07/02/16 AST1010 En kosmisk reise Forelesning 7: De indre planetene og månen del 1: Merkur og Venus De vikcgste punktene i dag: Hva er en planet? Plutos ferd fra planet Cl dvergplanet. Hvordan kan vi finne ut noe om planetene uten å besøke dem? Oversikt over Merkur: Bane, geologi etc. Oversikt over Venus Var Venus annerledes før? 1
IAUs definisjon av en planet (2006) 1. En planet går i bane rundt sola. 2. En planet har nok masse Cl at tyngdekrewene dominerer og former den Cl en kule. 3. En planet har rensket banen sin: Den er det eneste legeme på sin størrelse i denne avstanden fra sola. Hva ønsker vi å vite om planetene? Opplagt svar: Mest mulig. Men noe av det mest interessante er kanskje å bruke dem Cl å forstå vår egen planet bedre. De indre planetene ble dannet fra det samme råmaterialet, så hvorfor er de så forskjellige i dag? Hvorfor har bare vår egen planet vann i flytende form? Baneparametre Aphelion (lengst fra sola), perihelion (nærmest sola) Store halvakse, a Eksentrisitet, e Baneplanets helning i forhold Cl eklipckken (jordas er da lik 0 pr. definisjon) Liten for de fleste planeter, Merkur har 7 grader. Dvergplanetenes plan heller mer: Pluto 17 grader, Eris 44.2. 2
EklipCkken: Solas årsbevegelse på himmelen Planetmasser Kan bestemmes hvis planeten enten har: 1. En måne 2. En kunscg satelli_ (for eksempel Magellan i bane rundt Venus) 3. Bli_ passert av en kunscg satelli_. I alle Clfellene bruker vi den observerte banen sammen med Keplers 3. lov Cl å bestemme massen. 3
Keplers 3. lov : a 3 P = GM 2 4π 2 Eksempel : Månen (avstand ca. 384 000 km, omløpstid ca. 28 dager) : Jordas masse : M = 4π 2 a 3 6 10 24 kg. GP 2 Te_heter Måler vinkelstørrelse Kjenner avstand, for eksempel fra Keplers 3. lov. Kjenner massen. Kan regne ut den midlere te_heten (= masse / volum) Hvorfor? Kan gi en første pekepinn om planetens sammensetning. 12 4
Rotasjonsperioder For Mars, Jupiter og Saturn kan disse bestemmes ved å følge bevegelsen Cl markører på deres overflater. For Venus og Merkur er periodene målt ved hjelp av radar og dopplereffekten. Radarsignalet reflektert fra siden som roterer vekk fra oss blir rødforskjøvet, signalet reflektert fra siden som roterer mot oss blir blåforskjøvet. Plane_emperaturer Kan måles på tre måter: 1. Venus og Mars: romsonder har landet og målt direkte. 2. Merkur: fra intensiteten Cl observert radiostråling, om vi antar at den stråler som et sort legeme. For de ytre planetene kan vi gjøre det samme basert på infrarød intensitet. 3. Vi kan escmere temperaturen ved å regne planeten som et sort legeme med balanse mellom mo_a_ energi fra sola og utstrålt energi. 5
Planetatmosfærer I grove trekk bestemt av forholdet mellom to størrelser: UnnslippingshasCgheten fra planetens tyngdefelt, som avhenger av massen og radien. Gjennomsni_lig bevegelsesenergi Cl gassmolekylene, som avhenger av temperatur og molekylmasse. Sekundære atmosfærer På Venus, jorda og Mars har atmosfærene få_ bidrag fra utgassing fra vulkaner. Bare 1% av jordas atmosfære er opprinnelig. Vulkaner Clfører vann, karbondioksid, svoveldioksid, hydrogensulfid, metan, nitrogen og nitrogenoksider. På Venus og Mars har UV- stråling spaltet vanndamp Cl hydrogen og hydrogenperoksid. De le_e hydrogenmolekylene har så lekket ut av atmosfæren. Dermed er vanndamp bli_ hernet. Eksempel: Utviklingen av jordas atmosfære Opprinnelig: Mest hydrogen og helium. For le_e Cl at de blir værende. Sekundær atmosfære fra vulkansk akcvitet. Mye CO2, lite O2. Jorda kjøles ned, mye CO2 blir løst opp i vann, utskilt som karbonater. For 3.3 milliarder år siden kom de første oksygenproduserende bakteriene. Oksygen ble Clført atmosfæren. Oksygen på bakken reagerte krawig med ammoniakk fra utgassing. Dannet mer nitrogen. Fås også fra UV- bestråling av NH3. Mer vegetasjon à økt O2 à ozonlaget som besky_er liv mot UV- stråling à liv på tørt land. 200 millioner år siden: 35 prosent av atmosfæren O2. Vulkansk akcvitet resirkurelerer gasser. 6
07/02/16 Merkur Sentrale mål Masse 3.3 x 1023 kg 0.055 ganger jordas Midlere radius 2439.7 km 0.383 ganger jordas UnnslipningshasCghet 4.25 km/s RotasjonsCd 58.646d Store halvakse 57909068 km Midlere banefart 47.87 km/s Eksentrisitet 0.2053 OmløpsCd 87.97d Baneplanets helning 7 grader 0.387 AU Minst like stor te_het av kratre som på månen. Kratrene ligger i en sle_e.... som er en gammel overflate.. 21 7
07/02/16 Merkurs magnetosfære AST1010 - De indre planetene 22 MESSENGERs baner 8
Mer om Merkur E_ døgn på Merkur varer 176 jorddøgn Temperaturen på solsiden kan være over 400 grader, på skyggesiden under - 170 grader Merkur kan ikke holde på en atmosfære, men den har allikevel et tynt lag med gass rundt seg. Det blir holdt ved like av parckler fra solvinden, støv fra mikrometeori_er osv. Venus 9
Sentrale mål Masse 4.8685 x 10 24 kg 0.815 ganger jordas Radius 6051.8 km 0.95 ganger jordas UnnslipningshasCghet 10.46 km/s RotasjonsCd - 243 d Aksens retning 177.36 grader Store halvakse 108 208 930 km 0.7233 AU Midlere banefart 35.02 km/s Eksentrisitet 0.0068 OmløpsCd 224.7 d Baneplanets helning 3.39 grader Venus faser 10
07/02/16 Uporskingen av Venus Fra jorda - radar Romfartøyer: Venera 1966-83 (USSR) - flere landere Mariner 1962-74 (US) Pioneer 1978-91 (US) Magellan 1989-94 (US) Venus Express siden 2006 (ESA) Beny_er radar for kartlegging av topografi Infrarøde instrumenter for målinger av vind og temperaturer In- situ målinger i atmosfæren 31 AST1010 - De indre planetene 32 Venerabilder - mer perspekbv Venera 13 (t.v.) Venera 14 (t.h.) 33 11
07/02/16 AST1010 - De indre planetene 34 Venus har sterk drivhus- effekt. AST1010 - De indre planetene 35 Var Venus beboelig før? Det finnes vanndamp i Venus atmosfære. Vannmolekyler blir spaltet av UV- stråling fra sola, hydrogenmolekylene lekker ut i verdensrommet. Mer vanndamp i forcden, men uklart om Venus noensinne har ha_ vann i flytende form på overflaten. 12
Neste forelesning: Jorda, månen og Mars 13