Ηλιακό Σύστημα

 

Οι τέσσερις εξώτεροι 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.

Αν θα θέλαμε να είμαστε ακριβείς όμως, θα πρέπει να πάρουμε 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 Ζώνη Αστεροειδών μεταξύ Άρη και Δία, και η μεταποσειδώνια που βρίσκετε πέρα από τη τροχιά του Ποσειδώνα. Σε αυτές τις περιοχές βρίσκονται πέντε γνωστοί ως πλανήτες νάνοι, η Δήμητρα, ο Πλούτωνας, η Χαουμέια, ο Μακεμάκε και η Έρις, και πολλά άλλα μικρότερα σώματα. Επίσης υπάρχουν οι κομήτες, οι Κένταυροι, οι μετεωρίτες και διαπλανητική σκόνη, που κινούνται ελεύθερα ανάμεσα στους πλανήτες.

Ο ηλιακός άνεμος, μία ροή σωματιδίων από τον Ήλιο, σχηματίζει μία φυσαλίδα στο διαστρικό ενδιάμεσο γνωστή ως ηλιόσφαιρα με διάμετρο από 100 με 200 ΑΜ. Επίσης υπάρχει το Νέφος του Oort που θεωρείται πηγή των κομητών, που βρίσκεται σε απόσταση πολύ μεγαλύτερη από την ηλιόπαυση.

Δεν 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 Γη. Οι αέριοι γίγαντες διαθέτουν και δακτυλίους από αποτελούνται από πάγο και σκόνη.

Το Ηλιακό Σύστημα χοντρικά χωρίζεται σε τέσσερις περιοχές: σ’ αυτή των Εσωτερικών 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.

---

Ήλιος

Στο κέντρο του Ηλιακού Συστήματος βρίσκεται ο Ήλιος, ένα κίτρινο αστέρι ηλικίας περίπου 5 δισεκατομμυρίων χρόνων.

Ερμής

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, το δεύτερο μικρότερο πλανήτη. 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.

Αφροδίτη

Επόμενος πλανήτης, στις 0,72 AU, είναι η Αφροδίτη. Έχει σχεδόν το ίδιο μέγεθος με τον δικό μας, γι’ αυτό παλιά λεγόταν και «αδελφός πλανήτης» της Γης. Εκτός απ’ το μέγεθος όμως, σαν περιβάλλον δεν έχει σχεδόν κανένα κοινό με τον πλανήτη μας. Καλύπτεται από μια πυκνή ατμόσφαιρα θειικού οξέος και διοξειδίου του άνθρακα, με αποτέλεσμα η επιφάνειά της να μην είναι ποτέ ορατή. Περιστρέφεται αργά γύρω από τον άξονά της και η πυκνή της ατμόσφαιρα δημιουργεί ένα φαινόμενο θερμοκηπίου το οποίο κρατά την μέση θερμοκρασία του πλανήτη σε πολύ υψηλά επίπεδα ακόμα και στις περιοχές που, λόγω της αργής περιστροφής γύρω από τον άξονα της (243 γήινες μέρες), δεν φωτίζονται από τον ήλιο για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Γη

Ο τρίτος πλανήτης είναι η Γη. Είναι ο μοναδικός πλανήτης στο σύστημα που έχει θάλασσες (κάτι που υποστηριζόταν παλιότερα για την Αφροδίτη και μέχρι πρόσφατα για το δορυφόρο του Κρόνου Τιτάνα), ο μόνος με έντονη γεωλογική δραστηριότητα κι ο μοναδικός (απ’ όσο ξέρουμε μέχρι σήμερα) που φιλοξενεί ζωή. Η ατμόσφαιρά του αποτελείται από άζωτο και οξυγόνο, κι είναι ο μεγαλύτερος απ’ τους εσωτερικούς πλανήτες. Είναι ο πρώτος, από τον Ήλιο, πλανήτης ο οποίος έχει φυσικό δορυφόρο, την Σελήνη.

Άρης

Στις 1,52 AU βρίσκεται ο Άρης. Είναι περίπου ο μισός απ’ τη Γη, κι έχει μια αραιή ατμόσφαιρα από διοξείδιο του άνθρακα. Στην επιφάνειά του έχουν παρατηρηθεί γεωλογικοί σχηματισμοί όπως φαράγγια και κοιλάδες, που σημαίνουν ότι ο πλανήτης ήταν γεωλογικά ενεργός κι ότι κάποτε ήταν θερμότερος και στην επιφάνειά του υπήρχε νερό σε υγρή μορφή (κάτι που επιβεβαιώθηκε πρόσφατα-Μάρτιο 2007 από τον Ευρωπαϊκό δορυφόρο Mars Express). Θεωρείται ο πλανήτης που μοιάζει πιο πολύ με τη Γη και υπάρχει η περίπτωση να βρεθεί κάποτε ζωή εκεί, ή τουλάχιστον απολιθώματα. Ο Άρης έχει δύο φυσικούς δορυφόρους, τον Φόβο και τον Δείμο.

Ζώνη των Αστεροειδών

Το «σύνορο» που χωρίζει τους εσωτερικούς απ’ τους εξωτερικούς πλανήτες είναι η Κύρια Ζώνη Αστεροειδών. Πρόκειται για εκατοντάδες χιλιάδες μικρά σώματα, διαμέτρου από μερικά μέτρα έως εκατοντάδες χιλιόμετρα, που όμως όλα μαζί έχουν μάζα περίπου όσο το ένα χιλιοστό της Γης. Οι αστεροειδείς είναι το υλικό για έναν πλανήτη που τελικά δεν σχηματίστηκε, λόγω της μεγάλης έλξης του Δία.

Δήμητρα

H Δήμητρα βρίσκεται σε απόσταση 2,77 ΑΜ από τον Ήλιο και είναι το μεγαλύτερο σώμα στη ζώνη των αστεροειδών και έχει ταξινομηθεί ως πλανήτης νάνος. Έχει διάμετρο λίγο μικρότερη από 1000 χιλιόμετρα και σχεδόν σφαιρικό σχήμα.

---

Δίας

Ο Δίας, στις 5,2 AU, είναι ο μεγαλύτερος απ’ τους πλανήτες (έχει το διπλάσιο μέγεθος από όλους τους άλλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος μαζί). Ο Δίας περιστρέφεται τόσο γρήγορα, ώστε η μέρα και η νύχτα του διαρκούν λιγότερο από 10 γήινες ώρες. Η διάμετρός του είναι 12 φορές αυτή της Γης. Αποτελείται από τεράστιες ποσότητες αερίων -κυρίως Υδρογόνο και Ήλιο- που περιστρέφονται γύρω από ένα μικρό στερεό πυρήνα. Μερικές φορές χαρακτηρίζεται και σαν «αποτυχημένο άστρο», λόγω ακριβώς της μεγάλης περιεκτικότητας στα δύο αυτά στοιχεία. Είναι τόσο θερμός που θα μπορούσε να λάμπει σαν άστρο, αν ήταν 10 φορές μεγαλύτερος. Είναι γνωστός για την περίφημη κόκκινη κηλίδα, μια καταιγίδα στην ατμόσφαιρά του, που υπάρχει τουλάχιστον από τότε που παρατηρούμε το Δία (και πιθανόν από πολύ πιο πριν). Έχει 63 δορυφόρους, δυο από τους οποίους (η Ευρώπη κι ο Γανυμήδης) είναι πιθανό να έχουν ωκεανούς κάτω απ’ την παγωμένη επιφάνειά τους.

Κρόνος

Ο Κρόνος (9,5 AU) είναι λίγο πιο μικρός (και πολύ πιο ελαφρύς) απ’ το Δία και του μοιάζει σε αρκετά χαρακτηριστικά. Αποτελείται κι αυτός κυρίως από αέρια -με λιγότερο υδρογόνο και περισσότερη αμμωνία όμως- έχει κι αυτός πολλούς δορυφόρους κι είναι γνωστός για τους Δακτυλίους του. Ο Δίας μαζί με τον Κρόνο αποτελούν το 93% της μάζας όλων των πλανητών. Είναι ίσως ο πιο εντυπωσιακός απ’ τους πλανήτες αλλά κι ο ελαφρύτερος, με μέση πυκνότητα μικρότερη απ’ αυτή του νερού. Ο δορυφόρος του Τιτάνας, που είναι μεγαλύτερος απ’ τους πλανήτες Ερμή και Πλούτωνα, έχει ατμόσφαιρα από άζωτο και υδρογονάνθρακες και, αν και είναι πολύ ψυχρός, πιθανολογείται ότι μπορεί να φιλοξενεί ζωή. Το σύστημα του Κρόνου θα μελετηθεί τα επόμενα χρόνια απ’ τη διαστημοσυσκευή Κασσίνι – Χόιχενς, που βρίσκεται εκεί από το καλοκαίρι του 2004. Μέχρι σήμερα, έχουν επιβεβαιωθεί οι τροχιές 62 δορυφόρων του πλανήτη, από τους οποίους οι 22 έχουν λάβει κάποιο όνομα.

Ουρανός

Επόμενος σταθμός ο Ουρανός στις 19,2 AU. Αποτελείται κυρίως από αμμωνία και μεθάνιο, έχει κι αυτός δακτυλίους και 27 δορυφόρους. Έχει την ιδιαιτερότητα ότι, σε αντίθεση με τους υπόλοιπους πλανήτες, περιστρέφεται σαν να “κυλάει” πάνω στην τροχιά του, δηλαδή με τον ένα του πόλο πάντα στραμμένο προς τον Ήλιο. Πιθανολογείται ότι αυτό είναι το αποτέλεσμα μιας κατακλυσμιαίας σύγκρουσης με κάποιο άλλο σώμα, κάτι που επιβεβαιώνεται μερικά και από την απουσία διαταραχών στην ατμόσφαιρά του.

Ποσειδώνας

Τελευταίος μεγάλος πλανήτης είναι ο Ποσειδώνας, σε απόσταση 30 AU από τον Ήλιο. Είναι ο πρώτος πλανήτης που ανακαλύφθηκε βάσει μαθηματικών προβλέψεων για τη θέση του (από τη μελέτη διαταραχών στην τροχιά του Ουρανού). Αποτελείται κυρίως από αέριο μεθανίου, νερού και αμμωνίας και, σε αντίθεση με τον Ουρανό, η ατμόσφαιρά του παρουσιάζει έντονη δραστηριότητα, κάτι απρόσμενο, μιας και βρίσκεται πολύ μακριά από τον Ήλιο και η θερμότητα που παίρνει απ’ αυτόν είναι ελάχιστη. Σαν τον Δία, έχει κι αυτός μια χαρακτηριστική κηλίδα στην ατμόσφαιρα, μόνο που η δική του είναι μπλε. Για αρκετά χρόνια ήταν ο πιο μακρινός πλανήτης του Συστήματος, καθώς η τροχιά του Πλούτωνα μπαίνει μέσα στη δική του. Ο Ποσειδώνας έχει 13 γνωστούς δορυφόρους.

Ζώνη του Kuiper-Πλούτωνας

Η Ζώνη Kuiper βρίσκεται σε απόσταση 30-50 AU και αποτελείται από μικρά, παγωμένα σώματα. Τα σώματα της ζώνης που, λόγω έλξης απ’ τους μεγάλους πλανήτες, μπαίνουν στο Ηλιακό Σύστημα (και συχνά γίνονται κομήτες) λέγονται Κένταυροι. Η Ζώνη Kuiper τερματίζεται απότομα στις 49 AU, πράγμα που ίσως σημαίνει ότι ένα μεγάλο σώμα βρίσκεται σε αυτή την απόσταση.

Ο Πλούτωνας, που βρίσκεται στις 39,5 AU, ήταν ο μικρότερος απ’ τους πλανήτες (με διάμετρο περίπου τη μισή της Γης) μέχρι τον αποχαρακτηρισμό του, και αυτός για τον οποίο έχουμε τα λιγότερα στοιχεία. Αποτελεί διπλό σύστημα με το δορυφόρο του Χάροντα (συνολικά ο Πλούτωνας έχει 3 δορυφόρους). Ο Πλούτωνας θεωρείται πλέον πλανήτης νάνος, μιας και στη Ζώνη Kuiper έχουν ανακαλυφθεί σώματα του ίδιου ή και μεγαλύτερου μεγέθους απ’ αυτόν και αφού το ελάχιστο όριο μεγέθους για πλήρη πλανήτη τέθηκε μεγαλύτερο από αυτόν.

Κομήτες

Οι κομήτες είναι ουράνια σώματα που σε αντίθεση με τους απλανείς αστέρες και τους πλανήτες παρουσιάζουν όψη νεφελώδη, ενώ η ύλη από την οποία συνίστανται επιμηκύνεται υπό μορφή μακριάς κόμης (= μακριά μαλλιά) όταν διέρχονται κοντά από τον Ήλιο. Κάθε κομήτης αποτελείται από τρία μέρη, τον πυρήνα, την κόμη και την ουρά. Οι τροχιές των κομητών διαγράφουν κατά κανόνα ή λίαν επιμήκεις ελλείψεις με εκκεντρότητα που τείνει προς τη μονάδα (1), ή η εκκεντρότητά τους είναι μεγαλύτερη της μονάδας.

---

Ηλιόπαυση

Τα Voyager 1 και 2 και οι θέσεις από όπου περνούν στην περιοχή του Ηλιοσφαιρικού κολεού

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 (Termination Shock). 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. Η ανακάλυψη της ζώνης υδρογόνου έγινε από την αποστολή ΙΒΕΧ.

Έξω από την περιοχή της Ηλιόσφαιρας, στις 230 AU, υπάρχει μία περιοχή που ονομάζεται Κύμα Κρούσης (αγγλ. Bow Shock) 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 50.000-100.000 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).

Σχηματισμός και εξέλιξη

Το ηλιακό σύστημα δημιουργήθηκε από την κατάρρευση ενός τεράστιου μοριακού νέφους πριν από 4,568 δις έτη. Το αρχικό νέφος είχε διαστάσεις αρκετών ετών φωτός και δημιούργησε πολλά άστρα. Καθώς η περιοχή που θα γινόταν το ηλιακό σύστημα, γνωστή ως προηλιακό νέφος, κατάρρευσε και η διατήρηση της στροφορμής το ανάγκασε να περιστραφεί ταχύτερα. Το κέντρο στο οποίο συγκεντρώθηκε η περισσότερη μάζα γινόταν όλο και ζεστότερο από το δίσκο, ο οποίος το περιέβαλε. Καθώς το συρρικνωμένο νεφέλωμα περιστρεφόταν σχηματίστηκε ένας πρωτοπλανητικός δίσκος με διάμετρο περίπου 200 ΑΜ και ένα καυτό πρώταστρο στο κέντρο. Οι πλανήτες σχηματίστηκαν από επισυσσώρευση υλικού από αυτό το δίσκο. Μέσα στα επόμενα 50 εκατομμύρια χρόνια, η συνθήκες στον Ήλιο επέτρεπαν να αρχίσει η πυρηνική σύντηξη στον Ήλιο. Από αυτό το σημείο και για τα επόμενα περίπου 10 εκατομμύρια χρόνια ο Ήλιος θα ανήκει στην Κύρια Ακολουθία. Το ηλιακό σύστημα θα έχει αυτή τη μορφή που έχει σήμερα μέχρι ο Ήλιος να εξελιχθεί σε ερυθρό γίγαντα. Αυτό αναμένεται να συμβεί σε 5 δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα.

Διαστημική έρευνα

Η εποχή μας σήμερα χαρακτηρίζεται διαστημική και δικαιολογημένα αφού κατά τις τελευταίες δεκαετίες, με τη βοήθεια των διαστημοσυσκευών, έχουν εξερευνηθεί σχεδόν όλοι οι πλανήτες (πλην του Πλούτωνα που πρόσφατα χαρακτηρίστηκε πλανητοειδές σώμα), καθώς επίσης και περίπου εξήντα από τους φυσικούς δορυφόρους τους. Δεν υπάρχει αμφιβολία πως χάρη σ’ αυτές τις απίστευτες εξερευνητικές αποστολές, που προηγούμενα δεν είχε γνωρίσει η ανθρωπότητα, πολλά προβλήματα που απασχολούσαν την επιστήμη περί της σύστασης και προέλευσης των πλανητών έχουν ήδη διευκρινιστεί με πολλές λεπτομέρειες.

Σήμερα (2009) οι επιστήμονες θεωρούν πως περισσότεροι από 70 διαφορετικοί μεταξύ τους κόσμοι έχουν αποκαλύψει μια μεγάλη ποικιλία χαρακτηριστικών που αποδεικνύουν τη βίαιη πολλές φορές εξέλιξη του Ηλιακού συστήματος από τα αρχικά στάδια της δημιουργίας του και ιδίως κατά τις συγκρούσεις του με αστεροειδείς. Έτσι η αυλαία των διαστημικών εξερευνήσεων στα τελευταία 40 χρόνια παρουσιάζει δεκάδες νέους κόσμους, με τρομαχτικές καταιγίδες, δηλητηριώδεις ατμόσφαιρες, πολλαπλά φεγγάρια κ.λπ. Κόσμοι τελείως διαφορετικοί με μόνο ένα κοινό σημείο, τον Ήλιο, και εξ αυτού τους κοινούς φυσικούς νόμους.