Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

Transcript

1 Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Κοσμάς Γαζέας

2 Οι γίγαντες αέριοι πλανήτες

3 ΔΙΑΣ Ο Δίας είναι ο 5ος και μεγαλύτερος του πλανητικού μας συστήματος και βρίσκεται σε απόσταση περίπου km από τον Ήλιο. Η ύπαρξη του είναι γνωστή από την αρχαιότητα και είναι ο μεγαλύτερος πλανήτης του Ηλιακού μας συστήματος με μάζα μεγαλύτερη από το άθροισμα των μαζών όλων των άλλων πλανητών του Ηλιακού μας συστήματος. Ο Δίας έχει διάμετρο km περίπου, περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του σε 10 περίπου Γήινες ώρες και γύρω από τον Ήλιο σε 12 γήινα χρόνια περίπου. Η μέση επιφανειακή του θερμοκρασία είναι -110 C. Η ατμόσφαιρα του αποτελείται κυρίως από υδρογόνο (90%) και ήλιο με μικρές ποσότητες μεθανίου, υδρατμών και αμμωνίας.

4 ΔΙΑΣ Ο Δίας έχει δυναμικά εξελισσόμενο καιρό με δομές νεφών που αλλάζουν μέσα σε χρονικό διάστημα ακόμα και λίγων ωρών. Χαρακτηριστικό γνώρισμα του Δία είναι η μεγάλη κόκκινη κηλίδα που πιστεύεται ότι είναι ένας τεράστιος μόνιμος κυκλώνας. Εκτός από τους 66 δορυφόρους του, τους 4 μεγαλύτερους από τους οποίους ανακάλυψε ο Γαλιλαίος το 1610 (Καλλιστώ, Ευρώπη, Γανυμήδης και Ιώ), έχει και ένα αχνό σύστημα δακτυλίων που ανακαλύφθηκε από την αποστολή Voyager 1 και που αποτελούνται κυρίως από μικροσκοπικά σωματίδια.

5 ΔΙΑΣ Η διαστημική αποστολή Galileo οδηγήθηκε στο συμπέρασμα πώς αυτοί οι δακτύλιοι προήλθαν από την σύγκρουση μετεωριτών με δορυφόρους του Δία. Ιώ Ευρώπη Γανυμήδης Καλλιστώ

6 ΔΙΑΣ

7 ΔΙΑΣ Τις περισσότερες πληροφορίες και φωτογραφίες αυτού του πλανήτη τις έχουμε από τις διαστημικές αποστολές Pioneer 10 (1973), Pioneer 11 (1974), (1974), Voyager 1 (1979), Voyager 2 (1979) της ΝΑΣΑ και η αποστολή Galileo(1989) της ΝΑΣΑ και ΕΣΑ. Η πρόσφατη διαστημική αποστολή Cassini/Huygens της NASA και της (ESA) βρήκε πως η μαγνητόσφαιρα του Δία εκτείνεται σε εύρος 30 φορές την ακτίνα του. Η πιθανή μελλοντική αποστολή Jupiter Icy Moons Orbiter (~2015) θα μελετήσει την ιστορία της δημιουργίας 3 εκ των δορυφόρων του Δία: Καλλιστώ, Γανυμήδης και Ευρώπη.

8 ΔΙΑΣ Το ενδιαφέρον επικεντρώνεται σε αυτούς τους δορυφόρους λόγω των σημαντικών ενδείξεων που υπάρχουν (από τα στοιχεία που συνέλεξε το διαστημόπλοιο Galileo για την ύπαρξη ωκεανών κάτω από την παγωμένη επιφάνεια τους άλλα και χημικών στοιχείων που είναι απαραίτητα για την ύπαρξη ζωής. Ευρώπη Εγκέλαδος (δορυφόρος Κρόνου)

9 Η ερυθρή κηλίδα του Δία Μια τεράστια καταιγίδα (κυκλώνας), η οποία παρατηρείται τα τελευταία 400 χρόνια (εποχή Γαλιλαίου).

10 Ο Δίας εμφανίζει σέλας Το ισχυρό μαγνητικό πεδίο του Δία εγκλωβίζει τα φορτισμένα σωματίδια του ηλιακού ανέμου και δημιουργεί το φαινόμενο του σέλαος, όπως συμβαίνει και στη Γη.

11 Ο κομήτης Shoemaker-Levy 9 (1993e) Το 1993 μια ομάδα ερευνητών ανακάλυψε ένα παράξενο ουράνιο σώμα. Αποτελούνταν από πολλά μικρά τμήματα, και το καθένα από αυτά είχε ουρά. Μελέτες έδειξαν ότι το σώμα αυτό ήταν σε τροχιά σύγκρουσης με τον Δία. Ήταν ένας κομήτης, ο οποίος διαλύθηκε από το ισχυρό βαρυτικό πεδίο του Δία.

12 24 Ιουλίου 1994 Ο κομήτης Shoemaker-Levy 9 (1993e) κατά τη σύγκρουσή του με τον Δία

13 24 Ιουλίου 1994 Κομήτης Shoemaker Levy 9 Τον Ιούλιο του 1994 έπεσε στον Δία ένας κομήτης Πριν πέσει όμως τεμαχίστηκε σε πολλά κομμάτια, ως αποτέλεσμα ελκτικών δυνάμεων Συνολικά έπεσαν 21 κομμάτια, τα μεγαλύτερα από τα οποία είχαν διαστάσεις ~4 km Το κάθε κομμάτι που συγκρούστηκε δημιούργησε «τρύπες» διαμέτρου km Η ενέργεια που εκλύθηκε εκτιμάται ότι είναι περίπου 6 εκατ. μεγατόνοι ΤΝΤ Αυτό αντιστοιχεί σε 600 φορές το σύνολο των πυρηνικών αποθεμάτων του πλανήτη μας

14

15 ΚΡΟΝΟΣ Ο Κρόνος είναι ο 6ος του πλανητικού μας συστήματος σε απόσταση περίπου km από τον Ήλιο. Η ύπαρξη του είναι γνωστή από την αρχαιότητα και είναι ένας ιδιαίτερα όμορφος πλανήτης του Ηλιακού μας συστήματος με πολλούς επιφανειακούς χρωματισμούς.

16 ΚΡΟΝΟΣ Διαθέτει ένα εκτεταμένο σύστημα δακτυλίων, το οποίο είναι και το χαρακτηριστικό γνώρισμα του πλανήτη αυτού. Πιστεύεται ότι οι δακτύλιοι δημιουργήθηκαν από την καταστροφή δορυφόρων του Κρόνου λόγω συγκρούσεων κομητών ή μετεωριτών στην επιφάνεια τους. Οι διαφορετικοί δακτύλιοι αποτελούνται και από διαφορετικά στοιχεία (σκόνη, βράχοι, πάγος, κτλ).

17 ΚΡΟΝΟΣ Ο Κρόνος έχει διάμετρο km περίπου και περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του σε 10.5 περίπου γήινες ώρες και γύρω από τον Ήλιο σε 29.5 γήινα χρόνια. Η μέση επιφανειακή του θερμοκρασία είναι -130 C. Η ατμόσφαιρα του αποτελείται κυρίως από υδρογόνο (97%), ήλιο (3%) και λίγο μεθάνιο.

18

19 ΚΡΟΝΟΣ Είναι ενδιαφέρον ότι η πυκνότητα του είναι μικρότερη από αυτή του νερού. Έχουν παρατηρηθεί να πνέουν στην επιφάνεια του ισχυροί άνεμοι, με ταχύτητες περίπου 1500 km/h.

20 ΚΡΟΝΟΣ Έχει μεγάλο αριθμό δορυφόρων. Συνολικά έχουν βρεθεί μέχρι στιγμής 33 δορυφόροι.

21 Αφθονία νερού σε δορυφόρους Δία και Κρόνου Ευρώπη (δορυφόρος Δία) Εγκέλαδος (δορυφόρος Κρόνου)

22 Ο Εγκέλαδος έχει πίδακες νερού

23 Ο Εγκέλαδος έχει πίδακες νερού

24

25

26

27

28 ΚΡΟΝΟΣ Τις περισσότερες πληροφορίες και φωτογραφίες αυτού του πλανήτη τις έχουμε από τις διαστημικές αποστολέςpioneer 11 ( ), Voyager 1 (1980), Voyager 2 (1981) της NASA. Σε εξέλιξη είναι η διαστημική αποστολή Cassini/Huygens (από το 1997) της NASA και της Ευρωπαϊκής διαστημικής εταιρίας (ESA). Η αποστολή Cassini έχει σαν κύριους στόχους τον καθορισμό σε τρεις διαστάσεις της δομής και της δυναμικής συμπεριφοράς των δακτυλίων του Κρόνου, τον καθορισμό της γεωλογικής ιστορίας των δορυφόρων του πλανήτη, την μέτρηση της δομής και της δυναμικής συμπεριφοράς της μαγνητόσφαιρας του Κρόνου, την μελέτη της δυναμικής συμπεριφοράς της ατμόσφαιρας του Κρόνου και των νεφών του, την μελέτη της μεταβλητότητας των νεφών που παρουσιάζονται στον Τιτάνα και πολλά άλλα.

29 Ο δορυφόρος του Κρόνου Τιτάνας Ο Τιτάνας είναι ο μεγαλύτερος δορυφόρος του Κρόνου. Ανακαλύφθηκε το 1655 από τον Ολλανδό αστρονόμο Christiaan Huygens. Έχει διάμετρο 5150 km και περιφέρεται γύρω από τον Κρόνο σε 16 ημέρες. Χαρακτηριστικό του δορυφόρου αυτού είναι η πυκνή ατμόσφαιρά του, από νέφη μεθανίου (CH 4 ). Ο Τιτάνας, όπως φαίνεται στο ορατό (αριστερά), στο υπέρυθρο (κέντρο) και με πολωμένο υπέρυθρο φως (δεξιά).

30 Ο δορυφόρος του Κρόνου Τιτάνας Η αποστολή Cassini/Huygens (ESA, NASA 1997) έφτασε στον Τιτάνα το 2004 και έστειλε φωτογραφίες από εξαιρετικά κοντινή απόσταση. Το 2005 η ειδικά σχεδιασμένη συσκευή Huygens που διέθετε προσεδαφίστηκε επιτυχώς στην επιφάνεια του Τιτάνα, λαμβάνοντας εικόνες από την επιφάνειά του και μετρήσεις για τη χημική σύσταση της ατμόσφαιρας.

31 Ο δορυφόρος του Κρόνου Τιτάνας Κατά τη προσέγγιση της συσκευής Huygens έγιναν ορατά βουνά και κοιλάδες στην επιφάνεια του Τιτάνα. Πολύ σημαντική είναι η ανακάλυψη λιμνών στην επιφάνεια, αλλά και ένα εκτεταμένο δίκτυο ποταμών που καλύπτει ολόκληρο το δορυφόρο.

32

33 ΟΥΡΑΝΟΣ Ο Ουρανός είναι ο 7ος του πλανητικού μας συστήματος και, σε μέγεθος, ο 3ος μετά το Δία και τον Κρόνο. Ανακαλύφθηκε το 1781 από τον William Herschel. Έχει διάμετρο km περίπου, περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του σε 18 περίπου γήινες ώρες και περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο σε 84 γήινα χρόνια. H απόστασή του από τον Ήλιο είναι περίπου km.

34 ΟΥΡΑΝΟΣ Έχει τον άξονα περιστροφής του σχεδόν παράλληλο στο επίπεδο της τροχιάς του γύρω από τον Ήλιο. Πιστεύεται ότι η αιτία για αυτό το παράδοξο είναι μια σύγκρουσή του με κάποιο άλλο μεγάλο πλανητικό σώμα, σύγκρουση που πιθανά έγινε στην πρώιμη ιστορία του πλανητικού μας συστήματος.

35 ΟΥΡΑΝΟΣ Η μέση επιφανειακή του θερμοκρασία είναι -200 C (μπορεί να πέσει μέχρι και -225 C). Η ατμόσφαιρά του αποτελείται κυρίως από υδρογόνο (H) και ήλιο (He), που είναι και τα στοιχεία που προϋπήρχαν στο Σύμπαν. Το χρώμα του πλανήτη Ουρανού είναι γαλάζιο και ο λόγος είναι ότι το λίγο μεθάνιο που υπάρχει στην ατμόσφαιρά του απορροφά το κόκκινο φως. Ένα άλλο ενδιαφέρον χαρακτηριστικό αυτού του πλανήτη είναι ότι, όπως ο Κρόνος και ο Δίας, έχει ένα σύστημα λεπτών δακτυλίων. Οι δακτύλιοι αυτοί, που είναι τουλάχιστον 11, αποτελούνται από σωματίδια πετρώδους και ανθρακώδους σύστασης.

36 ΟΥΡΑΝΟΣ?

37 ΟΥΡΑΝΟΣ Στις 22 Μαΐου 2013 έγινε απόκρυψη ενός αστέρα από του Ουρανό και οι δακτύλιοι παρατηρήθηκαν ξανά, επαληθεύοντας την ήδη υπάρχουσα γνώση μας για την ύπαρξή τους.

38 ΟΥΡΑΝΟΣ Έχει μεγάλο αριθμό δορυφόρων (27). Τις περισσότερες πληροφορίες και φωτογραφίες αυτού του πλανήτη τις έχουμε από την διαστημική αποστολή Voyager 2 της NASA, που πέρασε κοντά του τον Ιανουάριο του Οι 5 μεγαλύτεροι δορυφόροι του Ουρανού: Miranda, Ariel, Umbriel, Titania και Oberon

39 ΟΥΡΑΝΟΣ Οι 5 μεγαλύτεροι δορυφόροι του Ουρανού: Miranda, Ariel, Umbriel, Titania και Oberon

40 ΠΟΣΕΙΔΩΝΑΣ Ο Ποσειδώνας είναι ο 8ος του πλανητικού μας συστήματος και βρίσκεται σε απόσταση περίπου km από τον Ήλιο. Ανακαλύφθηκε το 1846 από τον Γερμανό Johann Gottfried Galle, του αστεροσκοπείου του Βερολίνου, και από το φοιτητή Louis d'arrest, οι οποίοι αξιοποίησαν τη θεωρητική πρόβλεψη του Γάλλου αστρονόμου Leverrier. Έχει διάμετρο km, περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του σε 16 περίπου γήινες ώρες και περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο σε 165 γήινα χρόνια. Η μέση επιφανειακή του θερμοκρασία είναι -180 C.

41 ΠΟΣΕΙΔΩΝΑΣ Η ατμόσφαιρα του αποτελείται κυρίως από υδρογόνο, ήλιο, υδρατμούς και μεθάνιο (μόλις 2%). Το χρώμα του πλανήτη Ποσειδώνα είναι γαλάζιο, όπως και του Ουρανού, και ο λόγος είναι ότι το λίγο μεθάνιο που υπάρχει στην ατμόσφαιρά του απορροφά το κόκκινο φως.

42 ΠΟΣΕΙΔΩΝΑΣ Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό αυτού του πλανήτη είναι ότι έχουν παρατηρηθεί να πνέουν στην επιφάνεια του οι ισχυρότεροι άνεμοι από όλους τους άλλους πλανήτες του Ηλιακού μας συστήματος, με ταχύτητες μεγαλύτερες από 2000 km/h.

43 ΠΟΣΕΙΔΩΝΑΣ Άλλο ένα ενδιαφέρον γνώρισμα αυτού του πλανήτη είναι ότι έχει δακτυλίους, όπως ο Κρόνος, ο Δίας και ο Ουρανός.

44 ΠΟΣΕΙΔΩΝΑΣ Έχει 14 δορυφόρους. Τις περισσότερες πληροφορίες και φωτογραφίες αυτού του πλανήτη τις έχουμε από το διαστημόπλοιο Voyager 2 της NASA, που πέρασε κοντά του τον Αύγουστο του Μερικοί από τους πιο γνωστούς δορυφόρους του Ποσειδώνα, ο Τρίτωνας και η Νηρηίδα.

45 ΝΑΝΟΙ ΠΛΑΝΗΤΕΣ Ο Πλούτωνας ανακαλύφθηκε το 1930 από τον Αμερικανό αστρονόμο Clyde Tombaugh. Έχοντας διάμετρο περίπου 2280 km είναι ακόμα μικρότερος και από τη Σελήνη. Από το 2006 θεωρείται πλέον νάνος πλανήτης. Η μέση απόστασή του από τον Ήλιο είναι περίπου km.

46 ΝΑΝΟΙ ΠΛΑΝΗΤΕΣ Περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του με φορά αντίθετη από τους άλλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος σε 6.4 γήινες ημέρες. Όπως και ο πλανήτης Ουρανός, ο άξονας περιστροφής του Πλούτωνα είναι σχεδόν παράλληλος προς το επίπεδο της τροχιάς του γύρω από τον Ήλιο.

47 ΝΑΝΟΙ ΠΛΑΝΗΤΕΣ Διανύει την εξαιρετικά έκκεντρη τροχιά του σε 248 χρόνια. Η επιφανειακή θερμοκρασία του είναι περίπου -220 C. Έχει πέντε δορυφόρους, τον Χάροντα, την Νύχτα, την Ύδρα, τη Στύγα και τον Κέρβερο.

48 ΝΑΝΟΙ ΠΛΑΝΗΤΕΣ Εξερεύνηση του Πλούτωνα με το New Horizons (NASA) (εκτόξευση το 2006 και προσέγγιση το 2015). Ανακαλύφθηκε ότι έχει ατμόσφαιρα, ενώ στην επιφάνειά του υπάρχουν λίμνες και ποτάμια από μεθάνιο, ενώ έχει πολλά απόκρημνα βουνά.

49 ΝΑΝΟΙ ΠΛΑΝΗΤΕΣ Οι υπόλοιποι νάνοι πλανήτες είναι κυρίως Μεταποσειδώνια Αντικείμενα (ΤΝΟ) και εκτελούν έκκεντρες τροχιές γύρω από το Ηλιακό Σύστημα με πολύ μεγάλες περιόδους. Η εξερεύνησή τους δεν έχει πραγματοποιηθεί λεπτομερώς και σήμερα γνωρίζουμε μόνο την ύπαρξή τους και τα τροχιακά τους χαρακτηριστικά. Σε ελάχιστες περιπτώσεις έχουμε πληροφορίες για τις διαστάσεις τους, χάρη στις αποκρύψεις αστέρων που δημιουργούν στο πέρασμά τους.

50 ΝΑΝΟΙ ΠΛΑΝΗΤΕΣ Ο νάνος πλανήτης Haumea διαθέτει δύο δορυφόρους και σύστημα δακτυλίων! Η ανακάλυψη έγινε το 2017 με τη μέθοδο της επιπρόσθησης, όταν δηλαδή ο νάνος πλανήτης απέκρυψε ένα μακρινό αστέρα.

51 Οι δορυφόροι του Ηλιακού Συστήματος

52 Συγκεντρωτικός πίνακας με τα βασικότερα στοιχεία των πλανητών Όνομα Πλανήτη Κλίση τροχιάς (μοίρες) Κλίση άξονα (μοίρες) Περίοδος περιφοράς (ημέρες) Περίοδος περιστροφής (ημέρες) Περίοδος περιστροφής (ώρες) Εκκεντρότητα τροχιάς Ερμής 7 0,01 87, ,5 0,206 Αφροδίτη 3,394 2,6 (177,4) 224, ,5 0,007 Γη 0 23,45 365, ,935 0,017 Άρης 1,85 25, ,623 0,094 Δίας 1,308 3, ,925 0,049 Κρόνος 2,488 26, ,656 0,057 Ουρανός 0,774 82,14 (97,86) ,24 0,046 Ποσειδώνας 1,774 29, ,11 0,011

53 Συγκεντρωτικός πίνακας με τα βασικότερα στοιχεία των πλανητών Όνομα Πλανήτη Ακτίνα στον Ισημερινό (km) Μάζα (10 24 Kg) Πυκνότητα (gr/cm 3 ) Ταχύτητα Διαφυγής (km/sec) Μέση Θερμοκρασία ( C) Μέση απόσταση από Ήλιο (km) Αριθμός Δορυφόρων Ερμής ,330 5,427 4, Αφροδίτη ,869 5,243 10, Γη ,97 5,515 11, Άρης ,642 3,933 5, Δίας ,6 1,326 59, Κρόνος ,5 0,687 35, Ουρανός ,83 1,270 21, Ποσειδώνας ,4 1,638 23,

54 Συγκεντρωτικός πίνακας με τα βασικότερα στοιχεία των πλανητών (κάποια στοιχεία μπορεί να επαναλαμβάνονται στους προηγούμενους πίνακες)

55 ΑΣΤΕΡΟΕΙΔΕΙΣ Οι αστεροειδείς είναι βραχώδη σώματα μικρής μάζας (μικροί πλανήτες) και είναι μικρά κομμάτια πλανητικής ύλης που περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο. Ο πρώτος από αυτούς ανακαλύφθηκε το βράδυ της πρωτοχρονιάς του 1801 από τον Ιταλό Giuseppe Piazzι και ονομάστηκε Δήμητρα (Ceres), προς τιμή της θεάς της γεωργίας και προστάτιδας της Σικελίας, γενέτειρας του Piazzi. Μετά την ανακάλυψη της Δήμητρας, βρέθηκαν κι άλλοι αμυδροί "πλανήτες" που περιφέρονταν σε αποστάσεις από τον Ήλιο μεταξύ του Άρη και του Δία, η «κύρια ζώνη» των οποίων καταλαμβάνει το χώρο ενός δακτυλίου μεταξύ 2.0 και 4.2 AU.

56 ΑΣΤΕΡΟΕΙΔΕΙΣ Όλοι τους έμοιαζαν με αστέρια, επειδή ο δίσκος του ήταν πολύ μικρός για να μπορεί να διακριθεί με τα όργανα που διέθεταν την εποχή εκείνη οι αστρονόμοι και, συνεπώς, έδιναν σημειακές εικόνες στο τηλεσκόπιο. Έτσι το 1802 επινοήθηκε ο όρος αστεροειδής (asteroid) για να τους περιγράψει. Σήμερα είναι γνωστοί περισσότεροι από , αλλά μόνο 33 έχουν διάμετρο μεγαλύτερη από 200 km.

57 ΑΣΤΕΡΟΕΙΔΕΙΣ Οι περισσότεροι αστεροειδείς περιφέρονται σε αποστάσεις από τον Ήλιο μεταξύ του Άρη και του Δία, η «κύρια ζώνη» των οποίων καταλαμβάνει το χώρο ενός δακτυλίου μεταξύ 2.0 και 4.2 AU.

58 ΑΣΤΕΡΟΕΙΔΕΙΣ Το 5% περίπου των αστεροειδών έχουν πολύ έκκεντρες τροχιές, οι οποίες τέμνουν τις τροχιές ενός ή και περισσότερων πλανητών, συγκεκριμένα της Γης, του Άρη, του Δία ή του Κρόνου. Η τροχιά του Χείρωνα τέμνει ακόμα και την τροχιά του Ουρανού! Η μελέτη της κίνησης των αστεροειδών, των οποίων η τροχιά τέμνει την τροχιά των γήινων πλανητών, παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, δεδομένου ότι θα μπορούσαν να συντριβούν πάνω σε κάποιον από αυτούς (Near Earth Objects NEO). Το ενδεχόμενο μιας τέτοιας σύγκρουσης είναι πολύ σπάνιο, αν και καθόλου απίθανο.

59 ΚΟΜΗΤΕΣ Οι κομήτες, αν και είναι μικροί, αποτελούν τα ογκωδέστερα σώματα του Ηλιακού Συστήματος. Σε όγκο, ξεπερνούν ακόμη και τις διαστάσεις του Ήλιου. Αυτό σημαίνει ότι είναι πολύ αραιοί, και συνεπώς σχεδόν διαφανείς! Είναι παγωμένα σώματα και αποτέλεσαν τα πρώτα που δημιουργήθηκαν στο Ηλιακό Σύστημα. Ο κομήτης C/2009 P1 (Garradd)

60 Οι κομήτες στην αρχαιότητα Η ποικιλία του σχήματος των κομητών οδήγησε τους αρχαιους Έλληνες να τους κατατάξουν σε 9 κατηγορίες: πωγωνίαι, ακόντιοι ξιφίαι, κυπάρισσοι, πιθίαι, κερατίαι, λαμπαδίαι, ιππείοι, δισκοειδείς Εντυπωσίαζαν με την εμφάνισή τους, τρομοκρατούσαν τον κόσμο, ενώ πιστευόταν ότι προμήνυαν καταστροφές. Όντας προκατειλημμένοι, οι άνθρωποι θεωρούσαν τους κομήτες οιωνούς κακών γεγονότων, θανάτων, ατυχών μαχών, σεισμών και καταστροφών γενικότερα. Ακόμη και μέχρι πολύ πρόσφατα (19 ος αι. μ.χ.) πιστευόταν ότι οι κομήτες κατοικούνται!

61 Ο πιο γνωστός κομήτης ίσως να αποτελεί ο κομήτης του Halley, ο οποίος παρατηρείται για χιλιετίες και αποτέλεσε το αντικείμενο μελέτης από τους αστρονόμους για αιώνες. Η τελευταία διέλευση του κομήτη του Halley κοντά από τη Γη ήταν το 1986, ενώ η περιοδική τροχιά του γύρω από τον Ήλιο, τον φέρνει κοντά μας κάθε 76 χρόνια.

62 Η ανακάλυψη του κομήτη του Halley To 1705 o Edmund Halley υπολόγισε την τροχιά του «Μεγάλου Κομήτη του 1682», βασισμένος στους νόμους του Νεύτωνα. Διαπίστωσε ότι η τροχιά αυτού του κομήτη ήταν ίδια με αυτή των κομητών που εμφανίστηκαν το 1531 και το Υπέθεσε ότι ο κομήτης είναι ο ίδιος σε όλες τις περιπτώσεις, και προέβλεψε για πρώτη φορά ότι θα εμφανιστεί το Ο κομήτης όντως επισκέφηκε τη Γη το 1758, όπως πολύ σωστά προέβλεψε. Δυστυχώς όμως ο Edmund Halley απεβίωσε το 1746 και δεν τον είδε.

63

64 Η δομή των κομητών Τα κύρια χαρακτηριστικά ενός κομήτη είναι: Πυρήνας (αποτελεί το 99% όλης της μάζας του κομήτη) Κεφαλή ή κόμη (έχει έκταση χιλιομέτρων) ουρά ιόντων ουρά σκόνης κόμη πυρήνας Ουρά (η οποία παρουσιάζεται συνήθως με δύο μορφές) ουρά σκόνης (1-100 εκατομμύρια χιλιόμετρα) ουρά ιόντων (100 εκατομμύρια χιλιόμετρα)

65 Τι είναι οι κομήτες; Οι κομήτες μελετήθηκαν συστηματικά από τον Tycho Brahe τον 16 ο αιώνα. Παρατηρώντας τον κομήτη του 1577 ο Tycho Brahe διαπίστωσε ότι οι κομήτες δεν είναι ατμοσφαιρικά φαινόμενα. Η αποστάσεις τους απο τη Γη είναι πολύ μεγάλες (πέρα από τη Σελήνη). Σύγχρονες φασματοσκοπικές μελέτες έδειξαν ότι οι κομήτες αποτελούνται κυρίως από παγωμένο νερό, με ελάχιστες ποσότητες μεθανίου, αμμωνίας και διοξειδίου του άνθρακα (H 2 O, CH 4, ΝΗ 3, CO 2 ) και πολλά άλλα πολύπλοκα οργανικά μόρια σε μικρότερες ποσότητες. Πρόσφατα έχουν ανιχνευτεί οργανικά υλικά όπως το ανθρακοπυρίτιο (SiC) ή ακόμη και μικρά διαμάντια. Το μοντέλο αυτό προτάθηκε από τον Fred Whipple το 1950 και είναι γνωστό ως το μοντέλο της «βρώμικης χιονόμπαλας».

66 Ο κομήτης C/1996 B2 (Hyakutake)

67

68

69 Η προέλευση των κομητών Οι κομήτες συνήθως έχουν πολύ μεγάλες τροχιακές περιόδους ή αρκετά μικρές. Αυτό οδήγησε στο συμπέρασμα ότι υπάρχουν δύο περιοχές, από όπου προέρχονται. Το σύνολο των κομητών δεν ξεπερνά σε μάζα 2-40 φορές τη μάζα της Γης

70 Η ζώνη Kuiper Ζώνη Kuiper ( AU) Οι κομήτες από αυτήν την περιοχή έρχονται στο εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα από αλληλεπιδράσεις με πλανήτες και κυρίως τον Δία.

71 To νέφος Οort Νέφος Oort ( AU) Εκτιμάται ότι υπάρχουν περίπου 500 δισεκατομμύρια κομήτες σε αυτήν την περιοχή. Πλησιάζουν το Ηλιακό Σύστημα από αλληλεπιδράσεις με γειτονικούς αστέρες.

72

73 Οι τροχιές των κομητών

74 Ο κομήτης C/1996 B2 (Hyakutake) φωτο: Κοσμάς Γαζέας

75 Ο κομήτης C/1995 O1 (Hale-Bopp) φωτο: Κοσμάς Γαζέας

76 Ο κομήτης C/2006 P1 (McNaught) (2007)

77 Ο κομήτης Lovejoy (2011)

78 Μέγεθος κομητών Η συνολική μάζα ενός κομήτη είναι περίπου 2-3 δισ. τόνοι Οι περισσότεροι κομήτες έχουν πυρήνα διαστάσεων περίπου 10 km Το μέγεθος ενός κομήτη εξαρτάται από την απόσταση του περιηλίου του. Καθώς ο κομήτης εξαχνώνεται, ο πάγος απεγκλωβίζει τα αέρια και η διάμετρος της κόμης/κεφαλής μπορεί να φτάσει ακόμη και τα km Η ουρά των κομητών σχηματίζεται όταν αυτοί πλησιάζουν τον Ήλιο. Το μήκος τους μπορεί να φτάσει ακόμη και το km

79 ΓΗ ΣΕΛΗΝΗ

80

81

82 Η κινητική ενέργεια των κομητών Οι κομήτες ταξιδεύουν με ταχύτητες που μπορούν να αγγίξουν τα 60 km/s = km/h Comet ISON (70 λεπτά εκθέσεων, 14 Νοεμβρίου 2013, by Bruce Gary

83 Πιθανές συγκρούσεις με τη Γη

84 Για 140 εκατομμύρια χρόνια οι δεινόσαυροι επικρατούσαν πάνω στη Γη. Πριν 65 εκατομμύρια χρόνια εξαφανίστηκαν ξαφνικά. Σήμερα υποστηρίζουμε ότι κάποιος κομήτης ή αστεροειδής με διάμετρο το πολύ 10 km συγκρούστηκε με τη Γη, προκαλώντας μια σχεδόν ολοκληρωτική καταστροφή για τη ζωή του πλανήτη. Ίχνη συγκρούσεων έχουμε πολλά (π.χ. κρατήρες στις ερήμους)

85 Η έκρηξη της Tunguska Στις 30 Ιουνίου 1908 συνέβη μια τρομακτική έκρηξη στην περιοχή Tunguska της Σιβηρίας. Η έκρηξη ακούστηκε σε απόσταση 1000 km, ενώ κατέστρεψε μια μεγάλη δασική έκταση. Το σύννεφο καπνού και σκόνης που δημιουργήθηκε από την έκρηξη έγινε αντιληπτό ακόμη και από την Καλιφόρνια! Δε βρέθηκε όμως κρατήρας, ούτε θραύσματα πετρωμάτων, παρά μόνο ελάχιστα.

86 Η έκρηξη της Tunguska Σήμερα πιστεύουμε ότι η έκρηξη αυτή οφείλεται είτε σε έναν κομήτη (ο οποίος έλιωσε αμέσως μετά τη σύγκρουση) είτε σε έναν μικρό αστεροειδή που εξεράγη στην ατμόσφαιρα, λίγο πριν πέσει στη Γη και δημιουργήσει κρατήρα.

87 Chelyabinsk, Ρωσία, 15 Φεβρουαρίου 2013 Κάτι ανάλογο έγινε στις 15 Φεβρουαρίου 2013, όταν ένας μικρός αστεροειδής διαμέτρου 17 μέτρων έπεσε στην περιοχή Chelyabinsk της Ρωσίας και εξεράγη στον αέρα, σε ύψος km από το έδαφος.

88 Γιατί μελετούμε τους κομήτες; Οι κομήτες είναι μικρά σώματα, που δεν έχουν αλλάξει καθόλου από την εποχή που δημιουργήθηκε το Ηλιακό Σύστημα. Η επίσκεψή τους στο Ηλιακό Σύστημα (δίπλα στον Ήλιο και τη Γη) μας δίνει την ευκαιρία να μελετήσουμε τα αρχικά στάδια της δημιουργίας, δίνοντας πληροφορίες για το Ηλιακό Σύστημα, την ιστορία του και του μέλλοντός του. Οι μελλοντικές διαστημικές διαστημικές αποστολές αποσκοπούν αποστολές αποσκοπούν στην προσέγγιση στην προσέγγιση διαστημοπλοίων σε διαστημοπλοίων κομήτες, ακόμη και σε προσεδάφιση κομήτες, ακόμη σε και αυτούς, προσεδάφιση για τη χημική, σε αυτούς, γεωλογική για τη και χημική, βιολογική γεωλογική μελέτη των και παγωμένων βιολογική μελέτη αυτών των σωμάτων. παγωμένων αυτών σωμάτων.

89 Γιατί μελετούμε τους κομήτες; Οι κομήτες και οι αστεροειδείς είναι μικρά σώματα που πιθανόν να αποτελούν τα συντρίμμια μιας ατυχούς προσπάθειας να σχηματιστεί κάποιος πλανήτης. Τα υλικά που αποτελούνται οι πλανήτες είναι όμοια με αυτά των αστεροειδών. Οι επιφάνειες πολλών πλανητών έχουν νερό και οργανικά υλικά, όμοια με αυτά των κομητών. Έτσι, μελετώντας τα μικρά αυτά σώματα, μπορούμε να μελετήσουμε και τη σύσταση των πλανητών όταν αυτοί δημιουργήθηκαν. Ειδικά για τους κομήτες και αστεροειδείς με τροχιές κοντά στη Γη, οι μελέτες είναι πιο εντατικές, τόσο για την αποφυγή κάποιας πρόσκρουσης, όσο και γιατί στο παρελθόν τόσο η Γη όσο και η Σελήνη έχει συγκρουστεί με εκατομμύρια σώματα μικρής μάζας.

90 Οι κομήτες και η προέλευση της ζωής Οι κομήτες εμπλουτίζουν το Ηλιακό Σύστημα με οργανικά υλικά και νερό. Σε αυτούς οφείλεται το φαινόμενο των διαττόντων αστέρων που συμβαίνει συχνά. Η Γη βομβαρδίζεται καθημερινά με πολλούς τόνους σκόνης (οργανικά υλικά και πέτρες) από τους κομήτες και τους αστεροειδείς. Έχουν ανιχνευθεί οργανικά μόρια (κυανομεθάνιο: CH 3 CN, φορμαλδεΰδη: Η 2 CΟ), ακόμη και πολυμερισμένα υλικά, αμινοξέα και ανθρακούχες ενώσεις. Η πτώση τέτοιων υλικών στη Γη, σε συνδυασμό με το άφθονο νερό, θα μπορούσε κάλλιστα να αποτελέσει την αρχή δημιουργίας των πρώτων κυττάρων.

91 Χημική σύσταση κομητών Πώς έφτασε το νερό στη Γη; Οι κομήτες αποτελούνται κυρίως από νερό (πάγος) και αέρια (CO και CΟ 2 ). Το υλικό αυτό είναι ανακατεμένο με ένα πλήθος οργανικών υλικών (C, O, H, N, S). Η επιφάνεια των κομητών είναι πολύ σκοτεινή και ελάχιστα ανακλαστική. Ο πυρήνας του κομήτη του Halley ανακλά περίπου το 4% του φωτός που πέφτει πάνω του, ενώ άλλοι κομήτες (Borrelly) ανακλούν μόλις το 2,4% με 3,0%. Συγκριτικά, η άσφαλτος αντανακλά 7% του φωτός που πέφτει πάνω της.

92 Διαστημικές αποστολές στους κομήτες IUE (1978): Διαστημικό τηλεσκόπιο. Παρατήρησε 26 κομήτες στο υπεριώδες. Ανακάλυψε για πρώτη φορά διατομικό θείο (S 2 ) IRAS (1983): Ανακάλυψε σωματίδια σκόνης κομητών στο υπέρυθρο ICE (1985): Giotto (1985): Πέρασε μέσα απο την ουρά ιόντων του κομήτη Giacobini-Zinner Πέρασε πολύ κοντά από τον κομήτη του Halley το 1986 και από τον Grigg-Skjellerup το 1992, στέλνοντας εικόνες και μετρήσεις χημικής σύστασης. Sakigake (1996): Πέρασε κοντά από τον κομήτη Honda-Mrkos-Dadjusakova Galileo (1991): Πέρασε κοντά από τους αστεροειδείς Gaspra και Ida

93 Οι τρέχουσες διαστημικές αποστολές Stardust (NASA-1999): Πέρασε μέσα από την ουρά του κομήτη Wild 2 το 2004 και επέστρεψε δείγμα σωματιδίων πίσω στη Γη το Deep Impact (NASA-2005): Συγκρούστηκε με τον κομήτη Tempel 1 το 2005, εκτοξεύοντας υλικά του κομήτη στο διάστημα. Η ανάλυσή τους έδωσε πληροφορίες για το εσωτερικό του κομήτη. EPOXI (NASA-2010): Προσέγγισε τον κομήτη Hartley 2 και μελέτησε τη δραστηριότητά του και τη δομή της επιφάνειάς του. Rosetta (ESA-2004): Στόχος του ήταν να συναντηθεί με τον κομήτη Churyumov-Gerasimenko το 2014, να μπει σε τροχιά γύρω από αυτόν και να προσεδαφιστεί στην επιφάνειά του. Στην πορεία συνάντησε και δύο αστεροειδείς.

94 Ο κομήτης Churyumov-Gerasimenko

95 Ο κομήτης Churyumov-Gerasimenko

96 ΓΕΝΙΚΗ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ Ι Ύλη του μαθήματος "Το Σύμπαν που αγάπησα-εισαγωγή στην Αστροφυσική" Μ. Δανέζη και Ε. Θεοδοσίου, Εκδόσεις Δίαυλος Ηλιακό Σύστημα Οι παραπάνω διαφάνειες αναπτύσσονται στο παραπάνω βιβλίο στις σελίδες