De planeten (veel informatie uit Calvin J. Hamilton’s ‘Views of the Solar System’: http://solarviews.com)
Algemeen • 99.86% van de massa zit in de zon • plat systeem, bijna alles draait tegen de klok (gezien vanuit Noorden) – Planeten om Zon, manen om planeten
• baan van Neptunus heeft straal ~ 30AU – (cf. naastbijzijnde ster op 260.000 AU)
• aswenteling van planeten ‘direct’ (met baan mee) – Mercurius, Venus langzaam (getijden) – Uranus ~90° geheld
• verdere ‘bewoners’: – Planetoiden (voornamelijkl. tussen Mars en Jupiter) – Kuipergordel (voorbij Neptunus, o.a. Pluto) – Kometen (zeer ver weg, excentrische banen)
Twee families planeten
• aardachtige planeten
– Dichtheden ~ 5000 kg/m3 – Rotsachtig – In binnendelen van zonnestelsel
• reuzenplaneten – Dichtheden ~ 1000 kg/m3 – Vloeibare, rotsachtige kern (?) – Dichte atmosfeer CH4, NH3, H2 – Ringen, manen – In buitendelen van zonnestelsel
Temperatuur op een planeet •
thermisch evenwicht:
•
wet van Stefan-Bolzmann:
•
planeet ontvangt per seconde: σ (π rplaneet2 / 4π Rbaan2) Tzon4 4π rzon2 9 (1-a)
•
planeet straalt uit per seconde:
•
dus
•
Mercurius: Rbaan= 0.39 AU (rzon= 0.0044AU, Tzon= 5770K) ⇒ T = 430 K
•
Aarde:
•
Neptunus: Rbaan= 30AU
•
effect samenstelling dampkring: lichte moleculen ontwijken bij hoge T
energie in = energie uit (zon) (warmtestraling) stralingsenergie/s = σ T4£ oppervlakte
σ Tplaneet4 4π rplaneet2 Tplaneet=(rzon/2Rbaan)1/2 Tzon (1-a)1/4
Rbaan= 1AU
⇒ T = 270 K ⇒ T = 50 K
Albedo a • niet alle straling wordt geabsorbeerd • fractie die wordt gereflecteerd=`albedo’ • hoger albedo → kouder – Terugkoppeling: ijsoppervlak reflecteert, blijft dus koud
• lager albedo → warmer – broeikaseffect: CO2 atmosfeer houdt warmte binnen
Moleculen in atmosfeer • als gemiddelde snelheid van moleculen > vescape/10, ontsnapt gas geleidelijk naar de ruimte Molec. massa
• limiet is Cte. Van Boltzmann k=1.38×10-23 J/K
• Aarde: vescape= 11 km/s, T ~ 300 K stabiel als m > 3kT/(0.1vescape)2 = 10-26kg ~ 6 mproton. dus H2 en He vervliegen
• Jupiter: vescape × 5, T / 2: ook H2 blijft! • Maan:
vescape / 5: tot ~150mproton (alles) vervliegt
Mercurius
• heet, kleine massa: – geen atmosfeer
• veel kraters • nabij Zon: – getijdewerking 2:1 – 1 dag = 2/3 jaar
• grote ijzerkern, zwak magneetveld • tekenen van inkrimping tijdens vorming
Venus
• dikke wolkenlaag – giftige atmosfeer, erg heet (500± C) – extreem broeikaseffect
• oppervlak bekeken met radar (Magellan 1995) – geen kleine kraters (atmosfeer), wel grote lavastromen
Aarde/Maan • atmosfeer + vloeibaar water ⇒ leven, evolutie • sterk magneetveld – dynamo in gesmolten ijzerkern?
• relatief grote maan – stabilizeert de spin-as! stabiel klimaat
• tekenen van rijke inslag-geschiedenis • vulkanisch
Manicouagan impact structure (Canada) 100km, 200Mjr oud
Zons/maansverduisteringen • Maan en Zon even groot aan de hemel
• dus Maan kan Zon juist bedekken • banen Maan en Aarde niet rond – hoekafmetingen Zon en Maan veranderen een beetje – 3 okt 2005: ringvormige zonsverduistering
Ringvormig Totale Zonsverduistering 3/10/2005
Schaduw van de Maan, augustus 1999
Inslagen op aarde • ‘near-earth asteroids’, ook wel `earthcrossers' – Bijv ‘Toutatis’ (enkele km)
• • • •
kouder dan de Aarde, maar geologisch gelijkaardig veel winderosie, vroeger ook water vroeger vulkanisch twee kleine maantjes (Phobos en Deimos)
Mars
Mars • • • •
kouder dan Aarde, maar geologisch gelijkaardig veel winderosie, vroeger ook water vroeger vulkanisch twee kleine maantjes (Phobos en Deimos)
Eclipsen op Mars
Planetoiden • banen tussen die van Mars en Jupiter • 1000’en objecten, samen massa van de Maan • vier dwergplaneten, Ceres, Pallas, Vesta, Juno. Grootste is Ceres, 466 km diameter • sommige kruisen (soms zelfs snijdenonze baan • Andere families: Trojanen in baan van Jupiter • Kuipergordel ligt buiten Neptunus
Planetoiden
Ida en Dactyl
Planetoiden • landing van NEAR (Shoemaker) op `Eros’ Feb 2001
1200m 700m 250m 120m
•
grootste planeet ~ 0.001 Mzon
• • • • •
draait om as in 10 uur sterk magneetveld aktief weer grote manen fijn ringensysteem
Jupiter
Inslag van SL-9 op Jupiter • Komeet Shoemaker-Levy 9 – uiteengereten door getijdeveld van Jupiter bij eerdere passage – reeks inslagen op Jupiter in 1994
Manen van Jupiter •
grote verschillen
Amalthea, Io, Europa
•
kleine ingevangen planetoiden
Ganymedes, Callisto
•
grote `echte’ manen
•
getijdewerking belangrijk
•
samenstelling verschilt
Io • dichtst bij Jupiter gebonden aswenteling • zeer vulkanisch: zwavelgeysers • getijdewisselwerking Jupiter en Europa houden maan heet
• oppervlak van ijs, daaronder wellicht vloeibare zee • geen dampkring • ijsschotsen
Europa
• oppervlak van ijs, daaronder wellicht vloeibare zee • geen dampkring • ijsschotsen
Europa
Saturnus • kleiner, kouder dan Jupiter • maansysteem • ringen!
Ringen Gat van Cassini ‘spaken’ (magne etveld)
resonanties met maanbanen geven de fijne struktuur
Titan • dichte atmosfeer • fossiele versie van jonge Aarde? • afdaling door Huygens in januari 2005
Titan • methaan-sneeuw • kustlijn meer of binnenzee
Hyperion • prachtige beelden van CassiniHuygens missie!
Enceladus • geologisch aktief: grote gebieden zonder kraters
Uranus
Herdermaantjes • houden ringen dun en intact
Ariel • Kraters + tekenen van vloeistof – niet water: veel te koud – waarschijnlijk NH3, CH4, CO
Neptunus • temperatuur ~100 K • atmosfeer H2, He • toch nog weer! • windsnelheden tot 2000 km/u, storm zo groot als Aarde • verandert in enkele uren
Triton • retrograde baan om Neptunus • ongewoon hoge dichtheid: rotsen ipv ijs • Ingevangen samen met Pluto? • atmosfeer, geysers
Pluto/Charon • excentrische, gehelde baan om de Zon • 39 AU baan • ingevangen • 2300km diameter • 1300km diameter
Kuipergordel • schijfvormige verdeling van kleine ‘planeetjes’. ~1000 met diameter ~100km. • laatste jaren verschillende grote ontdekt! – Brown, Trujillo, Rabinowitz
• Quaoar (2002) (1250km diam / 42AU baan)
Kuipergordel • 2004DW • ~1600km diameter • 45AU baan
Kuipergordel • Sedna (2004) • baan reikt van 76 tot 950 AU! (nu ~90 AU) • P = 11000 jaar • ~1800 km diam
Kuipergordel • Eris (2005) + Dysnomia (maantje) • groter dan Pluto: ‘10e planeet’ • baan 38-97 AU ( P = 557 jr), helling 44o – (nu verder dan Sedna)
• Diameter 2600 km: (cf. Pluto: 2250km) aanvankelijk onzeker, en slechts geschat: – 2860km (albedo 60%, als Pluto) – 2330km (albedo 90%, als verse sneeuw)
• 2003 EL61
2005 FY9 (2005)
– 3/4 Pluto; banen tot 252 AU van zon Heeft maantjes!
Kometen • vluchtig, verdampen deels wanneer ze bij de Zon komen • erg excentrische banen, komen uit Oort wolk op 1000’en AU • worden regelmatig opgeslokt door zon of jupiter (gelukkig!)
Kometen
QuickTimeﾪ and a YUV420 codec decompressor are needed to see this picture.
(SOHO satelliet)
QuickTimeﾪ and a YUV420 codec decompressor are needed to see this picture.
Kometen • DEEP IMPACT missie naar Komeet Tempel
1km
Exoplaneten
kleine, snelle banen
• planeten rond andere sterren – >200 gevonden, incl 3-planetenstelsels! – Nu: detectie dmv baanbeweging van ster: • Ster maakt baan van straal m/M x planeetbaan • Baansnelheid m/M x planeetbaansnelheid • m/M=1/1000, v = 30 km/s ⇒ 30 m/s (Jupiter op aardbaan)
– Toekomst: astrometrische technieken: direkte meting van de baanbeweging van de ster Grote, trage banen
