Osnovni podaci o tijelima Sunčevog sustava
B1.1
Dominantnu ulogu u Sunčevom sustavu (sl. B1.1.1) igra njegovo središnje tijelo – Sunce. Svojom gravitacijom ono “drži” članove Sunčeva sustava na okupu. U unutarnjem dijelu Sunčevog sustava, bliskom Suncu, nalaze se planeti, dok se daleko na njegovoj ledenoj granici, udaljenoj oko 50 000 astronomskih jedinica, nalazi tzv. Oortov oblak Uz planete, u Sunčevom sustavu nalazimo mnogobrojne komete, planetoide (male planete ili asteroide) i relativno sićušne meteoroide. Ti se objekti jednim imenom nazivaju malim tijelima Sunčeva sustava, pri čemu se tijela manja od deset metara svrstavaju u meteoroide. Zemlja je treći planet po udaljenosti od Sunca oko kojeg kruži na srednjoj udaljenosti od oko 150 milijuna kilometara. Zajedno s Merkurom, Venerom i Marsom, tvori skupinu stjenovitih planeta (terestrički planeti), koji se odlikuju relativno velikom prosječnom gustoćom i malom veličinom. Svi oni imaju rijetke atmosfere (Merkur gotovo da nema atmosferu). S obzirom na udaljenost od Sunca, još se nazivaju unutarnjim planetima. Od vanjskih planeta odjeljuje ih planetoidni (asteroidni) pojas u kojemu se nalazi većina malih planeta. Vanjski planeti (Jupiter, Saturn, Uran i Neptun) znatno su veći, ali imaju manju prosječnu gustoću i guste atmosfere. Još se nazivaju jovijanskim planetima (planeti slični Jupiteru) ili popularno planetskim divovima. Pluton, koji je do 2006. godine smatran devetim planetom Sunčeva sustava, klasificiran je kao patuljasti planet. Pripada skupini objekata Edgeworth-Kuiperova pojasa, područja što se pruža od Neptunove staze pa do oko 50 astronomskih jedinica daleko od Sunca. Edgeworth-Kuiperov pojas sličan je asteroidnom, ali razliku od njega, ne sastoji se od stjenovito-metalnih tijela, već od ledenih tijela građenih npr. od smrznutog metana, amonijaka i vode. Svi planeti osim Merkura i Venere imaju mjesece (prirodne satelite).
Sl. B1.1.1 Planeti se nalaze relativno blizu Sunca u odnosu na udaljeni Oortov oblak kojeg možemo smatrati “gravitacijskom” granicom Sunčeva sustava (primijetimo da je ljestvica udaljenosti na slici eksponencijalna). Utjecaj Sunčeva vjetra i magnetskog polja Sunca seže do nekih 100 astronomskih jedinica daleko od Sunca i to se područje naziva heliosferom, unutar koje se nalaze planeti, asteroidni i Edgeworth-Kuiperov pojas.
Planeti vidljivi na nebu golim okom su Merkur, Venera, Mars, Jupiter, Saturn, a na granici vidljivosti je Uran, kojeg je 1781. godine pomoću teleskopa otkrio William Herschel. Postojanje Neptuna predviđeno je na temelju poremećaja u gibanju Urana. Položaj Neptuna na nebu računski je predviđen, a planet je opažački otkriven 1846. godine. Prvi mali planet, nazvan Ceres, otkriven je 1801. godine. S dijametrom od oko 1000 km to je najveće, najmasivnije i ujedno prividno najsjajnije tijelo asteroidnog pojasa. Otkriveni su i planetoidi koji svojim stazama znatno odstupaju od asteroidnog pojasa (sl. B1.1.2). Primjeri malih planeta s velikom stazom su Hiron, čiji afel staze seže do staze Urana, te Hidalgo čija se staza pruža izvan Jupiterove. Postoji i nekoliko skupina planetoida s izrazito malim stazama. Primjeri su Apolon, Adonis i Ikar kojima je perihel u manjoj udaljenosti od Sunca nego planet Merkur. Asteroidi ove skupine mogu se naći veoma blizu našeg planeta. Posebnu grupu čine asteroidi razmješteni u tzv. Lagrangeovim točkama. Tako npr. Trojanci “leže” u Jupiterovoj stazi i to, u odnosu na Sunce, 60o ispred i 60o iza Jupitera. Slično tome, postoji i skupina planetoida koja zauzima jednaku konfiguraciju u odnosu na naš planet.
Sl. B1.1.2 Većina planetoida (asteroida) nalazi se u asteroidnom pojasu koji se nalazi između staza Marsa i Jupitera. Neki planetoidi svojim stazama znatno odstupaju od asteroidnog pojasa. Primjeri su Apolon, Adonis i Ikar čije su staze relativno malene. Planetoid Hidalgo ima jednu od najvećih staza. Posebnu skupinu čine Trojanci, čiji je položaj određen gravitacijskim poljem Jupitera.
Prvi otkriveni objekt u Edgeworth-Kuiperovom pojasu, koji se proteže iza staze Neptuna, (tzv. transneptunijanski objekt) bio je zapravo Pluton, otkriven 1930. godine. Otkrivanje niza drugih transneptunijanskih objekata započelo je 1992. godine, a najveći do sada poznati je Eris (Pluton je drugi po veličini). Nekolicina tih objekata, uključujući Eris i Pluton, te asteroid Ceres klasificirani su kao patuljasti planeti. Kometi se razlikuju od asteroida po tome što imaju komu (ovojnicu od plina i prašine oko jezgre) i razvijaju rep kada se nađu u blizini Sunca. Pretpostavlja se da kratkoperiodični kometi (s periodom ophoda oko Sunca do stotinjak godina) potječu iz Edgeworth-Kuiperova pojasa, a dugoperiodični (period ophoda do stotine tisuća godina) iz Oortova oblaka. Svoje izvorište kometi napuštaju zbog gravitacijskih utjecaja planeta ili Suncu bliskih zvijezda i najčešće po izduženoj eliptičnoj stazi krenu u područja sve bliža Suncu. Pod gravitacijskim utjecajem velikih planeta, staze kometa mogu se znatno promijeniti. Komet može prijeći iz veće u znatno manju stazu i obrnuto. Staze nekih kometa “zarobljene” su gravitacijskim utjecajem velikih planeta. Tako postoji npr. Jupiterova porodica kometa (koja je najbrojnija), Saturnova, Neptunova (kojoj pripada Halleyev komet) itd. Poneki od kometa prelaze iz jedne porodice u drugu. Godine 1994. bili smo svjedoci spektakularnog događaja ‑ udara kometa Shoemaker‑Levy 9 u planet Jupiter. Zarobljen gravitacijskim poljem masivnog Jupitera, komet se prije pada raspao u 21 fragment, koji su brzinom od 60 km/s udarili u Jupiter izazvavši veoma jake eksplozije. Tragovi kometskog udara u atmosferi Jupitera mogli su se vidjeti i manjim teleskopima. Na svom putu oko Sunca kometi gube masu, što se uočava u slabljenju sjaja u narednim pojavljivanjima periodičkih kometa (primjer je Enckeov komet kod kojeg je primijećen pad prividne veličine za jednu zvjezdanu veličinu tijekom jednog stoljeća). Opažani su i brojni raspadi kometa. Prvi raspad je primijećen kod kometa Biella 1846 II, koji se raspao na dva dijela. Godine 1872. raspadnuti komet je trebao proći točkom u kojoj se njegova staza križa sa stazom Zemlje. Pri prolazu Zemlje tom točkom opažan je veliki broj meteora, popularno zvijezda padalica, tj. svjetlosnih pojava koje nastaju prolaskom meteoroida kroz atmosferu. Na temelju toga je shvaćeno da se dio sadržaja kometa razasuo njegovom stazom, tvoreći sitne meteoroidske čestice. Kasnije je pokazano da su mnoge meteorske pojave povezane s raspadom određenih kometa (talijanski astronom Giovanni Virgino Schiaparelli izračunao je stazu kojom se giba meteorska pojava Perzeida i pokazao da istu stazu ima komet 1862 III; slična je veza meteora Leonida i Tempelova kometa). Pri raspadu kometa prvo se formira meteoroidski oblak, koji se sastoji od roja zgusnutih čestica koje zauzimaju mjesto gdje se nalazila ili se još uvijek nalazi glava kometa. Kada Zemlja u svom gibanju oko Sunca uđe u takav oblak (tzv. meteoridski roj), opaža se pojava meteorskog pljuska. Vremenom se meteoroidski oblak raspršuje po stazi kometa, zauzimajući prostor debeo oko milijun kilometara (meteoroidsko vlakno). Prolaz Zemlje kroz meteoroidsko vlakno traje manje od jednog dana. Uslijed gravitacijskih utjecaja planeta i Sunčeva zračenja, meteoroidsko vlakno se povećava, stvarajući meteoroidski potok. Prolaz Zemlje kroz meteoroidski potok traje nekoliko dana. Uslijed perspektive, meteori potoka prividno izlaze iz jedne točke nebeske sfere (meteoroidi pripadaju jednoj skupini i gibaju se paralelno), koja se naziva radijant (sl. B1.1.3). Meteor, koji se giba prema opažaču, naziva se stacionarni i izgleda poput zvijezde koja je na trenutak zasjala. Ime potoka vezano je uz zviježđe gdje se nalazi radijant. Za razliku od meteoroida, koji se gibaju u skupinama, postoje “usamljeni” meteori koji se nazivaju sporadični (pri opažanju meteorskih potoka njih ćemo razlikovati po tome što prividno ne izlaze iz radijanta).
Sl. B1.1.3 Meteoridi potoka, koji se gibaju uzajamno paralelno, za opažača na Zemlji izazivaju pojave meteora koji prividno izlaze iz jedne točke neba (radijanta)
Veliki je doprinos astronoma amatera u opažanju i istraživanju meteorskih potoka (tablica B1.1). Oko maksimuma opaža se prosječno nekoliko desetaka meteora u satu, pri čemu je općenito veći broj meteora vidljiv u jutarnjim satima negoli u večernjim. Razlog je Zemljino gibanje. Naime, “večernji” meteoroidi trebaju prestići brzinu Zemljine revolucije i rotacije (sl. B1.1.4). Tako oni ulaze u Zemljinu atmosferu u manjem broju i gibaju se u atmosferi u prosjeku sporije od “jutarnjih” meteori.
Sl. B1.1.4 U jutarnjim satima može se opaziti više meteora nego u večernjim satima. Razlog je Zemljino gibanje. Naime meteoridi koji u večernjim satima ulijeću u atmosferu imaju manju relativnu brzinu u odnosu na motritelja jer se gibaju u smjeru Zemljine vrtnje i revolucije. Tako oni ulaze u Zemljinu atmosferu u manjem broju i gibaju se sporije negoli jutarnji meteori.
Meteoroidi koji ne uspiju izgorjeti u atmosferi padnu na Zemlju i u tom slučaju ih nazivamo meteoritima. Za nas je zanimljiv slučaj meteorita poznatog kao Zagrebačko željezo, koji je 26. svibnja 1751. godine pao kod mjesta Hraščine u Hrvatskom Zagorju. Meteorit se zabio u zemlju i izvađena su dva metalna komada, jedan mase oko 40 kg, a drugi mase oko 9 kg. Čuvaju se u bečkom Prirodoslovnom muzeju. Polirana pločica od tog meteorita (mase svega 0,56g) nalazi se i u zagrebačkom Prirodoslovnom muzeju. Tadašnji ravnatelj tvornice porculana u Beču Alois Widmannstätten ispitao je Zagrebačko željezo (ili tzv. Hraščinski meteorit) na način da je izbrusio i polirao jednu pločicu meteorita i podvrgao je visokoj temperaturi. Tada su nastale pravilne šare (tzv. Widmannstättenove linije) koje i danas predstavljaju jedan od načina dokazivanja meteoritskog porijekla željeznih meteorita. Najveći sačuvani meteorit je Hoba West u Namibiji (ima masu oko 60 tona). Bilo je nekoliko slučajeva da meteorit pogodi čovjeka. Tako je 16. veljače 1827. godine u Indiji meteorit pogodio jednog muškarca, a 30. studenog 1954. godine meteorit je u Sylacaugi (Alabama) ranio jednu ženu dok je spavala u krevetu. Svake godine u prosjeku desetak kuća je oštećeno udarom meteorita prosječne mase od 1kg, a zabilježeni su slučajevi udara meteorita u životinje, automobile pa čak i u poštanski sandučić (10. prosinca 1984, Claxton, Georgia)! Zanimljiv je članak pod naslovom “Meteor zapalio kuću” kojeg su donijele Novine Banovac od 11. travnja 1896. godine:
“Dana 24.III poslijepodne između 3 i 4 sata najednom, planula kuća i štala Jose Kavurića u Velikoj Solini. Ljudi bili onaj dan na sajmu u Glini gdje se nije moglo ništa spasiti do nešto rubine mlade snaše, koja bijaše sama kod kuće. Griješilo se i na ovo i na ono, što bi uzrok vatri, a kad izlazi na vidjelo od daljnjih stanovnik na brdu, koji kažu, da su vidjeli “modru zvijezdu” pasti na kuću. Ele sirotinje vrijedan potpore!“
Tablica B1.1: NAJAKTIVNIJI METEORSKI POTOCI
|
Ime potoka |
koordinate radijanta |
datum maksimuma |
|
|
|
a(o) |
d(o) |
|
|
QUADRANTIDI |
232 |
50 |
3.I |
|
LYRIDI |
272 |
34 |
22.IV |
|
ETA AQUARIDI |
336 |
1 |
5.V |
|
DELTA AQUARIDI |
339 |
16 |
28.VII |
|
PERSEIDI |
46 |
58 |
12.VIII |
|
ORIONIDI |
95 |
15 |
22.X |
|
S TAURIDI |
53 |
14 |
6.XI |
|
N TAURIDI |
57 |
22 |
10.XI |
|
LEONIDI |
153 |
22 |
17.XI |
|
GEMINIDI |
113 |
33 |
13.XII |
|
URSIDI |
217 |
76 |
22.XII |
U međuplanetnom prostoru prisutne su čestice prašine i ioniziranog plina koji potječe sa Sunca (tzv. Sunčev vjetar). Tlak Sunčevog vjetra izjednačuje se s tlakom međuzvjezdanog vjetra na udaljenosti od Sunca oko 100 astronomskih jedinica, što se smatra dosegom Sunčeve dominacije i granicom područja heliosfere. Dio nabijenih čestica zarobljava Zemlja svojim magnetskim poljem. Nabijene čestice pobuđuju atome u Zemljinoj visokoj atmosferi. Oni potom zrače svjetlost koja se najbolje vidi iz većih geografskih širina, posebno iz sjevernih i južnih polarnih područja (tzv. polarna svjetlost: aurora borealis i aurora australis). Većina čestica prašine međuplanetne tvari smještena je u ravnini ekliptike. Refleksija i raspršenje sunčane svjetlosti na međuplanetnoj prašini dovodi do pojave zodijačke svjetlosti. Opaža se kao slabo sjajni stožac, položen od Sunca u smjeru ekliptike, s vrhom udaljenim 90o od Sunca. Od vrha se i dalje širi slabo sjajni stožac, čiji sjaj raste prema točki nasuprot Suncu (zodijačka protusvjetlost). Zodijačka svjetlost teško se opaža. Najbolji su uvjeti kada je ekliptika položena okomito na horizont i kada je Sunce nekih 20o ispod horizonta. Najbolje je promatrati s planina. Posebni uvjeti za opažanje zodijačke svjetlosti nastupaju za potpune pomrčine Sunca. Pojava vezana uz međuplanetnu materiju koja se opaža sa Zemlje su tzv. srebrnasti oblaci. Formiraju se na visinama od 75 do 90 km. Naime, vodena para i led vežu se na jezgre koje čine čestice praha nastale od mikrometeoroida. Za sumraka, kada Zemlja svojom sjenom prekrije ova područja, opaža se njihov srebrni sjaj od raspršene sunčeve svjetlosti. Za opažanje srebrnastih oblaka potrebna je vrlo čista i “prozračna” atmosfera.
Sunčev sustav je najbolje istraženo područje svemira. Letjelicama su iz blizine ili neposredno ispitani planeti Sunčeva, kometi i asteroidi. Jedino nebesko tijelo na kojem su bili astronauti je Mjesec.
Krajem 20. stoljeća je potvrđeno da i oko drugih zvijezda kruže planeti (ekstrasolarni ili egzoplaneti), što potvrđuje ono što se davno naslućivalo – naš planetski sustav nije jedini u svemiru.
Razmislite:
1. Nabrojite terestričke i jovijanske planete Sunčeva sustava?
2. Poredajte redom po udaljenosti od Sunca sljedeća tijela i područja Sunčeva sustava:
a) Uran
b) asteroidni pojas
c) Oortov pojas
d) Edgeworth-Kuiperov pojas
3. Obrazložite pojmove: meteoroid, meteorit i meteor?
4. Koja je veza između kometa i meteorskih potoka?
5. Što je polarna, a što zodijačka svjetlost?
6. Po čemu se srebrnasti oblaci razlikuju od “običnih” oblaka?
