Fizyka i Chemia Ziemi

Transkrypt

1 Fizyka i Chemia Ziemi Temat 3: Układ Słoneczny cz. 2 T.J. Jopek jopek@amu.edu.pl IOA UAM T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 1

2 Układ Słoneczny Układ Słoneczny stanowią: Układ Planetarny Słońce, planety, Obłok Oorta (komety) Pas Kuipera (planety karłowate ), Pas planetoid (planety karłowate ), małe ciała: planetki, (planetoidy), komety. meteoroidy, pył i gaz międzyplanetarny T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 2

3 Odległości planet od Słońca Reguła Tytusa Bodego z lat k a TB (jed. astr.) a Obs Merkury Wenus J.D. Titus J.E. Bode Ziemia Mars Reguła T-B ma m.in. postać:? 8 2.8? Jowisz a TB = k Saturn Uran a TB - średnia odległość planety od Słońca T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 3

4 Odkrycie małych planet Ceres odkryta 1 stycznia 1801 w Palermo Giuseppe Piazzi OCR ( ) 1801 Ceres 1000km 1802 Pallas 580km 1804 Vesta 520km 1806 Juno 300km T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 4

5 Odległości planet od Słońca Reguła Tytusa Bodego z lat k a TB (jed. astr.) a Obs Merkury Wenus Ziemia J.D. Titus J.E. Bode Mars Reguła T-B ma m.in. postać: Ceres Jowisz a TB = k Saturn Uran a TB - średnia odległość planety od Słońca Neptun T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 5

6 Ślady małych planet na fotografiach nieba T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 6

7 Pas planetoid. Miliony obiektów o rozmiarach od 1000 km 1m Materiał pozostały po nieutworzonej planecie T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 7

8 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 8

9 Obiekty typu NEO Near Earth Objects Pas małych planet Orbita Jowisza Orbita Marsa Orbita Ziemi Sun NEAs Komety jowiszowe lub docierające z bardzo odległych obszarów, Obłoku Oorta T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 9

10 Obiekty typu NEO Near-Earth-Object T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 10

11 2005 YU55 ( m średnica) miało miejsce ciasne zbliżenie planetki z Ziemią T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 12

12 Planetki Ida (31.4 km) i Daktyl (1.4 km) układ dynamicznie podwójny T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 13

13 Misja Near do planetoidy 433 Eros Lądowanie na Erosie Start T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 14

14 Kometa Mc Naught, T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 16

15 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 17

16 Budowa komety Ogon pyłowy Otoczka wodorowa Ogon gazowy Jądro komety Wild 2 ~ 5 km średnicy Jądro Koma Warkocze - ogony komety Hale-Bopp T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 18

17 Ruch komety wokół Słońca ogon gazowy ogon pyłowy T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 20

18 Fizyko-chemiczny model jądra komety brudna śniegowa kula Autor modelu kometarnego jądra F.L. Whipple. Komety zawierają drobne krzemowe skały oraz cząsteczki : głównie H 2 O i w mniejszej ilości CO 2, CO, OH, CN, amoniak, metan a także związki organiczne. Fizyczna aktywność jądra komety T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 21

19 Rozpad komet i planetoid 73P/Schwassmann 3 1/P Halley C/1999 S4 Symulacja zderzenia dwóch małych planet T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 22

20 Spadek meteorytu Peekskill H6 1992, październik 9, 23:48 UT T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 23 23

21 Meteoryty Chondry Chondryt węglisty Allende (Spadek ) Próbka najmniej przetworzonego materiału z jakiego powstał Układ Słoneczny T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 24

22 Deszcz żelazna w Canyon Diablo Krater Barringer k. Winslow w USA T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 25

23 Liczba planetek typu NEA odkrytych w latach T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 26 Large -> o rozmiarach 1 km i więcej

24 Rozkład średnic planetek typu NEA T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 27

25 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 28

26 Eksplozja Tunguska N, E Rok 1908, czerwiec T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 29

27 Układ Słoneczny Układ Słoneczny stanowią: Układ Planetarny Słońce, planety, Obłok Oorta (komety) Pas Kuipera (planety karłowate ), Pas planetoid (planety karłowate ), małe ciała: planetki, komety. meteoroidy, pył i gaz międzyplanetarny T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 30

28 Droga mleczna Światło zodiakalne świadczy o obecności pyłu w Układzie Słonecznym T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 31

29 Pył międzygwiazdowy w otoczeniu płaszczyzny Galaktyki Zodiakalny pył w otoczeniu płaszczyzny ekliptyki COBE/DIRBE - obraz nieba w podczerwieni T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 32 32

30 Przykłady ziaren międzyplanetarnego pyłu Pył pochodzenia kometarnego? T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 33

31 Mgławica w Orionie, M42. Przykład materii obłoku gazu i pyłu... Rezultat wybuchu gwiazdy supernowej Powstanie Układu Słonecznego ~5 mld lat temu Słońce, planety, małe ciała powstały z materii skupionejw pierwotnym obłoku pyłowo gazowym T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 34

32 Mgławica M42 (Orion A) T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 35

33 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 36

34 Zimne: < 100 K Wielkie obłoki molekularne Gęste: H 2 molekuł/cm 3 (mniej niż w próżni w laboratoriach) Olbrzymie: lyr mas słońca Emisja molekularna (CO) oraz cząstki pyłu 100 stopni T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi IRAS 37

35 Narodziny gwiazd Impulsem do powstania gwiazdy może być: turbulencja w obłoku molekularnym, zderzenia fragmentów obłoku, wybuch pobliskiej supernowej W rezultacie w pewnych miejscach obłoku materia zaczyna kurczyć się a następnie wirować. Powstaje protogwiazda T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 38

36 Dysk protoplanetarny grawitacja powoduje kurczenie się, materia porusza się w kierunku centrum protogwiazdy, ale nie cała materia obłoku zmierza ku centrum, zgodnie z zasadą zachowania momentu pędu szybkość wirowania kurczącego się obłoku rośnie, te fragmenty protogwiazdy, które osiągnęły odpowiednią szybkość orbitalną nie będą opadać ku centrum pozostaną w niemal stałej odległości od centrum, formując tzw. dysk protoplanetarny T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 39

37 Struktura dysku protoplanetarnego - protosłońce W centrum dysku w miarę kurczenia, temperatura wzrasta, w gorącym centrum powstaje protosłońce a następnie Słońce. W przypadku Układu Słonecznego wydarzyło się to ~5 mld lat temu T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 40

38 Struktura dysku protoplanetarnego - planetozymale W obszarach odległych od centrum temperatura nie jest wysoka. W obszarach złożonych z gazu i ziaren pyłu łatwo rozpoczyna się proces podobny do tego, który doprowadził do powstania dysku protoplanetarnego: Powstają lokalne wirujące zagęszczenia materii. Mikronowe grudki materii zlepiają się, po ~1000 lat tworzą już obiekty o rozmiarach 1 m. Z czasem tworzą się z nich większe kilometrowe ciała zwane planetozymalami. Planetozymale łącząc się (zderzenia), stanowiły budulec planet Układu Słonecznego. Przekrój meteorytu Allende T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 41

39 Utworzenie planet etapy pośrednie T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 42

40 Los Układu Słonecznego - komety Część komet ulega rozpadowi. Przyczyną są procesy fizyko-chemiczne w jądrze komety 2006, rozpad komety Schwassman-Wachmann T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 43

41 Spadek komet na Słońce Średnica tarczy Słońca Komety Fotografia wykonana przez sondę SOHO T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 44

42 Zderzenia komet z planetami Fragmenty komety Shoemaker-Levi po ciasnym zbliżeniu z Jowiszem Rok Ślady na Jowiszu po zderzeniu z fragmentami komety Shoemaker-Levi T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 45

43 Wyrzut komety z Układu Słonecznego Część komet opuszcza US po zmianie orbity eliptycznej na hiperboliczną T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 46

44 Przyszłość Układu Słonecznego Warunki fizyczne na planetach zależą od ewolucji Słońca. Słońce jest gwiazdą ciągu głównego typu widmowego G2. Z upływem czasy będzie ewoluowało poprzez stadia: stan gwiazdy stabilnej, czerwonego olbrzyma, mgławicy planetarnej, białego karła, czarnego karła T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 47

45 Przyszłość Układu Słonecznego Stan obecny potrwa do 11 Gyr Stan czerwonego pulsującego olbrzyma T= Gyr Stan mgławicy planetarnej Stan białego karła T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 48

46 Koniec tematu T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 49