A Naprendszer bolygótudományi jellemzői, bevezetés Csillagászati földrajz kurzus 2010/2011 II. szemeszter 2011. február 7. Kereszturi Ákos
A Naprendszer bolygótudományi jellemzői Naprendszer fogalma • Nap rendszere, Nap + körülötte keringő égitestek • egyszerre keletkeztek, ma is a Nap körül keringenek (kivéve amelyik elszakadt) Naprendszer határa • Nap gravitációs hatása domináns ( 2 fényév = 130 000 CSE) • napszél / csillagközi anyag helopauza (50-60 CSE)
A Naprendszer bolygótudományi jellemzői Naprendszer keletkezése • egyszerre, ugyanott, ugyanabból az anyagból • összehúzódó csillagközi felhő • centrumban a Nap születése • körülötte „maradék anyagból”: protoplanetáris korong • korong sok születő csillagnál • korongban testek ütközése összetapadás+széttörés • gáz: segíti a körpályák kialakulását kisebb ütközési sebesség • porózus szemcsék ütközést tompítják, széttörés ritka
A Naprendszer bolygótudományi jellemzői Naprendszer keletkezése • impulzus momentum átadása csillagról korongnak • bolygócsírák kialakulása • kémiai gradiens • ősnap közelében meleg fémek, szilikátos kőzetek • ősnaptól távol hidegebb vízjég kiválik, még távolabb egyéb jegek • de radiális keveredés is volt • két fő összetétel szerinti csoport • nagytömegű óriásbolygók keletkezése • Jupiter, Szaturnusz tömege olyan nagy lett, hogy sok gázt is magához vonzott Exobolygók: • bolygókeletkezés gyakori jelenség
Égitestek (száma, mozgása, helyzete) • direkt keringési, forgási irány: északi pólus fölül nézve óramutató járásával ellentétes • retrográd keringési, forgási irány: északi pólus fölül nézve óramutató járásával megegyező • Nap (1, direkt, egyenlítője a Naprendszer fősíkban) • bolygók (nagybolygók) (8, direkt, fősíkban) • holdak (nagyobb: 10-50, apró: 1000-10000, mozgás változatos), főleg óriásbolygóknál • apró égitestek • kisbolygók (+ holdak) (millió, direkt, kb. fősíkban) • ütökösmagok (milliárd, sokféle, sokféle) • bolygóközi anyag (por, gáz)
Égitest típusok, felépítés Felépítés • nagybolygók • Föld típusú bolygók (kőzet) • óriásbolygók (gáz, folyadék) • fő kisbolygóöv (Mars, Jupiter + Neptunusz trójai?) • üstökösfelhők • Kuiper-öv • Belső Oort-felhő • Külső Oort-felhő
Holdak • bolygó, kisbolygó körül kering (sokféle) • nehezen besorolható esetek: • bolygónál alig kisebb (PlútóCharon 2:1, hasonló méretű (kettős kisbolygók) • holdak nem mindig véglegesek • egy pályán több hold is keringhet • apró holdak – gyűrűalkotó szemcsék között folyamatos átmenet
Sylvia, Remus Romulus
Pauling és holdja
Ida, Dactyl
Holdak óriásbolygóknál • „mini Naprendszer”: sűrűség és összetétel gradiens • 3 hold csoport: • belső törmelék holdak (egyenlítői síkban, körpálya, direkt keringési irány) • reguláris (normál) holdak (egyenlítői síkban, körpályán, direkt keringési irány) • távoli, befogott holdak (sokféle inklináció és excentricitás, bármilyen ker. ir.)
Szaturnusz
Holdak óriásbolygóknál
Változások: • belső törmelék holdak töredeznek, gyűrűk anyagát pótolják • reguláris (normál) holdak stabilak • távoli, befogott holdak változó pálya, elszakadhat, új érkezhet
Jupiter néhány külső hold
Gyűrűk
Neptunusz
• óriásbolygók egyenlítői síkjában • különálló szemcsék, mindegyik saját pályán • méretük: mikrométer – méter között • csak 100-1000 m vastag • összetett, egy gyűrű lehatárolása nehéz • tömeg: Szaturnusznál = 100 km-es hold, máshol 1 km-es hold • eloszlást befolyásolja: • pályarezonanciák • holdak töredezése új anyag • terelőholdak
Jupiter
Uránusz
Szaturnusz gyűrűi • eltérő jég/szilikát arányú részek eltérő eredet ? • rezonanciák, hullámok • 10-100 m-es összetapadó / szétszakadó testek, dinamikus egyensúlyban
Szaturnusz gyűrűi • terelőholdakkal aktív kölcsönhatások (pl. Prometheus periodikus zavarkeltés) • küllők: • látszólag összefüggő radiális képződmények • valójában mágneses erővonalak mentén orientált szemcsék
Szaturnusz F-gyűrű, Prometheus, Pandora
Égitest típusok • Föld típusú bolygók (kőzetbolygók) • mágneses tér van/nincs • légkör van/nincs • szilárd felszín van • főleg fémek, szilikátok • kevés hold vagy nincs is
• Jupiter típusú bolygók (óriásbolygók, gázbolygók) • vastag légkör • anyaguk nagyobb része extrém folyadék (folyékony H, He) • nincs szilárd felszín • gyors tengelyforgás lapult alak • nagy Coriolis-erő egyenlítővel párhuzamos szélrendszerek • intenzív mágneses tér • sok hold, gyűrűrendszer
Apró égitestek Klasszikus felosztás: • kisbolygók (fémek, szilikátok, MarsJupiter) • üstökösmagok (piszkos hógolyó, Naptól távol) • problémák a felosztással • inaktív üstökösmagok kisbolygóknak tűnnek • kisbolygóövben is van anyag kibocsátás • mennyire kicsi lehet egy kisbolygó? • meteoroidok: cm-es és kisebb testek • meteor: légkörben elizzó kozmikus látogató jelensége • meteorit: ennek lehullott maradéka • bolygóközi porról visszavert napfény: állatövi fény
Belső szerkezet, összetétel • ált 400-600 km-nél nagyobb égitestek • közel gömb alak • differenciált belső szerkezet • Föld típusú bolygók (kőzetbolygók) • fémek, szilikátok • mag / köpeny / kéreg
Belső szerkezet, összetétel • Jupiter típusú bolygók (óriásb., gázb.) • összetétel: H, He (H2O, NH3, CH4 stb.) • főleg extrém folyadék (folyékony H, He) • tömeg: 318-15 földtömeg (Napr.-ben) • sűrűség: 1,6-0,7 g/cm3 • belső szerkezet: • szilárd kőzet-jég mag • folyadék (ionizált, esetleg fémes) • vastag légkör
Felszín: • határfelület • érzékeny • változások nyomát megőrzi • távolról megfigyelhető • kora utal a folyamatok aktivitására Energiaforrás felszínalakuláshoz • külső (napfény, becsapódások, árapály) • belső (ősi, radioaktív, kontrakciós)
Belső eredetű erőforrások egy bolygón: • Föld típusú bolygók: • akkréciós, differenciációs hő (kb. 50%) • radioaktív hő (kb. 50%) • főleg kezdetben • óriásbolygók: • saját belső hőtermelés(zsugorodás, differenciáció) • főleg kezdetben • holdjaik • árapály • akkréciós, differenciációs, radioaktív
Belső eredetű erőforrások egy bolygón: Energia felszabadulás helyének változása: • differenciáció helye (mag, köpeny) • radioaktív elemek felhalmozódási helye • árapálysúrlódás helye Energia felszabadulás típusok időben: • csak kezdetekben • főleg eleinte, időben csökkenő • véletlenszerű, kvázi periodikus Külső eredetű légköröknél Becsapódások speciális szerep később
Belső – külső eredetű felszínformáló erők összekapcsolódása
Felszínformák Felszínforma központos vulkáni kúpok Hasadékvulkánok
keletkezés jellemzői tartós lokális magmaforrás, egyetlen központi magmacsatorna törésvonal mentén feltörő magma
paraméterei mire utalnak magmaforrás térbeli stabilitása
mely égitesten jellemző Vénusz, Hold, Mars, Io, Titan
megfelelő szilárdságú és vastagságú burok a hosszú törésekhez, tágulásos erőtér
lávasíkság
kis viszkozitású, nagy területre szétfolyó lávák keskeny lávafolyás mechanikai és termális eróziója az útja mentén, lávabarlang beszakadása megváltozott konzisztencia és stabilitás, tömegmozgás rétegterhelés változásától
láva viszkozitása, összetétele láva viszkozitása, összetétele
Vénusz, Mars (ősi mágnesezett sávok nyoma), Europa, Ganymedes, Enceladus Merkúr, Vénusz, Hold, Mars, Io, Europa, Triton Vénusz, Hold, Mars, Io
anyag stabilitása, konzisztencia változása
Vénusz, Hold, Mars, Io, Europa, Callisto, Titan
beomlás az anyag gyengülésétől, eltávozástól, változott konzisztenciától
felszín alatti oldás, olvadás, szublimálás Mars
dűnék
megfelelő méretű és mennyiségű szemcsék, tartós szelek
apró szemcséket létrehozó folyamatok, szélirány, szélerősség, cementáció
jardangok, széleróziós vájatok folyásnyomok és hálózatuk álló folyadékok partvonalai gleccservölgyek
tartós széltől képződő, áramvonalas mélyedések folyékony anyag hullása/felszíni megolvadás, lefolyás partformálás (hullámzás, árapály, törmelék lerakása) mozgó jégár eróziós hatása
lávacsatornák omladék, csuszamlással elmozdult anyag beszakadt üregek
poligonális, mintás talajok törmelékkúpok, törmelékszoknyák
szélirány, tartósság, célkőzet erodálhatósága folyadék forrása, tér- és időbeli változása, áramlás hozama folyadék mennyisége, üledékekből jellemzői jég mennyisége, hőmérsékleti viszonyok fagyváltozékonyság, jég hőmérsékleti viszonyok, H2O térfogatváltozása fagyott állapotban mennyisége törmelék halmozódása lejtős aprózódást segítő paraméterek, áramló tömegmozgással, áramló közegek révén közegek munkavégzése
Vénusz, Mars, Titan Mars Mars, Titan Mars, Titan Mars Mars (Triton?) Mars, Titan
