Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

Transcript

1 Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Κοσμάς Γαζέας

2 Το Ηλιακό Σύστημα Το Ηλιακό Σύστημα αποτελείται κυρίως από τον Ήλιο και τους πλανήτες που περιφέρονται γύρω από αυτόν. Πολλά και διάφορα ουράνια σώματα μικρότερης μάζας όμως περιφέρονται και αυτά γύρω από τον Ήλιο και έτσι το Ηλιακό Σύστημα αποτελείται από χιλιάδες αντικείμενα. Αυτά τα μικρά σώματα είναι νάνοι πλανήτες, αστεροειδείς, κομήτες, μετέωρα κ.α.

3 Το Ηλιακό Σύστημα Στο Ηλιακό Σύστημα όλα τα αντικείμενα τα οποία κινούνται σε τροχιά γύρω από αυτόν μέσα στο πεδίο βαρύτητάς του, είτε περιστρεφόμενα άμεσα γύρω από αυτόν είτε κινούμενα σε τροχιές γύρω από άλλα σώματα που κινούνται γύρω από τον Ήλιο. Σχηματίστηκε πριν από 4.6 δισ. έτη (4.6 Gyr), από την βαρυτική κατάρρευση ενός γιγάντιου μοριακού νέφους.

4 Το Ηλιακό Σύστημα Πρωτοπλανητικά νεφελώματα με κεντρική συμπύκνωση (πρωταστέρες)

5 Το Ηλιακό Σύστημα Τα αντικείμενα με τη μεγαλύτερη μάζα που περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο, ο οποίος συγκεντρώνει την κύρια μάζα του Ηλιακού συστήματος (99,86%), είναι οι οκτώ πλανήτες που σχηματίζουν το πλανητικό σύστημα. Οι τροχιές των πλανητών είναι σχεδόν ελλειπτικές και βρίσκονται πάνω στο επίπεδο που ορίζει η εκλειπτική.

6 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

7 Το Ηλιακό Σύστημα Με εξαίρεση τον Ερμή και την Αφροδίτη οι υπόλοιποι πλανήτες διαθέτουν φυσικούς δορυφόρους, ενώ οι αέριοι γίγαντες διαθέτουν επιπλέον και δακτυλίους, οι οποίοι αποτελούνται από πάγο και σκόνη.

8 Το Ηλιακό Σύστημα Εκτός από τους πλανήτες, τους δορυφόρους τους και τους δακτυλίους τους, εντός του βαρυτικού πεδίου του Ήλιου συναντούνται διάφορα μικρότερα ουράνια αντικείμενα όπως αστεροειδείς και κομήτες. Οι δύο κύριες ζώνες τέτοιων αντικειμένων στο Ηλιακό Σύστημα είναι η Κύρια Ζώνη Αστεροειδών, μεταξύ των πλανητών Άρη και Δία, και η Ζώνη του Kuiper, πέρα από τη τροχιά του Ποσειδώνα.

9 Το Ηλιακό Σύστημα Σε πολύ μακρινή απόσταση πιστεύεται πως υπάρχει μια σφαιρική περιοχή με αντικείμενα που αποτελούνται κυρίως από πάγο. Η υποθετική αυτή περιοχή αυτή ονομάζεται Νέφος του Oort. Θεωρείται πως περικλείει το Ηλιακό σύστημα και αποτελεί την πηγή των κομητών μακράς περιόδου.

10 Το Ηλιακό Σύστημα Η Ζώνη του Kuiper, μαζί με τα Αντικείμενα Διασκορπισμένου Δίσκου και τα αντικείμενα του Νέφους του Oort σχηματίζουν την ομάδα των Μεταποσειδώνιων Αντικειμένων (Trans-Neptunian Objects - ΤΝΟ). Σε αυτές τις περιοχές, πέρα από τους δεκάδες χιλιάδες μικρούς αστεροειδείς, συναντώνται και πλανήτες νάνοι όπως η Δήμητρα (Ceres), ο Πλούτωνας, η Haumea, ο Makemake και η Έριδα.

11 Σχηματισμός και εξέλιξη του Ηλιακού Συστήματος Το ηλιακό σύστημα δημιουργήθηκε από την κατάρρευση ενός τεράστιου μοριακού νέφους πριν από 4.6 δισ. έτη. Το αρχικό νέφος είχε διαστάσεις αρκετών ετών φωτός και δημιούργησε πολλούς αστέρες στην ευρύτερη περιοχή του Ηλιακού Συστήματος. Η περιοχή όπου θα γινόταν το Ηλιακό Σύστημα, γνωστή ως προηλιακό νέφος άρχισε να καταρρέει, με αποτέλεσμα να περιστρέφεται ολοένα και ταχύτερα, λόγω διατήρησης της στροφορμής.

12 Σχηματισμός και εξέλιξη του Ηλιακού Συστήματος Το κέντρο στο οποίο συγκεντρώθηκε η περισσότερη μάζα γινόταν όλο και θερμότερο από το δίσκο, ο οποίος το περιέβαλλε. Καθώς το συρρικνωμένο νεφέλωμα περιστρεφόταν, σχηματίστηκε ένας πρωτοπλανητικός δίσκος με διάμετρο 200 AU και έναν καυτό πρωταστέρα στο κέντρο. Οι πλανήτες σχηματίστηκαν από συσσώρευση υλικού από αυτό το δίσκο.

13 Σχηματισμός και εξέλιξη του Ηλιακού Συστήματος Μέσα στα πρώτα 50 εκατομμύρια χρόνια από τη δημιουργία του Ηλιακού Συστήματος, οι συνθήκες στον Ήλιο επέτρεψαν την εκκίνηση θερμοπυρηνικής σύντηξης στον πυρήνα του. Από εκείνη τη στιγμή μέχρι σήμερα πέρασαν περίπου 4.5 δισεκατομμύρια χρόνια και ο Ήλιος λάμπει σαν αστέρας της Κύριας Ακολουθίας, όπως χαρακτηριστικά ονομάζεται. Το Ηλιακό Σύστημα θα έχει αυτή τη μορφή που έχει σήμερα μέχρι ο Ήλιος να εξελιχθεί σε ερυθρό γίγαντα. Αυτό αναμένεται να συμβεί σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια.

14 ΗΛΙΟΣ Ο Ήλιος είναι ένα μέσο αστέρι, όμοιο με τα πολλά δισεκατομμύρια αστέρια του Γαλαξία μας. Είναι όμως φορές πιο κοντά στη Γη από το αμέσως πλησιέστερο αστέρι...και 100 δισεκατομμύρια φορές λαμπρότερο από οποιοδήποτε άλλο αστέρι στον ουρανό. Τα δύο αυτά γεγονότα τον κάνουν όχι μόνο πηγή ζωής και φωτός για τον πλανήτη μας, αλλά και ένα μοναδικό εργαστήριο στο οποίο μπορούμε να ελέγξουμε διάφορες φυσικές θεωρίες, κάτω από συνθήκες που δεν είναι δυνατόν να πετύχουμε στα επίγεια εργαστήρια.

15 ΗΛΙΟΣ Η μάζα του Ήλιου είναι περίπου ίση με 2 x kg και αντιπροσωπεύει το 99.86% όλης της μάζας του Ηλιακού Συστήματος. Ο Ήλιος δεν είναι ένα στερεό σώμα. Είναι μια «περιστρεφόμενη σφαίρα» θερμού πλάσματος και είναι ένα αυτόφωτο ουράνιο σώμα (οι πλανήτες είναι ετερόφωτοι). Το κέντρο του είναι ένας ισχυρός θερμοπυρηνικός αντιδραστήρας, ο οποίος βρίσκεται σε συνεχή λειτουργία και εκπέμπει τεράστιες ποσότητες φωτονίων και σωματιδίων προς όλες τις κατευθύνσεις. Η θερμοκρασία στο κέντρο του είναι τόσο μεγάλη (15.6 εκατομμύρια βαθμοί Κελσίου), που οι πυρήνες του υδρογόνου ενώνονται ανά τέσσερις μετατρέπονται σε πυρήνες ηλίου και σε ενέργεια. Ένα μικρό ποσοστό της ενέργειας αυτής φτάνει στη Γη, είναι όμως παρ' όλα αυτά αρκετό να συντηρεί τη ζωή στον πλανήτη μας.

16 ΗΛΙΟΣ Το κέντρο του Ήλιου περιβάλλουν δύο σφαιρικές ζώνες. Η πρώτη είναι η εσωτερική ζώνη, που ονομάζεται ζώνη ακτινοβολίας, επειδή σ' αυτήν η ενέργεια μεταφέρεται προς τα έξω υπό μορφή ακτινοβολίας (φωτονίων). Η δεύτερη, που περιβάλλει τη ζώνη ακτινοβολίας, ονομάζεται ζώνη μεταφοράς επειδή σ' αυτήν η ενέργεια μεταφέρεται με τεράστια ανοδικά ρεύματα, που μεταφέρουν προς τα πάνω θερμές μάζες πλάσματος.

17 Φωτοσφαιρική κοκκίαση

18 ΗΛΙΟΣ Ο Ήλιος είναι ο πλησιέστερος αστέρας στη Γη. Βρίσκεται σε απόσταση περίπου km. Για τη μελέτη του Ήλιου υπάρχουν πολλά μεγάλα τηλεσκόπια σε διάφορα μέρη του πλανήτη μας. Επειδή όμως η ατμόσφαιρα της Γης απορροφά τις περισσότερες μορφές της μη ορατής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας εκτός από τα ραδιοκύματα, για την παρατήρηση του Ήλιου στο υπεριώδες, το υπέρυθρο και τις ακτίνες-χ χρησιμοποιούμε τηλεσκόπια προσαρμοσμένα σε τεχνητούς δορυφόρους (διαστημικά τηλεσκόπια).

19 ΗΛΙΟΣ Η ορατή επιφάνεια του Ήλιου, η φωτόσφαιρα, έχει θερμοκρασία 5800 βαθμών Κελσίου περίπου. Ακριβώς πάνω από τη φωτόσφαιρα υπάρχει ένα λεπτό στρώμα, πάχους μερικών χιλιάδων χιλιομέτρων, που καλείται χρωμόσφαιρα. Πάνω από τη χρωμόσφαιρα εκτείνεται ένα στρώμα θερμών αερίων, το στέμμα. Η θερμοκρασία του, που ξεπερνά τους βαθμούς, είναι κατά πολύ υψηλότερη από αυτήν της ορατής επιφάνειας, γεγονός που αποτελεί μέχρι σήμερα ένα άλυτο μυστήριο. Η υψηλή θερμοκρασία του στέμματος δημιουργεί μια συνεχή ροή ιονισμένου αερίου, που ονομάζεται ηλιακός άνεμος. Ο ηλιακός άνεμος ξεκινά από τον Ήλιο με ταχύτητες 400 ως 800 km/sec και φτάνει ως τα όρια του Ηλιακού Συστήματος.

20 Η ολική Ηλίου και το ηλιακό στέμμα. Φωτο έκλειψης Svalbard

21 Η ολική έκλειψη Ηλίου και το ηλιακό στέμμα.

22 Το βόρειο σέλας

23 ΗΛΙΟΣ Ο Ήλιος δεν περιστρέφεται σαν στερεό σώμα. Η ύλη της φωτόσφαιρας στην περιοχή του ισημερινού κινείται ταχύτερα απ' ό,τι στους πόλους. H διαφορική περιστροφή του Ήλιου επηρεάζει το μαγνητικό πεδίο του. Στο συνδυασμό διαφορικής περιστροφής και μαγνητικού πεδίου οφείλονται όλοι οι εντυπωσιακοί σχηματισμοί που παρατηρούνται στην επιφάνεια του, όπως κηλίδες, βρόχοι, προεξοχές, εκλάμψεις.

24 Οι ηλιακές κηλίδες και ο 11ετής κύκλος

25 ΗΛΙΟΣ Το μοντέλο του Babcock

26 Οι ηλιακές προεξοχές

27