No que consiste o Sistema Solar?
O sistema solar consiste no sol e todos os corpos celestes dentro de seu domínio gravitacional. A estrela central é o maior componente do sistema, respondendo por mais de 99,85% da massa total, produzindo energia fundindo hidrogênio em hélio, seus dois principais componentes. Os quatro planetas mais próximos do Sol (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte) compartilham uma crosta sólida e rochosa, razão pela qual são classificados como terrestres ou rochosos. Mais adiante, os quatro gigantes gasosos Júpiter, Saturno, Urano e Netuno são os componentes mais massivos do sistema, perdendo apenas para o próprio Sol. Dos cinco planetas anões, Ceres é o mais próximo do centro do sistema solar, enquanto todos os outros planetas, Plutão, Haumea, Makemake e Eris, estão além da órbita de Netuno.
Ao longo de quase todo o sistema solar, existem inúmeros corpos celestes que compõem corpos celestes menores. Os asteróides, de natureza rochosa, estão concentrados em um cinturão que se assemelha a um cinturão entre as órbitas de Marte e Júpiter. Com exceção da órbita do último planeta, a temperatura é baixa o suficiente para permitir a presença de fragmentos de gelo, que se acumulam principalmente nas regiões do Cinturão de Kuiper, Disco de Dispersão e Nuvem de Oort; ocasionalmente são transportados para o interior do sistema , sob a influência do calor solar para baixo, eles se tornam cometas. Muitos corpos celestes, por sua vez, possuem atração gravitacional suficiente para manter objetos menores, os satélites naturais, orbitando-os nas mais diversas formas e tamanhos. Planetas gigantes também têm sistemas de anéis planetários, um cinturão de minúsculos grãos de gelo e poeira.
De acordo com a teoria mais aceita hoje, o sistema solar se originou de uma nuvem molecular que, devido a alguma perturbação gravitacional, entrou em colapso e formou uma estrela central, e seus remanescentes deram origem a outros corpos celestes. Em sua configuração atual, todos os componentes na verdade descrevem órbitas elípticas ao redor do Sol, formando um sistema dinâmico no qual os corpos celestes interagem principalmente mediados pela gravidade. Sua estrutura tem sido objeto de pesquisa desde os tempos antigos, mas foi apenas cinco séculos atrás que os humanos reconheceram o fato de que o sol, e não a Terra, é o centro do movimento planetário. Desde então, o desenvolvimento de equipamentos de pesquisa, como telescópios, levou a uma maior compreensão do sistema. No entanto, detalhes sem precedentes só podem ser obtidos após o envio de sondas espaciais para todos os planetas, que retornam imagens e dados com precisão sem precedentes.
Teorias que buscam explicar a formação do sistema solar começaram a surgir no século XVI, baseadas em observações mais precisas dos movimentos dos corpos celestes. Algumas dessas suposições tornaram-se cada vez mais importantes ao longo do tempo. Por exemplo, Descartes propôs que o sol e os planetas emergiram de vórtices que existiam no início do universo. Por outro lado, a teoria da captura protoplanetária sugere que esses objetos foram formados pela fusão de nuvens moleculares, que mais tarde foram capturadas pela gravidade do sol recém-formado e se aglomeraram para formar planetas. Uma variante deste conceito propõe que o protoplaneta seja capturado pelo Sol para uma estrela de baixa densidade próxima.
Laplace foi o responsável pela hipótese de que o Sol se formou a partir de nuvens em rotação e contração, e que ao seu redor, o material remanescente se condensava em outros objetos. Essa teoria, comumente chamada de hipótese da nebulosa, tornou-se, com alguns ajustes, a teoria mais aceita na comunidade científica, especialmente após observações recentes da composição de meteoritos que mantêm as características da época em que se formaram, nos dias do sistema solar primitivo.
A estrela original
Cerca de 4,66 bilhões de anos atrás, toda a matéria que formou o sistema solar hoje estava na forma de gás e poeira, em uma grande nebulosa estimada entre 50 e 100 anos-luz, consistindo principalmente de hidrogênio e uma boa parte de hélio. , além de carbono e vestígios de elementos mais pesados, como oxigênio, e alguns compostos de silicato que formam poeira interestelar. Em algum momento, uma região dentro dela começa a se tornar mais densa devido a possíveis influências externas, como ondas de choque de uma explosão de supernova próxima e, devido à gravidade, gradualmente começa a atrair mais gás. Produz um núcleo atômico que aquece à medida que sua massa aumenta. Este fragmento de nebulosa exibe um movimento rotacional lento que aumenta gradualmente em velocidade angular à medida que se aglutina. Mas se essa taxa for muito rápida, as estrelas não podem se formar. Assim, de acordo com a teoria mais aceita, gás com velocidade muito alta para caber no núcleo foi ejetado pelo campo magnético que passava pela nuvem, dispersando uma parcela significativa do momento angular do sistema.
À medida que o núcleo da nuvem se tornou mais denso, formou uma esfera achatada de gás com temperaturas de vários milhares de graus Celsius, uma protoestrela com um diâmetro comparável à órbita atual de Mercúrio. Ao seu redor, a nuvem de gás é achatada devido ao seu movimento rotacional, formando um disco chamado Nebulosa Solar, que varia entre cento e duzentas UA. [Nota 3] As temperaturas ao redor do núcleo são relativamente altas, vários milhares de graus Celsius, enquanto temperaturas negativas são registradas em áreas mais remotas.
Um milhão de anos se passaram desde que a nuvem começou a desmoronar, quando o raio do prosol encolheu várias vezes seu estado atual. Foi nesta fase que começou uma das fases mais turbulentas da sua evolução. No interior, a maior parte do gás está ionizado, a uma temperatura de cerca de 5 milhões de graus Celsius, associada à rápida rotação da protoestrela, criando um movimento de cargas elétricas que produz um campo magnético muito mais forte do que é agora. Instabilidades neste campo causam movimentos violentos de gás ionizado da própria protoestrela e suas nuvens circundantes, resultando em mudanças dramáticas no brilho, semelhantes ao processo atualmente observado na estrela variável T Taurus na constelação de Taurus. Trinta a cinquenta milhões de anos depois, a temperatura do núcleo chega a 15 milhões de graus Celsius, o suficiente para iniciar o processo de fusão nuclear que torna o Sol uma estrela estável entrando na sequência principal, convertendo hidrogênio em hélio.
Formação de planetas e outros corpos celestes
Ao mesmo tempo que a formação de protoestrelas, minúsculas partículas de poeira começaram a se fundir para formar agregados cada vez maiores, um processo que continuou por milhões de anos até aparecerem os primeiros objetos do tamanho de um quilômetro chamados asteroides, que as interações gravitacionais começam a importar. Massas de objetos orbitando a estrela iniciam um processo caótico de colisões sucessivas, algumas quebrando-as em poeira e pequenos fragmentos, enquanto outras aumentam sua massa. Na época, alguns deles eram muito maiores em tamanho do que outros, e sua influência gravitacional atraiu outros objetos. Objetos desse tamanho são chamados de protoplanetas.
Por causa de sua atração gravitacional, esses objetos não apenas reuniram a matéria que passava por suas órbitas, mas também colidiram entre si, às vezes se fundindo e produzindo os primeiros planetas. Por exemplo, acredita-se que Vênus e a Terra tenham sido criados pela colisão de mais de uma dúzia de protoplanetas, mas não está claro por que Mercúrio e Marte não absorveram material na mesma taxa, o que ditou seu tamanho reduzido. Durante esses impactos, enormes quantidades de energia foram liberadas, criando enormes oceanos de lava na Terra. A colisão também levou ao surgimento de vários satélites naturais, incluindo a Lua, que, de acordo com as teorias atuais, é o resultado dos restos de uma colisão entre a Terra e Theia, do tamanho de Marte, há 4,44 bilhões de anos. Os planetesimais restantes que não se fundiram no planeta colidiram entre si, deixando para trás muitos detritos que foram varridos pela gravidade do planeta.
Centenas de milhões de anos após o início do processo, os planetas internos realmente se formaram, e o vento e a radiação do sol expulsam as pequenas partículas que permanecem na região, retardando o crescimento desses planetas.
Enquanto esse processo ocorre no interior do sistema solar, nas regiões mais distantes da estrela, as temperaturas são baixas o suficiente para formar cristais de gelo, muito mais abundantes do que os compostos de silicato que dominam os planetas internos. No entanto, sabe-se que os planetas gigantes Júpiter e Saturno são compostos em sua maioria por hidrogênio e hélio, que não podem existir na forma de gelo nesta região. Portanto, duas hipóteses foram propostas para explicar a possível origem desses planetas. A primeira sugestão sugere que os planetesimais formados a partir de rocha e gelo se fundiram para formar planetas de 10 a 15 vezes a massa da Terra, tornando-os massivos o suficiente para atrair e reter o gás presente na nebulosa solar na época, o que provaria que a corrente possível composição é razoável.
Os núcleos desses planetas são principalmente rochosos. Outra teoria sugere que os dois maiores planetas do sistema solar podem ter se formado diretamente da condensação da nebulosa solar, em um processo semelhante à formação do sol, onde a presença de grandes quantidades de gás, poeira e gelo fez com que o sol formação possível. corpos celestes de grandes dimensões. Urano e Netuno, por sua vez, emergem de acumulações geladas nas regiões ultraperiféricas, o que poderia explicar diferentes partes dos compostos voláteis que formam esses planetas. No entanto, quando atingem um tamanho grande o suficiente para absorver gás, como aconteceu com Júpiter e Saturno, a nebulosa solar se dissipou, tornando-a incapaz de crescer.
Migração Planetária e Evolução Subseqüente
De acordo com o modelo atual da evolução das órbitas planetárias, conhecido como modelo de Nice, os três exoplanetas orbitam mais regularmente e mais próximos do Sol do que agora, juntamente com um enxame de rochas e gelo que sobram da formação do planeta. Esses corpos celestes se aproximaram dos planetas gigantes um após o outro, guiando-os para dentro e para fora do sistema solar. No entanto, quando um objeto é inclinado para o sol, Saturno, Urano e Netuno ganham uma pequena aceleração na direção oposta, colocando-os em órbitas mais distantes após interação contínua com os objetos menores, o que faz parte da característica do processo de migração planetária. Por sua vez, Júpiter moveu-se ligeiramente para uma órbita mais próxima do sol. Então, os dois maiores planetas entram em ressonância 1:2, ou seja, Saturno orbita o sol uma vez e Júpiter orbita o sol duas vezes. A cada aproximação entre os dois, as interações gravitacionais tornam suas órbitas mais excêntricas, principalmente a de Saturno, que tem menos massa.
As órbitas dos planetas gigantes simulados são a) iniciadas; b) durante o intenso bombardeio tardio (que também ilustra a mudança de posição final entre Urano e Netuno) ec) após o processo de migração planetária. Observe como os objetos fora da órbita inicial de Netuno são distribuídos.
Essa mudança afeta as órbitas de duas outras estrelas gigantes externas, Urano e Netuno, tornando-as mais alongadas. Netuno então passou a interceptar uma região de rocha e gelo, iniciando um dos períodos mais violentos da história do sistema solar. Depois de entrar na região, o planeta interrompeu as órbitas de corpos menores, guiando-os para dentro e para fora do sistema solar. Muitos deles chegaram aos planetas internos durante um período conhecido como intenso bombardeio tardio, que ocorreu há 4 bilhões de anos e cujos vestígios ainda são evidentes na superfície da lua e de Mercúrio. Ao longo de 500 milhões de anos, esta região foi completamente varrida, deixando apenas uma pequena fração dos objetos (estimados em 0,1%) presentes nela, atualmente formando o Cinturão de Kuiper e a Nuvem de Oort.
Embora capaz de responder a muitas das perguntas feitas antes, o modelo de Nice não explicou inicialmente como os gigantes gasosos se formaram no intervalo de tempo atualmente considerado pela comunidade científica, que leva centenas de milhões de anos. Aplicando a lógica do modelo, mas assumindo que a nebulosa inicial seria mais densa do que o estimado pela teoria original, a formação de exoplanetas dentro do prazo especificado se mostrou viável. Simulações de computador, respeitando o modelo de Nice, mas começando com nebulosas mais densas, confirmaram essa hipótese. No entanto, eles também introduziram uma possibilidade não considerada: em metade das simulações, Netuno se formou entre Urano e Saturno, sendo gradualmente colocado em órbita além de Urano. Dada a incerteza neste aspecto particular da probabilidade, a hipótese de uma troca de posição entre os dois planetas mais externos permanece em aberto.
Elementos
O sistema solar é composto principalmente pelo sol e um grupo de corpos celestes afetados por seu campo gravitacional. Destes, oito planetas são os componentes mais massivos do sistema, divididos em planetas terrestres (quatro menores e mais próximos do sol, principalmente rochosos) e gigantes gasosos (quatro maiores e mais distantes do sol). A maioria deles exerce força gravitacional suficiente para manter uma camada de gás ao seu redor, ou seja, eles têm atmosferas e satélites naturais orbitando-os. Enquanto a Terra e Marte têm apenas um e dois satélites naturais, respectivamente, existem dezenas de gigantes gasosos cada, variando em forma, composição e tamanho. Há mais cinco objetos na categoria de planetas anões, a maioria dos quais também mostra satélites naturais, de acordo com os padrões da União Astronômica Internacional. Alguns asteróides também são acompanhados por pequenas luas. [22] Esses quatro planetas gigantes também possuem sistemas de anéis planetários, formados principalmente por grãos de gelo e poeira com tamanho máximo de alguns centímetros, que orbitam os planetas no plano equatorial. [23] Espalhados por todo o sistema solar estão milhares de corpos menores, como asteróides e cometas, além de poeira interplanetária e matéria do sol que permeia o espaço entre os corpos.
Sol
O sol está se movendo. Observe que a erupção libera material no espaço, chamado de ejeção de massa coronal.
O sistema solar é o componente central e principal fonte de energia do sistema solar e, embora seja a estrela mais brilhante da Terra, é uma estrela relativamente pequena e comum na Via Láctea, com um raio de cerca de 700.000 quilômetros. É composto basicamente de hidrogênio ionizado e hélio, que são mantidos juntos em uma forma aproximadamente esférica devido à força da gravidade. Portanto, a enorme pressão e temperatura em seu núcleo são suficientes para que ocorra o processo de fusão nuclear, no qual os núcleos de hidrogênio são convertidos em núcleos de hélio e a energia é liberada. A estrela emite radiação em quase todo o espectro eletromagnético, principalmente na forma de luz visível.
Das camadas que compõem o sol, o núcleo onde ocorrem as reações de fusão é o mais interno, com temperaturas chegando a cerca de 15 milhões de graus Celsius. A energia gerada nessa região é transferida para a zona de radiação, por onde atinge a próxima camada, chamada troposfera, que por sua vez a transmite para a fotosfera, a superfície visível do sol, por onde escapa a radiação iluminante. todo o sistema solar. O campo magnético de uma estrela causa manchas (regiões mais escuras na fotosfera) e erupções solares, que por sua vez causam ejeções de massa coronal. Tais eventos geralmente estão associados ao ciclo solar, com picos de atividade ocorrendo a cada 11 anos. Ao redor do Sol estão a cromosfera e a coroa, as duas camadas de gás que compõem a atmosfera da estrela e são praticamente invisíveis devido ao brilho causado pelo brilho da superfície. Uma corrente de partículas carregadas emana dessa coroa, com temperatura de 2 milhões de graus Celsius, e o vento solar viaja a uma velocidade vertiginosa e atinge as extremidades do sistema.
Netuno 49 532 4 504 000 000
planeta terrestre
Comparação de tamanho entre planetas terrestres.
Os quatro planetas mais próximos do Sol compõem o grupo dos planetas terrestres, e sua característica comum é a presença de crostas sólidas formadas principalmente por silicatos e núcleos que contêm uma alta proporção de ferro. Durante a formação do planeta, as regiões mais internas do sistema estavam livres de gelo, e esses objetos eram de massa moderada, não propícios à retenção de gás da nebulosa solar, razão pela qual são de natureza rochosa. Nenhum deles tem sistemas de anéis planetários, apenas a Terra e Marte têm satélites naturais. A atmosfera de Mercúrio é muito fina em comparação com a espessa camada de gás que envolve Vênus. A atmosfera terrestre, por sua vez, tem uma composição peculiar devido à presença de organismos que interagem com ela e a alteram, enquanto a atmosfera de Marte parece ser muito fina, embora provavelmente já tenha sido espessa o suficiente para justificar a presença de água líquida.
