134340 Dysnomia 136199 Eris
Słońce
Speaking of size... RRRozmiaryplanets
Wnętrze Słońca
Wewnętrzne obszary słoneczne Główne obszary Jądro reakcje nuklearne Strefa radiacji ok. 70% obszaru Słońca, jest to obszar gdzie energia przenoszona jest w postaci promieniowania Strefa konwekcyjna prądy konwekcyjne wynoszą energię na powierzchnię Fale p fale akustyczne, wywołane zmiennym ciśnieniem w kolejnych warstwach Słońca Fale g grawitacyjne, ograniczone do strefy radiacyjnej
Atmosfera Słońca
Regiony atmosfery Fotosfera Chromosfera Korona Wiatr słoneczny
Cechy fotosfery
Plamy 5700 K -> <- 3700 K
Rozmiary plam od 1500 do 50 000 km -> 16 500 km <-- Prędkość przepływu w granulach ~ kilka km/s <- 60000 km->
Płytkość plam Strzałkami oznaczono kierunek przepływu gazów: kolor niebieski niskie temperatury, prędkość przepływu rzędu 5000 km/h kolor czerwony obszary ciepłe Wypływ materii ponad powierzchnię, wzdłuż linii pola magnetycznego następuje w wąskim pasie naokoło plamy
Cykle słoneczne Schwabe (1843) cykl około 10 lat Minimum Maundera 1645-1715, (potop szwedzki 1655-1660 ), Współczesne cykle datuje się od minimum Maundera (1 cykl 1755-1766, obecnie schyłek 24-go).
Rekonstrukcja minimów w okresie 12000 lat Przypuszczenie o istnieniu minimów aktywności słonecznej przed minimum Maundera wynika z wyników pomiarów obfitości izotopu 14 C w słojach drzew. Okresy te nazwano minimum Spörera (1420 1570) oraz minimum Daltona (1790 1830). Z wyników badań radiowęglowych wynikałoby, iż w ciągu ostatnich 8 tys. lat było 18 takich minimów.
Diagram motylkowy Cykle 22 24
Granule i supergranule ruch granuli <-- ~1000 km, czas życia ~20 min, przepływ materii 7 km/s ~35 000 km, widoczne dobrze w pomiarach przesunięcia Dopplerowskiego, Niebieskie zbliżające się, czerwone oddalające się.
Pochodnie (faculae) Silne pola magnetyczne redukują znacznie gęstość gazów. Niska gęstość gazu czyni go niemal przeźroczystym dzięki czemu widoczne są niższe partie granuli w których gaz jest cieplejszy i promieniuje silniej, stąd te pojaśnienia.
Cechy chromosfery
Cechy chromosfery Protuberancje Włókna (filaments) Pola pochodni (plages) Bryzgi chromosferyczne (spiculae) Cieplejsza (4000-20000C) od fotosfery (4000-6400C)
Protuberancje Protuberancje to gęsta plazma wyrzucana wzdłuż pętli linii sił pola magnetycznego. Czas życia dni a nawet tygodnie. Szczególnie wielkie wyrzuty materii są w stanie oderwać się od Słońca i rozproszyć w przestrzeni kosmicznej.
Włókna (filaments) i pola pochodni (plages) Plage-> <- filament Włókna to protuberancje oglądane na tle tarczy słonecznej. Są to chłodniejsze i gęstsze chmury gazu, zawieszone ponad powierzchnią, wzdłuż linii pola magnetycznego. Plaże to pola pochodni, występują przy plamach słonecznych i są najlepiej obserwowane w linii wodoru.
Bryzgi chromosferyczne (spiculae) Bryzgi to małe wyrzuty materii w chromosferze. W linii H-alfa wyglądają jak krókie ciemne pasma. Czas życia kilka minut. Materia w tych wyrzutach dostaje się aż do korony z prędkością 20-30 km/s
Cechy korony
Korona Pętle koronalne Pióropusze biegunowe Strumienie hełmowe Dziury koronalne Koronalne wyrzuty materii (CME) Wiatr słoneczny
Pętle koronalne i pióropusze (plumes) biegunowe Pętle koronalne zazwyczaj występują w pobliżu plam i obszarów aktywnych. Czas życia zazwyczaj szybko się zmieniają (te które towarzyszą rozbłyskom słonecznym) lecz niektóre mogą utrzymywać się przez kilka dni a nawet tygodni. Pióropusze długie i wąskie strumienie materii wypływającej ze Słońca w okolicach biegunów po otwartych liniach sił pola magnetycznego.
Helmet streamers Strumienie hełmowe wyglądają jak pióropusze wystające prosto ponad okrągłym hełmem. Zazwyczaj u podstawy takiego hełmowego pióropusza dostrzec można protuberancję. Hełmowe struktury związane są z występowaniem pola magnetycznego łączącego aktywne, zasobne w plamy obszary słoneczne. Strumienie w postaci prostych pióropuszy nad hełmami wywołuje wiatr słoneczny rozdmuchując materię uwięzioną w pętlach pola magnetycznego.
Dziury koronalne Dziury koronalne to miejsca w których korona jest ciemna. Widać je wyraźnie w promieniach Roentgena. Dziury koronalne towarzyszą otwartym liniom pola magnetycznego i z tego względu zazwyczaj grupują się w pobliżu biegunów. Z dziur koronalnych wypływa najszybszy wiatr słoneczny.
Koronalne wyrzuty materii (CME) CME kilkugodzinne burze słoneczne wynoszące w przestrzeń miliardy ton cząsteczek z prędkością ponad 2mln km/h. W okresie minimum słonecznego występują z częstotliwością 1/tydzień W maximum 2 do 3 razy na dobę.
Wiatr słoneczny Schemat linii sił pola magnetycznego Słońca w minimum jego działalności na tle sfotografowanej przez sondę SOHO korony słonecznej Zieloną linią zaznaczono ruch cząsteczek wiatru słonecznego. Gęstość cząsteczek w zewnętrznych, biegunowych rejonach korony jest tak niska, że bardzo rzadko zderzają się one z innymi cząsteczkami i niemal bez przeszkód przemieszczają się ruchem spiralnym wzdłuż linii sił pola magnetycznego. Ciekawostką jest, że ruch spiralny jonów tlenu jest szybszy niż jonów wodoru. Prawdopodobnie absorbują one energię z wysokoczęstotliwościowych fal wiatru słonecznego.
Rotacja Słońca
Rotacja Prędkość rotacji stała-> <- obszar konekcyjny v spada ze wzrostem <- średnia prędkość szerokości odpowiadająca szer ~45 deg
Pole magnetyczne Słońca
Evolution of Solar Magnetic Field During the Solar Cycle Solar Minimum Dipole Magnetic Field No Sunspot Solar Maximum Toroidal Magnetic Field Many Sunspots 22 years later ~5 years later S N 11 years later But, this is only half of the story! The magnetic field configuration of the Sun evolves with a 22 year cycle.
Plamy 1000-4000 Gs, inne obszary ~100Gs, pow. Ziemi ~0.5 Gs Różowy -dodatnie (na zewnątrz), niebieski - ujemne
Linie pola magnetycznego
Prawo Hala
Pole magnetyczne Słońca
Burze słoneczne
Helioseismologia Celem helioseisomolgii jest zbadanie właściwości wewnętrznej struktury Słońca i zrozumienie fizycznych mechanizmów nim rządzących Słońce, jako gorąca kula gazów bardzo dobrze przewodzi fale akustyczne w odróżnieniu od promieniowania widzialnego Tworzy zarazem specyficzny kulisty rezonator akustyczny, z milionami modów oscylacyjnych. Czas życia niektórych modów jest rzędu dni, innych miesięcy. Fala podróżuje z wnętrza Słońca w czasie około kilku godzin.
Heliosejsmologia obserwacje drgań powierzchni Słońce Obserwowane są stojące fale akustyczne (fale p) fale ciśnieniowe przechodzące przez środek Słońca oraz stojące fale grawitacyjne (fale g) rozchodzące się powierzchniowo ( w fotosferze). Każda z fal charakteryzuje się inną częstotliwością i przechodzi przez określony obszar słoneczny w ten sposób badana może być struktura Słońca nawet na dużych głębokościach. a Centauri x Hydrae - olbrzym GD 358 - karzeł
Helioseismologia rzeki plazmy Obserwacje helioseismiczne przyczyniły się do odkrycia rzek gorącej, naładowanej elektrycznie plazmy, płynącej pod powierzchnią Słońca. W pobliżu biegunów okrążają one Słońce na około 75 stopniu szerokości. Składają się ze spłaszczonych owalnych rejonów około 10000km szerokości, w których materia płynie około 50km/h szybciej niż w ich otoczeniu.
Fale sejsmiczne towarzyszące rozbłyskowi słonecznemu
Definicja planety - IAU 2006
RESOLUTION 5A The IAU therefore resolves that "planets" and other bodies in our Solar System, except satellites, be defined into three distinct categories in the following way: (1) A "planet" 1 is a celestial body that (a) is in orbit around the Sun, (b) has sufficient mass for its self-gravity to overcome rigid body forces so that it assumes a hydrostatic equilibrium (nearly round) shape, and (c) has cleared the neighbourhood around its orbit. (2) A "dwarf planet" is a celestial body that (a) is in orbit around the Sun, (b) has sufficient mass for its self-gravity to overcome rigid body forces so that it assumes a hydrostatic equilibrium (nearly round) shape 2, (c) has not cleared the neighbourhood around its orbit, and (d) is not a satellite. (3) All other objects 3 except satellites orbiting the Sun shall be referred to collectively as "Small Solar-System Bodies".
RESOLUTION 6A The IAU further resolves: Pluto is a "dwarf planet" by the above definition and is recognized as the prototype of a new category of trans-neptunian objects. Charon Pluton Hydra Nix
Planety karłowate Ceres, 1801 Pluton, 1930 Eris, 2003 Makemake, 2005 Haumea 2004, księżyce Hi iaka, Namaka
Cechy karłowatych planet Orbital attributes of dwarf planets ] Name Region of Solar System Orbital radius (AU) Orbital period(y) Inclination Eccentricity Ceres Asteroid belt 2.77 4.60 10.59 0.080 Pluto Kuiper belt 39.48 248.09 17.14 0.249 Haumea Kuiper belt 43.34 285.4 28.19 0.189 Makemake Kuiper belt 45.79 309.9 28.96 0.159 Eris Scattered disc 67.67 557 44.19 0.442 Makemake niebieska Haumea zielona Pluton czerwona Neptun - szara
Cechy fizyczne Name Diameter(km) Mass( 10 21 kg) Density( 10 3 g/m³) Rotation period (d) Moons temp.(k) Atmosphere Ceres 974.6±3.2 0.95 2.08 0.38 0 167 none Pluto 2306±30 13.05 2.0-6.39 5 44 transient Haumea 1150 ±250 4.2 2.6 3.3 2 32 ± 3? Makemake 1500 ~4? ~2? 0 ~30 transient? Eris 2400±100 16.7 2.3 ~0.3 1 42 transient?
Kandydaci na planety karłowate Name Category Diameter Mass Orcus Plutino 840-1880 km 6.2-7.0 10 20 kg Sedna Scattered-Extended object 1180 1800 km 1.7-6.1 10 21 kg Quaoar Cubewano 989-1346? km 1.0-2.6 10 21 kg Charon (satellite of Pluto) Plutino 1207 km ± 3 km (1.52±0.06) 10 21 kg 2002 TC 302 Scattered disc object 1200 km unknown Varuna Cubewano ~936 km ~5.9 10 20 kg 2002 UX 25 Cubewano ~910 km ~7.9 10 20 kg 2002 TX 300 Cubewano <900 km unknown Ixion Plutino <822 km unknown
Kolekcja i rozmiary planet karłowatych
Układ planetarny
Planety wewnętrzne
Odległość od Słońca (AU)
Mimośrody orbit
Średnia gęstość i masa
Okresy obiegu i obrotu Merkury 88 dni 58.646 dni Wenus 225 dni R 243.01 Ziemia 1 rok 0.997 Mars 1.881 lat 1.026 Jowisz 11.857 0.414 Saturn 29.424 0.438 Uran 83.747 R 0.650 Neptun 163.723 0.768
Miscellaneous Data Gravity Esc vel Axial Peri- Surface Press Atmosph. Name (g) (km/s) incl Oblate helion (K) (atm) Composit. -------- ------- ------- ------ ------ ------ ------ ------ ----------- Mercury 0.378 4.44 0 77.44 440 0 -- Venus 0.907 10.36 177.36 131.5 730 93 CO2, N2 Earth 1.000 11.19 23.45.00335 102.83 287 1 N2, O2, Ar Mars 0.377 5.03 25.19.00519 335.99 218 0.007 CO2, N2,Ar Jupiter 2.364 59.5 3.13.06481 15.63 120 (x) H2, He Saturn 0.916 35.5 26.73.1076 92.8 88 H2, He Uranus 0.889 21.3 97.86.030 176.29 59 H2, He,CH4 Neptune 1.125 23.5 29.60.026 1.9 48 H2, He,CH4 Pluto 0.067 1.3 122.52 224.59 37 1e-5 N2, CH4,CO
Luki Kirkwooda i rezonanse
Rodziny planetoid
Planetoidy rodziny Hildy Brązowe kropki planetoidy grupy Hildy Rezonans n_h/n_j = 3/2, a ~ 4 AU, i < 20^o, e < 0.3 Wszystkie poruszają się po eliptycznych orbitach których linie apsyd rotują wstecznie. Ruch węzłów jest dużo powolniejszy.
Rodzina Hildy widok z boku ekliptyki i ponad nią Planetoidy rodziny Hildy tworzą niemal równoboczny trójkąt, którego konfiguracja jest stabilna w bardzo długich okresach czasu (całkowanie numeryczne 6 tys lat). Grubość boków trójkąta ~ 1 AU, w punktach wierzchołkowych o 20-40% więcej. Punkty wierzchołkowe w miejscach, gdzie dochodzi do zbliżenia planetoidy z Jowiszem. Rozkład nachyleń orbit Trojańczyków dużo większy niż planetoid z grupy Hildy
NEO
NEO - Near Earth Objects 101 typu Aten -> a< 1 AU, Q >.983 587 typu Apollo -> a>1 AU, q <1.017 AU 589 typu Amor (przecinające orbitę Marsa) 1.017<q<1.3
http://neo.jpl.nasa.gov/
Object Close Distance (AU ) Estimated Diameter H(mag) Relative Name Approach Velocity (km/s) 5604 (1992 FE) 2017-Feb-24 0.0336 13.1 550 m 17.2 11.94 (2017 CP1) 2017-Feb-24 0.0092 3.6 32 m - 71 m 24.6 4.55 (2017 BN3) 2017-Feb-24 0.0651 25.3 31 m - 70 m 24.6 6.32 10636 (1998 QK56) 2017-Feb-24 0.1362 53.0 770 m - 1.7 km 17.7 14.44 (2017 CQ32) 2017-Feb-25 0.0684 26.6 43 m - 96 m 24.0 16.36 (2016 EO56) 2017-Feb-25 0.1916 74.6 67 m - 150 m 23.0 23.92 (2005 QB5) 2017-Feb-25 0.0931 36.2 48 m - 110 m 23.7 12.21 (2016 TB57) 2017-Feb-25 0.1061 41.3 16 m - 36 m 26.1 1.03
1MT=4.3!0^{15} J Do 50 m -> atmosfera stanowi ochronę 1 km -> klęska na skalę lokalną 2 km -> globalna katastrofa E~mln MT 1000 NEO >1km, 1 mln 50m<d<1 km
Krater w Arizonie, śred. 1.6 km, 49 000 lat temu, żelazny meteor o śred. ok.. 25 m
Krater w Kanadzie, śred. ok.. 100 km, 214 mln lat temu, 5 km meteor
Planetoidy podwójne Antiope, podwójna planetoida z pasa głównego średnica około 90 km, odległość około 200 km Inne podwójne: Ida - Daktyl odkryte przez Galileo w 1993 roku, Daktyl - 1km Eugenia - Petit Prince Lundia (max 7 km) - wrzesień 2005, dr Kryszczyńska
Aktywne planetoidy (MBC) głównego pasa Object a (AU) e i T(y) q (AU) Q (AU) d (km) 133P/Elst-Pizarro 3.156 0.165 1.39 3.184 2.636 3.677 5.0 P/2005 U1 (Read) 3.165 0.253 1.27 3.153 2.365 3.965 2.2 118401 (1999 RE70) 3.196 0.192 0.24 3.166 2.581 3.811 4.4
Aktywne planetoidy głównego pasa Full Name 133P/Elst Pizarro [(7968) Elst Pizarro, P/1996 N2] 176P/LINEAR [(118401) LINEAR] 238P/Read [P/2005 U1] 259P/Garradd [P/2008 R1] P/2010 A2 Semimajor axis Perihe lion 3.15 2.64 3.19 2.57 3.16 2.36 2.72 1.79 2.29 2.00 Perihe lion date 2013-02-09 2011-07-01 2011-03-11 2013-01-25 2013-
Przyczyny aktywności
Zewnętrzny układ słoneczny
Niebieski komety Pomarańczowy Centaury Biały Plutonki Czerwony - klasyczne
Centaury
Chiron, pierwsza planetoida z grupy Centaurów (65/209) Orbita pomiędzy Saturnem a Uranem q= 8.46 AU Q=19.18 AU a=13.705 e=0.383 i=6.9 wymiary 140x200 km T obiegu= 50.7 lat T rot =5.9 godzin
nazwa odkrycie q Q i e a 2060 Chiron 1977 8.489 18.923 6.9 0.381 13.706 10199 Chariklo 1997 13.083 18.599 23.4 0.174 15.841 95625 2002 33.133 74.102 13.9 0.382 53.618 91554 1999 30.943 175 25.5 0.699 100.74
Damakloidy
5335 Damokles
5335 Damokles Odkryty przez Roberta H. McNaughta 18 lutego 1991 Kategoria: Damakloidy Elementy orbity: a = 11.84 AU e = 0.87 i = 61.95 T = 14880.90 d Rozmiary ~ 10 km, okres rotacji 10.2 h, typ widmowy S, absolutna wielkość gwiazdowa 13.3 mag
Damokloidy (41 na epokę 1.01.2010) Nazwa M a e i q P (5335) Damocles 13.3 11.8 0.87 61.6 1.59 40.8 1996 PW 14.0 265.9 0.99 29.9 2.51 4337 1997 MD10 16.0 26.5 0.94 59.3 1.52 136 1998 QJ1 16.5 11.2 0.81 23.6 2.09 37.7 1998 WU24 15.0 15.1 0.91 42.5 1.41 58.8 (20461) Dioretsa 13.8 24.5 0.90 160.2 2.38 121 1999 LE31 12.4 8.16 0.47 151.9 4.31 23.3 1999 RG33 12.1 9.63 0.78 35.1 2.16 29.9 1999 XS35 17.3 18.1 0.95 19.5 0.95 76.9 2000 AB229 14.0 52.0 0.96 68.7 2.29 375 2000 DG8 12.8 10.8 0.79 129.4 2.23 35.4 2000 HE46 14.8 24.3 0.90 158.3 2.35 120 2000 KP65 11.0 86.9 0.96 45.6 3.28 811
Damokloidy Fizyczne i dynamiczne parametry sugerują, że Damakloidy to nieaktywne jądra kometarne rodziny komet Halleya i długookresowych komet. Rozmiary tych obiektów są rzędu 1-10 km (Centaury 100-500 km) Albeda są małe (0.02 do 0.04), podobnie jak albeda komet rodziny Jowisza, co sugeruje ciemną, węglową powierzchnię. po lewej jądro komety Borrelly 2.2 km i albedo 0.03 po prawej komety Halley a oraz komety Wild2 (2.1 km, 0.03)
Damokloidy Możliwa wewnętrzna struktura jądra kometarnego Powstawanie ciemnej powierzchni (~100M lat)
Pas Kuipera
KBO źródło komet krótkookresowych Od 30 do 100 AU TN klasyczne - orbity kołowe, stabilne, unikają zbliżeń do Neptuna TN rozproszone - orbity mimośrodowe, nachylone - źródło komet krótkookresowych Plutonki - rezonans 2:3 z Neptunem (jak Pluton) 35% populacji
Czerwony - Plutonki, niebieski - zwykłe KBO, czarny - rozproszone KBO, 368 TN, 74 nie zaklasyfikowanych
90377 Sedna a =525 AU e=0.85 perihelium (76AU) 22 września 2075 aphelium ~975AU
Obłok Oorta Sferyczny, od 50 000 AU, nawet do 3 lat świetlnych, setki mld komet, których łączna masa dorównuje być może masie Jowisza.
Literatura 1. Paweł Artymowicz Astrofizyka układów planetarnych, PWN Warszawa, 1995 2. Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics - eaa.crcpress.com 3. The Extrasolar Planets Encyclopaedia - vo.obspm.fr/exoplanetes/encyclo/encycl.html 4. Bruno Berotti, Paolo Farinella, David Vokrouhlicky Physics of the Solar System. Dynamics and Evolution, Space Physics and Spacetime Structure, Kluwer Academic Publishers, 2003. 5. The Earth s Magnetosphere - helios.gsfc.nasa.gov 6. Misje planetarne - www.nasa.gov, solarsystem.nasa.gov, www.nineplanets.org 7. Misja Cassini-Hughens - saturn.jpl.nasa.gov