A Naprendszer titkai

Kedves hallgatóim, diákjaim! Nézzünk fel az égre. A Naprendszert a Nap és a körülötte keringő kisebb-nagyobb égitestek alkotják. A Naprendszer az a tartomány, amelyben a Nap gravitációs tere dominál, ahol erősebb a vonzása, mint a szomszédos csillagoké. Ez egy körülbelül 2-3 fényév sugarú, nagyjából gömb alakú térrész, melynek közepén csupán néhány fényóra a bolygók tartománya. A Naprendszert teljesen betölti a napszél, a csillagunkból kiinduló, elektromosan töltött részecskék folyamatos áramlása. A Naprendszer központi égiteste, benne összpontosul az egész rendszer tömegének 99,87%-a, minden más égitest a maradék 0,13%-on osztozik. Az egyetlen objektum a Naprendszerben, amelynek elegendően nagy a tömege ahhoz, hogy termonukleáris reakciók segítségével energiát termeljen, azaz csillag legyen.  A lendület nagyrészét a bolygórendszer keletkezése során elvesztette, illetve valamilyen folyamat segítségével átadta a körülötte keringő égitesteknek.

A bolygók

A Nap körül keringő nagyobb méretű égitestek, átmérőjük 140 ezer és 2 ezer km közötti, alakjuk gömbszimmetrikus. Saját hőtermeléssel rendelkeznek, amely radioaktív elemek bomlásából illetve lassú összehúzódásukból származik – ennek a hőtermelésnek nagysága azonban elhanyagolható a Napéhoz képest. Két altípusuk van: a belső, vagy Föld-típusú bolygók és a külső, vagy Jupiter-típusú bolygók, azaz óriásbolygók. A bolygók körül keringő égitestek. Belső hőtermelésük még kisebb, mint a bolygóké, vagy egyáltalán nincsen; alakjuk gyakran gömbszimmetrikus, de a kisebbek szabálytalanok. Átmérőjük 5000 km-től egészen néhány km-es, méteres nagyságig terjed. Megkülönböztetünk eredeti, az adott bolygóval együtt, egyszerre kialakult holdakat, és a bolygóközi térből befogott (kaptált) holdakat.

A törpebolygók

A törpebolygó a Naprendszerben keringő égitestek egyik típusa, átmenetet képez a bolygók és a kisbolygók között. Olyan égitest, amely a Nap körül kering (azaz nem egy másik bolygó holdja), elegendően nagy tömegű ahhoz, hogy kialakuljon a hidrosztatikai egyensúlyt tükröző alak, vagyis alakja a gömbéhez közeli és nem söpörte tisztára a pályáját övező térséget. Ezt az égitest típust 2006-ban a Prágában tartott Nemzetközi Csillagászati Unió XXVI. kongresszusán határozták meg. a kisbolygók, aszteroidák Átmérője 1000 km-nél kisebb, anyaguk főleg a belső bolygókéhoz hasonlít. A Naprendszer belső részén a bolygóközi térben keringenek, többségük a Mars és a Jupiter pályája között található a kisbolygóövben.

Az üstökösök

Általában 100 km-nél kisebb égitestek, fagyott illékony gázokból és kevés nehéz elemből állnak. A nagybolygók között illetve azokon túl, a Naprendszer külső részén keringenek. Megfigyelésükre többnyire csak akkor nyílik lehetőség, ha a Nap közelébe kerülnek, és látványos kómát, csóvát fejlesztenek. A bolygóközi anyag két komponensre bontható: bolygóközi gázra és porra. A bolygóközi gáz: a bolygóközi térben található ionizált és semleges állapotban lévő gázanyag, melynek fő forrása a Nap. Bolygóközi por: a bolygók közötti térben a méretskála minden szintjén találhatunk szilárd objektumokat, a kisbolygók km-es nagyságrendjétől egészen a mikroszkopikus méretű porszemcsékig. Ezenkívül elektromágneses és részecskesugárzásokkal teli a bolygók közötti tér, ezek nagy része szintén a Napból származik. A nagybolygókat belső szerkezetük és elhelyezkedésük alapján két csoportra oszthatjuk: belső vagy Föld-típusú és külső, Jupiter-típusú vagy óriásbolygókra. Belső bolygók a Merkúr, a Vénusz, a Föld és a Mars, ezek keringési távolsága a Naptól 0,4-1,5 Cs.E. közötti. Az óriásbolygók: a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz; keringési távolságuk 5-30 Cs.E. közötti. Egy csillagászati egységnek, Cs.E.-nek nevezzük a Föld átlagos naptávolságát: 149 millió 598 ezer km-t.  Az összes nagybolygó direkt irányban kering a Nap körül, közel egy síkban. A Naprendszer övezetes felépítésű. A központban a Nap foglal helyet. Majd sorrendben a Merkúr, Vénusz, Föld, Mars alkotja a kisebb térrészben elhelyezkedő belső bolygókat. Ezt követi a Mars és a Jupiter között a kisbolygó öv. A külső, nagyobb térrészben a gázóriások vannak: Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz, majd a Plútó-szerű objektumok, a Kuiper-öv. Végül legkívül az üstökösmagok alkotta Oort-felhő, gömbszimmetrikusan. A bolygók és holdak között nincs éles határvonal tömegüket és méretüket tekintve. Folyamatosan mennek át egymásba. Bolygók-holdak-kisbolygók.

A belső Naprendszer

A  belső Naprendszer egy viszonylag kis térrész, a Naptól, mint központi égitesttől a fő aszteroidaöv külső széléig terjedő tartomány. Az itt keringő objektumok szilárd kérge megőrizte a Naprendszer történetének kezdeti idejének folyamatait, így tanulmányozásukkal sikerült modellezni a keletkezéstörténet állomásait, a rendszer evolúcióját. A belső Naprendszer meghatározó égitestjei a négy kőzetbolygó és azok három holdja, ezeken kívül  az aszteroidaövben csak a változatos pályákon keringő kisbolygók találhatók meg itt.

A Föld-típusú bolygók jellemzői

Átmérőjük 13 ezer-5 ezer km, tömegük 1-0,055 földtömeg közötti. Főleg nehéz elemekből, fémekből, szilikátokból, szén alapú vegyületekből, különféle oxidokból épülnek föl, átlagos sűrűségük nagy, 3,9-5,5 g/cm3. A bennük található radioaktív elemek bomlásából kifolyólag saját hőtermeléssel rendelkeznek. Ez a belsejüket folyékony állapotban tartotta illetve tartja, így az elemek bennük fajsúly szerinti rétegekbe rendeződtek, differenciálódtak. A differenciálódásban a fémes mag kialakulása során felszabaduló gravitáció is fontos szerepet játszott. Szilárd felszínnel rendelkeznek, amelyen a belső hő hatására létrejött aktivitás nyomai láthatók.

Külső Naprendszer

A külső Naprendszer a gázbolygók és az üstökösök birodalma. Itt is négy bolygó a meghatározó égitesttípus, amelyek azonban  nagyobbak, mint a kőzetbolygók és összehasonlíthatatlanul nagyobb hatással vannak a naprendszerbeli kisebb égitestekre, mint a belső Naprendszer bolygói. 

Az óriásbolygók jellemzői

Átmérőjük 140 ezer-50 ezer km, tömegük 200-15 földtömeg közötti. Főleg könnyű gázokból, hidrogénből és héliumból, valamint szénhidrogénekből, vízből épülnek fel. Átlagos sűrűségük kicsi: 0,7-1,7 g/cm3 közötti. Jelentős belső hőtermeléssel rendelkeznek, ami általában a bolygó lassú, globális összehúzódásából származik. Középpontjukban fémeket és kőzeteket tartalmazó mag található, ezt egy folyékony hidrogénből vagy vízből álló köpeny vesz körül, amit vastag légkör takar. Szilárd felszínük nincs, anyaguk gáz és folyékony halmazállapotban van. Gazdag hold- és gyűrűrendszerrel rendelkeznek. A gázóriások körül tucatjával keringenek a holdak – általában befogott aszteroidák – megmutatva, hogy a Naprendszer még kijjebb eső részei felől milyen sok égitest érkezik, illetve hogyan óvják meg a nagybolygók a belső Naprendszert a kozmikus bombázástól. A nagybolygókon kívül már csak a Naprendszer keletkezésekor megmaradt anyag található anyagtól ritkább, vagy sűrűbb övezetekben.

Az Oort-felhő

A Naprendszer legkülső határát jelentő Oort-felhő gömb alakú, üstökösmagok milliárdjait tartalmazó felhő a Naptól 50 000–100 000 csillagászati egységre található. Itt érnek véget a Nap gravitációs és más fizikai hatásai, így a felhő objektumait könnyen befolyásolhatják más csillagok, illetve magának a Tejútrendszernek a hatásai is. A felhő nem túl sűrű, az üstökösök akár 10 millió km-re is lehetnek egymástól, és a külső zavaró hatások miatt könnyen elindulhatnak a Naprendszer belseje, vagy a külső világűr felé. Más naphoz hasonló égitestek az univerzumban; Alfa Centauri A, Alfa Ckentauri B, Proxyma Centauri... stb. Hogy tudják megmérni hogy egy bolygó hány ezer fényévre van tőlünk? A bolygók távolságát ezer fényévben kifejezve elsősorban parallaxisméréssel határozzák meg, amely a Föld pályája mentén bekövetkező látszólagos elmozdulás alapján számítja ki a távolságot parszekben, majd ezt átváltják fényévekre (1 parszek ≈ 3,26 fényév).  A parallaxismérés az a geometriai módszer a legközelebbi csillagok és exobolygóik (akár néhány ezer fényévre) távolságára alkalmas: a Föld keringése során mért szögeltolódásból (parallaxis-szög) számítják ki a távolságot, ahol a bázis a Föld-Nap távolság kétszerese (kb. 300 millió km). Az ESA Gaia űrtávcsöve például milliárdnyi csillag parallaxisát mérte meg nagy pontossággal, így exobolygók távolságát is meghatározva. Ez a módszer akár 20-30 ezer fényévre megbízható, azon túl más technikák (pl. standard gyertyák) lépnek be. A távolság átváltása fényévbe úgy történik, hogy a mért parszek távolságot viszonyítják, vagyis ha egy bolygó csillaga 1 parszekre van, az kb. 3,26 fényév, így ezer fényéves távolság ≈ 307 parszek. Például a Proxima Centauri bolygórendszere 4,24 fényévre (1,3 parszek) van, amit parallaxissal igazoltak. Ez a skála jól kezeli a csillagközi távolságokat, szemben a kilométerekkel. A parallaxis-szög (π) az a kis szög, amely alatt egy csillagból nézve a Föld pályájának sugara (csillagászati egység, CSE) látszik, ívmásodpercben mérve; ebből trigonometriával számolják ki a távolságot (d = 1/π parszekben).

Felhasználása csillagászatban elsősorban csillagok és közeli exobolygók távolságának közvetlen geometriai mérésére alkalmazzák, akár 20-30 ezer fényévre megbízhatóan, alapozva a kozmikus távolságlétrát. A Gaia űrtávcső milliárdnyi csillag abszolút parallaxisát méri, így kalibrálja a fényességet és a galaxis szerkezetét. Például a Proxima Centauri π ≈ 0,77 ívmásodperc, így távolsága 1,3 parszek (4,24 fényév). A mMérési elv, a Föld keringése során (6 hónap eltéréssel) a csillag látszólagos elmozdulását mérik távoli háttércsillagokhoz képest; minél kisebb a π, annál távolabb van az objektum. Ez modellfüggetlen módszer, csak tiszta geometriára épül, ellentétben a fényesség-alapú becslésekkel. a csillag látszólagos elmozdulását mérik távoli háttércsillagokhoz képest; minél kisebb a π, annál távolabb van az objektum, a csillagászok a csillagok távolságát a parallaxis-módszerrel mérik, amelyben a csillag látszólagos elmozdulását (parallaxis szögét, π) figyelik meg távoli háttércsillagokhoz képest, miközben a Föld a Nap körül kering. Ez a szög inverz arányos a távolsággal: minél kisebb a π (ív másodpercben mérve), annál távolabb van a csillag, mivel a távolság  parsecben. Például a Proxima Centauri π értéke kb. 0,77 ívmásodperc, így távolsága körülbelül 1,3 parsec (4,2 fényév). A Hipparcos műhold  (High Precision Parallax Collecting Satellite) az Európai Űrügynökség (ESA) első űrbeli asztrometriai műholdja, amelyet 1989-ben indítottak, és 1993-ig működött. Két egymásra merőleges távcsövet használt folyamatosan forgó pályáján, hogy abszolút parallaxis-méréseket végezzen referencia csillagok nélkül. Több mint 118 000 csillag pozícióját, parallaxisát és saját mozgását mérte meg átlagosan 0,001 ívmásodperc (1 mas) pontossággal, tízszeresen felülmúlva a földi méréseket. Ez lehetővé tette a csillagok távolságának meghatározását akár 1000 parszekig, kalibrálva a csillagászati távolságskálát. Az adatok forradalmasították a galaxis szerkezetének megértését. 

https://csillagvilagom.hu/fogalomtar/

A Naprendszer égitestjeinek listája

 Bolygók

Föld típusú bolygók (kőzetbolygók)
Merkúr
Vénusz
Föld
Mars

Óriásbolygók (gázbolygók)
Jupiter
Szaturnusz
Uránusz
Neptunusz

Törpebolygók

A törpebolygók listája nem teljes, több olyan égitest is van, amiről nem tudni biztosan, hogy megfelel-e minden kitételnek, hogy törpebolygó legyen. Az alábbi listán azon törpebolygók szerepelnek, amelyekről bebizonyosodott, hogy megfelelnek a definíciónak.

(1) Ceres
(50000) Quaoar
(90377) Sedna
(90482) Orcus
(134340) Pluto (2006. augusztus 24. előtt kőzetbolygóként tartották számon)
(136199) Eris
(136472) Makemake
(136108) Haumea
(225088) Gonggong

Kisbolygók

A Naprendszer kisbolygóinak felsorolása gyakorlatilag lehetetlen, hiszen 1 296 955 darab (2023. június 12.-i adat) található a naprendszerünkben.[1] Az alábbi listán néhány fontosabb kisbolygó szerepel.
2 Pallas
3 Juno
4 Vesta
5 Astraea
6 Hebe
7 Iris
8 Flora
21 Lutetia
44 Nysa
216 Kleopatra
243 Ida
253 Mathilde
433 Eros
434 Hungaria
908 Buda
951 Gaspra
1444 Pannonia
1452 Hunnia
2060 Chiron
2867 Šteins
3019 Kulin
3103 Eger
4483 Petőfi
19367 Pink Floyd
19521 Chaos
20000 Varuna
22824 von Neumann
25143 Itokawa
28196 Szeged
50000 Quaoar
82071 Debrecen
90377 Sedna
99942 Apophis
107052 Aquincum
157141 Sopron
2007 WD5
2008 TC3
V774104

Üstökösök

Halley-üstökös
Borelly-üstökös
Holmes-üstökös
Shoemaker–Levy 9
Encke-üstökös
Swift-Tuttle-üstökös
Hale–Bopp-üstökös
Tempel 1
67P/Csurjumov–Geraszimenko

Holdak

Néhány hold és a Föld méretarányos képe (a felső sorban a központi égitest nevével)

A Merkúr és Vénusz bolygóknak nincsen holdja.


Föld
Hold
Mars
A Mars holdjai:
Phobos
Deimos
Jupiter

A Jupiter 95 holddal rendelkezik (2023. március). A legnagyobb négy az ún. Galilei-holdak (†, 1610), amelyek tömege az összes hold több mint 99,99%-át teszi ki. A 21. századi gyakori felfedezések miatt az ismert holdak száma folyamatosan növekszik.

Metis
Adrastea
Amalthea
Thebe
Io†
Europa†
Ganymedes†
Callisto†
Themisto
Leda
Ersa
S/2018 J 2
Himalia
Pandia
Lysithea
Elara
S/2011 J 3
Dia
S/2018 J 4
Carpo
Valetudo
Euporie
S/2003 J 18
Eupheme
S/2021 J 3
S/2010 J 2
S/2016 J 1
Mneme
Euanthe
S/2003 J 16
Harpalyke
Orthosie
Helike
S/2021 J 2
Praxidike
S/2017 J 3
S/2021 J 1
S/2003 J 12
S/2017 J 7
Thelxinoe
Thyone
S/2003 J 2
Ananke
S/2022 J 3
Iocaste
Hermippe
S/2017 J 9
Philophrosyne
S/2016 J 3
S/2022 J 1
Pasithee
S/2017 J 8
S/2021 J 6
S/2003 J 24
Eurydome
S/2011 J 2
S/2003 J 4
Chaldene
S/2017 J 2
Isonoe
S/2022 J 2
S/2021 J 4
Kallichore
Erinome
Kale
Eirene
Aitne
Eukelade
Arche
Taygete
S/2016 J 4
S/2011 J 1
Carme
Herse
S/2003 J 19
S/2010 J 1
S/2003 J 9
S/2017 J 5
S/2017 J 6
Kalyke
Hegemone
S/2018 J 3
S/2021 J 5
Pasiphae
Sponde
S/2003 J 10
Megaclite
Cyllene
Sinope
S/2017 J 1
Aoede
Autonoe
Callirrhoe
S/2003 J 23
Kore

Szaturnusz

A Szaturnusznak 146 holdját ismerjük (2023. május). A 18. század végéig hét fő holdat fedeztek fel (†), amelyek tömege ma is az összes hold és a gyűrűk tömegének 99,96%-át teszi ki (ebből a Titán egyedül több mint 96%). A 19. században még két holdat fedeztek fel (Hyperion, Phoebe). A 21. századi gyakori felfedezések miatt a holdak száma folyamatosan növekszik (2023 májusában 63 új holddal bővült a lista).

S/2009 S 1
Pan
Daphnis
Atlas
Prometheus
Pandora
Epimetheus
Janus
Aegaeon
Mimas†
Methone
Anthe
Pallene
Enceladus†
Tethys†
Telesto
Calypso
Dione†
Helene
Polydeuces
Rhea†
Titan†
Hyperion
Iapetus†
S/2019 S 1
Kiviuq
S/2005 S 4
S/2020 S 1
Ijiraq
Phoebe
S/2006 S 20
S/2006 S 9
Paaliaq
Skathi
S/2007 S 5
S/2007 S 7
S/2007 S 2
S/2004 S 37
S/2004 S 47
S/2004 S 40
Albiorix
S/2019 S 2
Bebhionn
S/2007 S 8
S/2004 S 29
S/2019 S 3
S/2020 S 7
S/2004 S 31
Erriapus
Skoll
Tarqeq
S/2019 S 14
S/2020 S 2
Siarnaq
S/2019 S 4
S/2020 S 3
S/2004 S 41
Tarvos
S/2020 S 4
S/2004 S 42
Hyrrokkin
Greip
S/2020 S 5
S/2004 S 13
S/2007 S 6
Mundilfari
S/2006 S 1
S/2004 S 43
S/2006 S 10
S/2019 S 5
Gridr
Bergelmir
Jarnsaxa
Narvi
Suttungr
S/2007 S 3
S/2004 S 44
S/2006 S 12
S/2004 S 45
Hati
S/2004 S 17
S/2006 S 11
S/2004 S 12
Eggther
S/2006 S 13
S/2019 S 6
S/2007 S 9
S/2019 S 7
S/2019 S 8
Farbauti
Thrymr
Bestla
S/2019 S 9
S/2004 S 46
Angrboda
S/2019 S 11
Aegir
Beli
S/2019 S 10
S/2019 S 12
Gerd
S/2019 S 13
S/2006 S 14
Gunnlod
S/2019 S 15
S/2020 S 6
S/2004 S 7
S/2006 S 3
S/2005 S 5
Skrymir
S/2006 S 16
S/2006 S 15
S/2004 S 28
S/2020 S 8
Alvaldi
Kari
S/2004 S 48
Geirrod
Fenrir
S/2004 S 50
S/2006 S 17
S/2004 S 49
S/2019 S 17
Surtur
S/2006 S 18
Loge
Ymir
S/2019 S 19
S/2004 S 21
S/2019 S 18
S/2004 S 39
S/2019 S 16
S/2004 S 53
S/2004 S 24
S/2004 S 36
Thiazzi
S/2019 S 20
S/2006 S 19
S/2004 S 34
Fornjot
S/2004 S 51
S/2020 S 10
S/2020 S 9
S/2004 S 26
S/2019 S 21
S/2004 S 52

Uránusz

Az Uránusz legalább 27 holddal rendelkezik (2003 őszi adat). (†1985 előtt csak öt fő hold volt ismert). Keringési idejük sorrendjében:

Cordelia
Ophelia
Bianca
Cressida
Desdemona
Juliet
Portia
Rosalind
Cupid
Belinda
Perdita
Puck
Mab
Miranda†
Ariel†
Umbriel†
Titánia†
Oberon†
Francisco
Caliban
Stephano
Trinculo
Sycorax
Margaret
Prospero
Setebos
Ferdinand
Neptunusz

A Neptunusz 14 holddal rendelkezik (2013. július).

Naiad
Thalassa
Despina
Galatea
Larissa
Hippocamp
Proteus
Triton
Nereida
Halimede
Sao
Laomedeia
Psamathe
Neso

Törpebolygók holdjai

Néhány jelentősebb törpebolygó és holdjaik:

Pluto:

Charon
Nix
Hydra
Kerberos
Styx
Haumea:
Hi'iaka
Namaka
Eris:
Dysnomia
Makemake:
S/2015 (136472) 1
Quaoar:
Weywot
Orcus:
Vanth
Gonggong:
Xiangliu

Kisbolygók holdjai

Néhány jelentősebb kisbolygó és holdjaik:

243 Ida
Dactyl
65803 Didymos
Dimorphos
87 Sylvia
Remus
Romoulus
22 Kalliope
Linus
45 Eugenia
Petit-prince
S/200 (45) 1

Kisbolygóöv

Kuiper-öv

Oort-felhő