Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

Transcript

1 Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Κοσμάς Γαζέας

2 Το Ηλιακό Σύστημα Οι τέσσερις εσωτερικοί πλανήτες, ο Ερμής, η Αφροδίτη, η Γη και ο Άρης αποτελούν τους λεγόμενους γήινους πλανήτες και αποτελούνται κυρίως από πετρώματα και μέταλλα. Οι τέσσερις εξωτερικοί πλανήτες ονομάζονται αέριοι γίγαντες. Από αυτούς, οι δύο μεγαλύτεροι, ο Δίας και ο Κρόνος αποτελούνται από υδρογόνο και ήλιο και οι άλλοι δύο, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας αποτελούνται από νερό, αμμωνία και μεθάνιο. Ήλιος Ερμής Αφροδίτη Γη Άρης Δίας Κρόνος Ουρανός Ποσειδώνας

3 Οι σχετικές διαστάσεις των πλανητών

4 ΕΡΜΗΣ Η ύπαρξη του πλανήτη Ερμή ήταν γνωστή από την αρχαιότητα. Πήρε το όνομά του από τον Θεό Ερμή, που ήταν ο αγγελιοφόρος των Ολύμπιων Θεών, επειδή φαινόταν να κινείται γρηγορότερα στον ουρανό από οποιονδήποτε άλλο πλανήτη. Ο Ερμής είναι ο εγγύτερος πλανήτης στον Ήλιο βρισκόμενος σε μέση απόσταση από αυτόν περίπου km. Το περιήλιό του, δηλαδή η κοντινότερη απόσταση του πλανήτη από τον Ήλιο, είναι περίπου km, ενώ το αφήλιο - η πιο μακρινή απόσταση από τον Ήλιο - είναι σχεδόν km. Είναι εσωτερικός πλανήτης και εμφανίζει φάσεις, όπως και η Σελήνη. Είναι ο μικρότερος πλανήτης στο Ηλιακό Σύστημα. Η διάμετρός του, 4900 km περίπου, είναι μόλις ~40% μεγαλύτερη από της Σελήνης και ~40% μικρότερη από της Γης.

5 ΕΡΜΗΣ Περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του σε 59 περίπου γήινες ημέρες και περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο σε 88 γήινες ημέρες. Η επιφάνειά του είναι διάσπαρτη από κρατήρες όπως και της Σελήνης. Η μέση επιφανειακή του θερμοκρασία είναι περίπου 170 C (από -173 C έως +427 C). Ο Ερμής έχει μια αραιότατη ατμόσφαιρα που αποτελείται κυρίως από ήλιο, ενώ δεν έχει κανένα δορυφόρο. Επειδή είναι εσωτερικός πλανήτης και βρίσκεται κοντά στον Ήλιο μπορεί να παρατηρηθεί μόνο λίγο πριν από την ανατολή του Ήλιου ή λίγο μετά το ηλιοβασίλεμα.

6 ΕΡΜΗΣ ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΕΣ ΑΠΟΣΤΟΛΕΣ Η πρώτη διαστημική αποστολή στον Ερμή είναι αυτή του Mariner 10, που πέρασε και από την Αφροδίτη, το Μέχρι τότε λίγα ήταν γνωστά για τον πλανήτη αυτόν επειδή ήταν δύσκολο να παρατηρηθεί με τα γήινα τηλεσκόπια. Ο Mariner 10 πραγματοποίησε πολλά πειράματα χρησιμοποιώντας υπέρυθρη ραδιομετρία, υπεριώδη φασματοσκοπία και ράδιο ανιχνευτές. Από τα σημαντικότερα αποτελέσματα της αποστολής αυτής είναι η διαπίστωση ότι ο Ερμής αποτελείται κατά 65% περίπου από μέταλλα και κατά το υπόλοιπο 35% από πυριτικά πετρώματα.

7 ΕΡΜΗΣ ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΕΣ ΑΠΟΣΤΟΛΕΣ Δύο σύγχρονες διαστημικές αποστολές έχουν στόχο τη μελέτη του πλανήτη Ερμή με σκοπό να απαντήσουν σε ερωτήματα σχετικά με τη μεγάλη πυκνότητα του Ερμή, τη γεωλογική του ιστορία, τη δομή του πυρήνα του, τη φύση του μαγνητικού του πεδίου, τα ασυνήθιστα υλικά στους πόλους του και τη φύση της ατμόσφαιράς του. Η αποστολή MESSENGER της NASA/USA (2004). Χαρτογράφησε σχεδόν ολόκληρο τον πλανήτη, συμπεριλαμβανομένων και των περιοχών που δεν είχαν χαρτογραφηθεί από το Mariner 10. Επιπλέον, είναι προγραμματισμένη να μελετήσει τη σύνθεση της επιφάνειας, της ατμόσφαιρας και της μαγνητόσφαιρας.

8 ΕΡΜΗΣ ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΕΣ ΑΠΟΣΤΟΛΕΣ Η αποστολή "BepiColombo" (συνεργασία της Ευρώπης ESA και της Ιαπωνίας JAXA). Η αποστολή αποτελείται από δύο οχήματα, το MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) και το MPO (Mercury Planetary Orbiter) και στοχεύει στην καλύτερη μελέτη του Ερμή, του μαγνητικού του πεδίου, του εσωτερικού του και της επιφάνειάς του. Η αποστολή προγραμματίζεται να ξεκινήσει το 2018 και αναμένεται να φτάσει στον Ερμή το 2021.

9 ΑΦΡΟΔΙΤΗ Ο 2ος πλανήτης του Ηλιακού μας Συστήματος είναι η Αφροδίτη και βρίσκεται σε απόσταση περίπου km από τον Ήλιο. Η ύπαρξη του είναι γνωστή από την αρχαιότητα. Στο λαό μας είναι γνωστός και ως Αυγερινός ή Αποσπερίτης. Η Αφροδίτη έχει διάμετρο km περίπου, περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό της σε 243 περίπου γήινες ημέρες, με φορά αντίστροφη από αυτή της Γης, και περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο σε 224 γήινες ημέρες. Επειδή είναι εσωτερικός πλανήτης, εμφανίζει φάσεις, όπως ο Ερμής και η Σελήνη.

10 ΑΦΡΟΔΙΤΗ Η Αφροδίτη έχει παρόμοιο μέγεθος και πυκνότητα με την Γη αλλά πολύ διαφορετική σύσταση της ατμόσφαιρας της, που είναι πολύ πυκνή. Αποτελείται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα (96%) και άζωτο (3%), χωρίς ίχνος υδρατμών. Τα παρατηρούμενα νέφη αποτελούνται από σταγονίδια θειικού οξέως. Η μέση επιφανειακή της θερμοκρασία είναι 482 C. Η υψηλότατη αυτή θερμοκρασία, ψηλότερη ακόμα και από του Ερμή (παρόλο που αυτός βρίσκεται πλησιέστερα στον Ήλιο), είναι αποτέλεσμα του φαινομένου του θερμοκηπίου.

11 ΑΦΡΟΔΙΤΗ Η ηλιακή ακτινοβολία περνά μέσα από τα νέφη και μετατρέπεται σε θερμότητα, η οποία λόγω της πυκνής ατμόσφαιρας διοξειδίου του άνθρακα δεν μπορεί να ξεφύγει με μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας και έτσι σταδιακά αυξάνεται η θερμοκρασία του πλανήτη. Λόγω της πλήρους νεφοκάλυψης της Αφροδίτης οι οπτικές παρατηρήσεις μπορούν να χαρτογραφήσουν μόνο τα υψηλά στρώματα των νεφών. Όμως με την βοήθεια ραντάρ οι διαστημικές αποστολές της NASA, Pioneer Venus mission (1978) και Magellan Radar Mapping ( ) και της πρώην Σοβιετικής Ένωσης, Venera 15 & 16, μπόρεσαν να χαρτογραφήσουν με μεγάλη ακρίβεια την επιφάνεια της Αφροδίτης, η οποία είναι διάσπαρτη από ηφαίστεια, κρατήρες, τεράστιες χαράδρες και από εμφανείς ροές λάβας.

12 ΑΦΡΟΔΙΤΗ

13 ΑΦΡΟΔΙΤΗ

14 ΑΦΡΟΔΙΤΗ

15 ΑΦΡΟΔΙΤΗ

16 ΑΦΡΟΔΙΤΗ Έχουν γίνει πάνω από 27 απόπειρες να σταλούν διαστημικές αποστολές στην Αφροδίτη, από τις ΗΠΑ (σειρά Mariner, Pioneer,Venus1, Galileo & Magellan) και από την πρώην Σοβιετική Ένωση (σειρά Venera και Vega).

17 ΓΗ Η Γη είναι ο 3 ος πλανήτης του Ηλιακού Συστήματος. Αποτελείται κυρίως από σίδηρο και πυρίτιο, υλικά τα οποία είναι σε ρευστή κατάσταση στον πυρήνα και τον μανδύα. Τα 2/3 της γήινης επιφάνειας καλύπτεται από νερό. Έχει ατμόσφαιρα και είναι ο μόνος πλανήτης του Ηλιακού Συστήματος, ο οποίος μπορεί να διατηρήσει τη ζωή. Η θερμοκρασία της Γης κυμαίνεται από -89 C μέχρι +58 C. Η μέση θερμοκρασία είναι περίπου 15 C. Διάμετρος: km Τροχιακή περίοδος: ημέρες Αστρική ημέρα: 23 h 56 m

18

19 ΓΗ

20 ΣΕΛΗΝΗ

21 ΣΕΛΗΝΗ Η Σελήνη είναι ο φυσικός δορυφόρος της Γης. Έχει διάμετρο ~3480 km και εκτελεί τροχιά γύρω από τη Γη σε 29.5 ημέρες. Η κλίση του επιπέδου της τροχιάς της είναι περίπου 5 μοίρες. Η θερμοκρασία της Σελήνης κυμαίνεται από -153 C (σκοτεινή πλευρά) μέχρι +123 C (φωτεινή πλευρά).

22 ΣΕΛΗΝΗ Ορατή επιφάνεια Αόρατη επιφάνεια

23 Η λίκνιση της Σελήνης? Ορατή επιφάνεια: 59%

24

25 Το χρώμα της Σελήνης

26 Το χρώμα της Σελήνης

27 ΣΕΛΗΝΗ?

28

29 Η προέλευση της Σελήνης Η πιο αποδεκτή σήμερα θεωρία για την προέλευση της Σελήνης είναι η θεωρία της σύγκρουσης της Γης με ένα άλλο ουράνιο σώμα.

30

31 Η προέλευση της Σελήνης Η πυκνότητα της Γης είναι μεγαλύτερη από το αναμενόμενο, ενώ της Σελήνης είναι μικρότερη. Αυτό μπορεί να σημαίνει ότι η Γη είναι ο πυρήνας ενός αρχικά μεγαλύτερου πλανήτη, ενώ η Σελήνη αποτελείται από τα εξωτερικά στρώματά του.

32

33

34 Ταχύτητα περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της 2 R Km 0.46 km / sec 1670 km / h t 24*60*60 sec

35 Ταχύτητα περιφοράς της Γης γύρω από τον Ήλιο 8 2 R km km / sec t * 24*60*60 sec

36 Το σχήμα της Γης Πυθαγόρας ( πχ) μίλησε πρώτος για τη σφαιρικότητα της Γης Αριστοτέλης ( πχ) είχε αποδείξεις από παρατηρήσεις Το σχήμα το οποίο εμφανίζει το περίγραμμα της Σελήνης διαφέρει σε κάθε φάση. Μπορεί να είναι ευθύ, κυρτό ή κοίλο. Αλλά στις εκλείψεις το περίγραμμα είναι πάντοτε κοίλο και αφού η επιπρόσθηση της Γης είναι αυτή που δημιουργεί αυτή την έκλειψη, η μορφή αυτής της γραμμής θα δημιουργείται από το σχήμα της γήινης επιφάνειας. Επομένως η Γη είναι σφαιρική. Οι φάσεις της Σελήνης

37 Τα στάδια της σεληνιακής έκλειψης

38

39

40 Ήλιος Αλεξάνδρεια Ασσουάν Ο Ερατοσθένης (200 πχ περίπου) μέτρησε την ακτίνα της Γης (βρήκε km αντί km)

41 ΑΡΗΣ Ο Άρης είναι ο 4ος κατά σειρά πλανήτης του Ηλιακού Συστήματος και βρίσκεται σε απόσταση περίπου km από τον Ήλιο. Η ύπαρξη του είναι γνωστή από την αρχαιότητα και το κόκκινο χρώμα του ενέπνευσε τους αρχαίους Έλληνες στο να του δώσουν το όνομα του θεού του πολέμου. Ο Άρης έχει διάμετρο 6800 km περίπου, περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του σε μία περίπου γήινη ημέρα και περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο σε 1.9 γήινα χρόνια. Η μέση επιφανειακή του θερμοκρασία είναι -60 C περίπου, αλλά η θερμοκρασία κυμαίνεται από τους -150 C μέχρι τους +20 C. Η ατμόσφαιρα του αποτελείται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα (95%), άζωτο, αργό και ελάχιστο νερό, αρκετό όμως για να δημιουργεί λίγα νέφη.

42 ΑΡΗΣ Πριν την εξερεύνηση του από τις διαστημικές ακάτους Viking Landers 1 και 2, που προσεδαφίστηκαν στον Άρη, υπήρχε η άποψη ότι μπορεί στον πλανήτη αυτόν να είχε αναπτυχθεί κάποιο είδος εξωγήινη ζωής (μικροοργανισμοί).

43 ΑΡΗΣ Πρόσφατες έρευνες από διαστημόπλοια που έγιναν τεχνητοί δορυφόροι του Άρη έδειξαν την παρουσία νερού στον πλανήτη, κάτω από την επιφάνειά του. Σε συνδυασμό με τη φωτογράφιση γεωλογικών σχηματισμών που θυμίζουν ποτάμια και λίμνες, εικάζεται ότι ο Άρης είχε κάποτε μεγάλες ποσότητες επιφανειακών νερών, οπότε είναι πιθανό να αναπτύχθηκε και εκεί ζωή, όπως στη Γη. Έχουν σχεδιασθεί διαστημικές αποστολές για να ελέγξουν αυτήν την υπόθεση.

44 ΑΡΗΣ Ο Άρης έχει δύο δορυφόρους, τον Φόβο και τον Τρόμο (Δείμος). Είναι σώματα πολύ μικρών διαστάσεων και μάλλον πρόκειται για δύο αστεροειδείς που εγκλωβίστηκαν από το βαρυτικό πεδίο του Άρη.

45 Νερό στον Άρη

46

47 Αποστολές στον Άρη Μέχρι το 2000 είχαν γίνει πάνω από 30 απόπειρες να σταλούν διαστημικές αποστολές στον Άρη, τόσο από τις ΗΠΑ (NASA) και την πρώην Σοβιετική Ένωση όσο και από τις διαστημικές υπηρεσίες της Ευρώπης (ESA) και Ιαπωνίας (JAXA). Τις περισσότερες πληροφορίες και φωτογραφίες αυτού του πλανήτη τις έχουμε από τις επιτυχείς διαστημικές αποστολές Viking 1 & 2, Mars Pathfinder και Mars Global Surveyor, από την σειρά Mars Surveyor, Spirit/Opportunity, Curiosity, καθώς και από τις αποστολές Nozomi της Ιαπωνίας, Mariner (USA) και Mars (USSR).

48 Αμμοθύελλες στον Άρη

49

50 ΑΡΗΣ Τον Απρίλιο του 2001 εκτοξεύθηκε το Mars Odyssey και μπήκε σε τροχιά γύρω από τον Άρη συλλέγοντας συνεχώς πληροφορίες με σημαντικότερες επιτυχίες την ανακάλυψη τεραστίων αποθεμάτων παγωμένου νερού και την λεπτομερή καταγραφή της δομής της Αρειανής επιφάνειας και των ορυκτών της στοιχείων. H αποστολή Mars Exploration Rover Mission της ΝΑSA η οποία εκτοξεύθηκε στις 10 Ιουνίου 2003 και περιλαμβάνει 2 σύγχρονα οχήματα προσεδάφισης (Spirit και Opportunity) τα οποία έχουν την δυνατότητα να εξερευνούν μια περιοχή διαμέτρου 100 μέτρων την ημέρα. Οι αποστολές Mars Express και ExoMars από την ESA που εκτοξεύθηκαν το 2003 και 2016 είχαν σαν σκοπό την ανίχνευση ζωής στον Άρη. Δυστυχώς παρόλη την επιτυχή εκτόξευση, χάθηκαν τα ίχνη των συσκευών κατά την προσέγγιση στην επιφάνεια του Άρη.

51 ΓΕΝΙΚΗ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ Ι Ύλη του μαθήματος "Το Σύμπαν που αγάπησα-εισαγωγή στην Αστροφυσική" Μ. Δανέζη και Ε. Θεοδοσίου, Εκδόσεις Δίαυλος Ήλιος και Ηλιακό Σύστημα Ήλιος: Το κεφάλαιο αυτό αναπτύσσεται στο παραπάνω βιβλίο στις σελίδες Ηλιακό Σύστημα: Το κεφάλαιο αυτό αναπτύσσεται στο παραπάνω βιβλίο στις σελίδες