2013. márc. 20.
Kölcsönhatások a Naprendszerben Illés Erzsébet MTA Csillagá Csillagászati és Fö Földtudomá ldtudományi Kutató Kutatóközpont Konkoly Thege Mikló Miklós Csillagá Csillagászati Inté Intézete
[email protected]
Kölcsönhatások felléphetnek egy bolygótest különböző szférái vagy különböző bolygótestek között is. A különböző égitestek közötti kölcsönhatások a gravitációs és a mágneses tér segítségével jönnek létre
Példák egy égitest különböző szférái közötti kölcsönhatásra a Mars és a Föld esetében a köpeny – illószféra között a hidroszféra – légkör között
A Vénuszon egy cella van egy félgömbön…
A Mars kivé kivételé telével minden bolygó bolygó légkö gkörében az egyenlí egyenlítőre szimmetrikusan alakulnak ki cirkulá cirkuláció ciós cellá cellák (Hadley cellá cellák) a ké két fé félgö lgömbö mbön … a Földön három
Északi pólus
Egyenlítői sáv
Déli pólus
A Mars kéregvastagsága MGS mérés
A Marson a magassági viszonyok hatása a globális légköri cirkulációra:
egyetlen transz-ekvatoriális cella alakul ki
A Mars poláris sapkái: méret és összetételbeli aszimmetria, a déli tavaszkor globális porvihar
A Föld nagy klímaváltozásait illetően 2012 őszén arról olvashattunk, hogy a nagy időfelbontású adatsorok alapján már nyilvánvalóvá vált, hogy a felmelegedést a CO2 növekedése indítja el de még nem volt világos, hogy miért (a korábbi analizisek alapján még csak a párhuzamosságot sikerült megállapítani)
2013 februárjában pedig arról, hogy felmerült a klímaváltozások – lemeztektonika kapcsolat: ha szuperfeláramlás fölé kontinentális kéreg kerül, a vulkánok sok CO2-t juttatnak a légkörbe (Lee, Dickens)
A Földön a hidroszféra és a légkör kölcsönhatására jó példák a „légköri folyók”
Égitestek közötti kölcsönhatások
A gravitációs tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások: a bolygók zavarják egymás mozgását, ez pályájuk változásában, illetve forgástengelyük állásának a változásában nyilvánul meg.
A gravitációs tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
Kaotikusan változhat egy bolygó forgástengely-állása a többi bolygó zavaró hatásának következtében (klímaváltozások) pl. a kisméretű Mars esetében 20 – 60 fok között a Föld esetében csak néhány fok -a nagytömegű Hold jelenléte miatt
A gravitációs tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
A Naprendszer keletkezése idején a bolygótestek összeállásakor a földtípusú bolygókba csak nagyon kevés illó anyag épült be.
A földtípusú bolygók vízkészletüket a Jupiternek köszönhetik.
A vizet távolabb keletkezett kisebb testek hozták később becsapódásaikkal. A Szibériai meteor
Az SL9 üstökös a Jupiternél 1994
Az illó anyagban gazdag kisebb testek kisbolygók és üstökösök voltak, amelyeket főleg a Jupiter és a Szaturnusz „parittyázott” befelé a belső Naprendszerbe a Nagy Bombázás Időszakában (de persze kifelé is). Hogy aztán később melyik bolygó hogyan gazdálkodott ezzel a kinccsel, az már mindegyik bolygónak a saját története. A Föld ma az ózonnak és a hidegcsapdának köszönhetően hidrodinamikai szökéssel nem veszít a vizéből.
A gravitációs tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
A „parittyázás” a 3:1-es rezonancián keresztül valósul meg. Ezt az égimechanikai számítások igazolták, és a SOHO Nap-megfigyelő szonda üstökös-megfigyelései mutatták: a legtöbb üstökös egyenesen a Napba csapódik.
Ezzel a Jupiter egyben ma is „védi” a becsapódásoktól a belső bolygókat.
A gravitációs tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
A Nagy Bombázás Időszakában töltődött fel a belső Naprendszer azokkal a kisbolygókkal is, amelyeket ma földközeli vagy veszélyes kisbolygókként tartunk számon. Valószínüleg közülük kerültek ki azok is, amelyek becsapódásának a nyomát az erózió még nem teljesen tüntette el a Föld felszínéről, így például …….
….. egy, a Föld légkörében több darabra szétrobbant, és Argentínában becsapódott impaktor nyomait, …..
A gravitációs tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
… amelyet a szokásos földi folyamatok alapján sehogy sem sikerült megmagyarázni
A gravitációs tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
A megoldásra a Shoemaker Levy 9 üstökös darabjainak a Jupiterbe csapódása hívta fel a figyelmet
A gravitációs tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
Árapály hatására fellépő jelenségek: pálya és forgásidő változás (ezt a Föld–Hold - rendszerben tanulmányozták alaposan)
árapályfeszültség (tektonika) (ezt a Jupiter Europa holdján tanulmányozták alaposan)
árapályfűtés (fontosságára a Jupiter Io holdja hívta fel a figyelmet)
loká lokálisan hat, de csak globá globálisan lehet felismerni
Árapályfeszültség
A Jupiter Europa holdja
Árapá rapályfeszü lyfeszültsé ltség:
ciklois alakú repedések
Europa
Árapá rapályfeszü lyfeszültsé ltség
Árapályfeszültség: Jupiter Europa holdja
Föld
A „Tigriskarmolások” az Enceladus hold déli pólusán
Árapá rapályfeszü lyfeszültsé ltség
Tektonikai felszínújraképzés Enceladus
Ganymedes
Europa
Árapályfűtés A Jupiter Io nevű holdja
Az Io hold fiatal felszínére utal, hogy egyetlen becsapódásos krátert sem találtak
Árapá rapályfű lyfűtés
Árapá rapályfű lyfűtés
A Twashtar vulkán két kitörése az Io holdon
Az árapályfűtés következtében a légkörrel nem rendelkező holdakon is egy-egy vulkánkitörés után rövid időre légkör jön létre. Io körül 20 óra élettartammal pamacs-légkör
Árapályfűtés hatása: óceán a Jupiter Europa nevű holdján Becsapódásos kráter az Europa jégkérgén „Golf áram” az Europa óceánjában?
Árapályfűtés hatása: vulkanizmus egy jé jégholdon „Káoszosz-terü területek” letek” az Europa Europa holdon
Víz-gejzírek
Árapá rapályfű lyfűtés
az Enceladus holdon
A mágneses tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
A mágneses tér segítségével létrejövő kölcsönhatások irányulhatnak a bolygótól a holdja felé és a holdtól a bolygó felé is: nem feltétlenül szimmetrikus a hatás
A mágneses tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
A magnetoszférák alakja az óriásbolygók reguláris holdjai bolygójuk zárt erővonalainak felségterületén belül mozognak, a Titá Titán az egyetlen, amely néha kilé kilép a napszé napszélbe is napszél Zárt m ágne
Nyitott m ágneses
s es e
rővon alak
erővonala
k
Ganymedes: magnetoszféra-okozta poláris sapka. A Ganymedes az egyetlen hold, amelynek belső eredetű mágneses tere van. Így ez az egyetlen eset, amikor egy magnetoszférát nem a napszéllel való kölcsönhatás alakít ki.
A mágneses tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
A holdak vulká vulkánjainak ionizá ionizált gá gázai a bolygó bolygónak a holdon átmenő tmenő mágneses erő erővonalai menté mentén spirá spirálozva
eljutnak a bolygó bolygó légkö gköréig is egy áramcsö ramcsövet képviselve: „fluxusfluxus-cső cső” …. és ennek talppontjánál fénylésre gerjesztik a bolygó légkörét: a holdak „lábnyoma”
Io
Europa
Ganymedes
A mágneses tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
A holdak vulkánjai által a magnetoszférákba beinjektált anyagot igyekeznek „felkapni” a magnetoszférák (pick up ionok), és felgyorsítani. Ezzel azok szétterítődnek az egész magnetoszférába. Europa Io Ganymedes
A mágneses tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
Miután a korotáció gyorsabb, mint a Kepler-mozgás, a holdakat a mágneses erővonalak hátulról hagyják le, és a pick up ionokat a holdak követő oldalára csapják. Így érthető az Europa hold követő oldalán talált kénsav-mezők léte (az Io vulkánjai által kidobott kén az Europa vízjegével kénsavat alkot).
A mágneses tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
A sarki-fény keletkezés „normális esete” (substorm): az erővonalak visszakapcsolódása injektálást indít el a csóvából a nyitott erővonalak mentén: ilyenkor elektronok lövődnek be az auró auróra övezetbe -sarki fé fényt keltve plazmoid
Sarki fény a Földön
A mágneses tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
A Jupiternél és a Szaturnusznál azonban erővonal-összekapcsolódások a zárt erővonalakon jönnek létre, miután a vulkáni holdak sok anyagot táplálnak be a magnetoszférák zárt erővonalaira. Így ezekről állandóan szakadnak le plazmoidok az esti oldalon, és az adott erővonalak talppontjainál sarki fény generálódik. Zieger Bertalan modellszámításai
A mágneses tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások
Nyugodt magnetoszféra idején (CME, korotáló áramok nélkül)
vagyis nyugalomban is állandóan van sarki fény a Jupiteren
Zárt erővonalakról érkező gerjesztés
Napszél-zavarok idején
Nyitott erővonalakról érkező gerjesztés
Mimas
Enceladus
Tethys
Dione
Rhea
A Szaturnusz sugárzási övezeteinek albedo-hatása a belső holdakon Szaturnusz holdak
A fenti példák azt voltak hivatottak mutatni, hogy esetleg a Föld jelenségeinek a magyarázatában is figyelembe kell venni, hogy kívülről nem csak a Nap szól bele az itt zajló folyamatokba. A Föld nagyon különleges égitest a föld-típusú bolygók között. Érdekes lenne látni e különlegesség okát. Többek között végiggondolandó, hogy Holdunk létének, illetve keletkezési-módjának milyen hatása lehet, vagy lehetett a Föld geofizikai folyamataira.
Köszönöm a figyelmet!
