SISTEMA SOLARPlanetas e outros corpos

Sérgio Mittmann dos Santos

AstronomiaLicenciatura em Ciências da Natureza

IFRS −−−− Câmpus Porto Alegre2019

Planetas

Terrestres tipo da Terra: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte Jovianos tipo de Júpiter: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno

Planetas (cont.)

Planetas terrestres têm uma atmosfera gasosa, uma superfície sólida bem definida e um interior na maior parte sólido

Planetas jovianos têm uma atmosfera gasosa, nenhuma superfície sólida e um interior líquido na maior parte

Superfícies dos Planetas

Podem ser conhecidas a partir do albedo ( radiação_refletida /

radiação_recebida ≡ opacidade ), se o planeta não tem atmosfera espessa (planetas jovianos e Vênus)

Alterações ATIVIDADE GEOLÓGICA, EROSÃO, CRATERAMENTO

Alterações nas Superfícies dos Planetas

ATIVIDADE GEOLÓGICA Vulcanismo e Atividade tectônica: Depende do calor interno do planeta

Terra: Vulcões ativos e movimento de placas tectônicas Marte: Grandes vulcões (talvez ativos) e não há evidência de

tectonismo Vênus: Menos ativo do que a Terra e mais ativo do que Marte

[Lua]: Poucos sismos por ano. No passado, ocorreu um grande vazamento de lava, que se solidificou e formou os mares lunares (regiões escuras, baixas e planas, que contêm muitas crateras)

[Io (Júpiter) + Ariel e Titânia (Urano)]: Atividades vulcânicas violentas

Alterações nas Superfícies dos Planetas (cont.)

EROSÃO Resultado da ação da atmosfera ou da hidrosfera

Terra: Erosão evidenciada pela presença de rochas sedimentares

Marte: Erosão é mais importante devido às frequentes tempestades de areia

Mercúrio [e Lua]: Erosão ausente

Alterações nas Superfícies dos Planetas (cont.)

CRATERAMENTO Crateras aparecem em todos os planetas e satélites e podem ter origem vulcânica (menores e mais profundas) ou de impacto (maiores e mais rasas)

Número de crateras de impacto observadas ∝∝∝∝ Tempo desde que a superfície ficou exposta

Terra: Crateras são principalmente de origem vulcânica; atividade geológica + erosão apagaram os efeitos de impactos da época na qual muitos corpos residuais recém formados ainda povoavam o Sistema Solar

Marte, Mercúrio [e Lua]: Crateras de impacto são dominantes

Atmosferas

A retenção das atmosferas é um compromisso entre a energia cinética (ou temperatura) das moléculas do gás e a velocidade de escape do planeta (ou sua massa)

vméd ≤≤≤≤ 1/6 vesc (para reter a atmosfera)

A composição das atmosferas pode ser conhecida pela análise espectral da luz solar que elas refletem

Planetas terrestres Não conseguiram reter suas atmosferas. Formaram-se a partir dos gases que escaparam dos seus interiores. O impacto com cometas também contribuiu com alguns elementos.

Planetas jovianos possuem uma atmosfera dominada por gases mais leves e mais comuns (H e He), pois foram capazes de reter o gás presente no Sistema Solar na época da formação.

Efeito estufa

Elevação da temperatura da superfície, devido ao acobertamento pela atmosfera

Mais importante para Vênus, por causa da grande quantidade de CO2 na atmosfera, que é opaco à radiação infravermelha

Anéis Os 4 planetas jovianos apresentam sistemas de anéis, constituídos por

bilhões de pequenas partículas orbitando muito próximas do planeta

Os anéis devem ter se formado pela quebra de um satélite ou a partir de material que nunca se aglomerou para formar um satélite

↑↑↑↑ Júpiter ↓↓↓↓ Saturno↑↑↑↑ Urano ↓↓↓↓ Netuno (Voyager 2)

Satélites Em geral, o número de satélites está associado à massa do planeta

A maioria dos satélites revolve em torno do respectivo planeta no sentido de oeste para leste e tem órbita aproximadamente no plano equatorial de seu planeta

O maior satélite do Sistema Solar é Ganimedes (de Júpiter), com raio de 2.631 km, seguido por Titan (de Saturno), com 2.575 km de raio; ambos são maiores do que Mercúrio, que tem 2.439 km de raio

A Lua, com 3.475 km de diâmetro, é maior do que Plutão, que tem 2.350 km de diâmetro

Planetas Anões

São objetos que

Estão em órbita em torno do Sol (como os planetas) Têm forma determinada pela auto-gravidade, ou seja, são

aproximadamente esféricos (como os planetas) Não têm tamanhos significativamente maiores do que os objetos

em suas vizinhanças (ao contrário dos planetas) Não são satélites

Diâmetros (km)Éris: 2.400Plutão: 2.350Makemake: 1.300-1.900Haumea: 1.300Ceres: 950

Asteroides

Numeroso grupo de pequenos corpos situados, na sua grande maioria, no Cinturão Principal, com órbitas desde 2,2 até 3,3 UA do Sol, entre Marte e Júpiter

mCinturão Principal < 1/1.000 mTerra

CentroCinturão Principal ≈≈≈≈ 2,8 UA do Sol

Teorias para a formação dos asteroides

Explosão de um planeta (abandonada).

Asteroides primordiais eram grandes corpos (porém bem menores do que os planetas) e se fragmentaram devido a colisões, resultando nos asteroides atuais. Alguns dos maiores asteroides atuais devem ser corpos originais, que não se quebraram.

Meteoros e MeteoritosMETEOROS Pequenos asteroides que se chocam com a Terra e, ao

penetrarem na atmosfera, geram calor por atrito, deixando um rastro brilhante, facilmente visível a olho nu

METEORITOS Meteoros que atravessam a atmosfera, sem serem

totalmente vaporizados 3 tipos: Rochosos (90%), Metálicos e Metálico-rochosos

Cometas

Asteroides que apresentam uma atmosfera volátil visível

Formados por gelo (água, metano, etc.) e poeira

Tamanho típico = 10 km

Órbitas muito alongadas

Coma Nuvem de gás e poeira ao redor do cometa, devido à

sublimação do gelo pela radiação solar. Aparece quando o cometa

está a ≈≈≈≈ 2 UA do Sol.Núcleo Parte sólida. Gelado no

interior.Cauda O vento solar e a pressão de

radiação empurram o gás e a poeira da coma, formando a

cauda do cometa, que pode ter até 1 UA de comprimento

Cometas (cont.)

• Cauda de gás Resultado da interação do vento solar com o gás. Ocorre principalmente devido à emissão de átomos excitados. É reta e azul, pois grande parte de seu brilho deve-se à emissão de monóxido de carbono ionizado em 4.200 ångstroms.

• Cauda de poeira Causada pela pressão de radiação. Geralmente é curvada e tem largura maior e velocidade de suas partículas menor, quando comparada com a cauda de gás. Possui cor amarelada devido à reflexão da luz solar.

Cometas (cont.)

www.if.ufrgs.br/~mittmann/300px-Comet_tails.gif

Corpos Ressonantes

Distribuição dos Asteroides

• Cinturão Principal

• Asteroides Apollo-AmorPeriélio interno à órbita da Terra (Apollo) e entre a órbita da Terra e a de Marte (Amor). 433 Eros (de Amor) é usado para determinar a UA e tem um periélio de 20 milhões de km.

• Asteroides Troianos Órbitas a 60°°°° de Júpiter. Estão próximos dos pontos especiais L4 e L5, da solução do problema de 3 corpos.

Cinturão de Kuiper Proposto por Gerard Kuiper em 1951, para explicar a existência de

cometas com períodos curtos (T < 200 anos) e órbitas menos excêntricas

Até os anos 1970, acreditava-se que cometas de curto período eram cometas de longo período com órbitas modificadas pela interação com algum planeta, mas simulações numéricas mostraram que esta teoria não se aplica para um grande número de objetos

Está no plano do Sistema Solar Estende-se desde a órbita de Netuno ≈≈≈≈ 30 UA do Sol (Plutão ≈≈≈≈ 40 UA do

Sol ) até 150 UA do Sol Forma achatada indica que os objetos que o constituem são

remanescentes dos planetesimais formados no disco da nebulosa solar

Cinturão de Kuiper: Objetos Trans-netunianos

Objetos Clássicos (KBOs: Kuiper Belt Objects) Objetos típicos do Cinturão de Kuiper: ≈≈≈≈ 2/3 do total; 40 UA < a < 50 UA

Plutinos, Troianos de Netuno e outros ressonantes Estão em ressonância orbital com Netuno, pois seus períodos são múltiplos inteiros do período de Netuno (Plutinos ≈≈≈≈ 1/3 do total; = 3:2)

Espalhados Objetos com órbitas altamente excêntricas (e ≈≈≈≈ [1 − (semi-eixo menor/semi-eixo maior)2]0,5 ≈≈≈≈ 0,6), por causa de perturbações associadas a encontros com Netuno. a > 50 UA.

Centauros Objetos com órbitas instáveis (parte são asteróides e parte são cometas)

Colisionais Origem em uma colisão

Nuvem de Oort

Proposta por Jan Hendrik Oort em 1950, como explicação à existência dos cometas de longo período (T > 200 anos)

Nuvem esférica com raio de 50.000 UA, que contém bilhões de núcleos cometários

Perturbações gravitacionais de uma estrela ou do disco da Via Láctea sobre a órbita de um cometa da Nuvem de Oort podem lançá-lo a regiões mais internas do Sistema Solar, caracterizando-o como um cometa de longo período, que mantêm seus elementos voláteis em, no máximo, 1.000 passagens periélicas

Referências

K. S. Oliveira Fo. e M. F. O. Saraiva. Astronomia e astrofísica, 2a. ed. São Paulo: Livraria da Física, 2004

W. J. Maciel (ed.). Astronomia e astrofísica. São Paulo: EdUSP, 1991

H. Karttunen, P. Kröger, H. Oja, M. Poutanen e K. J. Donner. Fundamental astronomy, 5a. ed. Berlim: Springer, 2007

www.if.ufrgs.br/~riffel/planetsandasteroids.pdf