PROJECT 2O ΤΕΤΡΑΜHΝΟ ΤΟ ΗΛΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Λ.ΣΑΧΙΝΙ ΗΣ Α5

Transcript

1 PROJECT 2O ΤΕΤΡΑΜHΝΟ ΤΟ ΗΛΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Λ.ΣΑΧΙΝΙ ΗΣ Α5

2 Εισαγωγή To Ηλιακό µας σύστηµα Ως Ηλιακό Σύστηµα θεωρούµε τον Ήλιο και όλα τα αντικείµενα που συγκρατούνται σε τροχιά γύρω του χάρις στη βαρύτητα, που σχηµατίστηκαν όλα πριν 4,6 δις έτη σε ένα γιγάντιο µοριακό νέφος. Τα αντικείµενα µε τη µεγαλύτερη µάζα που περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο είναι οκτώ πλανήτες, των οποίων οι τροχιές είναι σχεδόν ελλειπτικές και βρίσκονται πάνω στο επίπεδο που ορίζει η εκλειπτική. Οι τέσσερις εσώτεροι, ο Ερµής, η Αφροδίτη, η Γη και ο Άρης αποτελούν τους λεγόµενους γήινους πλανήτες και αποτελούνται κυρίως από πετρώµατα και µέταλλα. Οι τέσσερις εξώτεροι πλανήτες ονοµάζονται αέριοι γίγαντες. Από αυτούς, οι δύο µεγαλύτεροι, ο ίας και ο Κρόνος αποτελούνται από υδρογόνο και ήλιο και οι άλλοι δύο, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας αποτελούνται από νερό, αµµωνία και µεθάνιο. Τα πρώτα σώµατα που συναντάµε καθώς πλησιάζουµε το ηλιακό σύστηµα είναι παγωµένες µπάλες αερίου και σκόνης που υπάρχουν κατά δισεκατοµµύρια, σε αποστάσεις που συνήθως αντιπροσωπεύουν ένα σηµαντικό κλάσµα της απόστασής µας από τα πλησιέστερα άστρα. Μια από αυτές τις παγωµένες σφαίρες που κατά την περιπλάνησή της έφτασε πολύ κοντά στον Ήλιο. Έχει πάρει τη γνωστή, αλλά πάντα συναρπαστική, µορφή ενός κοµήτη. Επίσης, ο Πλούτωνας είναι συνήθως ο πιο αποµακρυσµένος από τον Ήλιο πλανήτης, αλλά κατά την περίοδο , ακολουθώντας την έκκεντρη τροχιά του, βρισκόταν στην πραγµατικότητα στο εσωτερικό της τροχιάς του Ποσειδώνα. Στο εσωτερικό της τροχιάς του Ποσειδώνα βρίσκεται επίσης ο Ουρανός, ο έβδοµος πλανήτης του ηλιακού συστήµατος. Ο Πλούτωνας, ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός βρίσκονται όλοι σε τόσο µεγάλες αποστάσεις από εµάς, που οι ιδιότητες τους µας είναι σχετικά άγνωστες. Παραδείγµατος χάριν, µόλις το 1977 µια οµάδα αστρονόµων µε επικεφαλής τον James Elliot ανακάλυψαν σε µια παρατήρηση από αέρος ότι ο Ουρανός περιβάλλεται από ένα σύνολο λεπτών δακτυλίων. Και µόλις το 1978 ο James Christy ανακάλυψε από κάποιες φωτογραφίες υψηλής ποιότητας πως ο Πλούτωνας έχει έναν δορυφόρο(που ονοµάστηκε Χάρων, από τη µυθική µορφή που διαπεραίωνε τις ψυχές δια µέσου του ποταµού Αχέροντα στον θεό του κάτω κόσµου, τον Πλούτωνα. Ο εκτός πλανήτης, ο Κρόνος, είναι τόσο κοντινός και φωτεινός που ήταν γνωστός και στους αρχαίους. Ωστόσο, µόνο οι πρόσφατες αποστολές διαστηµοπλοίων πέρα από τον Κρόνο µας έδωσαν µια πραγµατικά σαφή εικόνα αυτού του εντυπωσιακού δακτυλιοφόρου γίγαντα. Ο επόµενος πλανήτης προς το εσωτερικό του ηλιακού συστήµατος, ο ίας, έχει ακόµη µεγαλύτερη µάζα. Η επιφάνειά του καλύπτεται από ένα πολύπλοκο σύστηµα ζωνών και λωρίδων, ενώ η παρουσία µιας γιγαντιαίας ερυθρής κηλίδας µαρτυρά επιπλέον ότι αυτός ο άρχοντας των πλανητών µαστίζεται 2

3 από σφοδρούς ανέµους και καταιγίδες. Όπως κάθε ηγεµονική µορφή, έτσι και ο ίας περιβάλλεται από µια ακολουθία δορυφόρων : υπάρχουν δεκαπέντε γνωστοί δορυφόροι, µεγάλοι και µικροί, ενώ είναι πολύ πιθανόν να ανακαλυφθούν στο µέλλον και άλλα µικρότερα σώµατα. (Σύµφωνα µε νεότερα στοιχεία, ο ίας έχει τριάντα εννέα δορυφόρους. Οι περισσότεροι εξωτερικοί του δορυφόροι είναι πιθανότατα συλληφθέντες αστεροειδείς, µε διαστάσεις λίγων χιλιοµέτρων. Ο Κρόνος και τριάντα δορυφόρους, ο Ουρανός είκοσι και ο Ποσειδώνας οκτώ.) Τέσσερις από αυτούς τους δορυφόρους ήταν γνωστοί στον Γαλιλαίο : η Ιώ, η Ευρώπη, ο Γανυµήδης και η Καλλιστώ. Αυτά τα επιβλητικά φεγγάρια είναι τόσο µεγάλα που θα τους άξιζε να ονοµάζονται πλανήτες, αν δεν έµοιαζαν µε νάνους µπροστά στον σπουδαίο άρχοντα που περιτριγυρίζουν. Στο εσωτερικό της τροχιάς του ία απλώνεται µια αχανής έκταση,γεµάτη από συντρίµµια αποτυχηµένων πλανητών, τους αστεροειδείς. Ποιος να είναι άραγε ο πραγµατικός λόγος της αποτυχίας τους ; Ακόµη πιο κοντά στον Ήλιο βρίσκεται ο τέταρτος πλανήτης, ο Άρης, που θεωρούνταν από τους αρχαίους ως ο θεός του πολέµου λόγω άγριου κόκκινου χρώµατός του. Η ασυνήθιστα σηµαδεµένη µορφή του µαρτυρά ένα έντονο παρελθόν. Ας επιταχύνουµε, προσπερνώντας τον τρίτο πλανήτη, οπότε πλησιάζοντας τον Ήλιο, συναντάµε τον δεύτερο πλανήτη, την Αφροδίτη, που θεωρούνταν από τους αρχαίους ως η θεά του έρωτα. Ένα πυκνό πέπλο νεφών θειικού οξέος κρύβει το πρόσωπό της από εµάς, ενώ οι πρόσφατες έρευνες έχουν αποκαλύψει ότι τα πάθη της είναι πολύ φλογερά για τους κοινούς θνητούς. Πλησιέστερα προς τον Ήλιο είναι ο Ερµής. Όντας ο ταχύτερος µεταξύ των πλανητών, ο Ερµής θεωρούνταν από τους αρχαίους ο αγγελιοφόρος των θεών. Σε ποιες αποστολές να απέκτησε άραγε το τόσο σηµαδεµένο του πρόσωπο; Στο κέντρο του ηλιακού συστήµατος βρίσκεται τέλος ο αληθινός µονάρχης του βασιλείου, ο κραταιός Ήλιος. Τα πλούτη του Ήλιου είναι τόσο άφθονα που σε ένα δευτερόλεπτο ξοδεύει περισσότερη ενέργεια από όση περιέχεται σε πετρέλαιο κάτω από την άµµο ολόκληρης της Αραβίας. Ακόµη και ο µεγάλος ίας «υποκλίνεται» υπό την επιρροή του Ηλίου. Στρίβοντας γύρω από τον Ήλιο, περνάµε τον Ερµή και την Αφροδίτη και πλησιάζουµε ξανά τον τρίτο πλανήτη. Παρατηρούµε ότι έχει έναν πιστό σύντροφο, τη Σελήνη. Γαλήνια, αν και γεµάτη σηµάδια, µορφή, η Σελήνη λάµπει αντανακλώντας το φως του Ηλίου. Επιτέλους, κάνει την εµφάνισή του ο τρίτος πλανήτης, η Γη. Αν και δεν είναι παρά ένας ασήµαντος κόκκος σκόνης σε αυτό το απέραντο σύµπαν, ωστόσο στα δικά µας µάτια δεν υπάρχει οµορφότερο θέαµα από αυτόν τον πλανήτη, τη Γη, τη δική µας Γη, το σπίτι µας. Αν θα θέλαµε να είµαστε ακριβείς όµως, θα πρέπει να λάβουµε υπόψη µας και πολλά άλλα ουράνια σώµατα που υπάρχουν µέσα στο πεδίο βαρύτητας του Ήλιου. Οι κυριότερες ζώνες που υπάρχουν σε αυτά τα αντικείµενα είναι η κύρια Ζώνη Αστεροειδών, µεταξύ Άρη και ία, και τα µεταποσειδώνια αντικείµενα, που βρίσκονται πέρα από τη τροχιά του Ποσειδώνα. Σε αυτές τις περιοχές βρίσκονται 3

4 πέντε αντικείµενα, γνωστά ως πλανήτες νάνοι, η ήµητρα, ο Πλούτωνας, η Χαουµέια, ο Μακεµάκε και η Έρις, και πολλά άλλα µικρότερα σώµατα. Επίσης, πέρα από αυτά τα αντικείµενα υπάρχουν οι κοµήτες, οι Κένταυροι, οι µετεωρίτες και διαπλανητική σκόνη, που κινούνται ελεύθερα ανάµεσα στους πλανήτες. Ο ηλιακός άνεµος, µία ροή σωµατιδιών από τον Ήλιο, σχηµατίζει µια φυσαλίδα στο διαστρικό ενδιάµεσο γνωστή ως ηλιόσφαιρα µε διάµετρο από 100 µε 200 Αστρονοµικές Μονάδες (AU). Επίσης υπάρχει το Νέφος του Oort που θεωρείται πηγή των κοµητών, που βρίσκεται σε απόσταση πολύ µεγαλύτερη από την ηλιόπαυση. εν πρέπει να ξεχνάµε τους δορυφόρους που περιφέρονται γύρω από τους 6 από τους 8 πλανήτες και 3 από τους 5 πλανήτες νάνους, που έχουν συνήθως το χαρακτηρισµό φεγγάρια, αν και αυτός ο όρος αναφέρεται µονάχα στη Σελήνη, δορυφόρο της Γης. Οι αέριοι γίγαντες διαθέτουν και δακτύλιους, που αποτελούνται από πάγο. Το Ηλιακό Σύστηµα χοντρικά χωρίζεται σε τέσσερις περιοχές: σ' αυτή των Εσωτερικών (ή Γήινων) Πλανητών, µε τέσσερις πλανήτες που έχουν στέρεα επιφάνεια και σύσταση παρόµοια µε αυτή της Γης (πυρίτιο και σίδηρο), στη Ζώνη των Αστεροειδών, που περιέχει µικρά σώµατα, στους Εξωτερικούς Πλανήτες ή Γίγαντες Αερίων, µε τέσσερις πλανήτες που αποτελούνται κυρίως από αέρια και είναι πολύ µεγαλύτεροι απ' τη Γη και στην εξωτερική περιοχή του Συστήµατος, που περιλαµβάνει τον Πλούτωνα, τη Ζώνη του Kuiper και το Νέφος του Oort 4

5 Γενικά Τα ηλιακά συστήµατα αποτελούνται από πλανήτες, δορυφόρους αστεροειδείς, κοµήτες, αέρια, σκόνες και άλλα σωµατίδια που περιφέρονται γύρω από ένα ή περισσότερα άστρα, µε την ονοµασία ήλιους.κάποτε πίστευαν ότι τα ηλιακά συστήµατα ήταν σχετικά ασυνήθιστα στο Σύµπαν, όµως µετά από τις νέες ανακαλύψεις των αστρονόµων οι αντιλήψεις άλλαξαν. Η καλύτερη κατανόηση του σχηµατισµού των πλανητών και των άστρων, µας οδήγησε στη σκέψη ότι ο σχηµατισµός των ηλιακών συστηµάτων είναι πολύ πιο εύκολος απ ότι κάποτε πίστευαν και ότι σίγουρα δεν είµαστε το µόνο ηλιακό σύστηµα µέσα στον Γαλαξία µας. Με την πρόοδο της τεχνολογίας και µε την καλυτέρευση των οπτικών συστηµάτων και µεθόδων παρατήρησης, η έρευνα για τον εντοπισµό πλανητών γύρω από άλλα γειτονικά άστρα µπορεί να θεωρηθεί πολύ εύκολη υπόθεση. Η ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΤΩΝ ΠΛΑΝΗΤΙΚΩΝ ΑΚΤΥΛΙΩΝ 5

6 Η περίπτωση της Ιούς υποδεικνύει ένα ενδιαφέρον ενδεχόµενο σχετικά µε την προέλευση των δακτυλίων που περιβάλλουν τους εξωτερικούς πλανήτες. Μήπως οι δακτύλιοι του ία, του Κρόνου και του Ουρανού δεν είναι παρά τα κατάλοιπα κάποιου δορυφόρου ο οποίος, προσεγγίζοντας ελικοειδώς τον µητρικό πλανήτη σε µικρή απόσταση, διαµελίστηκε από τη βαρυτική δύναµη του τελευταίου; Aς αντιπαρέλθουµε προς στιγµήν, τους παράγοντες που προκαλούν τη συρρίκνωση της τροχιάς, και ας εξετάσουµε τι σηµαίνει «σε µικρή απόσταση». Για να µελετήσουµε τη διάσπαση ενός άστρου από ένα άλλο ή ενός γαλαξία από έναν άλλο, εισαγάγαµε τις έννοιες των λοβών Roche και των ορίων Roche. Στην πραγµατικότητα, ο Edouard Roche ανέπτυξε αρχικά αυτές τις έννοιες (τον 19 ο αιώνα) µε σκοπό την εφαρµογή τους σε πλανήτες και δορυφόρους, και συγκεκριµένα, στην προσπάθειά του να εξηγήσει την προέλευση των δακτυλίων του Κρόνου. Μερικές φορές λέγεται εσφαλµένα πως η έννοια του κριτηρίου r= 2,44 Rp είναι ότι κάθε σώµα που κινείται µέσα στο όριο Roche (2,44 επί την ακτίνα) ενός πλανήτη θα διαλυθεί από τη βαρυτική παλιρροϊκή δύναµη του τελευταίου. Όταν διατυπώνεται έτσι, ακούγεται σαν προφανής ανοησία. Εµείς όλοι βρισκόµαστε µέσα στο όριο Roche της Γης, και όµως δεν διαλυόµαστε. Ο λόγος είναι φυσικά, ότι εµείς δεν είµαστε υγρά που συγκρατούνται µόνο από την ιδιοβαρύτητά τους. Ένας άνθρωπος σε υγρή κατάσταση θα διαλυόταν πράγµατι στην επιφάνεια της Γης, αν αγνοήσει κανείς τις ασθενείς δυνάµεις van der Waals. Eµείς, ωστόσο έχουµε συνδετικούς ιστούς µε συνεκτική ικανότητα πολύ µεγαλύτερη από την ιδιοβαρύτητα γι αυτό και δεν διαλυόµαστε τόσο εύκολα. Φυσικά, ένας στερεός δορυφόρος διαθέτει επίσης κάποια συνεκτική ικανότητα µεγαλύτερη από αυτήν ενός υγρού δορυφόρου, όπως επισήµανε ο Jeffreys και αργότερα Pollack. Επιπλέον ένας πετρώδης δορυφόρος θα είχε διαφορετική µέση πυκνότητα απ ότι ένας πλανήτης της οικογένειας του ία. Έχει υπολογιστεί ότι ένας πετρώδης δορυφόρος µικρότερος από περίπου 100 km δεν θα διαλυόταν από τις παλιρροϊκές δυνάµεις του Κρόνου παρά µόνο όταν εισέρχονταν στην ατµόσφαιρά του. Η εξίσωση r=2,44 Rp θα πρέπει εποµένως να εφαρµόζεται µε κάποια προσοχή ακόµη και στο πλαίσιο της αστρονοµίας. Παρ όλα αυτά, είναι αξιοπερίεργο το γεγονός ότι όλοι οι δακτύλιοι του ία, του Κρόνου και του Ουρανού βρίσκονται µέσα ή κοντά στα όρια Roche των πλανητών τους. Επιπλέον, εξαιτίας των αλληλεπιδράσεων συντονισµού µε τους άλλους γαλιλαϊκούς δορυφόρους, η Ιώ ταλαντώνεται γύρω από µια µέση απόσταση περίπου πέντε πλανητικών ακτινών από τον ία και βρίσκεται στη διαδικασία υγροποίησής της. Ο ίας έχει έναν πολύ γνωστό δορυφόρο, την Αµάλθεια, που βρίσκεται ακόµη πλησιέστερα στον µητρικό πλανήτη, σε απόσταση µόνο 2,5 πλανητικών ακτινών. Η Αµάλθεια, όµως, είναι ένα µικρό αστεροειδές σώµα µε ακανόνιστο σχήµα, που έχει αναµφισβήτητα σηµαντική βαρυτική συνεκτικότητα, αφού η µεγαλύτερή της διάσταση είναι µόνο 270 km. Aκόµη πιο ενδιαφέρον είναι το γεγονός ότι ο πρόσφατα ανακαλυφθείς δέκατος τέταρτος δορυφόρος του ία στο εξωτερικό όριο των δακτυλίων του ία, περίπου στο µέσον της απόστασης µεταξύ της επιφάνειας του πλανήτη και της τροχιάς της Αµάλθειας. Ο δορυφόρος αυτός έχει διάµετρο µόνο µερικών δεκάδων χιλιοµέτρων. 6

7 Παρόµοια, µερικοί από τους πρόσφατα ανακαλυφθέντες δορυφόρους του Κρόνου βρίσκονται σε πολύ µικρές αποστάσεις, που φθάνουν µέχρι και τις 2,28 πλανητικές ακτίνες, ακριβώς έξω από τους λαµπρότερους δακτυλίους του Κρόνου. Μήπως αυτοί οι µικροί δορυφόροι είναι τα θραύσµατα κάποιου αρχικά µεγαλύτερου σώµατος που διαλύθηκε σε µικρότερα κοµµάτια όταν εισήλθε στον λοβό Roche του αντίστοιχου πλανήτη; Kαι µήπως αυτά τα θραύσµατα στη συνέχεια θρυµµατίστηκαν µέσω αµοιβαίων συγκρούσεων καταλήγοντας τελικά στα σωµατίδια µεγέθους ενός έως δέκα εκατοστών που παρατηρούµε σήµερα στους δακτυλίους; Όσο ελκυστική και αν είναι αυτή η εκδοχή, έχει δεχθεί σοβαρή αµφισβήτηση, κυρίως όσον αφορά το ποιος είναι ο µηχανισµός που θα µπορούσε να θέσει τον δορυφόρο σε σπειροειδή τροχιά προσέγγισης προς το κεντρικό σώµα. Για να είναι δυνατή αυτή η συρρίκνωση της τροχιάς, θα πρέπει να αφαιρεθεί στροφορµή από την κίνηση του δορυφόρου και να εναποτεθεί αλλού. Ας υποθέσουµε ότι ο τόπος εναπόθεσης είναι ο κεντρικός πλανήτης. Τόσο όµως ο ίας όσο και ο Κρόνος έχουν περιόδους περιστροφής µικρότερες από τις περιόδους περιφοράς των δορυφόρων που βρίσκονται εκτός των ορίων Roche αυτών των πλανητών. Συνεπώς, η παλιρροϊκή αλληλεπίδραση µεταξύ ενός τέτοιου υποθετικού δορυφόρου (που θεωρούµε πως περιφέρεται µε ορθή, ή οµόστροφη, φορά) και του ταχέως περιστρεφόµενου κεντρικού πλανήτη θα έτεινε να προσδώσει στροφορµή στον δορυφόρο θέτοντάς τον σε σπειροειδή τροχιά αποµάκρυνσης και όχι προσέγγισης.(η ιδεώδης κατάσταση της κυκλικής τροχιάς και των συγχρονισµένων ιδιοπεριστροφών δεν θα µπορούσε να πραγµατοποιηθεί στην περίπτωση ενός ακραίου λόγου µαζών, διότι αν ο πλανήτης έχει πολύ µεγαλύτερη µάζα από τον δορυφόρο του, η ιδιοπεριστροφή του δεν µπορεί να επιβραδυνθεί αρκετά ώστε να επιτευχθεί συγχρονισµός.) Επιπλέον, οι Goldreich και Soter έχουν δείξει ότι η εσωτερική απόσβεση στους πλανήτες της οικογένειας του ία πιθανόν να µην είναι αρκετή ώστε η παλιρροϊκή τριβή να γίνει σηµαντικός παράγοντας επιβράδυνσης ενός δορυφόρου. Θα µπορούσε άραγε η πλεονάζουσα στροφορµή του υποθετικού καταδικασµένου δορυφόρου να εναποτεθεί στα άλλα φεγγάρια του δορυφορικού συστήµατος; υστυχώς, οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις µεταξύ δορυφόρων που κινούνται σε σχεδόν κυκλικές τροχιές γύρω από έναν κεντρικό πλανήτη πολύ µεγαλύτερης µάζας, προκαλούν σηµαντικές διαταραχές µόνο σε συνθήκες συντονισµού (όταν ο λόγος των τροχιακών περιόδων είναι ρητός αριθµός). Τέτοιες αλληλεπιδράσεις δεν θα µπορούσαν να προκαλέσουν συνεχή ελικοειδή συρρίκνωση της τροχιάς. Έτσι, η υπόθεση του Roche, παρά τη «τη ρηξικέλευθη» γοητεία της, συναντά σοβαρές δυσκολίες. Αν δεν βρεθεί κάποιος πρωτότυπος και αποτελεσµατικός µηχανισµός που να προκαλεί συρρίκνωση της τροχιάς, οι περισσότεροι αστρονόµοι θα εξακολουθήσουν να θεωρούν πιθανότερο ότι η ύλη από την οποία αποτελούνται οι δακτύλιοι των εξωτερικών πλανητών βρισκόταν πάντα εντός των ορίων Roche αυτών των πλανητών. Η ύλη των σωµατίων στους δακτυλίους µπορεί πράγµατι να προέρχεται τελικά από τη διάβρωση των µικρών δορυφόρων που βρίσκονται σήµερα µέσα στα όρια Roche των πλανητών της οικογένειας του ία, αλλά αυτοί οι µικροί 7

8 δορυφόροι µπορεί να σχηµατίστηκαν στις σηµερινές τους θέσεις την ίδια περίπου χρονική περίοδο που δηµιουργήθηκε και το ηλιακό σύστηµα. Επιπλέον, ακριβώς επειδή τα µικρά αυτά σώµατα βρίσκονται µέσα στα όρια Roche του µεγάλης µάζας κεντρικού πλανήτη, δεν ήταν σε θέση να συσσωµατωθούν βαρυτικά ώστε να σχηµατίσουν έναν µεγαλύτερο συµπαγή δορυφόρο. ΗΛΙΟΣ Στο κέντρο του ηλιακού συστήµατος βρίσκετε ο Ήλιος ένα κίτρινο αστέρι της κύριας ακολουθίας ηλικίας σχεδόν 5 δισεκατοµµυρίων χρόνων. Ο Ήλιος είναι ο αστέρας του ηλιακού µας συστήµατος και το λαµπρότερο σώµα του ουρανού. Η φωτεινότητά του είναι τέτοια ώστε κατά την διάρκεια της ηµέρας να µην επιτρέπει, λόγω της έντονης διάχυσης του φωτός, σε άλλα ουράνια σώµατα να εµφανίζονται (µε εξαίρεση την Σελήνη και σπανιότερα την Αφροδίτη). Στη σύγχρονη εποχή γνωρίζουµε πως ο Ήλιος είναι το κοντινότερο στην Γη άστρο. Η σηµασία του Ήλιου στην εξέλιξη και την διατήρηση της ζωής στην Γη είναι καίρια, καθώς µε τη θεµελιώδη διαδικασία της φωτοσύνθεσης προσφέρει την απαραίτητη ενέργεια για την ανάπτυξη των ζωντανών οργανισµών, και διατηρεί την επιφανειακή θερµοκρασία της Γης σε ανεκτά για τη ζωή επίπεδα. Η ενέργεια του Ηλίου Ο Ήλιος είναι µία τεράστια σφαίρα από διάφορα αέρια κυρίαρχα των οποίων είναι το υδρογόνο και το ήλιο. Η θερµοκρασία που επικρατεί στον Ήλιο είναι τόσο µεγάλη ώστε να εξαερώνονται ακόµη και τα µέταλλα. Η ποσότητα ενέργειας που παράγεται είναι απίστευτη. Έχει προσδιοριστεί πως σε κάθε δευτερόλεπτο ο Ήλιος εκπέµπει τόση ενέργεια όση θα έδινε µια έκρηξη 4 δισεκατοµµυρίων βοµβών υδρογόνου των 100 µεγατόνων η κάθε µία. Και όλα αυτά για ένα µόνο δευτερόλεπτο, ενώ ο Ήλιος εκπέµπει εδώ και 5 δισεκατοµµύρια χρόνια και θα συνεχίσει τουλάχιστον για άλλα τόσα. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω κάθε δευτερόλεπτο περίπου 655εκατοµµύρια τόνοι υδρογόνου από τη µάζα του ήλιου µετατρέπονται σε 650 εκατοµµύρια τόνους ηλίου που συνεχίζουν να αποτελούν µάζα του Ήλιου. Από τη διαφορά αυτή 4,6 εκατοµµύρια τόνοι µετατρέπονται σε ενέργεια. Η ύλη δηλαδή στη καρδιά των άστρων αποτελείται από µίγµα ελεύθερων πυρήνων και ελεύθερων ηλεκτρονίων. Επειδή το υδρογόνο είναι κύριο συστατικό των άστρων, αυτό σηµαίνει πως το αστρικό πλάσµα αποτελείται κυρίως από ελεύθερα πρωτόνια που θα πρέπει να συνδεθούν µεταξύ τους για να σχηµατίσουν το στοιχείο ήλιο. Υπό αυτές τις συνθήκες ο Ήλιος είναι ένας τεράστιος θερµοπυρηνικός αντιδραστήρας που µετατρέπει το υδρογόνο σε ήλιο. Και µάλιστα στη διάρκεια αυτή της διαδικασίας σε κάθε δευτερόλεπτο µετατρέπει σε ενέργεια 4,6εκατοµµύρια τόνους από τη µάζα του. Παρόλο όµως που χάνει τόση µάζα, είναι τόσο πολύ τεράστιος που και 8

9 δισεκατοµµύρια χρόνια να περάσουν θα χάσει µόλις το ένα εκατοστό της µάζας του. Όλα τα άστρα στον ουρανό ακτινοβολούν ενέργεια µε τον ίδιο τρόπο έστω κι αν είναι µικρότερα ή µεγαλύτερα ή θερµότερα. Σύνθεση του Ηλιακού Συστήµατος Το ηλιακό πλανητικό µας σύστηµα απαρτίζεται από τα εξής σώµατα: 1. Τον Ήλιο. Το αστέρι κιτρινωπού χρώµατος που βρίσκεται στο κέντρο του συστήµατος µας και αποτελείται από αέριο υδρογόνο (H) και ήλιο (He) και στο οποίο είναι συγκεντρωµένο το µεγαλύτερο µέρος της µάζας του πλανητικού µας συστήµατος. 2. Τους Πλανήτες. Η σειρά των πλανητών από τον ήλιο προς το εξωτερικό του συστήµατος είναι η εξής: Ερµής, Αφροδίτη, Γη, Άρης, ίας, Κρόνος, Ουρανός, Ποσειδώνας. Οι πλανήτες κατατάσσονται σε δύο κατηγορίες, τους βραχώδεις και τους αέριους ή δίιους πλανήτες. 3. Τους Πλανήτες-Νάνους Όπου σύµφωνα µε τη συνέλευση της ιεθνούς Αστρονοµικής Ένωσης το 2006, κατατάσσονται οι: ήµητρα, Πλούτωνας και η Έριδα της ζώνης Kuiper. 4. Τους ορυφόρους των πλανητών. 5. Τους Αστεροειδείς 6. Τους Κοµήτες ΌΡΙΑ ΤΟΥ ΗΛΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Τελικό σύνορο του Συστήµατος είναι το Νέφος του Oort. Είναι παρόµοιο µε τη Ζώνη Kuiper όσον αφορά τα σώµατα που το αποτελούν, βρίσκεται όπως πολύ πιο µακριά (στις AU) και σχηµατίζει σφαίρα που περικλείει το Ηλιακό Σύστηµα. Από εκεί προέρχονται οι κοµήτες µε µεγάλες περιόδους, όπως ο Κοµήτης του Halley. Τυπικά, το όριο του Ηλιακού Συστήµατος είναι εκεί που η βαρύτητα του Ήλιου παίζει µικρότερο ρόλο από τη βαρύτητα άλλων σωµάτων ή του Γαλαξία, δηλαδή περίπου στα µισά της απόστασης µέχρι το πιο κοντινό άστρο. Εναλλακτικά, το Ηλιακό Σύστηµα τελειώνει εκεί που το µαγνητικό πεδίο του Γαλαξία γίνεται 9

10 ισχυρότερο από το µαγνητικό πεδίο του Ηλίου, και δηµιουργείται κρουστικό κύµα του ηλιακού ανέµου (Ηλιόπαυση). Ηλικία Από τη µελέτη γήινων, σεληνιακών και µετεωριτικών δειγµάτων είµαστε σε θέση να γνωρίζουµε σήµερα ότι η ηλικία του ηλιακού µας συστήµατος είναι περίπου 4.5 δισεκατοµµύρια χρόνια. Γενικά χαρακτηριστικά 1. Η κατανοµή της µάζας και της στροφορµής. To 99% της µάζας του συστήµατος είναι συγκεντρωµένο στον ήλιο, ενώ το 97% της στροφορµής είναι κατανεµηµένο στους πλανήτες του συστήµατος. 2. Η περιφορά των πλανητών γύρω από τον Ήλιο. Η περιφορά των πλανητών γίνεται σε σχεδόν κυκλικές τροχιές (µικρής εκκεντρότητας) τα επίπεδα των οποίων σχεδόν συµπίπτουν (οµοεπίπεδες τροχιές). Χρησιµοποιώντας σαν επίπεδο αναφοράς το επίπεδο της τροχιάς της Γης (εκλειπτική), παρατηρούµε ότι η κλίση των επιπέδων των τροχιών των άλλων πλανητών είναι µικρότερη των 10 µοιρών. Ακόµα, όλοι οι πλανήτες περιφέρονται κατά την ορθή φορά γύρω από τον Ήλιο (κατά την ανάδροµο δηλαδή φορά των δεικτών του ρολογιού). Κατά την ίδια φορά περιστρέφεται και ο Ήλιος γύρω απ τον άξονά του. 3. Η περιστροφή των πλανητών γύρω απ τον άξονά τους. Η περιστροφή των πλανητών γύρω απ των άξονά τους ο οποίος παρουσιάζει λόξωση ολίγων µοιρών, σχηµατίζει δηλαδή γωνία µε τη κάθετο στο επίπεδο της τροχιάς του κάθε πλανήτη. Εξαίρεση στη µικρή γενικά λόξωση του άξονα περιστροφής (3 έως 28 µοίρες) αποτελεί ο πλανήτης Ουρανός του οποίου ο άξονας περιστροφής είναι τόσο κεκλιµένος (98 µοίρες) ώστε να συµπίπτει σχεδόν µε το επίπεδο της τροχιάς του. Οι περισσότεροι πλανήτες µε εξαίρεση την Αφροδίτη και τον Ουρανό περιστρέφονται γύρω απ τον άξονά τους κατά την ορθή φορά (όµοια δηλαδή µε τον Ήλιο), ενώ η περίοδος περιστροφής τους (µε εξαίρεση τον Ερµή και την Αφροδίτη) κυµαίνεται µεταξύ 10 και 25 ωρών. 4. Η χηµική σύσταση των πλανητών. Η χηµική σύσταση των πλανητών που αποτελείται σε γενικές γραµµές από υλικά τριών ειδών: Πετρώδη όπως Fe και διάφορα οξείδια του σιδήρου, Si, Mg, Al, Ca κ.α. Πάγοι από H2O, ΗΝ3, CH4 Αέρια, κυρίως Η και Ηe 10

11 5. Τα δορυφορικά συστήµατα των πλανητών. Που αποτελούν µικρογραφίες του ηλιακού µας συστήµατος, ιδιαίτερα στην περίπτωση των µεγάλων πλανητών, µε ορθές και ανάδροµες φορές κλπ. 6. Οι αστεροειδείς και οι κοµήτες. Οι οποίοι αριθµούν εκατοµµύρια (χαρακτηριστική τάξη µεγέθους 1km) και οι οποίοι αποτελούνται από πετρώδη υλικά (αστεροειδείς) ή πάγους (κοµήτες), που βρίσκονται συγκεντρωµένοι στην Κύρια Ζώνη των Αστεροειδών (µεταξύ Άρη και ία), στην ζώνη Kuiper και στο Νέφος του Oort. Οι αστεροειδείς αφθονούσαν κατά τα πρώτα στάδια της δηµιουργίας του ηλιακού συστήµατος όπως προκύπτει από τη µελέτη των κρατήρων στην Γη, την Σελήνη, τον Ερµή, τον Άρη και σε δορυφόρους άλλων πλανητών. Είναι λοιπόν εµφανές πως κάθε θεωρία δηµιουργίας του πλανητικού µας συστήµατος θα πρέπει, για να είναι επιτυχής και αποδεκτή, να ερµηνεύει όλες τις παραπάνω χαρακτηριστικές του ιδιότητες. ηµιουργία, Εξέλιξη και τέλος του ηλιακού συστήµατος Γνωρίζουµε ότι αστέρια τύπου σαν τον Ήλιο µας µένουν στην Κύρια Ακολουθία συνολικά 10 δισεκατοµµύρια έτη. Αυτό σηµαίνει ότι θα παραµείνει σε αυτήν για ακόµα 5.5 δισεκατοµµύρια έτη, αφότου γνωρίζουµε την τωρινή του ηλικία. Μετά από περίπου 5 δισεκατοµµύρια έτη ο ήλιος θα "κάψει" όλο το υδρογόνο του πυρήνα του και αρχίσει η καύση του ηλίου (Ηe), που έχει προκύψει από την προηγούµενη αντίδραση, το άστρο θα συνεχίζει να ζει αλλά θα "αλλάξει". Τα εξωτερικά του στρώµατα θα διασταλούν, η θερµοκρασία θα µειωθεί (οπότε το άστρο θα αλλάξει χρώµα) και θα συνεχίσει σαν ένας ερυθρός γίγαντας που θα «καταπιεί» τους τρεις πρώτους πλανήτες του πλανητικού µας συστήµατος καθώς θα διαστέλλεται. Έτσι θα συνεχιστεί η αλυσίδα στον πυρήνα, όταν καεί όλο το ήλιο θα καεί το επόµενο κατάλοιπο, το επόµενο.. έως να φτάσει στον σίδηρο (Fe) ο οποίος χρειάζεται ενέργεια για να αντιδράσει. Τότε ο ήλιος µας θα φτάσει στο τέλος του. Οι θερµοπυρηνικές αντιδράσεις θα σταµατήσουν. Από τη στιγµή που δεν γίνονται αντιδράσεις στον πυρήνα ώστε να έχουµε παραγωγή ενέργειας η οποία θα αντισταθµίζει την πίεση των εξωτερικών στρωµάτων του άστρου, ο ήλιος θα αρχίσει να καταρρέει από την ίδια του την βαρύτητα. εν υπάρχει πια υδροστατική ισορροπία. Τα εξωτερικά στρώµατα θα αρχίσουν να κινούνται προς το κέντρο µε τροµακτικές ταχύτητες και θα αρχίσουν να ασκούν τεράστια πίεση προς τον πυρήνα µέχρι να προσπέσουν πάνω του και να έχουµε µια τεράστια έκρηξη/εκσφενδόνιση των εξωτερικών τοιχωµάτων του ήλιου στο διάστηµα. Για τη περίπτωση του ήλιου µας, όπως ξέρουµε σήµερα µε την βοήθεια της κβαντοµηχανικής, θα έχουµε δηµιουργία ενός λευκού νάνου(αστέρα ηλεκτρονίων) στην θέση του πυρήνα και την δηµιουργία γύρω του ενός πλανητικού 11

12 νεφελώµατος το οποίο θα δώσει στο διαστρικό χώρο βαρύτερα υλικά για την συνέχιση της αέναης διαδικασίας της γέννησης και του θανάτου στο Γαλαξία µας. Ηλιόπαυση Ως Ηλιόσφαιρα ορίζεται µια τεράστια δοµή σε ελλειψοειδές σχήµα που αποτελείται από σωµατίδια του Ηλιακού αέρα και περιβάλει τον Ήλιο και τους πλανήτες του ηλιακού µας συστήµατος. Σε µία περιοχή που ποικίλει από 80 µε 100 AU έως 200 AU βρίσκεται η περιοχή που ονοµάζεται όριο κρουστικού κύµατος. Στο σηµείο αυτό τα φορτισµένα σωµατίδια του ηλιακού ανέµου επιβραδύνονται ύστερα από σύγκρουση µε τα σωµατίδια του διαστρικού µέσου καθώς και λόγω µαγνητικών πεδίων. Η περιοχή πέρα από το όριο αυτό ονοµάζεται ηλιοσφαιρικός κολεός (heliosheath) και έχει σχήµα οβάλ. Οι δύο αποστολές Voyager 1 και 2 έχουν περάσει σε αυτή την περιοχή. Το εξωτερικό όριο της Ηλιόσφαιρας ονοµάζεται Ηλιόπαυση. Ως Ηλιόπαυση ορίζεται η περιοχή όπου τα εξερχόµενα σωµατίδια του ηλιακού ανέµου και τα εισερχόµενα σωµατίδια από τη µεσοαστρική περιοχή έχουν ισοδύναµη πίεση. Στη περιοχή της Ηλιόπαυσης, το 2009, ανακαλύφθηκε, σε απόσταση περίπου 16 δισ. χλµ. από τη Γη, µία ζώνη από σωµατίδια υδρογόνου, τα οποία κάποτε ήταν φορτισµένα θετικά (δηλαδή ήταν σκέτα πρωτόνια). Τα σωµατίδια αυτά σχηµατίζουν µια στενή ζώνη, που είναι δύο µε τρεις φορές φωτεινότερη από οτιδήποτε άλλο στον ουρανό. Έξω από την περιοχή της Ηλιόσφαιρας, στις 230 AU, υπάρχει µία περιοχή που ονοµάζεται Κύµα Κρούσης που δηµιουργείται από την κίνηση του Ήλιου µέσα στον Γαλαξία. Νέφος του Oort Τελικό σύνορο του Συστήµατος είναι το Νέφος του Oort. Είναι παρόµοιο µε τη Ζώνη Kuiper όσον αφορά τα σώµατα που το αποτελούν, βρίσκεται όπως πολύ πιο µακριά - στις AU και σχηµατίζει σφαίρα που περικλείει το Ηλιακό Σύστηµα, ενώ η Ζώνη Kuiper είναι περιορισµένη στην εκλειπτική. Από εκεί προέρχονται οι κοµήτες µε µεγάλες περιόδους, όπως ο Κοµήτης του Χάλεϋ. Τυπικά, το όριο του Ηλιακού Συστήµατος είναι εκεί που η βαρύτητα του Ήλιου παίζει µικρότερο ρόλο από τη βαρύτητα άλλων σωµάτων ή του Γαλαξία, δηλαδή περίπου στα µισά της απόστασης µέχρι το πιο κοντινό άστρο. Εναλλακτικά, το Ηλιακό Σύστηµα τελειώνει εκεί που το µαγνητικό πεδίο του Γαλαξία γίνεται ισχυρότερο από το µαγνητικό πεδίο του Ηλίου, και δηµιουργείται κρουστικό κύµα του ηλιακού ανέµου (Ηλιόπαυση). Γήινοι Πλανήτες Οι πλανήτες σύµφωνα µε τον σύγχρονο ορισµό της ιεθνούς Αστρονοµικής Ένωσης είναι ουράνια σώµατα που (α) βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο, (β) διαθέτουν επαρκή µάζα και βαρύτητα ώστε να έχουν αποκτήσει σφαιρικό σχήµα και (γ) κυριαρχούν στην τροχιακή ζώνη στην οποία κινούνται. Τα σώµατα που καλύπτουν τα πρώτα δύο κριτήρια αλλά όχι αυτό της κυριαρχίας στην τροχιά τους, 12

13 όταν δεν είναιδορυφόροι, λέγονται «πλανήτες νάνοι». Το αρχικό βήµα για τη δηµιουργία των πλανητών είναι η βαρυτική συστολή ενός γιγάντιου νέφους αερίων. Καθώς αυτό συστέλλεται, λόγω περιστροφής πλαταίνει και σχηµατίζει ένα δίσκο. Ένας αστέρας αρχίζει να σχηµατίζεται στο κέντρο, που είναι και η θερµότερη περιοχή. Στον υπόλοιπο δίσκο η ύλη συµπυκνώνεται βαθµηδόν, για το σχηµατισµό ολοένα µεγαλύτερων στερεών σωµάτων. Η «ανάφλεξη» του αστέρα προκαλεί την αποβολή της σκόνης και των αερίων που παρέµειναν. Οι πλανήτες δεν έχουν την απαιτούµενη µάζα για την έναρξη θερµοπυρηνικών αντιδράσεων όπως συµβαίνει µε τα αστέρια, έτσι δεν έχουν την ικανότητα να εκπέµπουν ακτινοβολία. Το γεγονός της ορατότητας των πλανητών του Ηλιακού µας Συστήµατος κατά τη διάρκεια της νύχτας οφείλεται στην ανάκλαση του ηλιακού φωτός (ετερόφωτα σώµατα). ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΚΑΙ ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΗΛΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Ο Νεύτωνας θεωρούσε ότι το ερώτηµα σχετικά µε την προέλευση του ηλιακού συστήµατος δεν επιδέχεται απάντηση στο πλαίσιο της µηχανικής. Ευτυχώς, εν µέρει επειδή η εργασία του ίδιου του Νεύτωνα αποτελούσε ένα έξοχο αντιπαράδειγµα, το πνεύµα της αναζήτησης δεν µπορούσε να σβήσει. Με πρωτεργάτη τον Καρτέσιο, οι επιστήµονες του δεκάτου εβδόµου και δεκάτου ογδόου άρχισαν να διατυπώνουν υποθέσεις σχετικά µε τη δηµιουργία του ηλιακού συστήµατος. Σήµερα γνωρίζουµε πως οι περισσότερες από αυτές τις εικασίες ήταν πρόωρες. Παρόλα αυτά, η θεωρία για τη προέλευση του ηλιακού συστήµατος η οποία έχει κερδίσει σήµερα την ευρύτερη αποδοχή, η υπόθεση του νεφελώµατος, διατυπώθηκε αρχικά στις εργασίες των Kant και Laplace πάνω στο θέµα. Η ΥΠΟΘΕΣΗ ΤΟΥ ΝΕΦΕΛΩΜΑΤΟΣ Από ένα συστελλόµενο ή καταρρέον νέφος µεσοαστρικού αερίου, σχηµατίζεται ένα περιστρεφόµενο νεφέλωµα. Η τάση για διατήρηση της στροφορµής κάνει το αέριο νέφος να περιστρέφεται όλο και ταχύτερα και να εκπλατύνεται. Κάτω από ορισµένες συνθήκες, το αέριο νέφος χωρίζεται σε δύο ή περισσότερα σώµατα, τα οποία εν συνεχεία ένα διπλό ή πολλαπλό αστρικό σύστηµα.κάτω από άλλες συνθήκες, το περιστρεφόµενο νεφέλωµα σχηµατίζει µία κεντρική συγκέντρωση (πρωτοήλιος) που περιβάλλεται από έναν περιστρεφόµενο δίσκο αερίου και σκόνης. Σε αυτή τη διαµόρφωση είναι πιθανό να υπάρχει µια παρατεταµένη φάση συσσώρευσής. Στη συνέχεια, ο περιστρεφόµενος δίσκος συµπυκνώνεται σε πολλά µικρά κοµµάτια (αστεροειδείς και πρωτοπλανήτες) που αναπτύσσονται σε πλήρεις πλανήτες συλλαµβάνοντας γειτονικά κοµµάτια ύλης. Ο σχηµατισµός του ηλιακού συστήµατος κάτω από τέτοιες συνθήκες απωλειών λόγω τριβής ίσως εξηγεί γιατί περίπου το 98% της ολικής στροφορµής του συστήµατος αντιστοιχεί σήµερα στους πλανήτες, ενώ το 99,9% της ολικής µάζας ανήκει στον Ήλιο. Οι απώλειες λόγω τριβής που 13

14 εµφανίζονται σε ένα αέριο θα εξηγούσαν επίσης γιατί οι τροχιές και οι ιδιοπεριστροφές των πλανητών είναι σχεδόν συνεπίπεδες και ευθυγραµµισµένες και γιατί οι τροχιές είναι σχεδόν κυκλικές. Στον βαθµό που οι πλανήτες αναπτύσσονται µέσω της συσσώρευσης στερεών, οι πλανήτες της οικογένειας του ία αρχίζουν να διαµορφώνονται σε προγενέστερο στάδιο, επειδή σχηµατίζονται στις εξωτερικές και ψυχρότερες περιοχές του ηλιακού νεφελώµατος Οι πλανήτες του Ηλιακού µας συστήµατος Ο µέχρι σήµερα πιο αποδεκτός κατάλογος πλανητών αποτελείται από τους 8 παρακάτω πλανήτες σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο, όπως φαίνονται στο διπλανό σχήµα: 1. Ερµής 2. Αφροδίτη 3. Γη 4. Άρης 5. ίας 6. Κρόνος 7. Ουρανός 8. Ποσειδώνας 9. Ο Πλούτωνας από το 2006 έπαψε να θεωρείται επισήµως πλανήτης του Ηλιακού Συστήµατος, αλλά πλανήτης νάνος που ανήκει στη Ζώνη του Kuiper. Αυτή η άποψη ενισχύθηκε τα τελευταία χρόνια µε την ανακάλυψη σωµάτων πέρα απ' την τροχιά του Πλούτωνα που είναι παρόµοια ή και µεγαλύτερα σε µέγεθος απ' αυτόν. Ο Ερµής, η Αφροδίτη, η Γη, και ο Άρης ταξινοµούνται στους λεγόµενους «Γήινους Πλανήτες» καθώς έχουν παρόµοια σύσταση και µορφολογία µε τη Γη(βραχώδεις µε συµπαγή πυρήνα). Ο ίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας, ανήκουν στην κατηγορία των «Αέριων Πλανητών» ή «Γιγάντων αερίων». Η σύστασή τους είναι αέρια (Υδρογόνο κυρίως), ενώ όλοι έχουν έναν ή περισσοτερους δακτύλιους, οι εντυπωσιακότεροι των οποίων είναι οι ακτύλιοι του Κρόνου. Επίσης άλλη µια κατάταξη των πλανητών είναι ανάλογα µε τη θέση τους στο Ηλιακό Σύστηµα: διακρίνονται σε εσωτερικούς, που είναι αυτοί που βρίσκονται µέσα από την τροχιά της Γης ή απ' τη Ζώνη των Αστεροειδών, και σε εξωτερικούς, που είναι οι υπόλοιποι. Πλανήτες εκτός του Ηλιακού συστήµατος 14

15 Από το 1995, χρονιά ανακάλυψης του πρώτου πλανήτη εκτός του Ηλιακού µας Συστήµατος, έγινε γνωστή η ύπαρξη πλανητών σε τροχιά γύρω από άλλα άστρα. Αυτοί ονοµάζονται εξωηλιακοί πλανήτες ή εξωπλανήτες (extrasolar planets). Αν και οι πλανήτες που έχουν ανακαλυφθεί έως τώρα είναι στη συντριπτική τους πλειοψηφία πλανήτες γίγαντες (τουλάχιστον του µεγέθους του ία ή του Κρόνου), οι αστρονόµοι πιστεύουν στην ύπαρξη και πλανητών παρόµοιων µε τη Γη, γεγονός που θα µπορούσε να δικαιολογήσει έρευνα για εξωγήινη ζωή. Ο πρώτος εξωηλιακός πλανήτης ανακαλύφθηκε γύρω από το άστρο 51 Πήγασου τις 6 Οκτωβρίου Από τότε έχουν ανακαλυφθεί 697 εξωηλιακοί πλανήτες (Φεβρουάριος 2012). Οι µικρότεροι πλανήτες έχουν βρεθεί να περιφέρονται γύρω από πάλσαρ. Μια ντουζίνα πλανητών µε µάζα 10 µε 20 φορές µεγαλύτερη από τη γήινη έχουν το παρατσούκλι Ποσειδώνες, εξαιτίας της παρεµφερούς τους µάζας. Οι πλανήτες µε µικρότερη µάζα ονοµάζονται υπεργαίες, ωστόσο αρκετά µεγαλύτερη από τη γήινη. Ένα χαρακτηριστικό διαφορετικό των άλλων συστηµάτων από το Ηλιακό είναι ότι οι γιγάντιοι πλανήτες περιφέρονται πολύ κοντά στο άστρο, ενώ υπάρχουν και πλανήτες των οποίων η εγγύτητα στο άστρο αποµακρύνει την ατµόσφαιρα εξαιτίας της αστρικής ακτινοβολίας. Όµως ως τώρα δεν έχει ανακαλυφθεί κανένας τέτοιος πλανήτης. Για να παρατηρηθούν αυτοί οι πλανήτες απαιτούνται µία νέα σειρά οργάνων, µεταξύ των οποίων τα διαστηµικά τηλεσκόπια. Προς το παρόν το COROT και το Κέπλερ εξερευνούν κι ανακαλύπτουν εξωηλιακούς πλανήτες µε βάση τις µεταβολές στο φως ενός άστρου. ορυφόροι Τεχνιτός ορυφόρος Ένας τεχνητός δορυφόρος είναι οποιαδήποτε κατασκευή, που δηµιουργήθηκε από τον άνθρωπο, τοποθετείται σε τροχιά γύρω από ένα ουράνιο σώµα, ενώ ειδικότερα, τεχνητός δορυφόρος της Γης λέγεται κάθε αντικείµενο που τοποθετείται από τον άνθρωπο σε τροχιά γύρω από αυτήν. Αντιθέτως, όλα τα ουράνια σώµατα που είναι µέρη του Ηλιακού Συστήµατος, συµπεριλαµβανοµένης και της Γης, είναι δορυφόροι είτε του Ήλιου, είτε, όπως η Σελήνη, δορυφόροι άλλων ουράνιων σωµάτων. Αυτοί οι δορυφόροι λέγονται φυσικοί δορυφόροι, προκειµένου να διακρίνονται από τους τεχνητούς. Η εκτόξευση και η τοποθέτηση σε κατάλληλη τροχιά γίνεται µε πυραύλους, οι οποίοι συνήθως αποτελούνται από πολλά µέρη (ορόφους). Κάθε όροφος είναι ένας ξεχωριστός πύραυλος, ο οποίος αρχίζει να λειτουργεί όταν εξαντληθούν τα καύσιµα του προηγούµενου ορόφου, ο οποίος αποσπάται και απορρίπτεται. Με τον τρόπο αυτόν το µέρος που αποµένει έχει µικρότερο βάρος και συνεχίζει το ταξίδι του µε ολοένα µεγαλύτερηταχύτητα, µέχρις ότου φτάσει στο προβλεπόµενο ύψος και µε την απαραίτητη ταχύτητα. Φυσικός ορυφόρος 15

16 Φυσικός δορυφόρος ή φεγγάρι ονοµάζεται κάθε φυσικό ουράνιο σώµα που περιφέρεται γύρω από έναν πλανήτη ή πλανήτη νάνο ή άλλο µικρότερο ουράνιο σώµα και υπακούει στους ίδιους νόµους της ουράνιας µηχανικής που ρυθµίζουν την κίνηση των πλανητών. Τους νόµους αυτούς προσδιόρισε ο Γερµανός αστρονόµος Γιοχάνες Κέπλερ. Οι φυσικοί δορυφόροι ονοµάζονται επίσης δευτερεύοντες πλανήτες. Παρακάτω αναφέρονται οι κυριότεροι δορυφόροι του ηλιακού µας συστήµατος ανά πλανήτη (στην παρένθεση αναγράφονται οι ονοµασίες των δορυφόρων) είναι οι: Γη (Σελήνη) Άρης ( είµος και Φόβος) ίας 64 φυσικούς δορυφόρους (οι µεγαλύτεροι είναι: Γανυµήδης, Καλλιστώ, Ιώ και Ευρώπη, και είναι ορατοί ακόµη και µε µικρότηλεσκόπιο. Ανακαλύφθηκαν από τον Γαλιλαίο τον Ιανουάριο του 1610) Κρόνος 62 φυσικούς δορυφόρους (καθώς και ένα σύστηµα δακτυλίων που µπορεί να θεωρηθεί ως σύνολο µυριάδων µικροσκοπικών δορυφόρων. Οι µεγαλύτεροι δορυφόροι είναι: Τιτάνας, Ρέα, Ιαπετός, ιώνη, Τηθύς, Εγκέλαδος και Μίµας. Στις 7 Αυγούστου του 2009ανακαλύφθηκε ο 62ος δορυφόρος του Κρόνου και φέρει την προσωρινή ονοµασία S/2009 S 1.) Ουρανός 27 φυσικούς δορυφόρους (οι µεγαλύτεροι είναι: Τιτάνια, Όµπερον, Ουµβριήλ, Άριελ και Μιράντα) Ποσειδώνας 13 φυσικούς δορυφόρους (οι µεγαλύτεροι είναι: Τρίτωνας, Πρωτέας και Νηρηίδα) ο πλανήτης νάνος Πλούτωνας (Χάρων, Ύδρα, Νύχτα και S/2011 P 1) ο πλανήτης νάνος Χαουµέια (Χιιάκα και Ναµάκα) ο πλανήτης νάνος Έρις ( υσνοµία) Ωστόσο, οι διαρκείς έρευνες των επιστηµόνων οδηγούν σε νέες ανακαλύψεις δορυφόρων. Φορά και διάρκεια περιστροφής των δορυφόρων Οι περισσότεροι δορυφόροι κινούνται γύρω από τους πλανήτες κατά την "ορθή φορά", δηλαδή κατά τη φορά που περιφέρονται και οι πλανήτες γύρω από τον Ήλιο. Στον κανόνα όµως αυτόν υπάρχουν και αρκετές εξαιρέσεις. Από τους δορυφόρους µε γνωστά στοιχεία, τέσσερις του ία, ένας του Κρόνου, τέσσερις του Ουρανού και ένας του Ποσειδώνος, δηλαδή συνολικά οι 10 από τους 35 γνωστούς δορυφόρους, κινούνται κατά την αναδροµή φορά γύρω από τον αντίστοιχο πλανήτη. Η διάρκεια της περιστροφής, στους λεγόµενους "κανονικούς" δορυφόρους, είναι ίση µε τον χρόνο περιφοράς του δορυφόρου γύρω από τον πλανήτη. ηλαδή, όπως ακριβώς και η Σελήνη, παρουσιάζουν προς τον πλανήτη πάντοτε την ίδια όψη. Μοναδική γνωστή εξαίρεση "κανονικού" δορυφόρου που ωστόσο η διάρκεια περιστροφής διαφέρει είναι ο Υπερίωνας του Κρόνου. Υπάρχουν λόγοι να πιστεύουµε ότι µερικοί από τους δορυφόρους των µεγάλων πλανητών (εκείνοι που βρίσκονται συνήθως µακριά από τον πλανήτη) είναι ουράνια σώµατα που συνελήφθησαν οπό τον πλανήτη και υποχρεώθηκαν να στρέφονται γύρω του. Για 16

17 ορισµένους από τους µη-κανονικούς και µακρινούς δορυφόρους έχει παρατηρηθεί ότι ο χρόνος περιστροφής και ο χρόνος περιφοράς διαφέρουν κατά πολύ. Εκτόξευση ορυφόρου Η αποβολή ενός δορυφόρου αρχίζει πάντοτε µε την εκτόξευση του µε τον πύραυλο φορέα. Οι πολλοί µικροί δορυφόροι και µάλιστα κατά τα πρώτα εγχειρήµατα, εκτοξεύτηκαν µε απλό πύραυλο, από εκείνους που ήδη χρησιµοποιούνται για στρατιωτικούς σκοπούς, όπως οι «Άτλας» και «Κένταυρος». Όταν οι απαιτήσεις έγιναν µεγαλύτερες, είτε γιατί το ύψος των τροχιών ήταν µεγαλύτερο είτε γιατί το βάρος ήταν πολύ µεγαλύτερο, τότε, άρχισαν να χρησιµοποιούνται συνδυασµένοι πύραυλοι στην αρχή και αργότερα οι πύραυλοι πολλών ορόφων, όπως αναφέρονται στην αρχή. Επειδή η Γη περιφέρεται γύρω από τον άξονα της από υσµάς προς Ανατολάς, η εκτόξευση γίνεται πάντοτε κατά την ίδια κατεύθυνση µε σκοπό να γίνει αντικείµενο εκµετάλλευσης και η ταχύτητα περιστροφής της Γης, η οποία στον ισηµερινό είναι 465 km/sec, ενώ σε γεωγραφικό πλάτος 30 φτάνει τα 402 km/sec και σε πλάτος 45 τα 328 km/sec. Και βέβαια, το σηµείο εκτόξευσης πρέπει να βρίσκεται όσο το δυνατόν πιο κοντά στον Ισηµερινό, ώστε να προστεθεί και η αντίστοιχη ταχύτητα της Γης, γιατί, αν και η αρχική διεύθυνση του πυραύλου είναι κατακόρυφη ως προς τον τόπο εκτόξευσης, η κίνηση του ως προς το κέντρο της Γης είναι σύνθετη, µε µια συνιστώσα κατακόρυφη και µια οριζόντια, που είναι η κίνηση της Γης. Όταν ο πύραυλος φτάσει στο προϋπολογισµένο ύψος και µε την προϋπολογισµένη ταχύτητα, παίρνει κλίση προς Ανατολάς και αρχίζει την κυκλική ελλειπτική τροχιά του. Τότε, µε ειδικούς µικρούς πυραύλους, ο δορυφόρος αποχωρίζεται από τον τελευταίο όροφο του πυραύλου και αρχίζει την αποστολή του. Αν χρειάζεται διόρθωση ή οποιαδήποτε µεταβολή, η τροχιά του δορυφόρου, επιφέρεται µε ειδικούς µικρούς πυραύλους που πυροδοτούνται µε εντολές που δίνονται µε ραδιοσήµατα. Όλες οι φάσεις της εκτόξευσης και όλα τα σχετικά στοιχεία έχουν προϋπολογιστεί και εξαρτώνται από τα συστήµατα που χρησιµοποιούνται σε κάθε αποστολή, όπως ο τύπος του πυραύλου φορέα, ο τύπος του δορυφόρου, η αντοχή των οργάνων και των συσκευών τους στις µεγάλες επιταχύνσεις κτλ. Ειδικοί ηλεκτρονικοί υπολογιστές, εγκατεστηµένοι στο κέντρο παρακολούθησης, συνδέονται µε κεραίες εκποµπής και λήψης ραδιοσηµάτων, ώστε να παρακολουθούν τον πύραυλο και το δορυφόρο σε κάθε στιγµή και να κάνουν αυτόµατα τις απαιτούµενες διορθώσεις. Επιπλέον, ένα επιτελείο από ειδικούς επιστήµονες και τεχνικούς βρίσκεται σε επιφυλακή ώστε να αντιµετωπίσουν οποιαδήποτε απρόοπτη εξέλιξη που θα µπορούσε να παρουσιαστεί, παρά το λεπτοµερέστατο προγραµµατισµό των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Η δυσκολότερη φάση του εγχειρήµατος είναι η τελική τοποθέτηση του δορυφόρου στην τροχιά του, η οποία διαρκεί µερικά δευτερόλεπτα µόνο. Κατά τη διάρκεια της, συνήθως, προκύπτουν τόσα προβλήµατα, ώστε για να διατυπωθούν και να λυθούν χρειάζονται 10 µαθηµατικοί, οι οποίοι θα εργάζονται επί 10 χρόνια. Και όµως, µε τα αυτόµατα συστήµατα και τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές, που χρησιµοποιούνται, όχι µόνο αναγνωρίζονται, διατυπώνονται και λύνονται τα προβλήµατα αυτά, αλλά και οι λύσεις τους στέλνονται στο σκάφος και εφαρµόζονται σε λίγα µόλις δευτερόλεπτα. Είναι φανερό, ότι δε θα µπορούσε να γίνει εκτόξευση και επιτυχής τοποθέτηση σε τροχιά κανενός δορυφόρου, αν δεν είχαν αναπτυχθεί τα αυτόµατα συστήµατα παρακολούθησης και οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές. 17

18 To µαγνητικό πεδίο της Γης Μαγνητικό πεδίο καλείται ο χώρος στον οποίο ασκούνται µαγνητικές δυνάµεις σε µαγνητικά υποθέµατα. Οι επιστήµονες πιστεύουν ότι τα αρχέγονα µαγνητικά πεδία που υπάρχουν στο Σύµπαν έπαιξαν καθοριστικό ρόλο στην διαµόρφωση της δοµής του -µε την αλληλεπίδρασή τους µε τη γεωµετρία του χωροχρόνου- αλλά και στην εξέλιξη της ζωής του Σύµπαντος. Το γήινο µαγνητικό πεδίο ανιχνεύεται πολύ εύκολα µε µία πυξίδα αποκλίσεως, µαγνητική βελόνα η οποία περιστρέφεται γύρω από κατακόρυφο άξονα. Όταν η πυξίδα είναι σε ισορροπία τότε δείχνει πάντοτε την διεύθυνση Βορράς - Νότος. Το φαινόµενο αυτό αποδεικνύει ότι γύρω από την Γή υπάρχει µαγνητικό πεδίο, το αποκαλούµενο γεωµαγνητικό πεδίο. Αν χρησιµοποιήσουµε πυξίδα εγκλίσεως, µαγνητική βελόνα η οποία περιστρέφεται γύρω από οριζόντιο άξονα, τότε σε µία περιοχή γύρω από τον βόρειο γεωγραφικό πόλο η µαγνητική βελόνα γίνεται κατακόρυφη µε τον βόρειο πόλο της προς τα κάτω. Στον ισηµερινό γίνεται σχεδόν οριζόντια. Στον νότιο γεωγραφικό πόλο γίνεται πάλι κατακόρυφη, αλλά µε τον βόρειο πόλο της προς τα πάνω. Αν εξετάσουµε το γήινο µαγνητικό πεδίο, θα διαπιστώσουµε πως η Γη συµπεριφέρεται σαν ένα τεράστιο µαγνητικό δίπολο. Στην περιοχή των γεωγραφικών πόλων βρίσκονται και οι πόλοι του µαγνητικού πεδίου της Γης, αλλά δεν συµπίπτουν. Μάλιστα ο βόρειος µαγνητικός πόλος βρίσκεται στο νότιο ηµισφαίριο, ενώ ο νότιος µαγνητικός πόλος βρίσκεται στο βόρειο ηµισφαίριο. Οι µαγνητικές δυναµικές γραµµές του γεωµαγνητικού πεδίου κυκλώνουν τη Γη ξεκινώντας από τον βόρειο γεωµαγνητικό πόλο προς τον νότιο γεωµαγνητικό πόλο. Το γήινο µαγνητικό πεδίο είναι ανοµοιογενές και σχεδόν συµµετρικό περί έναν άξονα, ο οποίος σχηµατίζει γωνία γύρω στις 12 µοίρες µε τον γεωγραφικό άξονα, βόρειου πόλου- νότιου πόλου, της Γης. Οι µαγνητικοί πόλοι του πλανήτη µας αποτελούν µέρος µαγνητικού πεδίου που παράγεται από την ροή υγρού σιδήρου στον πυρήνα της Γης. Το γεωµαγνητικό πεδίο δηµιουργείται από τον λιωµένο σίδηρο που ρέει γύρω από τον πυρήνα της Γης και συµπεριφέρεται όπως ένα δυναµό, σε βάθος τρία µε πέντε χιλιόµετρα. Το πεδίο που βασίζεται στο µέγεθος και την ηλεκτρική αγωγιµότητα του γήινου πυρήνα, εάν δεν παραγόταν συνεχώς, θα είχε διασπαστεί περίπου σε χρόνια, καθώς η θερµοκρασία του πυρήνα είναι πάρα πολύ υψηλή για να στηρίξει τον µόνιµο µαγνητισµό. Το γήινο µαγνητικό πεδίο προέρχεται από αυτόν τον ρευστό "ωκεανό" του σιδήρου, ο οποίος είναι καλός αγωγός του ηλεκτρισµού και βρίσκεται σε µία συνεχή κίνηση. Ο εξωτερικός πυρήνας έχει επίσης τους "τυφώνες" του - δίνες που τροφοδοτούνται από τις δυνάµεις Coriolis της γήινης περιστροφής. Αυτές οι σύνθετες κινήσεις παράγουν τον µαγνητισµό του πλανήτη µας µέσω του φαινοµένου τού δυναµό. Η πηγή του πεδίου, ο εξωτερικός πυρήνας, είναι από µόνος του στροβιλώδης, 18

19 ταραγµένος. Υπάρχει κάτι το χαοτικό εκεί κάτω. Οι αλλαγές που ανιχνεύονται στην επιφάνεια του πλανήτη µας είναι ένα σηµάδι εκείνου του εσωτερικού χάους. Η αντιστροφή των µαγνητικών πόλων συµβαίνει λόγω αλλαγών στα ρεύµατα σιδήρου. Στη διάρκεια της αντιστροφής, η ένταση του πεδίου πέφτει µέχρι να παγιωθούν νέα πρότυπα ροής. Τα αρχεία του παλαιοµαγνητισµού δείχνουν ότι η πολικότητα του µαγνητικού πεδίου έχει αντιστραφεί πολλές φορές κατά το παρελθόν, µε µέσο χρόνο µεταξύ των αντιστροφών κατά προσέγγιση χρόνια. Παλαιότερες µελέτες έχουν δείξει ότι η ένταση του µαγνητικού πεδίου της Γης έχει µειωθεί κατά 10% στη διάρκεια των τελευταίων 150 ετών. Η ανάλυση έδειξε ότι κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου ο βόρειος µαγνητικός πόλος έχει µετακινηθεί περίπου 1,1 χιλιόµετρα στην Αρκτική. Το ποσοστό µετακίνησης του βόρειου µαγνητικού πόλου έχει αυξηθεί τον τελευταίο αιώνα σε σχέση µε την σταθερή µετακίνηση των τελευταίων 4 αιώνων. Ο βόρειος µαγνητικός πόλος ανακαλύφθηκε το 1831 και όταν οι εξερευνητές τον ξαναεπισκέφτηκαν το 1904, διαπίστωσαν ότι είχε µετακινηθεί κατά περίπου 50 χιλιόµετρα. Οι πληροφορίες για τις αναστροφές της γήινης µαγνητικής πολικότητας προέρχονται από διάφορες αποθέσεις. Πετρώµατα, όµως, όπως οι χερσαίες αποθέσεις λάβας, είναι σχηµατισµοί που προτιµώνται, συνήθως, από τους επιστήµονες, γιατί ο µαγνητικός προσανατολισµός τους είναι αρκετά εύκολο να διαπιστωθεί. Τα πετρώµατα διατηρούν µια «ηχώ» του µαγνητικού πεδίου που τα περιέβαλλε κατά τον σχηµατισµό τους. Οι κρύσταλλοι από ορυκτά που περιέχουν σίδηρο, όπως ο µαγνητίτης (Fe3O4) ή ο αιµατίτης (Fe2O3), προσανατολίζονται µε βάση τη διεύθυνση και τη φορά του υπάρχοντος µαγνητικού πεδίου του πλανήτη µας. Τα ιζήµατα, που µπορούν να χρονολογηθούν, αποκάλυψαν τη διεύθυνση του µαγνητικού πεδίου στην πορεία των αιώνων. Επάλληλα στρώµατα λάβας, που προέρχονται από την πολύχρονη δραστηριότητα ενός ηφαιστείου, περιέχουν σιδηρούχους κρυστάλλους, οι οποίοι έχουν προσανατολιστεί διαφορετικά µε το πέρασµα του χρόνου. Από παρατηρήσεις, όπως η προηγούµενη, οι επιστήµονες υπέθεσαν ότι οι παλαιοµαγνητικοί πόλοι δεν είχαν πάντοτε την ίδια θέση. Όµως, ο µαγνητικός βορράς δεν ήταν πάντοτε στο σηµείο που βρίσκεται σήµερα. Όχι µόνο υπάρχουν αποδείξεις ότι οι µαγνητικοί πόλοι της Γης µετακινούνται συνεχώς, ακόµη και καθηµερινά, αλλά φαίνεται ότι στην ιστορία της Γης, έχουν αντιστραφεί πολλές φορές οι θέσεις τους. Ποιά είναι όµως η αιτία των αναστροφών; Αν και ουσιαστικά δεν έχει εξακριβωθεί το αίτιο των αναστροφών των παλαιοµαγνητικών πόλων, από παλιά θεωρούσαν ότι πρέπει να οφείλεται σε αλλαγές στον εξωτερικό πυρήνα της Γης, πράγµα λογικό, αφού η σε Fe (Σίδηρο) και Ni (Νικέλιο) σύστασή του πρέπει να έχει το µεγαλύτερο µερίδιο δηµιουργίας του µαγνητικού πεδίου τη Γης. Η µαγνητόσφαιρα δρα σαν µια ασπίδα που µας προστατεύει από τις ηλιακές καταιγίδες. Εντούτοις, τεράστιες ρωγµές αναπτύσσονται µερικές φορές στη γήινη µαγνητόσφαιρα και παραµένουν ανοικτές για ώρες. Αυτό επιτρέπει στον ηλιακό 19

20 άνεµο να περάσει από την µαγνητική ασπίδα του πλανήτη µας και να προκαλέσει ισχυρό θυελλώδη διαστηµικό καιρό. Η µαγνητική ασπίδα µας υποχωρεί, µπροστά στην ορµή των διαστηµικών καταιγίδων, αρκετά για να προκαλέσει προβλήµατα µε τους δορυφόρους, τη ραδιοεπικοινωνία, και τα συστήµατα ηλεκτρικής ενέργειας. Ο ηλιακός άνεµος είναι ένα γρήγορο ρεύµα ηλεκτρικά φορτισµένων σωµατιδίων (ηλεκτρόνια και ιόντα) που εκρέουν συνεχώς από τον ήλιο. Ο άνεµος µπορεί να γίνει έντονος κατά τη διάρκεια βίαιων ηλιακών γεγονότων, όπως οι εκτινάξεις στεµµατικού υλικού, τις γνωστές ξαφνικές εκρήξεις υλικού από τον ήλιο, οι οποίες µπορούν να στείλουν δισεκατοµµύρια τόνους ηλεκτρισµένου αερίου στο διάστηµα µε ταχύτητες εκατοµµύρια χιλιοµέτρων την ώρα. Η γήινη µαγνητόσφαιρα µάς προστατεύει εκτρέποντας τα σωµατίδια και τα µαγνητικά πεδία, που µεταφέρονται από τις εκτινάξεις στεµµατικού υλικού. Η αντιστροφή της πολικότητας του γήινου µαγνητικού πεδίου, ένα δυνητικά καταστροφικό φαινόµενο, χρειάζεται µόλις χρόνια για να ολοκληρωθεί, εκτιµούν οι ερευνητές. Το φαινόµενο φαίνεται να συµβαίνει σε µεγάλα, αλλά απρόβλεπτα, χρονικά διαστήµατα, που κυµαίνονται από 20 χιλιάδες έως 50 εκατοµµύρια χρόνια. Ωστόσο, δεν συµβαίνει σε όλη τη Γη µε την ίδια ταχύτητα: Η αλλαγή είναι ταχύτερη στους πόλους και πιό αργή όσο κανείς πλησιάζει τους πόλους. Η αντιστροφή των πόλων, που έχει συµβεί εκατοντάδες φορές στην ιστορία της Γης, έχει πιθανώς σοβαρές συνέπειες για πολλά ζώα που χρησιµοποιούν το µαγνητικό πεδίο για να προσανατολιστούν και να καθορίσουν την µεταναστευτική τους πορεία. Το ίδιο ισχύει και για τον άνθρωπο, που βασίζεται σε πυξίδες για την πλοήγηση. Επιπλέον, η εξασθένιση του πεδίου στη διάρκεια της διαδικασίας αντιστροφής αφήνει τη Γη εκτεθειµένη στα σωµατίδια υψηλής ενέργειας που πηγάζουν από τον Ήλιο. Τα σωµατίδια αυτά φτάνουν στα ανώτερα στρώµατα της ατµόσφαιρας, αντί να εκτρέπονται προς τους πόλους, και προκαλούν δραµατικές κλιµατικές αλλαγές. Ερµής Πλανήτες Αρχίζοντας ένα ταξίδι απ' τον Ήλιο προς τα έξω για να γνωρίσουµε το Ηλιακό Σύστηµα, σε απόσταση 0,39 Αστρονοµικών Μονάδων (AU) θα συναντήσουµε τον Ερµή, τον µικρότερο πλανήτη του ηλιακού µας συστήµατος. Ο Ερµής είναι γεµάτος κρατήρες, δεν έχει ατµόσφαιρα και, καθώς είναι πολύ κοντά στον Ήλιο, έχει στην επιφάνειά του θερµοκρασίες που αγγίζουν τους 400 C.Ο Ερµής κινείται πολύ γρήγορα στο διάστηµα (37-56 χλµ. το δευτερόλεπτο). Εξαιτίας της µεγάλης ταχύτητας και της µικρής απόστασης από τον Ήλιο, ο πλανήτης αυτός έχει το µικρότερο σε διάρκεια έτος από όλους τους άλλους 20

21 Ο Ερµής είναι ο πιο κοντινός προς τον Ήλιο πλανήτης και είναι ορατός 2-3 φορές το χρόνο κατά το λυκαυγές και το λυκόφως. Αυτό οφείλεται στο ότι η µέγιστη αποχή του είναι 28.Είναι ο µικρότερος πλανήτης στο ηλιακό σύστηµα, σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο µια φορά κάθε 87,969 ηµέρες της Γης. Η τροχιά του Ερµή έχει την υψηλότερη εκκεντρικότητα του συνόλου του ηλιακού συστήµατος πλανητών, και έχει τη µικρότερο αξονική κλίση. Συµπληρώνει τρεις περιστροφές γύρω από τον άξονα για κάθε δύο τροχιές. Το περιήλιο της τροχιάς του Ερµή γύρω από τον Ήλιο σε µια υπερβολή των 43 δευτερόλεπτο του τόξου ανά αιώνα, ένα φαινόµενο που εξηγείται κατά τον 20ο αιώνα από τη Γενική θεωρία της σχετικότητας. Ο Ερµής είναι έντονος όταν το βλέπουµε από τη Γη, που κυµαίνονται από -2.3 σε 5,7 το προφανές µέγεθος. εδοµένου ότι ο Ερµής συνήθως χάνεται στο έντονο φως του ήλιου, εκτός αν υπάρχει µια ηλιακή έκλειψη µπορεί να παρατηρηθεί από το Βόρειο Ηµισφαίριο της Γης µόνο το πρωί ή το βράδυ λυκόφως. Ο Ερµής είναι παρόµοιος σε εµφάνιση µε τη Σελήνη. εν έχει φυσικούς δορυφόρους και καµία ουσιαστική ατµόσφαιρα. Σε αντίθεση µε τη Σελήνη, έχει έναν µεγάλο πυρήνα σιδήρου, το οποίο δηµιουργεί ένα µαγνητικό πεδίο περίπου 1% τόσο ισχυρή όσο αυτή της γης. Πρόκειται για ένα εξαιρετικά πυκνό πλανήτη λόγω του µεγάλου σχετικό µέγεθος του πυρήνα του. Επιφανειακές θερµοκρασίες κυµαίνονται από περίπου 90 έως 700 K (-183 C έως 427 C). Οι πρώτες παρατηρήσεις για τον Ερµή ήταν τουλάχιστον την πρώτη χιλιετία π.χ.. Πριν από τον 4ο αιώνα π.χ., Έλληνες αστρονόµοι πίστευαν ότι ο πλανήτης είναι δύο ξεχωριστά αντικείµενα. Ένα ορατό µόνο κατά την ανατολή του ηλίου, το οποίο ονοµάζεται Απόλλων. Το άλλο ορατό µόνο κατά το ηλιοβασίλεµα, το οποίο ονοµάζεται Ερµής. Η αγγλική ονοµασία για τον πλανήτη έρχεται από τους Ρωµαίους, από τον ρωµαϊκό θεό Ερµή, που ταυτίζεται µε τον ελληνικό Ερµή. Εσωτερική δοµή του Ερµή Ο Ερµής είναι ο µικρότερος πλανήτης στο ηλιακό σύστηµα, µε µια ισηµερινή ακτίνα 2,439.7 χιλιοµέτρων. Ο Ερµής αποτελείται από περίπου 70% µεταλλικό και 30% πυριτικό υλικό. Η πυκνότητα του Ερµή είναι η δεύτερη υψηλότερη στο Ηλιακό Σύστηµα µε τιµή 5,427 g/cm3, µόνο ελαφρώς λιγότερη από την πυκνότητα της Γης από 5,515 g/cm3. Τα υλικά από τα οποία ο Ερµής γίνεται να είναι πυκνότερος, µε µη συµπιεσµένη πυκνότητα της τάξης των 5,3 g/cm3 έναντι 4,4 Γης g/cm3. Πυκνότητα του Ερµή µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να συναχθεί η εσωτερική δοµής του. Ως εκ τούτου, για να έχει µια τέτοια µεγάλη πυκνότητα, ο πυρήνας του πρέπει να είναι µεγάλος και πλούσιος σε σίδηρο. 21

22 Γεωλογία του εδάφους του Ερµή Η επιφάνεια του Ερµή είναι συνολικά πολύ παρόµοια σε εµφάνιση µε αυτή της Σελήνης. εδοµένου ότι η γνώση µας για τη γεωλογία του Ερµή έχει βασιστεί στο flyby 1975 Mariner και επίγειων παρατηρήσεων, είναι το λιγότερο κατανοητό του γήινους πλανήτες. Όσον αφορά τα στοιχεία από την πρόσφατη πτήση MESSENGER σε επεξεργασία αυτή τη γνώση θα αυξηθεί. Ο Ερµής µπορεί να έχουν σχηµατιστεί από το ηλιακό νεφέλωµα πριν από την έξοδο της ενέργειας του ήλιου που είχε σταθεροποιηθεί. Ο πλανήτης θα ήταν αρχικά δύο φορές τη µάζα του µε θερµοκρασίες µεταξύ 2,500 και 3,500 Κ (Κελσίου ισοδύναµα περίπου 273 βαθµούς λιγότερο), και ενδεχοµένως ακόµη και τόσο υψηλές όσο K. Μεγάλο µέρος του βράχου επιφάνεια του Ερµή θα µπορούσε να είχε εξατµιστεί σε τέτοιες θερµοκρασίες, σχηµατίζοντας µια ατµόσφαιρα, η οποία θα µπορούσε να έχει παρασυρθεί από τον ηλιακό άνεµο. Ονόµατα για τα χαρακτηριστικά για τον Ερµή προέρχονται από διάφορες πηγές. Τα ονόµατα που προέρχονται από ανθρώπους µετά τον θάνατο τους. Οι Κρατήρες ονοµάζονται από τους καλλιτέχνες, µουσικούς, ζωγράφους και συγγραφείς που έχουν συµβάλει στο τοµέα τους. Οι ράχες, που ονοµάστηκαν για τους επιστήµονες που συνέβαλαν στη µελέτη του Ερµή. Οι καταθλίψεις για τα έργα της αρχιτεκτονικής. Ο Ερµής είχε σε µεγάλο βαθµό βοµβαρδιστεί από κοµήτες και αστεροειδείς κατά τη διάρκεια και λίγο πριν 4,6 δισεκατοµµύρια χρόνια. Ο Βοµβαρδισµός που τερµατίστηκε πριν 3,8 δισεκατοµµύρια έτη. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου σχηµατίστηκε κρατήρας, ενώ ο πλανήτης είχε επιπτώσεις σε ολόκληρη την επιφάνεια του.σε αυτό το διάστηµα ο πλανήτης ήταν ηφαιστειακά ενεργός. Τροχιά του Ερµή Ο Ερµής έχει την πιο εκκεντρική τροχιά όλων των πλανητών.η εκκεντρότητα του είναι 0,21 µε την απόστασή του από τον Ήλιο που κυµαίνονται από 46 έως χιλιόµετρα. Χρειάζονται 88 ηµέρες για να ολοκληρώσει µια τροχιά. Η µεγαλύτερη ταχύτητα του πλανήτη όταν είναι κοντά σε περιήλιο προκύπτει από τη µεγαλύτερη απόσταση που καλύπτει σε κάθε 5 ηµερών διάστηµα. Το µέγεθος των σφαιρών, αντιστρόφως ανάλογη µε την απόστασή τους από τον ήλιο, χρησιµοποιείται για να δείξει τη ηλιοκεντρική απόσταση. Το γεγονός αυτό αλλάζει απόσταση από τον Ήλιο, σε συνδυασµό µε 3:2 απήχηση σπιν-τροχιάς περιστροφής του πλανήτη γύρω από τον άξονά της, να οδηγήσει σε πολύπλοκες παραλλαγές της θερµοκρασίας της επιφάνειας. Η τροχιά του Ερµή έχει την τάση µε 7 βαθµούς µε το επίπεδο της τροχιάς της Γης (η εκλειπτική). Ως αποτέλεσµα, οι διελεύσεις του Ερµή πέρα από το πρόσωπο του Ήλιου µπορεί να συµβεί µόνο όταν ο πλανήτης διέρχεται από το επίπεδο της εκλειπτικής κατά τη στιγµή βρίσκεται µεταξύ της Γης και του Ήλιου.. 22