2013. márc. 20. Kölcsönhatások a Naprendszerben Illés s Erzsébet MTA Csillagászati szati és s FöldtudomF ldtudományi Kutatóközpont Konkoly Thege Miklós s Csillagászati szati Intézete illes@konkoly.hu 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 kiv kivételével minden bolygó légkörében az egyenlítőre szimmetrikusan alakulnak ki cirkuláci ciós s cellák (Hadley cellák) a két k t félgf lgömbön a Földön három
Északi pólus Egyenlítői sáv Déli pólus A Mars kéregvastagsága MGS mérés A Marson a magassági gi viszonyok hatása a globális lis légkl gköri cirkuláci cióra: egyetlen transz-ekvatori 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 CO 2 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 CO 2 -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. Az SL9 üstökös a Jupiternél 1994 A Szibériai meteor
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) lokálisan lisan hat, de csak globálisan lisan lehet felismerni Árapályfeszültség A Jupiter Europa holdja
Árapályfeszültség: ciklois alakú repedések Árapályfeszültség: Jupiter Europa holdja Europa Föld Árapályfeszültség A Tigriskarmolások az Enceladus hold déli pólusp lusán
Árapá rapályfeszü lyfeszültsé ltség Tektonikai felszínújraképzés Enceladus Ganymedes Europa Árapályfűtés A Jupiter Io nevű holdja
Árapályfűtés Az Io hold fiatal felszínére utal, hogy egyetlen becsapódásos sos krátert sem találtak ltak Árapályfűtés A Twashtar vulkán n két k kitörése az Io holdon
Az árapályfűtés s következtk vetkeztében a légkl gkörrel nem rendelkező holdakon is egy-egy vulkánkit nkitörés s után n rövidr időre légkör jön létre. Io körül k l 20 óra élettartammal pamacs-légk gkör Árapályfűtés s hatása: óceán n 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 k alakja az óriásbolygók reguláris ris holdjai bolygójuk zárt erővonalainak felségter gterületén n belül l mozognak, a Titán az egyetlen, amely néha kilép p a napszélbe is napszél Nyitott mágneses erővonalak Zárt mágneses erővonalak
Ganymedes: magnetoszféra ra-okozta poláris sapka. A Ganymedes az egyetlen hold, amelynek belső eredetű mágneses tere van. Így ez az egyetlen eset, amikor egy magnetoszférát t nem a napszéllel való kölcsönhatás alakít t ki. A mágneses tér segítségével megvalósuló kölcsönhatások A holdak vulkánjainak ionizált gázaig a bolygónak a holdon átmenő mágneses erővonalai mentén spirálozva eljutnak a bolygó légköréig is egy áramcsövet képviselve: fluxus-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. Io Europa 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 auróra ra övezetbe -- sarki fényt f 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) Zárt erővonalakról érkező gerjesztés vagyis nyugalomban is állandóan van sarki fény a Jupiteren Napszél-zavarok idején Nyitott erővonalakról érkező gerjesztés Mimas Enceladus Tethys Dione A Szaturnusz sugárzási övezeteinek albedo-hatása a belső holdakon Szaturnusz holdak Rhea
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!