AST1010 En kosmisk reise Forelesning 10: Rusk og rask i solsystemet: Dvergplaneter, asteroider, meteoroider, kometer.
Kilde: xkcd.com
Midtveisevaluering: Eksamen Må man kunne alle planetdata fra tabellen utenat? Solen Merkur Venus Månen Mars Jupiter Saturn Uranus Neptun Pluto Masse (jordmasser) Radius (jordradier) Rotasjonstid (jorddøgn) 0.055 0.815 0.012 0.107 317.8 95.15 14.536 17.147 0.383 0.95 0.273 0.532 10.973 9.140 3.981 3.865 58.646-243 27.32 1.026 0.415 0.445-0.378 0.673
Midtveisevaluering: Eksamen Nei. Men enkelte sammenhenger vi har sett på er viktige. Solen Merkur Venus Månen Mars Jupiter Saturn Uranus Neptun Pluto Masse (jordmasser) Radius (jordradier) Rotasjonstid (jorddøgn) 0.055 0.815 0.012 0.107 317.8 95.15 14.536 17.147 0.383 0.95 0.273 0.532 10.973 9.140 3.981 3.865 58.646-243 27.32 1.026 0.415 0.445-0.378 0.673
Sammenlignet med jorden Solen Merkur Venus Månen Mars Jupiter Saturn Uranus Neptun Pluto Masse (jordmasser) Radius (jordradier) Rotasjonstid (jordddøgn) Omløpstid (jordår) Store halvakse (AU) Banefart (km/s) Temperatur (C, snitt) Tyngdekraft (% jordens) 0.055 0.383 Hvorfor er massen bare 5.5% av jordas når radien er 38.3%? Masse henger sammen med volum: V = 4 3 πr3 2x radius 8x volum (2 3 = 8) 0.383x radius 0.056x masse (0.383 3 = 0.056)
Sammenlignet med jorden Solen Merkur Venus Månen Mars Jupiter Saturn Uranus Neptun Pluto Masse (jordmasser) Radius (jordradier) Rotasjonstid (jordddøgn) Omløpstid (jordår) Store halvakse (AU) 0.055 0.815 0.012 0.107 0.383 0.95 0.273 0.532 58.646-243 27.32 1.026 0.24 (29/3) 0.615 (13/8) 0.0748 1.88 0.387 0.723 0.0026 1.52 Banefart (km/s) 47.4 35.0 1.022 24.08 Temperatur (C, snitt) Tyngdekraft (% jordens) 167 464-20 -65 37.76 90.81 16.31 37.76 Hvordan kan Mars ha samme tyngdekraft som Merkur? Mars er jo dobbelt så massiv! Men tyngdekraften på overflaten avhenger også av planetens radius. Tyngdekraft: F = Gm M r 2 Du kan selv sjekke at 0.055 0.383 2 = 0.107 0.532 2
I dag (blant annet): Hva er asteroider? Hva er meteorer? Hva er kometer?
Titius-Bodes lov Ikke basis i fysiske argument, men en ren numerologisk sammenheng (ren kuriositet) Lov 0.4 0.7 1.0 1.6 2.8 5.2 10 19.6 38.8 77.2 154 IRL 0.39 0.72 1.0 1.52? 5.2 9.5 19.2 30.06 39.44 67.67
Titius-Bodes lov Avstanden fra sola til planetene i AU gitt ved a = 0.4 + 0.3 x 2 n, n=-, 0, 1, 2, Lov 0.4 0.7 1.0 1.6 2.8 5.2 10 19.6 38.8 77.2 154 IRL 0.39 0.72 1.0 1.52? 5.2 9.5 19.2 30.06 39.44 67.67
Titius-Bodes lov Manglende planet mellom Mars og Jupiter: Oppdagelsen av Ceres Lov 0.4 0.7 1.0 1.6 2.8 5.2 10 19.6 38.8 77.2 154 IRL 0.39 0.72 1.0 1.52? 5.2 9.5 19.2 30.06 39.44 67.67
Titius-Bodes lov Feiler kraftig for Pluto og Eris Lov 0.4 0.7 1.0 1.6 2.8 5.2 10 19.6 38.8 77.2 154 IRL 0.39 0.72 1.0 1.52 2.77 5.2 9.5 19.2 30.06 39.44 67.67
From Wikimedia Commons. Plotted by a program written by Eurocommuter. License: CC-BY-SA-3.0-migrated
Asteroider Ceres oppdaget av Piazzi i 1801: Den største asteroiden diameter 935 km. Nå klassifisert som en dvergplanet. Ceres masse er større enn massen til alle andre asteroider til sammen. Pallas (1802), Juno (1804), Vesta (1807) deretter 40 år til neste oppdagelse. Bare 7 asteroider med diameter større enn 300 km. Består av stein og metall Baner bestemt for 25,000 asteroider og 100,000 funnet.
Fordeling i rommet AST1010 - Smålegemer 14
Ceres
Pallas
Vesta
Ida og Daktyl AST1010 - Smålegemer 18
Asteroider og meteoritter Asteroidebeltet er et vesentlig kildeområde for meteoritter, som vi skal se. Asteroider og meteoritter har samme kjemiske sammensetning og klassifiseres på lik måte. Hovedklasser av asteroider: C-type: 75% - steinarter er rike på karbon og har bevart mye av den opprinnelige kjemiske sammensetning i solsystemet; analoge med kullkondritter. S-type: 15% - silikater bundet til magnesium og jern, altså olivin som vi også har i jordas mantel. M-type: 5-10% - rene jern og nikkel metallobjekter kjerner i planetesimaler?
Meteoroide stein eller metallgjenstand i verdensrommet. Meteor det lysfenomen vi får når en meteoroide kommer inn i jordas atmosfære, blir glødende av friksjonsvarmen og fordamper. Meteoritt den resten av meteoroiden som man kan finne på bakken. Meteorer
Jordas hastighet i banen er 30 km/s. Meteorene kommer inn med hastigheter på 10-70 km/s avh. av vinkelen. Meteorbaner registreres ved å fotografere meteorene fra steder på jorda i noen kilometers avstand. 200,000 tonn meteor-materiale faller ned hvert år de fleste er mikrometeoritter. Fart og mengde
Tre kilder for meteorer Kometer gir svermer av meteorer (se figur). Asteroidebeltet fastslås på grunnlag av banene bestemt ved stereoobservasjoner. Mars og månen steiner slått løs for lenge siden ved store meteornedslag og som så har kommet til jorda; bestemmes fra særegne hyppigheter av grunnstoffer.
Meteornedslag Nedslagskratre i Europa. ca. 160 finnes på verdensbasis Tre i Norge: Garnos, Mjølnir og Ritlandskrateret.
Meteornedslag Små skålformede og store kratre med topp i sentrum, bruddsoner i ringer rundt.
Garnos-krateret Ligger i Hallingdal. - Alder ca 500 mill. år Diameter 5 km.
Chicxulub-krateret
Ikke alle store meteorer lager hull i bakken noen eksploderer i stor høyde 27
Meteor eksploderte over Tsjeljabinsk 15. februar 2013 https://www.youtube.com/watch? v=ztru90ub4uw
Tunguskameteoren 30 juni 1908 På sin første ekspedisjon inn i nedslagsfeltet i 1927 fant Kulik et stort område, 40-60 km i diameter, der trærne var blåst ned og skog og torv var svidd og oppbrent. Trærne lå med stammene pekende ut fra episentret. 29
De virkelig STORE meteornedslagene 1-10 km i diameter (Tunguska: 50-60 m) AST1010 - Smålegemer 30
Hvor ofte og hvor sterke? AST1010 - Smålegemer 31
Hva kan vi gjøre? To kilder: asteroider og kometer: Asteroider: Kan oppdages i tide, baner regnes ut, vi har omtrent 100 års forvarsel. Kometer: Kommer fra det ytre solsystem, vi har bare 1-5 års forvarsel, og de er store. Kartlegging av små legemer i solsystemet er en nøkkeloppgave. NASA Spaceguard kartlegger alle nære asteroider større enn 1km, ca. 1000 objekter. Kartlegging av alle asteroider ned til 50 m er mulig i løpet av noen få tiår. Det dreier seg om ca. 1 mill. objekter. Tunguska var en 60 m steinmeteor. Akseptabel skade? Men kanskje unngåelig.
Kuiperbeltet Vanlig oppfatning fram til 1990-tallet: Området utenfor Pluto er tomt. Men: I 1992 oppdaget Jane Luu og David Jewitt et objekt i dette området (Kuiperbeltet). Pluto befinner seg i dette beltet. 2002: Mike Brown fant stadig større objekter i dette området, kulminerte med Eris i 2005: Større enn Pluto.
Pluto
New Horizons (juli 2015)
Masse (jordmasser) Radius (jordradier) Rotasjonstid (jorddøgn) Omløpstid (jordår) Store halvakse (AU) Sammenlignet med jorden Solen Merkur Venus Månen Mars Jupiter Saturn Uranus Neptun Pluto 0.055 0.815 0.012 0.107 317.8 95.15 14.536 17.147 0.0024 0.383 0.95 0.273 0.532 10.973 9.140 3.981 3.865 58.646-243 27.32 1.026 0.415 0.445-0.378 0.673 0.24 (29/3) 0.615 (13/8) Ca. 1/5 av månens masse! 0.0748 1.88 11.86 29.66 84.32 164.79 0.387 0.723 0.0026 1.52 5.2 9.58 19.23 30.1 Banefart (km/s) 47.4 35.0 1.022 24.08 13.07 9.68 6.81 5.43 Temperatur (C, snitt) Tyngdekraft (% jordens) 167 464-20 -65-110 -140-195 -200 37.76 90.81 16.31 37.76 252.96 106.53 90.42 113.78
Masse (jordmasser) Radius (jordradier) Rotasjonstid (jorddøgn) Omløpstid (jordår) Store halvakse (AU) Sammenlignet med jorden Solen Merkur Venus Månen Mars Jupiter Saturn Uranus Neptun Pluto 0.055 0.815 0.012 0.107 317.8 95.15 14.536 17.147 0.0024 0.383 0.95 0.273 0.532 10.973 9.140 3.981 3.865 0.186 58.646-243 27.32 1.026 0.415 0.445-0.378 0.673-6.39 0.24 (29/3) 0.615 (13/8) 0.0748 1.88 11.86 29.66 84.32 164.79 247.94 0.387 0.723 0.0026 1.52 5.2 9.58 19.23 30.1 49.3 Banefart (km/s) 47.4 35.0 1.022 24.08 13.07 9.68 6.81 5.43 4.7 Temperatur (C, snitt) Tyngdekraft (% jordens) 167 464-20 -65-110 -140-195 -200-225 37.76 90.81 16.31 37.76 252.96 106.53 90.42 113.78 7.14
Eris med månen Dysnomia
Kometer Oppbygging og opprinnelse Hvordan tar de seg ut? Hvilke hoveddeler består de av? Hva er de laget av? Hvordan er de bygget opp? Hva skjer med dem når de passerer gjennom det indre av solsystemet? Hvor kommer de fra? Hvordan har menneskene oppfattet dem? 41
Kometer har vært budbringere 42
Edmund Halley og Halleys komet Halleys komet var nær sola i 1986. Edmund Halley (f. 1656), så kometen i 1682. Han merket seg at kometene i 1533, 1607 og 1682 lignet hverandre. Beregnet banen og forutsa at kometen skulle komme igjen i 1758-59. Dette skjedde og kometen ble da kalt opp etter ham. Samme komet som i 1066 og i 1301. 43
Nucleus kjerne ~ 1-10 km. Coma hodet, rundt 100 km. Hydrogensky. Haler: 0.1-1 AU: Ionehale. Gass og støv haler, flere. Halene peker bort fra sola.
Komet West (t.v.) og komethaler 45
Typiske kometegenskaper Dimensjon: noen kilometer med ujevn overflate, høyder, groper, kratre. Overflaten er meget mørk. Innholdet sublimerer under overflaten og spruter ut i åpne aktive områder. Massetapsraten nær sola er 1000 tonn pr sekund, men varierer fra komet til komet. Totalt massetap per solar passasje er 0.1% - 1%, det mest i form av støv. Begrenset levetid på 10-100 tusen år. 46
Kjernen en skitten snøball? AST1010 - Smålegemer 47
Å lande på en komet https://www.youtube.com/watch?v=3 3zw4yYNGAs https://www.youtube.com/watch?v= mgguvlfpkqg
Rosetta
Landeren Philae
Komet 67P/C-G fotografert av Rosetta
Kort- og langperiodiske kometer Kometer har omløpstider som enten er kortere enn ca 200 år eller mye lenger enn 200 år flere tusen til 1 million år. Setter en grense mellom kortperiodiske og langperiodiske kometer ved 200 år. To reservoarer for kometer: Kuiperbeltet - 40-50 AU fra sola. Oortskya 10,000 50,000 AU fra sola. Kometer fra Kuiperbeltet har baner nær ekliptikkplanet; fra Oortskya er banene likt fordelt i alle vinkler. Regner med 1 1000 milliarder kometer. 52
Kuiperbelte og Oortsky AST1010 - Smålegemer 53
Neste forelesning: Dannelsen av solsystemet