Το Ηλιακό σύστημα

Το Ηλιακό σύστημα

Του Κωνσταντίνου Αθ. Οικονόμου, δασκάλου  -συγγραφέα

ΓΕΝΙΚΑ: Ως Ηλιακό Σύστημα θεωρούμε τον Ήλιο και όλα τα αντικείμενα που συγκρατούνται σε τροχιά γύρω του χάρις στη βαρύτητα, τα οποία σχηματίστηκαν όλα πριν 4,6 δις έτη από ένα γιγάντιο μοριακό νέφος. Τα αντικείμενα με τη μεγαλύτερη μάζα που περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο είναι οι οκτώ [παλαιότερα θεωρούνταν εννέα, συμπεριλαμβανομένου και του Πλούτωνα], πλανήτες, των οποίων οι τροχιές είναι ελλειπτικές. Οι τέσσερις εσώτεροι, ο Ερμης, η Αφροδίτη, η Γη και ο Άρης αποτελούν τους λεγόμενους γήινους πλανήτες και αποτελούνται κυρίως από πετρώματα και μέταλλα. Οι τέσσερις εξώτεροι πλανήτες ονομάζονται αέριοι γίγαντες [οι δύο μεγαλύτεροι, Δίας και Κρόνος, αποτελούνται από υδρογόνο και ήλιο και οι άλλοι δύο, Ουρανός και Ποσειδών, αποτελούνται από νερό, αμμωνία και μεθάνιο.

 Όμως, μέσα στο βαρυτικό πεδίο του Ηλίου υφίστανται και πολλά άλλα ουράνια σώματα. Οι κυριότερες ζώνες που υπάρχουν σε αυτά τα αντικείμενα είναι η κύρια ζώνη Αστεροειδών, μεταξύ Άρη και Δία, και η ζώνη των υπολοίπων ουρανίων αντικειμένων, που βρίσκονται πέρα από τη τροχιά του Ποσειδώνα. Σε αυτές τις περιοχές βρίσκονται πέντε αντικείμενα, που ονομάζονται Νάνοι πλανήτες. Αυτοί είναι η Δήμητρα, ο Πλούτων, η Χαουμέια, ο Μακεμάκε και η Έρις. Πέρα από αυτά τα αντικείμενα υπάρχουν οι κομήτες, οι Κένταυροι και οι μετεωρίτες, καθώς και διαπλανητική σκόνη. Όλα τα τελυταία σώματα κινούνται ελεύθερα μεταξύ των πλανητών.

Ο λεγόμενος, Ηλιακός Άνεμος, μια ροή σωματιδιών από τον Ήλιο, σχηματίζει μια “φυσαλίδα” στο διαστρικό ενδιάμεσο που ονομάζεται ηλιόσφαιρα με διάμετρο 100-200 Αστρονομικές Μονάδες1 (AU). Υπάρχει το Νέφος του Όορτ, που θεωρείται “πηγή” των κομητών, το οποίο όμως βρίσκεται σε απόσταση πολύ μεγαλύτερη από την ηλιόπαυση (πέρα δηλαδή από τη “φυσαλίδα”). Τέλος υπάρχει μεγάλος αριθμός μικρότερων των πλανητών ουρανίων σωμάτων, που λέγονται δορυφόροι, και οι οποίοι περιφέρονται [όπως οι αρχαίοι οπλίτες δορυφόροι στο εξωτερικό του σχηματισμού μάχης, εξ ου και η προέλευση το ονόματος] γύρω από τους 6 από τους 8 πλανήτες και 3 από τους 5 πλανήτες νάνους, που χαρακτηρίζονται "φεγγάρια", αν και αυτός ο όρος αναφέρεται μονάχα στη Σελήνη, δορυφόρο της Γης. Οι αέριοι γίγαντες διαθέτουν και δακτύλιους, οι οποίοι αποτελούνται από πάγο και σκόνη.

ΖΩΝΕΣ ΚΑΙ ΠΛΑΝΗΤΕΣ: Το Ηλιακό Σύστημα χωρίζεται σε τέσσερις περιοχές: α΄ των Εσωτερικών Πλανητών, με τέσσερις πλανήτες που έχουν στέρεα επιφάνεια και σύσταση παρόμοια με αυτή της Γης (πυρίτιο και σίδηρο), β΄στη Ζώνη Αστεροειδών, γ΄ των Εξωτερικών Πλανητών, ή γιγάντων αερίων, με τέσσερις πλανήτες πολύ μεγαλύτερους από τη Γη και δ΄στην εξωτερική περιοχή, που περιλαμβάνει τον Πλούτωνα, τη Ζώνη του Kuiper και το νέφος του Oort. Σε απόσταση 0.39 AU απ' τον Ήλιο βρίσκεται ο Ερμής, ο μικρότερος πλανήτης του ηλιακού μας συστήματος. Επόμενος πλανήτης, στις 0,72 AU, είναι η Αφροδίτη που έχει σχεδόν το ίδιο μέγεθος με τον δικό μας, γι' αυτό παλιά λεγόταν και «αδελφός πλανήτης» της Γης. Μετά τη Γη στις 1,52 AU βρίσκεται ο Άρης. Ο πλανήτης αυτός έχει δύο φυσικούς δορυφόρους (φεγγάρια) το Φόβο και το Δείμο. 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 μόλις όσο το ένα χιλιοστό της Γης. Οι αστεροειδείς είναι το υλικό για έναν πλανήτη που τελικά δεν σχηματίστηκε, λόγω της μεγάλης έλξης του Δία, ή από κάποιον πλανήτη που υπήρχε εκεί (αναμεσα στον Άρη και τον Δία) και για κάποιο λόγο καταστράφηκε και διασπάστηκε σε 7.000 περίπου αστεροειδείς. Ο Δίας, στις 5,2 AU, είναι ο μεγαλύτερος απ' τους πλανήτες (έχει τη διπλάσια μάζα από ολους τους άλλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος μαζί). Είναι τόσο θερμός που θα μπορούσε να λάμπει σαν άστρο, αν ήταν 10 φορές μεγαλύτερος. Είναι γνωστός για την περίφημη Μεγάλη Κόκκινη Κηλίδα, μια μόνιμη καταιγίδα στην ατμόσφαιρά του, που υπάρχει τουλάχιστον από τότε που παρατηρούμε το Δία. Ο Κρόνος, (9,5 AU) είναι λίγο πιο μικρός (και πολύ πιο ελαφρύς) απ' τον Δία και του μοιάζει σε αρκετά χαρακτηριστικά. Αποτελείται και αυτός κυρίως από αέρια. Ο Δίας μαζί με τον Κρόνο αποτελούν το 93% της μάζας όλων των πλανητών. Είναι ίσως ο μόνος πλανήτης με μέση πυκνότητα μικρότερη απ' αυτή του νερού. Ο δορυφόρος του, Τιτάνας, 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 2004. Επόμενος πλανήτης είναι ο Ουρανός [19,2 AU]. Αποτελείται κυρίως από αμμωνία και μεθάνιο, έχει και αυτός δακτύλιους και 27 δορυφόρους. Ο Ουίλιαμ Χέρσελ ανακοίνωσε την ανακάλυψή του τις 13 Μαρτίου 1781, επεκτείνοντας τα όρια του γνωστού τότε ηλιακού συστήματος. Ο Ουρανός ήταν ο πρώτος πλανήτης που ανακαλύφθηκε με τηλεσκόπιο. Τελευταίος μεγάλος πλανήτης είναι ο Ποσειδών σε απόσταση 30 AU από τον Ήλιο. Είναι ο πρώτος πλανήτης που ανακαλύφθηκε βάσει μαθηματικών προβλέψεων για τη θέση του. Σαν τον Δία, έχει κι αυτός μια χαρακτηριστική κηλίδα στην ατμόσφαιρα. Ο Ποσειδών έχει 13 γνωστούς δορυφόρους. Η Ζώνη του 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 49-50 AU, πράγμα που ίσως σημαίνει ότι ένα μεγάλο σώμα (“αόρατο” στα τηλεσκόπια) βρίσκεται σε αυτή την απόσταση. Ο Πλούτωνας (στις 39,5 AU), ήταν ο μικρότερος απ' τους πλανήτες (με διάμετρο μικρότερη κι από τη Σελήνη) μέχρι τον αποχαρακτηρισμό του, και αυτός για τον οποίο έχουμε τα λιγότερα στοιχεία. Αποτελεί διπλό σύστημα με το δορυφόρο του Χάροντα. Ο Πλούτωνας πλέον θεωρείται πλανήτης νάνος, επειδή στη Ζώνη Kuiper έχουν ανακαλυφθεί και άλλα σώματα του ίδιου ή και μεγαλύτερου μεγέθους απ' αυτόν και αφού το ελάχιστο όριο μεγέθους για πλήρη πλανήτη τέθηκε μεγαλύτερο από αυτόν. Οι κομήτες είναι ουράνια σώματα που, σε αντίθεση με τους απλανείς αστέρες (όπως ο ήλιος) αστέρες και τους πλανήτες, παρουσιάζουν όψη νεφελώδη, ενώ ημορφή τους φαίνεται να επιμηκύνεται σαν μακριά κόμη [από την κόμη τους ονομάστηκαν κομήτες] όταν διέρχονται κοντά από τον Ήλιο. Κάθε κομήτης αποτελείται από τρία μέρη, τον πυρήνα, την κόμη και την ουρά. Οι τροχιές τους είναι ελλειπτικές.

ΗΛΙΟΠΑΥΣΗ: Ηλιόσφαιρα είναι μια τεράστια δομή ελλειψοειδούς σχήματος που αποτελείται από σωματίδια του Ηλιακού αέρα και περιβάλει τον Ήλιο και τους πλανήτες του. Σε μία περιοχή που ποικίλει από 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 χώρου. 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 σχεδόν 16 δισ. χλμ. από τη Γη, μία ζώνη από σωματίδια υδρογόνου, τα οποία κάποτε ήταν φορτισμένα θετικά (μόνο 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.

ΝΕΦΟΣ ΤΟΥ OORT: Απώτατο όριο του Συστήματος είναι το Νέφος του Όορτ. 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, [και τη Ζώνη Kuiper]. Από εκεί προέρχονται οι κομήτες με μεγάλες περιόδους, που επανεμφανίζονται δηλαδή μετά από πολλές δεκαετίες όπως ο Κομήτης Χάλεϋ. Έτσι, όριο του Ηλιακού Συστήματος είναι εκεί που η βαρύτητα του Ήλιου παίζει μικρότερο ρόλο από τη βαρύτητα άλλων σωμάτων, δηλαδή ουσιαστικά στα μισά της απόστασης μέχρι το πιο κοντινό άστρο (αν αυτό είναι ίδιας βαρυτικής σημασίας). 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 λεγόμενου ηλιακού ανέμου (Ηλιόπαυση).

ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΕΞΕΛΙΞΗ: Το ηλιακό σύστημα δημιουργήθηκε από την κατάρρευση ενός τεράστιου μοριακού νέφους πριν από 4,568 δις έτη. Το αρχικό νέφος είχε διαστάσεις ετών φωτός και δημιούργησε πολλά άστρα. Καθώς η περιοχή που θα γινόταν το ηλιακό σύστημα, γνωστή ως προηλιακό νέφος, κατέρρευσε, η διατήρηση της στροφορμής [ορμής περιστροφής ή περιδίνισης] το ανάγκασε να περιστραφεί ταχύτερα. Το κέντρο στο οποίο συγκεντρώθηκε η περισσότερη μάζα γινόταν όλο και θερμότερο από το δίσκο, ο οποίος το περιέβαλλε. Καθώς το συρρικνώμενο νεφέλωμα περιστρεφόταν, σχηματίστηκε ένας τεράστιος δίσκος διαμέτρου 200 AU 200 με ένα καυτό άστρο στο κέντρο. Οι πλανήτες σχηματίστηκαν από συσσώρευση υλικού από αυτό το δίσκο. Στα επόμενα 50 εκατομμύρια χρόνια, οι συνθήκες στον Ήλιο επέτρεψαν την έναρξη μιας πυρηνικής σύντηξης [συγχώνευση πυρήνων από φυσικά στοιχεία του Ηλίου] στον πυρήνα του. 10 δισεκατομμύρια χρόνια μετά την πρωτη εμφάνιση του Ηλίου το άστρο μας θα εξελιχθεί σε αυτό που λέει η Αστρονομία “ερυθρό γίγαντα”. Έτσι, αυτό αναμένεται να συμβεί σε περίπου 4,5-5 δισεκατομμύρια χρόνια και θα σημάνει την αρχή του τέλους του ηλιακού συστήματός μας και της ζωής!

ΕΡΕΥΝΑ ΔΙΑΣΤΗΜΑΤΟΣ: Κατά τις τελυταίες δεκαετίες, με τη βοήθεια των διαστημοσυσκευών, έχουν εξερευνηθεί όλοι οι πλανήτες και σχεδόν 60 από τους φυσικούς δορυφόρους τους. Χάρη σ' αυτές τις απίστευτες εξερευνητικές αποστολές, πολλά προβλήματα που απασχολούσαν την επιστήμη περί της σύστασης και προέλευσης των πλανητών έχουν ήδη διευκρινιστεί. Εν έτει 2013 οι επιστήμονες θεωρούν πως περισσότεροι από 70 διαφορετικοί κόσμοι έχουν αποκαλύψει μια μεγάλη ποικιλία χαρακτηριστικών που αποδεικνύουν τη βίαιη εξέλιξη του Ηλιακού συστήματος από τα αρχικά στάδια της δημιουργίας του και ιδίως κατά τις συγκρούσεις του με αστεροειδείς. Οι διαστημικές εξερευνήσεις στα τελευταία 40 χρόνια παρουσιάσαν δεκάδες νέους κόσμους, με τρομακτικές καταιγίδες, δηλητηριώδεις ατμόσφαιρες, πολλαπλά φεγγάρια κ.λπ. Κόσμοι τελείως διαφορετικοί με μόνο ένα κοινό σημείο, τον Ήλιο το άστρο στο οποίο “υπακούν” όλοι αυτοί.

ΜΕΓΙΣΤΑ ΜΕΓΕΘΗ [“ΡΕΚΟΡ”]: Μια εξαιρετική μελέτη του διευθυντή του Ευγενίδειου Πλανηταρίου, Δ. Σιμοπούλου κατηγοριοποιεί διάφορα μεγέθη του Ηλιακού συστήματος. Μέσα από τη μελέτη αυτή, καθώς και από ενδιαφέρουσες πληροφορίες που παίρνουμε από διάφορους διαδικτυακούς τόπους (ΝΑΣΑ, κ.ά.) πληροφορούμαστε πως: Η μακρύτερη οροσειρά του Ηλιακού συστήματος βρίσκεται στη Σελήνη. Το μήκος της είναι 1.500 χλμ. Το ψηλότερο όρος είναι ο Όλυμπος του πλανήτη Άρη. Έχει ύψος 25 χιλιόμετρα, τριπλάσιο των Ιμαλαϊων! Αν ο Όλυμπος του Άρη βρισκόταν στη Γη η βάση του θα κάλυπτε όλο την Ελλάδα και το Αιγαίο μαζί. ελληνικό ηπειρωτικό χώρο μαζί με το Αιγαίο. Η μακρύτερη χαράδρα βρίσκεται επίσης στον Άρη (κοιλάδα του Μάρινερ, 4.500 χλμ). Αν βρισκόταν στη Γη θα εκτεινόταν από τις ακτές της Πορτογαλίας μέχρι τα Ουράλια. Η μεγαλύτερη επιφανειακή θεμοκρασία παρατηρείται στην Αφροδίτη (480 βαθμοί Κελσίου). Στον αντίποδα, τη χαμηλότερη θερμοκρασία παρουσίαζει ο Τρίτων, δορυφόρος του Ποσειδώνα, με θερμοκρασία 235 βαθμούς Κελσίου κάτω από το μηδέν.

Η μεγαλύτερη διαφορά θερμοκρασίας είναι αυτή που παρατηρείται στον Ερμή, όπου η μέγιστη φτάνει στους 427 β. Κελσίου και η μικρότερη τη νύχτα στους μείον 183 β.! Συνολική διαφορά, μεγαλύτερη από 600 βαθμούς, που είναι και η μεγαλύτερη διαφορά θερμοκρασίας σε ουράνιο σώμα του Ηλιακού συστήματος. Οι ισχυρότεροι άνεμοι στο Ηλιακό Σύστημα είναι αυτοί που συμβαίνουν στον Ποσειδώνα, των οποίων η ταχύτητα φτάνει τα 2.200 χλμ. την ώρα. Μεγαλύτερος πλανήτης είναι ο Δίας, στο εσωτερικοό του οποίου θα ... χωρούσαν όλοι οι άλλοι πλανήτες με τους δορυφόρους τους. Ο Δίας έχει όγκο 1320 φορές τον όγκο της Γης και μάζα 318 φορές τη γήινη μάζα. Αντίθετα ο μικρότερος πλανήτης είναι ο Ερμής. Μεγαλύτερος δορυφόρος είναι ο Γανυμήδης του Δία, που είναι μεγαλύτερος κι απ' τον Ερμή. Ο Κρόνος έχει τους περισσότερους δακτυλίους περιφερόμενων υλικώ (10.000), που περικλείουν τον πλανήτη. Έχουν διάμετρο περί τα 1400 μέτρα και ελάχιστο πάχος (μόλις 5 χιλιοστών). Ο Δίας έχει τους περισσότερους δορυφόρους [63], ενώ ο Κρόνος έχει 62 κι ο Ουρανός 27. [Τα στοιχεία αυτά είναι του 2013. πριν 5-10 χρόνια οι αστρονόμοι γνώριζαν πολύ λιγότερους δορυφόρους]. Η μεγαλύτερη μέρα, δηλαδή η διάρκεια της περιστροφής του πλανήτη γύρω από τον άξονά του, φτάνει τις 243 γήινες μέρες! Δηλαδή μιά μέρα στην Αφροδίτη κρατάει 8 γήινους μήνες! Αντίθετα τη μικρότεη μέρα έχει ο “ωκύπους” Δίας, που ολοκληρώνει τη δική του, δ΄'ικην σβούρας περιστροφή του μόλις σε 9 ώρες και 50 λεπτά, του γήινου χρόνου! [Δηλαδή, ο γήινος μήνας στον Δία, θα διαρκούσε 75 ημέρες! Πάντως να θέλαμε να σβήσουμε κεράκια τούρτας γενεθλίων στον πλανήτη Ποσειδώνα, δε θα προλαβαίναμε να σβήσουμε ούτε ένα! Ο λόγος: η περιφορά του Ποσειδώνα γύρα από τον ήλιο (έτος) διαρκεί 164,8 γήινα έτη!!! Αντίθετα τη μικρότερη διάρκεια περιστροφής περί τον Ήλιο, το μικρότερο δηλαδή έτος, κατέχει ο γειτονικός μας Ερμής που ολοκληρώνει  αυτό σε 87,97 γήινες ημέρες. Κι αυτό γιατί ο πλανήτης βρίσκεται πολύ κοντά στον ήλιο, σε αντίθεση με τον Ποσειδώνα. Μεγαλύτερος αστεροειδής του Ηλιακού Συστήματος είναι η Δήμητρα, που βρίσκεται ανάμεσα στις τροχιές του Άρη και του Δία [διάμετρος 940 χλμ.]. Μάλιστα είναι και ο πρώτος αστεροειδής που ανακαλύφθηκε [Πρωτοχρονιά του 1801]. Τέλος ο κομήτης με τη συντομότερη περίοδο εμφάνισης είναι ο Ένκε, που ανακαλύφθηκε το 1786. Αυτός επισκέπτεται το Ηλιακό Σύστημα κάθε 3 έτη και τέσσετις μήνες περίπου. Σαν τα παραπάνω μέγιστα μεγέθη και "ρεκόρ" υπάρχουν πολλά. Επιλέξαμε τα σημαντικότερα κατά τη γνώμη μας απ' αυτά, ελπίζοντας να κινήσει το ενδιαφέρον σε ερασιτέχνες ερευνητές να ανακαλύψουν και άλλες τέτοιες πρωτιές!

……………………………

1. Σύμφωνα με τον ορισμό της Διεθνούς Αστρονομ. Ένωσης, η αστρονομική μονάδα ισούται με 150 δισ. Χλμ [149.597.870.700 μέτρα ακριβώς], που είναι περίπου η μέση απόσταση Γης και Ηλίου. Συνεπώς η απόσταση Γης από τον Ήλιο είναι 1 AU.