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 Ida, Dactyl Sylvia, Remus Romulus Pauling és holdja
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 Uránusz Jupiter
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, Mars- Jupiter) 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 (H 2 O, NH 3, CH 4 stb.) főleg extrém folyadék (folyékony H, He) tömeg: 318-15 földtömeg (Napr.-ben) sűrűség: 1,6-0,7 g/cm 3 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 keletkezés jellemzői paraméterei mire utalnak mely égitesten jellemző központos vulkáni tartós lokális magmaforrás, egyetlen magmaforrás térbeli stabilitása Vénusz, Hold, Mars, Io, Titan kúpok központi magmacsatorna Hasadékvulkánok törésvonal mentén feltörő magma megfelelő szilárdságú és vastagságú burok a hosszú törésekhez, tágulásos erőtér Vénusz, Mars (ősi mágnesezett sávok nyoma), Europa, Ganymedes, Enceladus lávasíkság kis viszkozitású, nagy területre láva viszkozitása, összetétele Merkúr, Vénusz, Hold, Mars, lávacsatornák omladék, csuszamlással elmozdult anyag beszakadt üregek dűnék szétfolyó lávák keskeny lávafolyás mechanikai és termális eróziója az útja mentén, lávabarlang beszakadása megváltozott konzisztencia és stabilitás, tömegmozgás rétegterhelés változásától beomlás az anyag gyengülésétől, eltávozástól, változott konzisztenciától megfelelő méretű és mennyiségű szemcsék, tartós szelek láva viszkozitása, összetétele anyag stabilitása, konzisztencia változása felszín alatti oldás, olvadás, szublimálás apró szemcséket létrehozó folyamatok, szélirány, szélerősség, cementáció jardangok, széleróziós vájatok tartós széltől képződő, áramvonalas mélyedések szélirány, tartósság, célkőzet erodálhatósága folyásnyomok és folyékony anyag hullása/felszíni folyadék forrása, tér- és időbeli hálózatuk megolvadás, lefolyás változása, áramlás hozama álló folyadékok partformálás (hullámzás, árapály, folyadék mennyisége, üledékekből partvonalai törmelék lerakása) jellemzői gleccservölgyek mozgó jégár eróziós hatása jég mennyisége, hőmérsékleti viszonyok poligonális, mintás fagyváltozékonyság, jég hőmérsékleti viszonyok, H 2 O talajok térfogatváltozása fagyott állapotban mennyisége törmelékkúpok, törmelék halmozódása lejtős aprózódást segítő paraméterek, áramló törmelékszoknyák tömegmozgással, áramló közegek révén közegek munkavégzése Io, Europa, Triton Vénusz, Hold, Mars, Io Vénusz, Hold, Mars, Io, Europa, Callisto, Titan Mars Vénusz, Mars, Titan Mars Mars, Titan Mars, Titan Mars Mars (Triton?) Mars, Titan