Sistemul solar

Termenul de sistem solar se referă la Soare şi la toate corpurile ce se rotesc în jurul său. Sistemul solar se termină acolo unde gravitaţia Soarelui este egală cu cea a stelelor vecine sau acolo unde, dacă te deplasezi cu o viteză mcă nu vei mai fi satelit al Soarelui. O altă margine a sistemului solar este locul în care vântul solar se ciocnește cu gazul interstelar.

Cel mai mare corp din sistemul solar este Soarele, o stea, care conţine 99,86% din masa întregului sistem solar. Celelate procente de masă rămase, sunt dominate de plantele Jupiter şi Saturn.


Orbitele planetelor din sistemul solar.
Se observă și poziția centurii de asteroizi

Din cauza masei mari, interiorul Soarelui este foarte fiebinte, acolo având loc procesul de fuziune nucleară. Acest proces creează energie, emisă de Soare în domeniul vizibil, dar şi în alte lungimi de undă.

În jurul Soarelui se rotesc 8 planete, 5 planete pitice, 171 de sateliţi ai planetelor, sute de mii de asteroizi şi câteva mii de comete. Aceste cifre se referă la obiectele descoperite, existând posibilitatea să existe multe alte asemenea obiecte.

Există mai multe tipuri de obiecte în sistemul solar. Astfel, fără a lua în considerare clasificarea lor (în planete, planete pitice, etc.), în sistemul solar avem corpuri gazoase mari (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun), obiecte telurice, solide (restul planetelor și asteroizii din centura principală), obiecte formate dintr-un melanj din gaze înghețate și minerale/metale (obiectele din centura lui Kuiper) precum și obiecte formate predominant din gaz înghețat amestecat cu praf (cometele).

Planetele sunt: Mercur, Venus, Terra, Marte, Jupiter, Saturn, Uranus şi Neptun. Numele lor vin din mitologia greco-romană, în afara de numele de Terra.

Planetele pitice sunt: Ceres, Pluto, Eris, Makemake și Haumea.

Asteroizii se găsesc în două regiuni, numite centuri de asteroizi: una se află între Marte şi Jupiter, centura principală, iar alta după Neptun, centura lui Kuiper.

Mai departe se găseşte norul lui Oort, loc unde se află milioane de nuclee de comete.

Un tabel cu date esențiale despre planete se găsește aici. Un tabel cu sateliții planetelor și planetelor pitice se găsește aici.

Obiecte în sistemul solar
Număr de obiecte (la data de 18 septembrie 2016)
Stele 1
Planete
8
Sateliți ai planetelor 1711
Planete pitice
5
Sateliți ai planetelor pitice 8
Asteroizi
721.7122
Asteroizi potențial periculoși 17373
Asteroizi transneptunieni
26144
Comete
39445

 

Mărimea sistemului solar

În sistemul solar se află multe obiecte: 8 planete, 5 planete pitice, peste un miliard de asteroizi, câteva miliarde de comete, miliarde de tone de praf înterplanetar plus o stea. Totuși distanțele dintre aceste corpuri sunt foarte mari, de sute și mii de milioane de km, astfel încât sistemul solar pare gol.

Marginea sistemului solar se poate stabili în funcție de două subiecte: vântul solar și forța de atracție a Soarelui.

Vântul solar este emisia de particule încărcate electric a Soarelui. Când vântul solar ajunge în zonele unde se întâlnește cu plasma din mediul interstelar, se creează o undă de șoc. Acolo se afla marginea sistemului solar, o regiune numită heliopauză. Heliopauza se află la o depărtare de patru ori mai mare decât distanța Soare-Pluto, adică 120 Unități Astronomice (120 de ori distanța Pământ-Soare).

Pentru că Soarele se deplasează prin mediul interstelar, coliziunea dintre vântul solar și plasma din mediul interstelar se produce la o distantă de 80-100 Unități Astronomice în direcția de depasare a Soarelui și la o distanță de 200 Unități Astronomice în direcția opusă deplasării Soarelui. Astfel sistemul solar este înconjurat de o bulă elongată, un fel de învelis de gaz, numită „helioînveliș” sau „heliomanta”. În prezent sondele spațiale Voyager 1 și Voyager 2 se află în această regiune și transmit date despre viteza și direcția particulelor subatomice din zonă.


Marginea sistemului solar în funcție de vântul solar. Ilustrație: NASA

Asteroidul cu perioada cea mai mare, descoperit până în septembrie 2016, este 2014 FE72 și are o perioadă de 85.000 de ani. Cel mai îndepărtat punct de pe orbită se află la o depărtare de 3850 de ori mai mare decât depărtarea Pământ-Soare.

Cam pe la 60.000 de Unități Astronomice (un an lumină) se găsește o regiune în care se află miliarde de nuclee de cometă. Nucleele de cometă pot fi perturbate gravitațional de orice sursă de gravitație, fiind îndreptate înspre Soare sau în afara sistemului solar. Regiunea poartă numele de „Norul lui Oort”. Nici o cometă din norul lui Oort nu a fost observată direct la depărtarea aceea, dar se consideră că toate cometele cu perioadă extrem de lungă sau care trec pentru prima oară pe lângă Soare provin din acea regiune.


Marginea sistemului solar în funcție de gravitația Soarelui.Captură de ecran: Mitaka

O altă graniță a sistemului solar este dată de depărtarea de Soare la care gravitația acestuia se confundă cu cea a stelelor vecine. Sfera de influență gravitațională a Soarelui (sau a oricui obiect) se mai numește „sfera Hill” și se calculează știind depărtarea dintre cele două obiecte și masa lor. Reprezintă limita de distanță la care obiectul mai poate avea sateliți. Totuși limita gravitațională a Soarelui este foarte difuză, estimările fiind fiind și ele difuze.

De exemplu, luând în considerare Soarele și cel mai apropiat sistem stelar, α Centauri, locul unde gravitația Soarelui încetează se află la aproximativ 2,37 ani lumină depărtare de Soare (sau 149.878 Unități Astronomice).

Dacă am ignora restul stelelor și am considera că întreaga masă a galaxiei este concentrată într-un punct, sfera Hill s-ar întinde până la 3,6 ani lumină (227.663 Unități Astronomice).

Este teoretizată și o sferă de activitate gravitațională, acolo unde astrul poate fi considerat astru central al sistemului. Pentru Soare sfera de activitate se întinde până la 60.000 de unități astronomice sau 0,95 ani lumină.

Origine și evoluție

Sistemul solar s-a format dintr-un imens nor de gaz care s-a contractat conform legilor fizicii și chimiei. Norul de gaz făcea parte dintr-un nor și mai mare situat în această regiune galactică și din el s-au format probabil mai multe stele.

Cele mai vechi roci de pe Pământ au o vechime de 4,031 miliarde de ani6. Aceste roci sunt foarte rare, pentru că suprafaţa planetei noastre este într-o continuă transformare.

Pentru a data corect vârsta sistemului solar, se folosesc meteoriţii. Datările radiometrice au arătat că cei mai vechi dintre aceştia au o vârsta de aproximativ 4,6 miliarde de ani.

Sistemul solar s-a format imediat după formarea Soarelui, când din materia rămasă (gaz și praf), adunată sub formă de disc în jurul Soarelui, au apărut primele condensări de materie, numite planetezimale.

Ilustratie in care se vede discul de gaz din care s-au
format planetele (discul protoplanetar), Soarele
si cateva planete deja formate. Aceasa imagine este
o reprezentare artistica. Credit:NASA

Totalitatea gazului şi prafului din care s-a format sistemul solar se numeste nebuloasă solară. Avea un diametru de 15 miliarde km şi avea de două ori mai multă masă decât are Soarele acum.

În urma unei unde de şoc de la o supernovă, materia a început să se adune în nuclee din ce în ce mai mari. Aşa nebuloasa a început să colapseze, formându-se un nucleu foarte masiv, viitorul Soare.

Conservarea momentului unghiular a făcut ca materia să înceapa să se rotească şi mai mult, a făcut ca materia din jurul viitorului Soare să se aplatizeze. Astfel a aparut un disc de gaz şi praf.

Particulele de praf (silicaţi şi metale) şi gaz (hidrogen) au început să se formeze, iar acestea au atras din ce în ce mai multă materie spre ele. Astfel s-au format planetezimalele, compuse din roci şi metale.

Pe lângă planetezimale s-au format şi corpuri de gaz ce imediat au atras gazul din discul protplanetar. Aceste corpuri au crescut foarte mult, în comparaţie cu planetezimalele. Astfel au apărut planetele gigante.

Dupa 100.000.000 de ani, protosteaua ce s-a format la mijlocul discului, a început să emita energie, prin procesul de fuziune nucleară. Astfel se năştea Soarele pe care îl cunoastem acum. Pe lângă energie luminoasa, Soarele emite în mod constant un flux de particule încarcate (electroni, protoni, atomi de gaz). Acest flux este numit vânt solar.

Vantul solar a curăţat discul protoplanetar de gazul şi praful ramas, sfârşind astfel formarea planetelor.

Modelul curent al evoluţiei sistemului solar, estimează ca după alte 600.000.000 de ani, planetele Jupiter şi Saturn şi-au schimbat orbita. Acest fapt a dus la aruncarea planetei Neptun la o distanţă de două ori mai mare decât se afla imediat după formare.

Modificarea orbitelui lui Neptun a făcut ca o mare parte din resturile din discul protoplanetar (ce şi-au găsit locul după orbita lui Neptun) să fie trimise spre Soare. Acestea au produs un bombardament foarte puternic, creând cratere pe planetele de tip teluric. Urmele acestui mare bombardament se pot vedea şi acum pe Lună şi pe Mercur.

Viitorul

În cazul în care cataclismele cosmice ocolesc această parte a galaxiei, sistemul solar va mai exista în starea în care se află acum încă 2-3 miliarde de ani.

Apoi, după ce hidrogenul din Soare se va consuma, astrul zilei se va deveni foarte strălucitor. Condiţiile de pe Terra vor semăna cu cele de pe Venus. În numai 3,5 miliarde de ani Terra va deveni de nelocuit iar viaţa va dispărea

În nucleul Soarelui heliul va începe să se transforme în oxigen. Peste 7,5 miliarde de ani (de acum înainte) Soarele va deveni o gigantă roşie. Planeta Mercur va fi carbonizată. Soarele îşi va fi pierdut 28% din masă şi gravitaţia lui va slăbi. Din acest motiv Terra şi Marte vor fi aruncate în sistemul solar, sfărșind pe orbite mult mai îndepartate decât acum.

Pământul va fi o planetă fără atmosferă, cu suprafața de consistenţa cleiului, fără pic de apă.

 


Sistemul solar azi. Se observa orbitele planetelor Mercur, Venus, Terra si Marte. Soarele este punctul portocaliu din centru.

 


Sistemul solar peste 7,1 miliarde de ani. Soarele a devenit o subgiganta, dar orbitele planetelor sunt la fel.



Sistemul solar peste aproximativ 8 miliarde de ani. Soarele este o stea giganta, ce a depasit orbita lui Mercur. Din cauza masei mici a Soarelui, orbitele planetelor s-au schimbat.

Soarele va rămâne în faza de gigantă roşie câteva sute de milioane de ani, după care atmosfera sa va fi expulzată în spațiu, rămânând numai nucleul său, o „pitică albă”. Timp aproximativ 100.000 de ani pitica albă va fi încojurată de o bulă de gaz care emite lumină, un obiect numit „nebuloasă planetară”.

Un lucru care să ne liniştească exista totuşi: pe câţiva dintre sateliţii îngheţaţi ai planetelor Jupiter şi Saturn, vor apărea condiţii propice apariţiei, existenţei şi dezvoltării vieţii, asemănătoare cu cele de pe planeta noastră acum.

 

Surse pentru informații

1,2,3,4 UAI, Minor Planet Center (http://minorplanetcenter.net/)
5 NASA JPL Solar System Dynamics (http://ssd.jpl.nasa.gov/?sb_elem)
6 Bowring, Samuel A.; Williams, Ian S. (1999). "Priscoan (4.00-4.03 Ga) orthogneisses from northwestern Canada". Contributions to Mineralogy and Petrology 134, pp 3-16

 

Adrian Şonka
18-Sep-2016 17:35