Fizyka i Chemia

Fizyka i Chemia Ziemi

T.J. Jopek

jopek@amu.edu.pl IOA UAM

Temat 3: Układ Słoneczny cz. 1

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 1

Układ Słoneczny

we Wszechświecie

Układ Słoneczny

Układ Słoneczny stanowią:



Układ Planetarny



Słońce,



planety,



Obłok Oorta (komety)



Pas Kuipera (planety karłowate … ),



Pas planetoid (planety karłowate …),



małe ciała:



planetki,



komety,



meteoroidy,



pył i gaz międzyplanetarny.

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 3

Układ Słoneczny

Układ Słoneczny stanowią:



Układ Planetarny



Słońce,



planety,



Obłok Oorta (komety)



Pas Kuipera (planety karłowate … ),



Pas planetoid (planety karłowate …),



małe ciała:



planetki,



komety,



meteoroidy,



pył i gaz międzyplanetarny.

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi

Kometa Halleya

rok 1910

Układ Słoneczny

Kometarny Obłok Oorta

(Impresja artystyczna )

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 8

Obiekty z pasa Kuipera

QB1 1992

QY9 1995

KR16 1999

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 10

Obłok Oorta i Pas Kuipera – ilustracja schematyczna

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 12

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 14

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 17

Największe znane obiekty trans-Neptunowe (TINO)

Układ Słoneczny.

Porównanie

rozmiarów orbit.

Układ Słoneczny

Układ Słoneczny stanowią:



Układ Planetarny



Słońce,



planety.



Obłok Oorta (komety)



Pas Kuipera (planety karłowate … ),



Pas planetoid (planety karłowate …),



małe ciała:



planetki,



komety,



meteoroidy.



Pył i gaz międzyplanetarny.

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi

Kometa Halleya

rok 1910

Układ Planetarny

Merkury Wenus Ziemia Mars Jowisz Saturn Uran Neptun 0.387 0.723 1 1.524 5.203 9.539 19.18 30.06

Średnie odległości planet od Słońca w jednostkach astronomicznych (JA)

Układ Planetarny - klasyfikacja

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 21

Planety grupy ziemskiej:

Merkury Wenus Ziemia Mars

Planety olbrzymy:

Jowisz

Saturn

Uran

Neptun

Układ Planetarny – klasyfikacja

Planety ziemskie

Planety olbrzymy

Reguła T-B ma m.in. postać:

k a _TB a _Obs

Mercury 0 0.4 0.39

Venus 1 0.7 0.72

Earth 2 1.0 1.00

Mars 4 1.6 1.52

Ceres

8 2.8 2.77

Jupiter 16 5.2 5.20 Saturn 32 10.0 9.54 Uranus 64 19.6 19.2 Neptune 128 38.8 30.06

J.D. Titus J.E. Bode

Odległości planet od Słońca

Reguła Tytusa Bodego z lat 1766-72

(jed. astr.)

k +

=

a _TB 0.4 0.3 

a

- średnia odległość planety od Słońca

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 23

Słońce – kula gazowa, gwiazda typu G2

Średnica

[km] Masa [kg] Vu [km/s] Ok. obr.

[doba]

Ok. obie.

[doba] Temp [K] a [JA]

1400 000 2*10

617.5 34 - 5500 -

Vu – prędkość ucieczki ze Słońca (II prędkość kosmiczna) Ok. obr – okres obrotu wokół osi,

Ok. obie. – okres obiegu orbitalnego wokół Słońca,

Temp – temperatura na powierzchni Słońca,

a – średnia odległość od Słońca .

Słońce

Średnica

[km] Masa [kg] Vu [km/s] Ok. obr.

[doba]

Ok. obie.

[doba] Temp [K] a [JA]

1400 000 2*10

617.5 34 - 5500 -

Solar Dynamic Observatory od 2010.02.10 na orbicie

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 26

Aktywność Słońca

Plamy na powierzchni Słońca.

Protuberancje – gigantyczne

wyrzuty materii słonecznej

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 29

SDO – wpływ aktywności Słońca na magnetosferę Ziemi

Wnętrze Słońca – schemat.

Jądro wodorowo helowe. (15 mln K)

Strefa radiacyjna

Strefa

konwekcyjna

Skład chemiczny Słońca:

•

wodór ~70%,

•

hel ~27%

Cykl p-p









 p D e ^ p







 p He

D ³

p p

He He

He  ³  ⁴  

3

Źródła energii

promienistej Słońca

Merkury

Średnica

[km] Masa [kg] Vu [km/s] Ok. obr.

[doba]

Ok. obie.

[doba] Temp [K] a [JA]

4878 3.3*10

4.3 58.65 87.98 452 0.387

Mariner 10 (1974) fly by

Messenger orbiter (2011)

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 31

Powierzchnia Merkurego: morza, urwiska, kratery, ... .

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 33

Budowa wewnętrzna Merkurego

Wenus ^Średnica _[km] ^{Masa [kg] Vu [km/s] Ok. obr.} _[doba] ^{Ok. obie} _[doba] ^{Temp [K] a [JA]}

12104 4.87*10

10.4 243.0 224.7 726 0.723

Lądownik BEHEPA 9 (1975)

Wenus Struktury powierzchniowe

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 36

Wenus Struktury powierzchniowe

Wenus Struktury powierzchniowe

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 38

Topografia Wenus, sonda Magellan.

Topografia Wenus, sonda Magellan.

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 41

Wnętrze planety Wenus

Ziemia

Średnica

[km] Masa [kg] Vu [km/s] Ok. obr.

[doba]

Ok. obie.

[doba] Temp [K] a [JA]

12756 5.98*10

11.4 23.93 365.26 281 1

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 43

Współczesne sposoby monitorowania Ziemi

Satelita Ers-1

Współczesne sposoby monitorowania Ziemi

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 45

Zakresy fal E-M w monitorowaniu Ziemi

Pomiary altimetryczne

Współczesne sposoby monitorowania Ziemi

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 47

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 49

Ziemska atmosfera – prognozowanie pogody

Zawartość ozonu nad biegunami Ziemi

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 52

Topografia mórz, lądów, płyt tektonicznych

Monitorowanie Antarktydy

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 54

Ukształtowanie lądów

Komputerowa synteza obrazów 3D

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 56

Monitorowanie zmian środowiska naturalnego

Ślady eksploatacji lasów w Amazonii

Ślady w atmosferze w wyniku

ruchu lotniczego

Mars ^Średnica _[km] ^{Masa [kg] Vu [km/s] Ok. obr.} _[doba] ^{Ok. obie} _[doba] ^{Temp [K] a [JA]}

6787 6.42*10

5.0 1.026 686.98 240 1.524

Widok z lądownika Wiking (1976)

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 58

Lądowanie robota SPIRIT na Marsie

(Robot aktywny w latach 2004-10)

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 60

Kanały na Marsie?

Mapa powierzchni Marsa ~1900 G. Schaparelli.

Mars, struktury powierzchniowe

Mars, struktury powierzchniowe

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 62

Mars, struktury powierzchniowe

Mars, obszary polarne

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 64

Mars, struktury powierzchniowe

Mars, szczegóły na powierzchni

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 66

Mapa powierzchni Marsa

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 68

Budowa wnętrza Marsa

Marsjańskie księżyce

Deimos

Phobos

2012-01-19 70

Układ Planetarny – klasyfikacja

Planety ziemskie

Planety olbrzymy

T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi

Jowisz ^Średnica _[km] ^{Masa [kg] Vu [km/s] Ok. obr.} _[godz] ^{Ok. obie} _[lata] ^{Temp [K] a [JA]}

142 800 1.9*10

59.5 9.8 11.86 120 5.203

Misje Pioneer 1973, Voyager 1979, Galileo 1989 Cassini-Huygens 1997

1989 1973

1979

1997

Struktury powierzchniowe

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 73

Zjawiska w atmosferze

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi

Budowa wnętrza Jowisza

Księżyce Jowisza

Obecnie odkryto 64 księżyce Jowisza

Pierścienie planet składają się

z ogromnej liczby niewielkich ciał.

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 77

Aktywność wulkaniczna na księżycu Io

Saturn

Średnica

[km] Masa [kg] Vu [km/s] Ok. obr.

[godz]

Ok. obie

[lata] Temp [K] a [JA]

120660 5.69*10

35.6 10.2 29.46 88 9.539

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi

Misje Pioneer 1973, Voyager 1979, Galileo 1989 Cassini-Huygens 1997

1989 1973

1979

1997

Struktury powierzchniowe

na Saturnie

Zjawiska w atmosferze Saturna

Zorze polarne

Wyładowania atmosferyczne

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 81

Pierścienie Saturna

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 83

Wnętrze Saturna

Księżyce Saturna

Obecnie odkryto 53 księżyce Saturna)

2012-01-19

Mimas (2010)

Enceladus (2005)

Dione (2009)

Thetys

Tytan i Thetys (2009 )

Hiperon (2005)

Iapetus (2007)

Misja do księżyca Tytan

Lądownik sondy Huygens „usiadł” na Tytanie w roku 2005

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 87

Trajektoria sondy Cassini-Huygens w latach 1997-2004

Jeziora metanowo-etanowe na Tytanie.

Po prawej porównanie rozmiarów z Jeziorem Superior

Sonda Huygens

Obrazy powierzchni

Tytana

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 89

Mapa powierzchni Tytana (2005 …)

Uran

1986 Średnica

[km] Masa [kg] Vu [km/s] Ok. obr.

[godz]

Ok. obie

[lata] Temp [K] a [JA]

51118 8.68*10

21.3 17.9 84 59 19.18

Atmosfera, pierścienie i księżyce Urana

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 91

Odkryto 27 księżycy Urana

Wnętrze Urana

Miranda

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 93

Miranda

Ariel

Umbriel

Tytania

Oberon

Neptun

1989 Średnica

[km] Masa [kg] Vu [km/s] Ok. obr [godz]

Ok. obie

[lata] Temp [K] a [JA]

49528 1.02*10

23.3 19.1 164.8 48 30.06

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 95

Reguła T-B ma m.in. postać:

k a _TB a _Obs

Mercury 0 0.4 0.39

Venus 1 0.7 0.72

Earth 2 1.0 1.00

Mars 4 1.6 1.52

Ceres

8 2.8 2.77

Jupiter 16 5.2 5.20 Saturn 32 10.0 9.54 Uranus 64 19.6 19.2

Neptune 128 38.8 30.06 Pluto

256 77.2 39.44

J.D. Titus J.E. Bode

Odległości planet od Słońca

Reguła Tytusa Bodego z lat 1766-72

(jed. astr.)

k +

=

a _TB 0.4 0.3 

a

- średnia odległość planety od Słońca

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 97

Wnętrze Neptuna

Tryton

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 99

Obecnie znamy 13 księżycy Neptuna

Nachylenia orbit planet względem orbity Ziemi

Orbity planet tworzą płaski układ

2012-01-19 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 101

Koniec tematu 3