C iências  P lanetárias:  um curso introdutório  Daniela Lazzaro Julho 2007
Aula 1:  O Sistema Solar e sua formação Aula 2:  Interiores e Superfícies Aula 3:  Atmosferas e Magnetosferas Aula 4:  As ...
Sol Mercúrio Vênus Terra Marte Planetas -  Júpiter Saturno  Urano Netuno   Ceres Planetas Anões –  Plutão    Eris    Aster...
Sol Mercúrio Vênus Terra Marte Planetas -  Júpiter Saturno  Urano Netuno   Ceres Planetas Anões –  Plutão    Eris    Aster...
Sol Mercúrio Vênus Terra Marte Planetas -  Júpiter Saturno  Urano Netuno   Ceres Planetas Anões –  Plutão    Eris    Aster...
Distribuição de massa 0.0000001 Poeira cósmica 0.0000020 Asteróides 0.0000500 Satélites e anéis 0.0400000 Outros planetas ...
Sol Evolução dinâmica Lei de gravitação universal Leis de Kepler do movimento planetário (1609) elipse com o Sol num dos f...
<ul><li>a -semi-eixo maior </li></ul><ul><li>e - excentricidade </li></ul><ul><li>i  - i nclina ção </li></ul><ul><li>-  l...
Perturbação
Sistemas binários órbita do corpo com mais massa órbita do corpo com menos massa dois ou mais corpos de massa comparável S...
Vênus Mercúrio
As órbitas no Sistema Solar Planetas Asteróides Cometas circulares e elípticas muito elípticas circulares
Eris O Sistema Solar em tamanhos
Mercúrio ~500K Plutão ~50K As temperaturas no Sistema Solar
R T =6378 km M T =5.98 x 10 24 kg Terrestres Gigantes 17 15 95 318 0,11 1,00 0,82 0,06 Massa (M T ) 1,6 3,9 Netuno 1,2 4,1...
Planetas Terrestres ou Rochosos Mercúrio  Vênus  Terra  Marte Planetas Gigantes ou Gasosos Saturno Júpiter Urano  Netuno
 
TNOs “ frost-line” linha do gelo gelos silicatos metais
Forma ção do Sistema Solar <ul><li>órbitas dos planetas são aproximadamente circulares (<0.206); </li></ul><ul><li>órbitas...
<ul><li>Nuvem de Oort   </li></ul><ul><ul><li>~10 12  cometas com 1 km ou maiores </li></ul></ul><ul><ul><li>raio >10 4  A...
Dados Observacionais órbitas coplanares direção de movimento e rotação tamanhos composição: H + He + ... = composição solar
Datação radiativa: solidificação 4.55 x 10 6  anos   Vínculos Observacionais Composição solar    nebulosa Direção de rota...
A hipótese nebular O Sol e os planetas se formaram de uma nuvem de gás em  rotação  (a  nebulosa solar ) <ul><li>instabili...
A hipótese nebular (cont.) Nebulosa mínima, disco ~10 -2 M Sol : Condensação + accreção (Safronov, 1969)    Planetesimais...
 -Pictoris
A hipótese dos planetesimais Sol em formação é envolto por um disco de gás Os planetas se formam num processo de múltiplas...
 
Penso que você deveria ser um  pouco mais explicito neste ponto então ocorre  um milagre
na antiguidade:   Mercúrio, Vênus,  Terra , Marte, Júpiter, Saturno 6 7 8 9 1781 - W. Herschel descobre Urano 1846 – J.G. ...
mas ... a massa de  Plut ã o  = 0.002 massas da Terra Como poderia perturbar as órbitas de Urano e Netuno?
porque o disco deveria  terminar abruptamente em Plutão ? Edgeworth (1948) e Kuiper (1951) propõem a existência de um cint...
Cintur ão Trans-Netuniano (CTN) Julho 2007 = 1258 objetos
14 Nov. 2003 descoberto 90377 Sedna
Março 2003:  descoberto 2003 EL61    D = 1200km Dezembro 2003:  descoberto 2003 UB313     D = 2400km Março 2005:  descob...
Em  que  bases  podemos  definir  um  planeta  ? Caracter í st i cas  físicas Se suficientemente grande, um corpo será com...
Em  que  bases  podemos  definir  um  planeta  ? Caracter í st i cas  físicas Características dinâmicas qual a forma e a i...
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Agosto 2007 – Proposta da “comissão dos sábios” da IAU
M-massa P-per íodo k- ~const.  Quantifica a capacidade de um corpo espalhar pequenos corpos de sua zona orbital  Stern & L...
 
1) Um  planeta  do Sistema Solar é um corpo celeste que:  (a) está em órbita em torno do Sol,  (b) tem massa suficiente pa...
136199 Eris 134340 Plutão 13 setembro 2006
Sol Mercúrio Vênus Terra Marte Planetas -  Júpiter Saturno  Urano Netuno   Ceres Planetas Anões –  Plutão    Eris    Aster...
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Geografia Aula 1 O Sistema Solar E Sua FormaçãO

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Geografia Aula 1 O Sistema Solar E Sua FormaçãO

  1. 1. C iências P lanetárias: um curso introdutório Daniela Lazzaro Julho 2007
  2. 2. Aula 1: O Sistema Solar e sua formação Aula 2: Interiores e Superfícies Aula 3: Atmosferas e Magnetosferas Aula 4: As Diversas Populações do Sistema Solar
  3. 3. Sol Mercúrio Vênus Terra Marte Planetas - Júpiter Saturno Urano Netuno Ceres Planetas Anões – Plutão Eris Asteróides Pequenos Corpos – TNO Cometas Poeira
  4. 4. Sol Mercúrio Vênus Terra Marte Planetas - Júpiter Saturno Urano Netuno Ceres Planetas Anões – Plutão Eris Asteróides Pequenos Corpos – TNO Cometas Satélites/Binários Satélites/Binários Satélites/Binários Poeira
  5. 5. Sol Mercúrio Vênus Terra Marte Planetas - Júpiter Saturno Urano Netuno Ceres Planetas Anões – Plutão Eris Asteróides Pequenos Corpos – TNO Cometas Satélites/Binários Anéis Satélites/Binários Satélites/Binários Poeira
  6. 6. Distribuição de massa 0.0000001 Poeira cósmica 0.0000020 Asteróides 0.0000500 Satélites e anéis 0.0400000 Outros planetas 0.0500000 Cometas 0.1000000 Júpiter 99.8000000 Sol % Massa Total
  7. 7. Sol Evolução dinâmica Lei de gravitação universal Leis de Kepler do movimento planetário (1609) elipse com o Sol num dos focos áreas iguais em tempos iguais semi-eixo x velocidade orbital
  8. 8. <ul><li>a -semi-eixo maior </li></ul><ul><li>e - excentricidade </li></ul><ul><li>i - i nclina ção </li></ul><ul><li>- longitude do nodo </li></ul><ul><li>ascendente </li></ul><ul><li>- a rgumento do periélio </li></ul><ul><li>T - instante da passagem </li></ul><ul><li>pelo periélio </li></ul>Plano orbital da Terra eclíptica Nodo ascendente Plano orbital do planeta Afélio Ponto Vernal Linha dos nodos Nodo descendente Periélio Movimento em torno do primário
  9. 9. Perturbação
  10. 10. Sistemas binários órbita do corpo com mais massa órbita do corpo com menos massa dois ou mais corpos de massa comparável Sist. Solar: baricentro dentro do Sol Terra-Lua: baricentro dentro da Terra Plutão-Caronte: baricentro fora de ambos os corpos movimento em torno do centro de massa do sistema
  11. 11. Vênus Mercúrio
  12. 12. As órbitas no Sistema Solar Planetas Asteróides Cometas circulares e elípticas muito elípticas circulares
  13. 13. Eris O Sistema Solar em tamanhos
  14. 14. Mercúrio ~500K Plutão ~50K As temperaturas no Sistema Solar
  15. 15. R T =6378 km M T =5.98 x 10 24 kg Terrestres Gigantes 17 15 95 318 0,11 1,00 0,82 0,06 Massa (M T ) 1,6 3,9 Netuno 1,2 4,1 Urano 0,7 9,5 Saturno 1,3 11,2 Júpiter 3,9 0,53 Marte 5,5 1,00 Terra 5,3 0,95 Venus 5,4 0,38 Mercúrio Dens. (g/cm 3 ) Raio (R T )
  16. 16. Planetas Terrestres ou Rochosos Mercúrio Vênus Terra Marte Planetas Gigantes ou Gasosos Saturno Júpiter Urano Netuno
  17. 18. TNOs “ frost-line” linha do gelo gelos silicatos metais
  18. 19. Forma ção do Sistema Solar <ul><li>órbitas dos planetas são aproximadamente circulares (<0.206); </li></ul><ul><li>órbitas dos planetas e da maioria dos pequenos corpos são quase co-planares; </li></ul><ul><li>a direção do eixo de rotação dos planetas é próximo daquele do Sol; </li></ul><ul><li>3 dos 4 planetas terrestres e 3 entre os 4 planetas gigantes tem obliqüidades (ângulo entre o eixo orbital e de spin) < 30 º ; </li></ul><ul><li>espaço interplanetário é virtualmente vazio, com exceção do cinturão de asteróides e o cinturão de Kuiper. </li></ul>Propriedades <ul><li>s uperf ícies dos planetas e satélites são muito craterizadas; </li></ul><ul><li>a taxa de craterização deve ter sido muito maior nos primeiros </li></ul><ul><li>10 9 anos ( “late heavy bombardment” ) </li></ul><ul><li>idade do Sistema Solar é 4.56  0.02  10 9 anos; </li></ul><ul><li>planetas terrestres compostos de material rochoso e refratário; </li></ul><ul><li>planetas gigantes (Júpiter, Saturno) compostos basicamente de H e </li></ul><ul><li>He mas são enriquecidos em metais e parecem terem núcleos de </li></ul><ul><li>rocha-gelos ~ 10-20 massas da Terra </li></ul><ul><li>planetas “intermediários” ou “gelados” (Urano e Netuno) também </li></ul><ul><li>tem núcleos de rocha-gelo mas apenas ~ 5-20% de H e He; </li></ul>
  19. 20. <ul><li>Nuvem de Oort </li></ul><ul><ul><li>~10 12 cometas com 1 km ou maiores </li></ul></ul><ul><ul><li>raio >10 4 AU </li></ul></ul><ul><ul><li>aproximadamente esf érica </li></ul></ul><ul><ul><li>fonte dos cometas de longo-período (P > 200 anos) e </li></ul></ul><ul><ul><li>curto-período (200 > P > 20 anos) </li></ul></ul><ul><li>Cinturão Transnetuniano (ou de Kuiper) </li></ul><ul><ul><li>~10 9 cometas </li></ul></ul><ul><ul><li>raio > 35 AU </li></ul></ul><ul><ul><li>disco achatado </li></ul></ul><ul><ul><li>fonte dos cometas da família de Júpiter (P < 20 anos) </li></ul></ul><ul><li>Planetas </li></ul><ul><ul><li>maioria dos planetas tem satélites </li></ul></ul><ul><ul><li>não tem encontros próximos e são espaçados ~ regularmente </li></ul></ul><ul><ul><li>responsáveis por < 0.2% de toda a massa do Sistema Solar </li></ul></ul><ul><ul><li>responsáveis por > 98% de todo o momento angular </li></ul></ul>
  20. 21. Dados Observacionais órbitas coplanares direção de movimento e rotação tamanhos composição: H + He + ... = composição solar
  21. 22. Datação radiativa: solidificação 4.55 x 10 6 anos Vínculos Observacionais Composição solar  nebulosa Direção de rotação  nebulosa em rotação Órbitas co-planares  disco
  22. 23. A hipótese nebular O Sol e os planetas se formaram de uma nuvem de gás em rotação (a nebulosa solar ) <ul><li>instabilidades gravitacionais no disco de gás </li></ul><ul><li>condensam em planetas (Kant 1755) </li></ul><ul><li>proto-sol esfria e contrai expelindo anéis de </li></ul><ul><li>gás que condensam em planetas (Laplace 1796) </li></ul>Nebulosa de Orion Proplyds em Orion
  23. 24. A hipótese nebular (cont.) Nebulosa mínima, disco ~10 -2 M Sol : Condensação + accreção (Safronov, 1969)  Planetesimais  Planetas Nebulosa massiva, disco ~ 1M Sol : Instabilidades gravitacionais (Cameron, 1969)  Proto-planetas gigantes gasosos Modelagens modernas 1. Adicione elementos voláteis a cada planeta até atingir a composição solar 2. Espalhe cada planeta num anel que chega até metade da distância ao próximo planeta 3. Ajuste uma reta à densidade superficial resultante Wiedenschilling 1977 Hayashi 1981
  24. 25.  -Pictoris
  25. 26. A hipótese dos planetesimais Sol em formação é envolto por um disco de gás Os planetas se formam num processo de múltiplas fases: 1. a medida que o disco esfria, grãos de rocha e gelo condensam caindo para o plano médio do disco; 2. pequenos corpos sólidos crescem da fina camada de poeira formando corpos de alguns km de tamanho ( planetesimais ) - processos dominantes: dissipação pelo gás, radiação e gravidade do Sol; 3. planetesimais colidem e crescem até se tornar planetas ou núcleos de planetas - processos dominantes: espalhamento gravitacional e gravidade do Sol, evolução descrita pela mecânica estatística; 4. poucos planetesimais crescem suficientemente para dominar a evolução, as órbitas se tornam regulares ou pouco caóticas e passam a ser descritas pela mecânica celeste ao invés da mecânica estatística ( embriões planetários ); 5. em escalas de tempo menores os embriões planetários colidem e crescem até núcleos planetários 6. núcleos dos planetas gigantes capturam envoltórias de gás Implica no crescimento de 45 ordens de grandeza em massa através de 6 diferentes processos físicos!
  26. 28. Penso que você deveria ser um pouco mais explicito neste ponto então ocorre um milagre
  27. 29. na antiguidade: Mercúrio, Vênus, Terra , Marte, Júpiter, Saturno 6 7 8 9 1781 - W. Herschel descobre Urano 1846 – J.G. Galle descobre Netuno 1930 – C.W. Tombaugh descobre Plut ão (1801, G. Piazzi descobre Ceres, considerado planeta até ~1845) Mas...quantos Planetas?
  28. 30. mas ... a massa de Plut ã o = 0.002 massas da Terra Como poderia perturbar as órbitas de Urano e Netuno?
  29. 31. porque o disco deveria terminar abruptamente em Plutão ? Edgeworth (1948) e Kuiper (1951) propõem a existência de um cinturão de objetos além de Plutão 1992 é descoberto 1992QB1 (D. Jewitt), primeiro objeto do Cinturão Trans-Netuniano (Cinturão de Kuiper ou Cinturão de Edgeworth-Kuiper)
  30. 32. Cintur ão Trans-Netuniano (CTN) Julho 2007 = 1258 objetos
  31. 33. 14 Nov. 2003 descoberto 90377 Sedna
  32. 34. Março 2003: descoberto 2003 EL61  D = 1200km Dezembro 2003: descoberto 2003 UB313  D = 2400km Março 2005: descoberto 2005 FY9  D = 1250km porque apenas Plutão seria um planeta? 2003 UB313 seria o décimo planeta? porque Plutão e 2003 UB313 seriam planetas e 2005 FY9 não o seria? Qual a real diferença? O que é um planeta? 1250? 2005 FY9 2400 ± 100 2003 UB313 1200 2003 EL61 < 1500 Sedna 2320 Plutão Diâmetro (km) Objeto
  33. 35. Em que bases podemos definir um planeta ? Caracter í st i cas físicas Se suficientemente grande, um corpo será comprimido numa forma esférica por sua própria auto-gravidade O que determina sua forma O que determina sua luminosidade Calor da formação Fusão termonuclear Contração gravitacional Diferenciação interna A fonte da luminosidade de um corpo muda de acordo com sua massa
  34. 36. Em que bases podemos definir um planeta ? Caracter í st i cas físicas Características dinâmicas qual a forma e a inclinação da órbita em torno de que objeto gira se está sozinho neste tipo de órbita
  35. 37. Em que bases podemos definir um planeta ? Caracter í st i cas físicas Características dinâmicas Características cosmogônicas se formado por “colapso gravitacional” se formado num disco se formado por acréscimo de planetesimais
  36. 38. Agosto 2007 – Proposta da “comissão dos sábios” da IAU
  37. 39. M-massa P-per íodo k- ~const. Quantifica a capacidade de um corpo espalhar pequenos corpos de sua zona orbital Stern & Levinson 2002  =1 Soter, 2006 UB313 Agosto 2007 – proposta dos “dissidentes
  38. 41. 1) Um planeta do Sistema Solar é um corpo celeste que: (a) está em órbita em torno do Sol, (b) tem massa suficiente para atingir uma forma de equilíbrio hidrostático (c) tem esvaziado a região vizinha à sua órbita; (2) Um planeta-anão é um corpo celeste que: (a) está em órbita em torno do Sol, (b) tem massa suficiente para atingir uma forma de equilíbrio hidrostático (c) não tem esvaziado a região vizinha à sua órbita (d) não é um satélite; (3) Todos os demais corpos, com exceção dos satélites, em órbita em torno do Sol devem ser referidos coletivamente como “ Pequenos Corpos do Sistema Solar ”.
  39. 42. 136199 Eris 134340 Plutão 13 setembro 2006
  40. 43. Sol Mercúrio Vênus Terra Marte Planetas - Júpiter Saturno Urano Netuno Ceres Planetas Anões – Plutão Eris Asteróides Pequenos Corpos – TNO Cometas Satélites/Binários Anéis Satélites/Binários Satélites/Binários Poeira
  41. 44. Aula 1: O Sistema Solar e sua formação Aula 2: Interiores e Superfícies Aula 3: Atmosferas e Magnetosferas Aula 4: As Diversas Populações do Sistema Solar

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