¿Familia del sistema solar?

El Sistema Solar es una colección del sol como centro y de todos los cuerpos celestes limitados por la gravedad del sol: 8 planetas, al menos 165 satélites conocidos, 3 planetas enanos identificados y miles de millones de pequeños sistemas solares. cuerpos. Estos pequeños objetos incluyen asteroides, objetos del cinturón de Kuiper, cometas y polvo interestelar.

A grandes rasgos, el reino del sistema solar incluye el sol, 4 planetas interiores como la Tierra, un cinturón de asteroides compuesto por muchas rocas pequeñas, 4 planetas exteriores gigantes llenos de gas, llenos de pequeñas rocas congeladas, conocida como Es la segunda región del cuerpo pequeño en el Cinturón de Kuiper. Más allá del cinturón de Kuiper se encuentran los discos discretos de la eclíptica, la heliosfera y la todavía hipotética nube de Oort.

Según la distancia al sol, la secuencia planetaria es Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, 6 de los 8 están rodeados por satélites naturales. Los satélites de la Tierra se llaman lunas y se consideran lunas. Los planetas exteriores están rodeados por anillos planetarios compuestos de polvo y muchas partículas pequeñas. A excepción de la Tierra, los planetas visibles a simple vista llevan el nombre de los cinco elementos. En Occidente, todos llevan el nombre de dioses de la mitología griega y romana. . Los tres planetas enanos son: Plutón, uno de los objetos más grandes del cinturón de Kuiper; Ceres, el objeto más grande del cinturón de asteroides y Eris, un objeto discreto de la eclíptica.

[Editar este párrafo] Descripción general y órbita

Órbitas de los cuerpos celestes en el sistema solar

El protagonista del sistema solar es el sol en el centro, que es una estrella con clasificación espectral. Es la estrella de secuencia principal de G2V, posee el 99,86% de la masa conocida en el sistema solar y domina el sistema solar con la gravedad. Júpiter y Saturno, los dos planetas más grandes del sistema solar, representan más del 90% de la masa restante. Sigue siendo una hipotética nube de Oort, y aún no se sabe qué porcentaje de la masa representará.

Las órbitas de los principales cuerpos celestes del sistema solar se encuentran cerca del plano orbital (eclíptica) de la órbita de la Tierra alrededor del sol. Los planetas están muy cerca de la eclíptica, mientras que los cometas y los objetos del cinturón de Kuiper suelen tener ángulos de inclinación evidentes.

Mirando el sistema solar desde el norte, todos los planetas y la mayoría de los demás cuerpos celestes giran alrededor del sol en sentido contrario a las agujas del reloj (derecha). Hay algunas excepciones, como el cometa Halley.

Los cuerpos celestes que se mueven alrededor del sol obedecen la ley del movimiento planetario de Kepler. Sus órbitas tienen al sol como foco de la elipse, y cuanto más cerca están del sol, más rápido se mueven. Las órbitas de los planetas son casi circulares, pero las órbitas de muchos cometas, asteroides y objetos del cinturón de Kuiper son muy elípticas.

En un espacio tan vasto, hay muchas formas de expresar la distancia de cada órbita en el sistema solar. En la práctica, cuanto más lejos está un planeta o anillo del Sol, más lejos está del anterior, salvo contadas excepciones. Por ejemplo, Venus está a aproximadamente 0,33 AU de Mercurio, mientras que Saturno está a 4,3 AU de Júpiter y Neptuno está a 10,5 AU de Urano. Ha habido relaciones que han intentado explicar la interacción entre los cambios en estas distancias orbitales, pero tales teorías nunca han sido probadas.

[Editar este párrafo] Formación y evolución

Representación artística del disco protoplanetario

Se cree que la formación del sistema solar se basa en la hipótesis nebular , que ocurrió por primera vez en 1755. Fue propuesto de forma independiente por Kant en 1796 y por Laplace en 1796. Esta teoría sostiene que el sistema solar se formó hace 4.600 millones de años en el colapso de una nube molecular gigante. Esta nebulosa tenía originalmente un tamaño de varios años luz y nacieron varias estrellas al mismo tiempo. Los estudios de elementos que se remontan a meteoritos antiguos muestran que sólo el corazón de una explosión de supernova puede producir estos elementos, por lo que el cúmulo de estrellas que contiene el Sol debe estar cerca del remanente de supernova. Puede ser que las ondas de choque de la explosión de la supernova aumentaran la densidad de la nebulosa cerca del sol, permitiendo que la gravedad superara la presión de expansión del gas interno y provocara el colapso, provocando así el nacimiento del sol.

La zona identificada como nebulosa protosolar es la zona que formará el sistema solar en el futuro. Su diámetro se estima entre 7.000 y 20.000 unidades astronómicas, y su masa es sólo ligeramente superior a la de la nebulosa protosolar. sol (0,1 a 0,001 masas solares más). A medida que la nebulosa comienza a colapsar, la ley de conservación del momento angular hace que gire más rápido, lo que hace que los átomos del interior choquen entre sí con más frecuencia. La región central contiene la mayor parte de la masa y es más caliente que el disco circundante.

A medida que la gravedad, la presión del gas, los campos magnéticos y la rotación actúan sobre la nebulosa cada vez más pequeña, comienza a aplanarse formando un disco protoplanetario giratorio de unas 200 AU de diámetro con una protoestrella densa y caliente en su centro.

Los estudios de estrellas jóvenes T Tauri, que se cree que tienen una masa muy similar a la del Sol en su etapa previa a la fusión, muestran que durante la etapa de formación a menudo iba acompañada de un disco de material protoplanetario. Estos discos pueden extenderse a cientos de unidades astronómicas y las partes más calientes pueden alcanzar temperaturas de miles de K.

En 100 millones de años, en el centro de la nebulosa colapsada, la presión y la densidad serán lo suficientemente grandes como para que el hidrógeno del sol primordial comience la fusión térmica, que aumentará hasta que el equilibrio hidrostático permita suficiente energía térmica para resistir. Energía de contracción por gravedad. Sólo entonces el sol se convirtió en una verdadera estrella.

Se cree que a través de la acreción nacerán varios planetas a partir del gas y el polvo que quedan en la nube (nebulosa solar):

1. Cuando las partículas de polvo aún orbitan alrededor de la central protoestrella, los planetas ya han comenzado a crecer;

2. Luego, a través del contacto directo, se reúnen en cúmulos con un diámetro de 1 a 10 kilómetros;

3. Luego, después de la colisión, se forma un individuo más grande, convirtiéndose en un planetesimal con un diámetro de unos 5 kilómetros

4. En los próximos millones de años, seguirá creciendo a un ritmo de 15 centímetros por año a través de nuevas colisiones.

En el sistema solar interior, debido a que el calor excesivo impide que se condensen moléculas volátiles como el agua y el metano, los planetesimales formados son relativamente pequeños (sólo el 0,6% de la masa del disco), y los ingredientes principales son compuestos como como silicatos y metales con puntos de fusión más altos. Estos objetos rocosos eventualmente se convirtieron en planetas similares a la Tierra. Los planetesimales más alejados, afectados por la gravedad de Júpiter, no pudieron condensarse para formar protoplanetas y, en cambio, se convirtieron en el cinturón de asteroides que vemos hoy.

A distancias mayores, más allá de la línea de congelación, los materiales volátiles también pueden congelarse y convertirse en sólidos, formando gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno. Urano y Neptuno reciben menos material y se les conoce como gigantes de hielo porque se cree que sus núcleos son principalmente hielo (hidruro).

Una vez que el joven Sol comenzó a producir energía, el viento solar expulsó material del disco protoplanetario al espacio interplanetario, poniendo fin al crecimiento planetario. Las estrellas jóvenes T Tauri tienen vientos estelares mucho más fuertes que las estrellas más viejas en una fase estable.

Según las especulaciones de los astrónomos, el sistema solar actual permanecerá hasta que el sol abandone la secuencia principal. Dado que el sol utiliza el hidrógeno que contiene como combustible, para utilizar el combustible restante, el sol se calentará cada vez más, por lo que arderá cada vez más rápido. Esto hace que el Sol siga brillando, a un ritmo de aproximadamente un 10% cada 1.100 millones de años.

Dentro de unos 7.600 millones de años a partir de ahora, el núcleo del Sol estará lo suficientemente caliente como para fusionar el hidrógeno exterior, lo que provocará que el Sol se expanda hasta 260 veces su radio actual y se convierta en una gigante roja. En este momento, debido a la expansión del volumen y la superficie, la luminosidad total del sol aumenta, pero la temperatura de la superficie disminuye y la luminosidad por unidad de superficie se vuelve más oscura.

Posteriormente, las capas exteriores del sol fueron desechándose paulatinamente, y finalmente el núcleo quedó expuesto y se convirtió en una estrella enana blanca, un cuerpo celeste extremadamente denso que sólo tiene el tamaño de la Tierra pero tiene la mitad del tamaño. masa del sol original.

[Editar este párrafo] Estructura y composición

El sistema solar es un sistema compuesto por cuerpos celestes unidos por la gravedad del sol. Es un pequeño sistema de cuerpos celestes en el universo. .

La estructura del sistema solar se puede dividir aproximadamente en cinco partes:

1. Sol (Sol)

El sol es la estrella madre del sistema solar y el miembro más importante y principal. Tiene suficiente masa para permitir que la presión interna y la densidad supriman y resistan la enorme energía generada por la fusión nuclear, y permite que la energía ingrese al espacio de manera estable en forma de radiación, como la luz visible. La posición del Sol en el diagrama HR

El Sol está clasificado como una estrella enana amarilla de tamaño mediano, pero ese nombre es fácilmente engañoso. De hecho, en nuestra galaxia, el Sol es bastante grande y. brillante. Las estrellas se clasifican según la correspondencia entre la temperatura de la superficie y el brillo en el diagrama de Hertz-Rubber. Generalmente, las estrellas con temperaturas más altas serán más brillantes, y las estrellas que sigan esta regla se ubicarán en el llamado cinturón de secuencia principal, con el sol en el centro de este cinturón. Sin embargo, no hay muchas estrellas más grandes y brillantes que el sol, pero sí muchas estrellas más débiles y más frías.

El Sol está en su mejor momento de evolución estelar y aún no ha agotado el hidrógeno necesario para la fusión nuclear en su núcleo. El brillo del sol seguirá aumentando día a día, y su brillo inicial era sólo el 75% de su brillo actual.

Al calcular la proporción de hidrógeno a helio dentro del sol, se cree que el sol ha completado la mitad de su ciclo de vida. En unos 5 mil millones de años, el sol abandonará la secuencia principal y se volverá más grande y más brillante. , pero la superficie La temperatura de la estrella gigante roja ha bajado y su brillo será miles de veces mayor que el actual.

El Sol es una estrella de Población I que nació tardíamente en la evolución del universo. Tiene más metales más pesados ​​que el hidrógeno y el helio que las estrellas de Población II (este es el lenguaje astronómico: número atómico Cualquier cosa más grande que el helio). es un metal.) Los elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio se forman en el núcleo de las estrellas y deben sufrir explosiones de supernova antes de ser liberados al espacio. En otras palabras, estos elementos pesados ​​no existieron en el universo hasta que murió la primera generación de estrellas. Las estrellas más antiguas tienen sólo una pequeña cantidad de metal y las que nacen más tarde tienen más metal. Se cree que un alto contenido de metales es clave para el desarrollo de sistemas planetarios a partir del Sol, ya que los planetas se forman a partir de materia metálica acumulada.

Material interplanetario

Además de luz, el Sol también emite continuamente una corriente de electrones (plasma), que es el llamado viento solar. Esta corriente de partículas viaja a una velocidad de 1,5 millones de kilómetros por hora, creando una fina atmósfera (la heliosfera) en el sistema solar que alcanza al menos las 100 unidades astronómicas (la heliopausa), que es lo que conocemos como material interplanetario. El ciclo de las manchas solares (11 años) y las perturbaciones provocadas por las frecuentes llamaradas y eyecciones de masa coronal en la heliosfera producen el clima espacial. La lámina de corriente de heliosfera producida en el material interplanetario por el campo magnético que gira con la rotación del sol es la estructura más grande del sistema solar.

El campo magnético terrestre protege la atmósfera terrestre de su interacción con el viento solar. Mercurio y Venus no tienen campos magnéticos y el viento solar pierde gradualmente sus atmósferas en el espacio. Las auroras, producidas por la interacción del viento solar y el campo magnético de la Tierra, se pueden ver cerca de los polos magnéticos de la Tierra (como el polo sur y el polo norte).

Los rayos cósmicos provienen de fuera del sistema solar. La heliosfera protege el sistema solar, y el campo magnético del planeta también proporciona cierta protección al planeta mismo. La densidad de los rayos cósmicos en la materia interestelar está relacionada con los cambios de fuerza del ciclo del campo magnético solar. Por lo tanto, aún se desconoce cuánto fluctúan los rayos cósmicos en el sistema solar.

El material interplanetario se acumula formando polvo cósmico en al menos dos regiones con forma de disco. La primera región es la nube de polvo zodiacal, ubicada en el sistema solar interior y responsable de la luz zodiacal. Pueden deberse a colisiones entre cuerpos celestes y planetas del cinturón de asteroides. La segunda región se extiende aproximadamente entre 10 y 40 unidades astronómicas y puede haber sido formada por colisiones similares de objetos en el cinturón de Kuiper.

2. Sistema Solar Interior

El sistema solar interior es tradicionalmente el nombre de los planetas terrestres y la región del cinturón de asteroides, que está compuesto principalmente por silicatos y metales. Esta región está apretada cerca del sol y tiene un radio más corto que la distancia entre Júpiter y Saturno.

Planetas Interiores Todos los Planetas Interiores

Los cuatro planetas interiores, o planetas terrestres, se caracterizan por ser densos, rocosos, con pocas o ninguna luna, y sin sistemas de anillos. Están compuestos por minerales de alto punto de fusión, como minerales de silicato, una corteza superficial sólida y un manto semilíquido, y un núcleo metálico compuesto de hierro y níquel. Tres de los cuatro (Venus, la Tierra y Marte) tienen atmósferas sustanciales y todos tienen características superficiales como cráteres de impacto y estructuras geológicas (grabens, volcanes, etc.). Los planetas interiores se confunden fácilmente con los planetas interiores (Mercurio y Venus) que están más cerca del Sol que la Tierra. Los planetas se mueven en un plano y en una dirección

Mercurio

Mercurio (0,4 AU) es el planeta más cercano al sol y el más pequeño (0,055 de masa terrestre). No tiene satélites naturales y sus únicas características geológicas conocidas, aparte de los cráteres de impacto, son crestas arrugadas presumiblemente creadas durante su historia temprana y su contracción. Mercurio tiene sólo una atmósfera insignificante, formada por átomos de gas expulsados ​​por el viento solar. El núcleo de hierro relativamente grande y el manto delgado aún no pueden explicarse. Las hipótesis incluyen un gran impacto que arrancó su capa exterior y que la energía solar en su juventud inhibió el crecimiento de la capa exterior.

Venus

Venus (Venus) (0,7 unidades astronómicas) es similar en tamaño a la Tierra (0,86 masa terrestre), y al igual que la Tierra, está rodeada por un grueso manto de silicato. En el núcleo también hay una atmósfera espesa y evidencia de actividad geológica interna. Sin embargo, su atmósfera es 90 veces más densa que la de la Tierra y muy seca, y no tiene satélites naturales. Es un planeta caliente, con temperaturas superficiales que superan los 400°C, lo que probablemente se debe a la gran cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera. No hay evidencia clara de que la actividad geológica de Venus todavía esté en curso, pero la atmósfera sin la protección de un campo magnético debería agotarse, por lo que se cree que la atmósfera de Venus se repone mediante erupciones volcánicas.

Tierra

La Tierra (1 AU) es el más grande y denso de los planetas interiores. También es el único planeta con actividad geológica y vida continua. También tiene hidrosferas y estructuras de placas observadas que son únicas entre los planetas similares a la Tierra. La atmósfera de la Tierra también es completamente diferente a la de otros planetas, ya que ha sido modificada por los organismos que viven aquí para contener un 21% de oxígeno libre. Tiene un solo satélite, la luna; la luna es también el único satélite grande entre los planetas terrestres. La revolución de la Tierra (el sol) tarda unos 365 días y su rotación tarda aproximadamente 1 día. (El Sol no siempre brilla directamente en el ecuador porque la Tierra está ligeramente inclinada mientras orbita alrededor del Sol).

Marte

Marte (1,5 AU) es más pequeño que la Tierra y Venus. (0,17 masa terrestre), con solo una atmósfera delgada dominada por dióxido de carbono. Su superficie, como Olympus Mons, tiene volcanes densos y enormes, y Mariner Canyon tiene grabens profundos, lo que indica que todavía hubo actividades geológicas violentas no hace mucho. Marte tiene dos pequeños satélites naturales, Deimos y Fobos, que pueden ser asteroides capturados.

Cinturón de Asteroides

Cinturón principal de asteroides y asteroides troyanos Los asteroides son los miembros más importantes de cuerpos pequeños del sistema solar y están compuestos principalmente por rocas y materiales no volátiles.

El cinturón de asteroides principal se encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter, a 2,3 a 3,3 unidades astronómicas del Sol. Se considera que son restos de material que no lograron agregarse debido a la perturbación gravitacional de Júpiter durante. la formación del sistema solar.

Los asteroides varían en tamaño desde cientos de kilómetros hasta micras. Excepto Ceres, el más grande, todos los asteroides del sistema solar están clasificados como pequeños cuerpos celestes. Sin embargo, se puede confirmar que varios asteroides, como Vesta e Hygiea, han alcanzado un estado de equilibrio hidrostático y serán reclasificados como planetas enanos.

El cinturón de asteroides contiene decenas de miles, posiblemente millones, de pequeños objetos con un diámetro de más de un kilómetro. Aun así, es poco probable que la masa total del cinturón de asteroides sea una milésima parte de la masa de la Tierra. Los miembros del cinturón principal de asteroides aún son escasos, por lo que no se han producido accidentes de naves espaciales al pasar por él.

Los cuerpos celestes pequeños con un diámetro de 10 a 10-4 metros se denominan meteoroides.

Ceres

Ceres (2,77 AU) es el cuerpo celeste más grande del cinturón principal y el único planeta enano del cinturón principal. Su diámetro es de casi 1.000 kilómetros, por lo que su propia gravedad es suficiente para convertirla en una esfera. Cuando fue descubierto a principios del siglo XIX, se lo consideró un planeta. Fue reclasificado como planeta menor en la década de 1850 a medida que se descubrieron más objetos pequeños. En 2006, fue reclasificado nuevamente como planeta enano.

Familias de asteroides

Los asteroides del cinturón principal se pueden dividir en varios grupos de asteroides y familias de asteroides en función de los elementos orbitales. Las lunas asteroides son cuerpos pequeños que orbitan alrededor de asteroides más grandes. Su identificación no es tan clara como la de las lunas que orbitan planetas, porque algunas son casi tan grandes como el cuerpo principal que orbitan.

También hay cometas en el cinturón principal, que pueden ser la principal fuente de agua de la Tierra.

El asteroide troyano se encuentra en el punto L4 o L5 de Júpiter (el punto de equilibrio gravitacional inestable delante y detrás de la órbita del planeta), pero el nombre "troyano" también se utiliza para otros planetas o cuerpos pequeños. ubicado en un punto lagrangiano en la órbita de un satélite. La familia Hilda es una familia de asteroides cuyo período orbital es 2:3* el de Júpiter. Cuando Júpiter orbita el sol dos veces, este grupo de asteroides orbitará el sol tres veces.

El sistema solar interior también contiene muchos asteroides "traviesos" y partículas de polvo, muchos de los cuales cruzarán las órbitas de los planetas interiores.

3. Sistema Solar Medio

La región central del sistema solar alberga gigantes gaseosos y sus satélites del tamaño de planetas. Muchos cometas de período corto, incluidos los centauros, también lo son. en esta región. Esta región no tiene un nombre tradicional y ocasionalmente se clasifica como el "sistema solar exterior", aunque el sistema solar exterior generalmente se refiere a la región más allá de Neptuno. El principal componente de los sólidos en esta región es el "hielo" (agua, amoníaco y metano), a diferencia del sistema solar interior, en el que predominan las rocas.

Planetas exteriores

Todos los exoplanetas Los cuatro planetas exteriores, también conocidos como planetas jovianos, contienen el 99% de la masa conocida que rodea al Sol. Las atmósferas de Júpiter y Saturno contienen grandes cantidades de hidrógeno y helio, mientras que las atmósferas de Urano y Neptuno contienen más "hielos", como agua, amoníaco y metano. Algunos astrónomos creen que deberían pertenecer a otra categoría, llamada "familia de Urano" o "gigantes de hielo". Los cuatro gigantes gaseosos tienen anillos planetarios, pero sólo los anillos de Saturno pueden observarse fácilmente desde la Tierra. El nombre "exoplaneta" se confunde fácilmente con "planeta exterior", que en realidad se refiere a los planetas fuera de la órbita de la Tierra. Además de los planetas exteriores, también está Marte.

Júpiter

Júpiter (5,2 unidades astronómicas) está compuesto principalmente por hidrógeno y helio. Su masa es 318 veces la de la Tierra y 2,5 veces la de los demás planetas juntos. El abundante calor interno de Júpiter ha creado algunas características casi permanentes en su atmósfera, como bandas de nubes y la Gran Mancha Roja. Júpiter tiene 63 lunas descubiertas. Las cuatro más grandes, Ganímedes, Calisto, Ío y Europa, muestran características similares a las de planetas similares a la Tierra, como vulcanismo y calor interno. Ganímedes es más grande que Mercurio y es el satélite más grande del sistema solar.

Saturno

Saturno (9,5 UA) es famoso por su evidente sistema de anillos. Es muy similar a Júpiter, al igual que la estructura de su atmósfera. Saturno no es muy grande, con sólo 95 veces la masa de la Tierra. Tiene 60 lunas conocidas, Titán y Encelado, y posee enormes volcanes de hielo que muestran signos de actividad geológica. Titán es más grande que Mercurio y es la única luna del sistema solar que realmente tiene atmósfera.

Urano

Urano (19,6 UA) es el planeta exterior más ligero, con una masa 14 veces la de la Tierra. Su eje de rotación está inclinado 90 grados con respecto a la eclíptica, por lo que orbita alrededor del Sol de lado, lo cual es único entre los planetas. Entre los gigantes gaseosos, su núcleo tiene la temperatura más baja e irradia muy poco calor al espacio. Hay 27 satélites conocidos de Urano, siendo los más grandes Titania, Oberón, Umbriel, Ariel y Miranda.

Neptuno

Aunque Neptuno (30 unidades astronómicas) parece más pequeño que Urano, su mayor densidad significa que su masa sigue siendo 17 veces mayor que la de la Tierra. Aunque irradia más calor, es mucho menos que Júpiter y Saturno. Neptuno tiene 13 lunas conocidas. La más grande, Tritón, todavía tiene actividades geológicas activas y tiene géiseres que hacen erupción de nitrógeno líquido. También es la única luna retrógrada grande del sistema solar. En la órbita de Neptuno se encuentran algunos asteroides con oscilación orbital 1:1, que forman el grupo troyano Neptuno.