje ).

Venera nima nobene lune.

4.2.3. Zemlja

Tretji planet od Sonca je edini znani planet z življenjem. Ima tekočo vodo, zračno atmosfero in močno magnetno polje, ki ščiti pred Sončevim vetrom.

Zemljin polmer je 6370 km, povprečna gostota je 5500 kg/m³. Zemlja je iz železa (32,1%), kisika (30,1%), silicija (15,1%), magnezija (13,9%), žvepla (2,9%) in drugih elementov. Ima 100 km debelo atmosfero sestavljeno iz 78% dušika,21% kisika in 1% argona, ogljikovega dioksida, idr.

En obhod okoli Sonca naredi v 365,25 dneh. Okrog svoje osi se zavrti v 23h 56m 4s, en Sončev dan pa traja točno 24 ur. Os vrtenja je nagnjena za 23,5° glede na ravnino tirnice/ ekliptiko. Nagnjenost osi vrtenja je vzrok za letne čase: ko je na severni polobli zima, je na južni polobli poletje in obratno. Temperatura na Zemlji je od -40° C do +50° C in omogoča obstoj tekoče vode.

Zemlja ima en naravni satelit – Luno.

Zemlja in Luna

Lunin polmer je približno četrtino Zemljinega (1737 km ). Njena masa je 1/81mase Zemlje, povprečno gostoto pa manjšo od Zemlje ( 3350 kg/m³ ). Luna nima atmosfere, površje je razbrazdano od udarnih kraterjev. Temna območja na površju Lune imenujemo morja, to so območja strjene lave. Svetlejša območja so višavja. Z daljnogledom ali teleskopom opazimo na Luninem površju veliko število udarnih kraterjev. Po ocenah je samo na tej strani Lune, ki je obrnjena proti Zemlji, okrog 300.000 kraterjev večjih od 1 km. Večina jih je poimenovanih po znanstvenikih in raziskovalcih ( tudi Vega in Stefan ).

Dolžina dneva na Luni traja en sinodski mesec, zato se temperaturi na osvetljeni in neosvetljeni strani zelo razlikujeta: od -170° C do +120° C.

Zemljo obkroži v 27.3 dneh.

4.2.4. Mars

Mars, znan kot "rdeči planet," ima tanko atmosfero iz ogljikovega dioksida, polarne kape in najvišjo goro na planetih v Osončju – Olympus Mons ( 20 km ). Čez Marsovo površje se razteza okoli 4000 km dolg kanjon Valles Marineris, ki spada med največje sisteme kanjonov.

Marsovo leto traja 687 dni ali 1,88 Zemljinega leta. Okrog svoje osi se Mars zavrti glede na zvezde v 24,6 urah. Os vrtenja Marsa je nagnjena za 25,2° glede na ravnino tirnice. Zato ima Mars letne čase, podobno kot Zemlja.

Četrti od Sonca in drugi najmanjši planet ima polmer okrog 3400 km in povprečno gostoto 4000 kg/m3. Tlak je veliko nižji od tlaka na Zemlji, atmosfera je redka in zelo suha. Temperatura na Marsu je med -143° C in +35° C. Površje vsebuje veliko železovega oksida, kar daje Marsu njegovo značilno rdečkasto barvo. Na njem najdemo udarne kraterje, vulkane, doline, puščave in polarne kape, podobno kot na Zemlji. Polarne kape na Marsu so iz vodnega ledu in iz suhega ledu.

Mars ima 2 luni: Fobos (Strah) in Deimos (Groza), ki sta majhni (10 - 30 km), nepravilne oblike in sta verjetno ujeta asteroida.

Na Mars so ljudje poslali roverje - samostojna vozila, ki potujejo po Marsovem površju, ga slikajo in jemljejo ter analizirajo vzorce tal ( Opportunity Rover in Curiosity Rover).

4.2.5. Jupiter

Jupiter je največji in najmasivnejši planet Osončja. Njegov polmer je za okrog 11 Zemljinih polmerov.

Masa Jupitra je 318 mas Zemlje ali približno tisočinka Sončeve mase, povprečna gostota pa 1300 kg/m3. Nima trdne površine, ampak je večinoma iz tekoče in plinaste snovi. Ima gosto trdno jedro, ki ga obdaja gosta plast tekočega kovinskega vodika, na vrhu je 5000 km debela atmosfera sestavljena iz 90% vodika, 10% helija in manj kot pol odstotka metana in amonijaka. Temperatura v zgornjih plasteh atmosfere je od -160°C do +110° C. Na vrhu atmosfere je prekrit z oblaki iz amonijaka. Zaradi nenehnega pihanja vetrov nastajajo tu vrtinci, največji med njimi je znana Velika rdeča pega.

Njegovo leto traja 12 Zemljinih let, okrog svoje osi se zavrti v 9,9 urah.

Ima veliko število lun, zadnje potrjeno število je 92 lun. Od tega jih je več kot 50 manjših od 10 km in jih z razvojem tehnologije stalno na novo odkrivamo, največje štiri lune pa je odkril Galileo Galilei že pred dobrimi štiristo leti. Imenujejo se Galilejeve lune.

4.2.5.1. Galilejeve lune

Opazimo jih že z boljšim daljnogledom, s teleskopi pa lahko opazimo spremembo njihovega položaja že v nekaj urah.

• Io je geološko-vulkansko najbolj aktivno telo v Osončju, njen polmer je okrog 1800 km ali četrtina Zemljinega.
• Evropa je najmanjša med Galilejevimi lunami in malenkost manjša od Lune. Ima ledeno, gladko površino prepredeno ns trakovi in črtami. Domnevajo, da je pod ledeno skorjo 100 km globok ocean tekoče vode.
• Ganimed je največja luna v Osončju, večja celo od planeta Merkur. Njegova površina ima temna, zelo stara območja, polna udarnih kraterjev.
• Kalisto je druga največja Galilejeva luna in četrta po oddaljenosti od Jupitra. Njeno površje je temno in posejano s svetlimi udarnimi kraterji.

4.2.6. Saturn

Saturn je drugi največji in najmasivnejši planet Osončja. Njegov polmer je za 9 Zemljinih polmerov, masa Saturna je 95 mas Zemlje, povprečna gostota pa je manjša od gostote vode.

Saturnovo leto traja 29,46 Zemljinih let. Okrog svoje osi se zavrti v 10,57 urah, os vrtenja je nagnjena za 26,7° glede na ravnino tirnice, Saturn nima trdne površine, ampak je večinoma iz tekoče in plinaste snovi in po notranji zgradbi podoben Jupitru. Temperatura v zgornjih plasteh atmosfere je od -190° C do +140° C.

Najbolj je znan po svojih obročih. Giovanni Cassini je leta 1675 odkril temno vrzel v obroču, ki ga na videz deli v dva dela in jih rečemo Cassinijeva vrzel. Ocenjena debelina obročev je od okrog 10 metrov do 1 kilometra. Sestavljajo jih delci iz vodnega ledu velikosti od 1 cm do 10 m.

Saturn ima potrjenih 83 lun. Največja med njimi je Titan, ki ima polmer 2580 km in je druga največja luna v Osončju ter edina luna v Osončju, ki ima gosto atmosfero. Odkrili so, da so na njem reke, jezera in morja iz ogljikovodikov, verjetno tekočega metana in etana. Na Titanu naj bi padal metanov dež.

4.2.7. Uran

Uran je ledeni velikan z osjo vrtenja, nagnjeno skoraj pravokotno na tirnico. Njegova modrikasta barva je posledica metana v atmosferi.

Uran je tretji največji in četrti najmasivnejši planet Osončja. Njegov polmer je okrog 4 premere Zemlje. Masa Urana je 14,5 mas Zemlje, povprečna gostota 1300 kg/m³ pa je podobna Jupitrovi.

Zgradba Urana in Neptuna je drugačna od zgradbe Jupitra in Saturna, saj v njima prevladuje led nad plini, zato jima pravimo ledena velikana. Uran nima trdne površine. Kar vidimo je njegova zelo enakomerna modrikasta atmosfera, ki je iz molekularnega vodika in helija, barvo pa dobiva zaradi metana. Temperatura v zgornjih plasteh atmosfere je okrog - 220° C.

Uranovo leto traja 84 Zemljinih let, okrog svoje osi se Uran zavrti v 17,24 urah. Os vrtenja pa je nagnjena za 97,8° glede na ravnino tirnice, kar je posebnost in izgleda, kot da se kotali.

Uran ima 27 znanih lun. Prvi dve luni – Titanija in Oberon je odkril William Herschel leta 1787, znane so še Miranda, Ariel in Umbriel.

4.2.8. Neptun

Neptun je najbolj oddaljen planet, znan po močnih vetrovih, Veliki temni pegi in največji luni – Tritonu, ki kroži retrogradno.

Neptunovo leto traja 165 Zemljinih let, vrtilna doba Neptuna je 16 ur, os vrtenja je nagnjena za 28, 3° glede na ravnino tirnice. Temperatura na površju Neptuna je okrog -200° C.

Njegov polmer je okrog 3,8 polmerov Zemlje, masa Neptuna je 17,1 mas Zemlje, povprečna gostota pa 1600 kg/m³. Jedro Neptuna je iz železa, niklja in silikatov. Obdaja ga 'ledeni' plašč iz vroče in goste tekoče mešanice vode, amonijaka in metana. Plašč obdaja plast atmosfere iz vodika (80%), helija (19%) in metana, ki predstavlja okrog 5% - 10% mase.

Tudi Neptun je, tako kot Uran, modrikaste barve, zaradi absorpcije rdeče barve v metanu v atmosferi. V njej je nekaj belkastih oblakov iz zamrznjenega metana in znana Velika temna pega.

Neptun ima 14 znanih lun. Daleč največja je Triton (polmer 1350 km), ki ima nagnjeno in retrogradno tirnico, kar kaže na to, da je verjetno ujeti pritlikavi planet.

4.3. Pritlikavi planeti

V to skupino spadajo telesa, ki so kroglaste oblike, vendar niso očistila svoje tirnice. V našem Osončju je 5 pritlikavih planetov: Pluton, Ceres, Haumea, Makemake, Erida. Ceres prihaja iz asteroidnega pasa, ostali štirje pa iz področja onstran Neptuna.

Definicija, da je planet telo, ki ustreza trem pogojem:

• je na tirnici okoli Sonca;
• je pod vplivom lastne gravitacije postalo (približno) okrogle oblike;
• je 'očistilo' svojo tirnico okoli Sonca.

Pluton, nekoč uvrščen med planete, je zdaj klasificiran kot pritlikavi planet, ker ne izpolnjuje tretjega pogoja.

4.4. Majhna telesa Osončja

TTelesa, ki so na tirnici okoli Sonca, a pod vplivom lastne gravitacije niso postala okrogle oblike. Lune ne spadajo sem, ker krožijo okrog planetov.

Majhna telesa so:

• asteroidi: kamnita telesa, velika od 10 m do 400 m
• meteoroidi: manjši od asteroidov, od velikosti prašnih zrn do 10 m, povzročajo meteorske pojave v Zemljini atmosferi.
• kometi: ledena telesa z repom, ki postane viden, ko komet pride blizu Sonca.

Večina asteroidov in meteoroidov leži v asteroidnem pasu med tirnicama Marsa in Jupitra. Ob vstopu v ozračje, se zaradi trenja v zraku meteorid segreje in za delček sekunde zasveti ter pusti za sabo svetlo sled na nebu, ki ji rečemo zvezdni utrinek ali meteor. Zelo svetlemu meteorju rečemo bolid.

Ob določenih datumih, ko Zemlja prečka tirnico ostankov nekega kometa, lahko opazimo večje število zvezdnih utrinkov ali meteorjev, ki navidezno prihajajo iz istega dela neba - radianta. Takim družinam meteorjev pravimo meteorski roj ali meteorski dež. Znani meteorski roji so Perzeidi, Leonidi in Geminidi.

Običajno meteoroid v ozračju na višini okrog 100 km popolnoma zgori. Če ne zgori popolnoma, del pade na Zemljino površje - temu kosu pravimo meteorit.

4.5. Kometi

Majhna ledena telesa Osončja, ki pridejo v notranjost Osončja, kjer se zaradi Sonca segrejejo in delno uparijo. Na nebu so vidni nekaj tednov. Jedro kometa je veliko od nekaj sto metrov do nekaj deset kilometrov.

Kometi imajo jedro iz ledu in prahu, ki s segrevanjem tvori komo in rep, ki vedno kaže v smeri proč od Sonca. Lahko se oblikujeta dva repa: prašni in ionski rep. Na ionski rep deluje Sončev veter in kaže proč od Sonca ter je lahko barvast. Prašni rep sestavljajo delci prahu, ki so ostali za kometom, tako da je ta rep pogosto ukrivljen.

Poznamo:

• kratko-periodične komete iz Kuiperjevega pasu ( 30 a.e. do 50 a.e. ), periode manj kot 200 let, primer Halleyev komet – perioda 75 let,
• dolgoperiodične komete iz Oortovega oblaka (okrog 50.000 a.e. daleč ) , periode od 200 let do nekaj tisoč ali celo milijone let.

Kometi so dragoceni za razumevanje zgodnje zgodovine Osončja.

Z dovoljenjem avtorice povzeto po: prof. dr. Andreja Gomboc, Skripta Astronomija, Fakulteta za naravoslovje, Univerza v Novi Gorici