F3160 - Fyzika Sluneční soustavy Pavel Gabzdyl (gabzdyl@hvezdarna.cz) Jan Píšala (pisala@hvezdarna.cz) Co od nás můžete čekat? - sérii přehledových přednášek - po každé přednášce (do pěti dnů) umístíme na IS soubor s přednáškou ve formátu PDF Co od vás očekáváme my? - dochvilnost - znalosti, které prověříme na konci semestru písemným testem - rozsah: 2 x 45 minut přednáška (středy od 11:00 do 12:50) - před zkouškou obdržíte přehled pojmů a témat, které byste měli umět popsat a vysvětlit
Fyzika Sluneční soustavy přehled přednášek 1) Sluneční soustava definice planet (PG) 2) Vznik Sluneční soustavy a její struktura (JP) 3) Meteory a meteority (PG) 4) Malá tělesa Sluneční soustavy (PG) 5) Stavba a povrch těles Sluneční soustavy (PG) 6) Impaktní procesy ve Sluneční soustavě (PG) 7) Atmosféry planet (JP) 8) Magnetosféry planet (JP) 9) Měsíc (PG) 10) Měsíce a prstence planet I. (JP) 11) Měsíce a prstence planet II. (JP)
Doporučená literatura pro vážnější zájemce Imke, P. a Lissauer, J., J. (2007): Planetary Sciences Cambridge University Press. Jones, W., B. (2007): Discovering the Solar System (II. edition) Wiley. Lang, K. R. (2011): Cambridge Guide to the Solar System (II. edition) Cambridge University Press. Brož, M., Šolc, M. (2013): Fyzika sluneční soustavy MATFYZPRESS.
Planetary Society Mezinárodní nevládní organizace, založená roku 1980. Financuje některé výzkumné projekty. Výborný web, se spoustou zajímavých blogů. Nynější výkonný ředitel: Bill Nye
Sluneční soustava s velkým S Ve vesmíru se setkáme s mnoha slunci, měsíci nebo galaxiemi, ale jen s jedním Sluncem, Měsícem a Galaxií. Cizí slunce (hvězdy) lidé znají už od nepaměti, měsíce jiných planet byly objeveny na počátku 17. století a o cizích galaxiích víme teprve od 20. let minulého století. Od objevu prvních exoplanet v devadesátých letech minulého století ovšem bezpečně víme, že se ve vesmíru nacházejí i planetární soustavy cizích sluncí čili jiné sluneční soustavy. Naše Sluneční soustava by tedy měla být odlišována od těch ostatních vlastním jménem. Navíc, pokud bychom na jedinečnost naši Sluneční soustavy nahlíželi čistě astronomickým pohledem, je přece mnohem pravděpodobnější, že ve vesmíru nalezneme hvězdu podobnou Slunci, než planetární soustavu podobnou naší Sluneční soustavě. Přitom Slunce své oba tvary má, zatímco Sluneční soustava prozatím (alespoň v Pravidlech českého pravopisu) ne. viz. http://mesic.astronomie.cz/denik/slunecni-soustava-s-velkym-s.html
Merkur Venuše Země Mars hlavní pás planetek (~ 700 000) Tělesa K. pásu (~ 1 798) Oortův oblak (500 miliard?) 50 000 150 000 AU Současný pohled na Sluneční soustavu 0,4 0,7 1 1,5 2,1-3,3 5,2 9,5 19,2 30 AU 5,5 30 AU 30 500 AU Trojané (~ 6 456) Kentauři (~ 300) SDO (~ 300) 30 55 AU Jupiter Saturn Uran Neptun Měsíc Velikosti těles nejsou ve správném poměru! trpasličí planeta Ceres plutoidy Pluto Eris (SDO) Haumea Makemake (0) (0) (1) (2) (69) (63) (62) (27) (13) (63) počet měsíců
Co je to planeta? Termín planety (planētēs) zavedli již staří Řekové pro sedm hvězd poutníků (mezi tehdy známé planety se počítalo i Slunce a Měsíc), které vůči ostatním stálicím měnily svou polohu. Přijetí heliocentrického systému v 17. století způsobilo, že Slunce s Měsícem již nadále nebyly vnímány jako planety, zato mezi ně přibyla naše Země. Kde se nachází hranice mezi planetou a hvězdou? Jednoduchá definice říká, že hvězda svítí svým vlastním světlem, kdežto planeta pouze světlo rozptyluje. Tato definice ovšem není přesná, protože i velké planety mohou velmi slabě zářit a to v důsledku pomalého gravitačního smršťování nebo zásluhou chemických změn, které probíhají v jejich nitrech. Přesnější definice říká, že hvězda je dostatečně hmotným tělesem, aby v jejím nitru mohla po dlouhou dobu probíhat termojaderná reakce. Planety jsou příliš málo hmotné a příliš chladné na to, aby v nich tyto reakce mohly probíhat. Hmotnostní hranice mezi hvězdou a planetou je tedy asi 30násobek hmotnosti Jupiteru.
1766, 1784: Titius-Bodeovo pravidlo a = 0,4 + 0,3 x 2 n planeta n a (AU) - TB a (AU) - realita Merkur - 0,4 0,39 Venuše 0 0,7 0,72 Země 1 1,0 1,00 Mars 2 1,60 1,52? 3 2,80 - Jupiter 4 5,20 5,20 Saturn 5 10,0 9,54 Uran (1781) 6 19,6 19,19
Objevy planetek - (1. ledna. 1801) Giuseppe Piazzi: Ceres Původní pojmenování nové planety znělo Ceres Fernandea. První část jména pochází od antické bohyně úrody a patronky Sicílie, druhou část Piazzi přidal na počest Ferdinanda IV., který astronoma podporoval. Záhy po zavedení názvu se však druhá část jména přestala používat. - (28. března 1802) Heinrich Wilhelm Olbers: Pallas - (září 1804) Karl Ludwig Harding: Juno - (březen 1807) Heinrich Wilhelm Olbers: Vesta
Planet přibývalo William Herschel (1802): Pro tento jejich hvězdný vzhled, pokud mohu použít takového výrazu, tedy proto jsem si vytvořil vlastní pojmenování a nazývám je asteroidy; vyhrazuji si však nicméně volnost změnit toto pojmenování, jestliže jiné, výstižnější povaze jejich, se objeví. (1851): Počet planet s nově objeveným Neptunem stoupl na 23! (1864): Nově objevená tělesa postupně ztrácejí status planet. Doporučené čtení: Prouza, M. (2006): Historie počtu planet Astropis Speciál 2006, str. 12-13.
Objev Pluta - (1915): Percival Lowell (ředitel hvězdárny ve Flagstaffu v Arizoně) z odchylek polohy Neptunu předpověděl planetu X, která měla být 7krát hmotnější než Země a ve vzdálenosti 43 AU od Slunce. - (1916): Percival Lowell náhle umírá a hledání transneptunské planety se odsouvá. - (1926): Clyde Tombaugh (astronom-amatér) je přijat na hvězdárnu ve Flagsatffu, aby hledal planetu X. - 18. února 1930 Clyde Tombaugh objevil Pluto Původní odhady hovořily o tom, že Pluto by mohlo mít srovnatelnou hmotnost jako Země, v průběhu 20. století se však odhady dostaly až k 0,0021 násobku hmotnosti Země.
Pluto jako slabá hvězda (5. 7. 2010, Střelec) Foto: Ray Gralak
Podivná planeta Pluto Už v době svého objevu, bylo Pluto považováno za zvláštní planetu. Ze všech planet bylo Pluto zdaleka nejmenší (2 300 km - nedosahuje tedy ani poloviny průměru nejmenšího Merkura), pohybovalo se po nejvýstřednější dráze (e=0,24) a po dráze s největším sklonem vůči ekliptice (17,1 ). Objevy první dekády 21. století ukázaly, že Pluto je pouze jedním z mnoha těles, které se v této oblasti Sluneční soustavy nacházejí a co víc, některá z nich s Plutem soupeřila i svými rozměry. Znamenalo to, že seznam známých planet by se musel s každým novým objevem podobných těles stále rozrůstat anebo muselo být Pluto degradováno na jedno z mnoha těles v této oblasti podobně jako Ceres v hlavním pásu planetek mezi drahou Marsu a Jupiteru.
Podivná planeta Pluto Nezahrnujeme-li Pluta mezi planety, ale přisoudíme-li mu statut planetky, jistě tím výzkum tohoto vzdáleného tělesa neztratí nic na své aktuálnosti. Na druhé straně dnes víme, že by bylo chybné nejen řadit Pluta do skupiny obřích planet, ale i považovat jej za planetu zemského typu. Zdeněk Pokorný, Planeta Pluto, Říše hvězd 1982
Definice planety (nutno znát!) Shromáždění IAU 2006 v Praze. Planeta je nebeské těleso, které: a) obíhá kolem Slunce b) má dostatečnou hmotnost, aby jeho gravitační síly překonaly síly pevného tělesa, takže se předpokládá, že je v hydrostatické rovnováze (tj. má téměř kulový tvar) c) vyčistilo okolí své dráhy.
Definice trpasličích planet a plutoidů Na shromáždění IAU 2006 v Praze se rozhodlo, že trpasličí planeta je nebeské těleso, které: a) obíhá kolem Slunce b) má dostatečnou hmotnost, aby jeho gravitační síly překonaly síly pevného tělesa, takže se předpokládá, že je v hydrostatické rovnováze (tj. má téměř kulový tvar) c) není dostatečně dominantním tělesem, aby vyčistilo okolí své dráhy d) není měsícem. Výkonný výbor IAU zavedl 11. června 2008 na zasedání v Oslu termín plutoid pro tělesa, která: a) obíhají kolem Slunce ve větší vzdálenosti než planeta Neptun b) mají dostatečnou hmotnost, aby jeho gravitační síly překonaly síly pevného tělesa, takže se předpokládá, že je v hydrostatické rovnováze (tj. má téměř kulový tvar) c) nejsou dostatečně dominantním tělesem, aby vyčistila okolí své dráhy d) nejsou měsícem.
Velikosti trpasličích planet P L U T O I D Y Ceres (MB) objev 1801 Pluto (KBO) objev 1930 Eris (SDO) objev 2005 Makemake (KBO) objev 2005 Haumea (KBO) objev 2004 2 000 km MB Main Belt (hlavní pás) KBO Kuiper Belt Object (objekt Kuiperova pásu) SDO Scattered Disc Object (objekt rozptýleného disku)
Kandidáti na trpasličí planety Kandidáti na trpasličí planety (v pořadí se vzrůstající vzdáleností od Slunce): - Orcus - 2007 OR 10 - Sedna - 2002 MS 4 - Quaoar (kwawar) - Salacia Suma 16 expozic objektu Quaoar pomocí HST, NASA a M. Brown (Caltech). Nomádi (nomádské planety) Pomocí přehlídek OGLE a MOA se zjistilo, že osamocených planet je dvakrát více než hvězd. Označení planety (tuláci) tak získává nečekaně nový rozměr.