Planetele din Sistemul Solar

Planetele din Sistemul Solar

Planetele sunt corpuri ceresti care fac parte din sistemul unei stele in jurul careia descriu orbite. Ele nu poseda lumina proprie, reflectand o parte din lumina pe care o primesc de la stea. In Sistemul Solar se afla noua planete care graviteaza in jurul Soarelui: Mercur, Venus, Terra, Marte, Jupiter, Saturn - cunoscute inca din antichitate, la care se adauga planeta Uranus descoperita de catre W. Herschel in 1781, cu ajutorul telescopului; in 1846, planeta Neptun a fost pozitionata prin calcule matematice de catre Verrier, iar Pluto a fost identificata in 1930. In jurul planetelor graviteaza 62 de sateliti cunoscuti pana in prezent.

a) Trasaturile sistemului planetar

Planetele Sistemului Solar au cunoscut o geneza si o evolutie comuna, formandu-se odata cu Soarele, astfel ca, varsta planetelor este cu putin mai mica decat a Soarelui.

Toate planetele graviteaza in acelasi sens in jurul Soarelui pe orbite precise, precum si in jurul propriei lor axe, la distante precise de axul central, in conformitate cu legile descoperite de Kepler, intr-o ordine desavarsita de forta sa gravitationala.

Orbitele planetelor sunt concentrice Soarelui si au diametre cu atat mai mari cu cat sunt mai departate de centrul acestuia. De exemplu, Mercur se afla la 58 milioane Km iar Pluto la 5900 milioane Km.

Distantele din sistem se mai exprima in unitati astronomice (o unitate astronomica fiind de 149,6 mil.Km, adica distanta medie Soare-Terra). Miscarea de revolutie a planetelor in jurul Soarelui, conform legilor lui Kepler (sec.XVII) este o consecinta a gravitatiei si se poate exprima in virtutea a celor trei legi enuntate de el astfel:

Planetele descriu orbite in forma de elipse in focarul carora se afla Soarele, respectiv intr-unul din focare;

Raza-vector Soare- Planeta descrie arii egale in timpi egali, in consecinta viteza pe orbita difera; planeta se deplaseaza mai repede in vecinatatea periheliului si mai incet in vecinatatea afeliului (dupa legea ariilor).

Perioadele de revolutie orbitala ale planetelor in jurul Soarelui (T) si semiaxele mari ale orbitelor (a) sunt legate prin relatia T²/a³ (adica patratele perioadelor de revolutie sunt proportionale cu cuburile semiaxelor mari ale orbitelor sau distantelor medii fata de Soare). (fig.8)

Fig.8

Planul orbital al Pamantului (planul in care are loc miscarea de revolutie a Terrei) se numeste planul eclipticii. Cu exceptia planetei Mercur si a lui Pluto, orbitele celorlalte planete sunt foarte putin inclinate fata de ecliptica.

Durata unei revolutii in jurul Soarelui creste cu distanta fata de astru; de exemplu, un an pentru planeta Mercur are 88 zile, pentru Venus, 225 zile iar pentru Saturn 10759 zile; pentru indepartata Pluton, miscarea de revolutie dureaza 248 de ani.

Planetele executa si o miscare de rotatie directa in jurul axei lor, adica in acelasi sens cu cea de revolutie; exceptie fac planetele Venus, Uranus si Pluto care se rotesc in sens invers miscarii de revolutie, numita miscare retrograda. Rotirea completa a unei planete se face in general in mai putin de 25 ore. Foarte rapid se rotesc Jupiter si Saturn (cca 10 ore) si foarte lent, Pluto (in 6 zile), Mercur (59 zile) si Venus (243 zile). Inclinarea planului ecuatorial al planetelor pe planul orbital este obisnuit sub 30^o, cu exceptia lui Venus 177^o, Uranus 98^o si Pluto 122^o. Aceasta inclinare conduce la formarea anotimpurilor.

Cand rotatia este egala ca timp cu revolutia se spune ca este o 'rotatie sincrona' ca in cazul satelitului Luna si al majoritatii satelitilor care prezinta mereu aceeasi fata catre planeta. Sincronismul a rezultat in timp prin fenomenul de maree care a redus lent rotatia corpului respectiv, pana ce s-a atins un echilibru cu revolutia.

Miscarea de rotatie a planetelor poate fi perturbata si de alte cauze (in afara de maree) ce conduc la modificarea pozitiei axei de rotatie numita si axa polilor planetei. Acest tip de perturbatii se numesc oscilatii si determina migrarea in timp a axei polilor.

In cazul Terrei, de exemplu, axa de rotatie se deplaseaza in jurul polilor eclipticii, cu care axa planetei face un unghi de 23^o30', intr-o rotire completa de aproape 26.000 de ani.

Fig. 9

Este miscarea numita precesie si rezulta din atractia mai puternica a Lunii si a Soarelui asupra zonei ecuatoriale. Pe aceasta miscare foarte lenta se suprapun oscilari cu perioadele de 18 ani ale axei polilor numite nutatii si care sunt cauzate tot de catre pozitia relativa a celor trei corpuri: Pamant, Luna si Soare.

In cadrul Sistemului Solar exista mai multe cauze perturbatoare ale miscarilor orbitale dar nu conduc la hazarduri datorita fortei de interactiune gravitationala, care creste sau scade, mentinand stabilitatea si configuratia intregului sistem.

Masa planetelor in comparatie cu a Soarelui arata diferente foarte mari; Soarele detine 99,8% din masa intregului Sistem Solar iar planetele si satelitii lor 0,2%.

Densitatea medie variaza de la 3,42 la 5,52 g/cm³ si au o atmosfera mai mult sau mai putin densa, formata in mare masura din gaze rezultate in procesul evolutiei lor.

Dupa marimea si compozitia lor, planetele se grupeaza in doua categorii :

- planete interne sau telurice (tellur=pamant in limba latina, din care fac parte: Mercur, Venus, Terra, Marte,

- planete externe sau planete gigant - cele de dimensiuni foarte mari: Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun. Ca o exceptie privind dimensiunea este mica planeta Pluto, ultima din Sistemul Solar.

b) Sistemul planetar

Planetele interne mai sunt numite si telurice deoarece sunt formate in principal din roci solide, fiind si cele mai dense din sistem, Mercur, Venus si Terra avand o densitate medie de 5,5g/cm³ iar Marte de 3,9 g/cm³. Toate sunt mai bogate in elemente grele, mai ales, silicati, fier si magneziu. In cadrul lor este inclus si satelitul Pamantului - Luna care are aceeasi compozitie. Cu exceptia lui Mercur si a Lunii, ele au o atmosfera secundara provenita din degazeificarea elementelor usoare cuprinse la inceput in interiorul planetelor: dioxid de carbon, vapori de apa si azot.

Terra este cea mai mare dintre planetele interne.

Planetele interioare sunt mai apropiate de Soare ca distante si sunt delimitate de planetele externe prin centura asteroizilor.

Planetele externe sau exterioare aflate la distante mari fata de Soare, in afara centurii asteroizilor, prezinta in majoritatea lor o aparenta gazoasa, fiind compuse din hidrogen si heliu, metan, amoniac. Densitatea lor este mica in jur de 1g/cm³. Mai sunt denumite si planete gigant. Atmosfera lor este dominata de hidrogen, heliu, azot.

Planetele au primit nume de zeitati ale mitologiei grecesti si romane, consacrandu-li-se o zi din saptamana: marti pentru Marte, miercuri pentru Mercur, joi pentru Jupiter, vineri pentru Venus si sambata pentru Saturn. Duminica era dedicata Soarelui, iar ziua de luni era pentru Luna. Uranus, Neptun si Pluto, invizibile cu ochiul liber, erau necunoscute lumii antice.

Satelitii planetelor

Dintre planetele interioare numai Terra si Marte au sateliti; planetele exterioare prezinta sateliti numerosi si de dimensiuni mari in cadrul planetelor: Saturn cu 18 sateliti, Jupiter cu 16, Uranus cu 15, Neptun cu 8, putand fi asemuite cu un sistem miniatural in cadrul Sistemului Solar. Unii sateliti sunt aproape de marimea lui Mercur ca de exemplu, Ganymede cu 5262km in diametru, Titan de 5160km in diametru, Callisto de 4800 km in diametru, iar altii au dimensiuni comparabile cu Luna (3476 in diametru) si anume, Io de 3650km, Europa 3138km in diametru. Deplasarea satelitilor se face in sens direct in jurul planetelor, pe orbite aproape circulare si se afla in majoritate in planul ecuatorial al planetei. Miscarea de rotatie a lor este egala ca timp cu miscarea de revolutie in majoritatea cazurilor si se numeste miscare sincrona ca in cazul Lunii, satelitul Pamantului; de aceea prezinta mereu aceeasi fata catre planeta sau aceeasi emisfera. Sunt alcatuiti din elemente mai usoare decat planetele, dovada si densitatile mai reduse: Io 3,55g/cm³, Luna 3,34, Europa 3,04 iar restul, cu densitati mai mici intre 2,5g/cm³ si 1,5g/cm³.

Planetele interioare

MERCUR

Constituie prima planeta din Sistemul Solar amplasata pe prima orbita de langa Soare fiind cea mai apropiata de acesta, la 58 mil.Km distanta

Miscarea de revolutie se face in 88 zile pe o orbita foarte alungita. Datorita vitezei mari de deplasare in jurul Soarelui a luat numele de Mercur de la zeul cu acelasi nume - Mercur din mitologia greaca - insemnand 'zeul-curier'.

Miscarea de rotatie este lenta, realizandu-se in 58,6 zile, fapt ce determina ca turtirea planetei sa fie mica. Durata zilelor si noptilor este de 30 de zile terestre. Incetinirea vitezei de rotatie a fost determinata de atractia puternica exercitata de Soare. Este singura planeta care nu are atmosfera. Fiind foarte apropiata de Soare, din cauza luminii puternice, putea fi observata numai in amurg sau in zorii zilei. Structura planetei: Planeta prezinta in structura sa un nucleu predominant feros (cca 40% Fe) cu un miez foarte mic inca in stare de topitura, o manta extinsa formata din elemente grele si o litosfera in care exista si elemente mai usoare dar la suprafata are lava bazaltica consolidata. Are un camp magnetic slab determinat, fie de existenta unor curenti de convectie in nucleu sau din traversarea liniilor de forta ale campului magnetic solar, dar care poate crea o magnetosfera a planetei.

Relieful planetei este foarte accidentat fiind alcatuit din cratere, platouri, culmi, fracturi de dimensiuni foarte mari. Originea craterelor se datoreaza impactului meteoritic si mai rar activitatii vulcanice. Dimensiunile acestora variaza de la diametre mici pana la 1300 km in diametru (ex: craterul - bazin cu denumirea de Caloris). Atmosfera planetei. Mercur nu prezinta sateliti si nici atmosfera. Deoarece masa sa este mica, gravitatia este redusa. Fiind apropiata de Soare si cu albedoul redus, determina o incalzire puternica a fetei insorite cu temperaturi pana la +430^oC.

VENUS

Reprezinta a doua planeta in Sistemul Solar. Dupa Soare si Luna este al treilea corp ca luminozitate pe bolta cereasca. Venus este vizibila la inaltimi nu prea mari deasupra orizontului, mai ales seara si dimineata. Numele de Venus a fost dat de romani dupa zeita frumusetii si a dragostei. La noi se mai numeste Luceafarul de seara cand apare la apus sau Luceafarul de dimineata cand apare la rasarit. Ca dimensiuni planeta Venus se apropie de cele ale Pamantului.

In schimb durata revolutiei este de 224 zile si durata rotatiei 243 zile. Planeta are o miscare retrograda de la est la vest foarte lenta, determinand o turtire redusa. Aceasta se datoreaza unei puternice atractii solare care i-a micsorat viteza de rotatie. De aceea planeta Venus are cea mai lunga zi din Sistemul Solar, mai lunga chiar decat anul venusian rezultat in urma miscarii de revolutie. Planeta Venus nu are sateliti.

Structura si evolutia planetei: Cu privire la structura globului planetar s-a remarcat o scoarta bine definita, mai groasa decat a Pamantului (cca 100 km grosime), cu un strat granitic (pe aproape 80% din suprafata planetei) si un strat bazaltic.

Din cauza apropierii fata de Soare, temperatura din straturile atmosferice inferioare a atins o valoare critica, de la care intreaga cantitate de apa de pe Venus s-a transformat in vapori. Astfel, intreaga cantitate de CO₂ si de H₂O a fost stocata sub forma de gaz in atmosfera iar pe planeta s-a instalat un puternic efect de sera.

Relieful planetei Venus: Relieful este foarte variat: platouri intinse, depresiuni, fracturi, munti de origine vulcanica.

Factorii genetici ai reliefului sunt:

- actiunea tectonica din perioada primara care a determinat fragmentarea crustei cu formarea de depresiuni si creste montane;

- eruptiile vulcanice;

- impactul cu meteoriti foarte activ mai ales pe marele platou denumit sugestiv Marea Campie Venusiana.

Atmosfera planetei: Studiile realizate in ultimele decenii prezinta o atmosfera dominata de formatiuni noroase concentrate in trei niveluri. In compozitia atmosferei, spre baza ei dioxidul de carbon (CO₂) peste 90%, azot molecular (N₂) 5-7%, alte gaze intr-o proportie mai mica. Norii atmosferei formeaza un strat continuu si sunt formati din solutii apoase de acid sulfuric (H₂SO₄), produse prin intermediul unui proces fotochimic care duce la formarea moleculelor respective. Din cauza norilor grosi ce o inconjoara compact si continuu, suprafata planetei nu poate fi vazuta cu nici un instrument optic. Deplasarea aerului se face pe directia meridianelor ca urmare a diferentelor termice.

TERRA

Caractere generale

Terra reprezinta a treia planeta a Sistemului Solar in raport cu distanta medie fata de Soare - 149598000 Km si prima care are propriul sau satelit natural - Luna. Prin dimensiunile sale este o planeta mica:

Caracteristicile Pamantului ca unicat in Sistemul Solar:

Dintre toate planetele Sistemului Solar, Terra beneficiaza de conditii optime ce decurg din cea mai favorabila pozitie fata de astrul central. Radiatiile sale ajung pana la noi intr-o cantitate moderata pentru a intretine un mediu prielnic vietii, prin mentinerea apei in stare lichida. Aparitia invelisului biosferic ca rezultat al interactiunii celorlalte invelisuri la exteriorul planetei a parcurs un timp indelungat. Viata nascuta pe seama compusilor carbonului, asa cum s-a intamplat pe Terra, nu poate sa apara decat in limitele cuprinse intre +70^oC si -70^oC.

Planete aflate prea aproape de Soare cum sunt Mercur sau Venus se gasesc intr-o baie fierbinte de caldura, conditie in care apa se mentine in stare de vapori si nu ofera conditii de viata.

In schimb, pe celelalte planete incepand cu Marte si mai ales cu cele situate dincolo de centura asteroizilor, deficitul radiatiei solare, determina ca apa sa fie intr-o stare permanent inghetata. conditie care nu face posibila viata.

De aici, s-a ajuns la concluzia ca in sistemul nostru plentar, exista "o zona a vietii" numita "ecosfera" care este concentrica Soarelui.

Temperatura medie pe Pamant este de 10^o-15^oC. Extremele osciland insa intre +60^oC si - 60^oC, cu diferentieri diverse, in functie de anotimp, latitudine si altitudine la care se mai adauga si alti factori. Terra este singura planeta care si-a mentinut o mare rezerva de apa lichida care regleaza toate procesele atmosferice si respectiv, climatice.

Pe Terra apa se gaseste sub toate formele ei de agregare, trecand cu usurinta din una in alta, prin cedare sau consum de energie. Apa reprezinta elementul primordial pentru viata, avand dubla functionalitate de mediu de dezvoltare si component al lumii vii. Viata a aparut in apa iar Oceanul Planetar a constituit primul protector impotriva radiatiei ultraviolete nocive pana sa se formeze stratul de ozon din atmosfera. Apa care ocupa 71% din suprafata Pamantului regleaza bilantul termic de la suprafata solului, modeleaza scoarta Pamantului prin eroziune si acumulare. Mediul acvatic a absorbit majoritatea dioxidului de carbon (CO₂) din atmosfera primara, blocand calciul in roci si evitand astfel, aparitia unui efect de sera excesiv.

Terra si-a mentinut apa ca invelis planetar din doua cauze: prima este gravitatia Pamantului care a retinut majoritatea vaporilor de apa, iar a doua, este distanta fata de Soare, care a impus o temperatura propice mentinerii apei in stare lichida. De asemenea, absorbtia dioxidului de carbon si blocarea calciului in sedimente a evitat supraincalzirea planetei si evaporarea apei.

Inclinarea axei pe planul orbitei sale este de 23^o30', fiind cu totul convenabil, din care cauza sezoanele sunt de durata aproape egala si potrivit de lungi.

Atmosfera Pamantului este unica. Ea este formata din azot, 78%, un gaz inert care atenueaza forta oxigenului, urmand in proportie de 21% oxigenul; 1% reprezinta alte gaze din care, CO₂ de 0,03%, argon, neon, heliu, ozon si altele.

Atmosfera se afla intr-un echilibru stabil, dar foarte sensibil la schimbarea conditiilor initiale ale sistemului. Mentinerea echilibrului compozitiei sale chimice se face prin fotosinteza plantelor si metabolismul animalelor, ca factori esentiali in circuitul oxigenului, care asigura stabilitatea ponderii sale in atmosfera. In caz contrar, oxigenul din aer s-ar combina treptat cu unele elemente din scoarta, in special cu fierul care l-ar fixa definitiv in roci.

Un rol esential in atmosfera il are ozonul (O₃) concentrat intre 25-30 Km altitudine, la baza stratosferei. Desi extrem de redus, este un element hotarator in mentinerea vietii, retinand cea mai mare parte a razelor ultraviolete si a radiatiei cu lungimi de unda mici din domeniul razelor X.

Stratul de ozon se regenereaza continuu, prezentand o concentratie fluctuanta. O crestere a cantitatii de ozon, de exemplu o dublare a sa, ar fi iarasi nociva deoarece ar bloca definitiv infiltrarea ultravioletelor care distrug o buna parte din microorganismele patogene si atunci acestea ar cunoaste o inmultire enorma atacand alte vietuitoare.

Atmosfera reprezinta un scut de protectie impotriva meteoritilor, care sunt distrusi inainte de a ajunge la sol prin procesul de ardere datorita frecarii cu atmosfera.

Magnetosfera care se dezvolta in exteriorul atmosferei pana la o distanta de 64.000 Km in partea dinspre Soare si la peste 130.000 Km in partea opusa Soarelui, (magnetopauza), constituie de asemenea un factor de protectie a vietii deoarece aceasta primeste "socul" vantului solar.

Liniile magnetice capteaza mare parte din aceste energii, pe care le dirijeaza in jurul planetei spre coada magnetosferei, le concentreaza pe anumite centuri (centurile Van Allen, situate la 3600 Km si intre 13.000 si 19.000 Km) sau le descarca in proportie redusa in zonele polare, formand aurore - aurorele polare ( deasupra carora lipsesc centurile Van Allen).

Scoarta si litosfera in general, prezinta o dinamica in placi, specifica numai Terrei, din care rezulta o diversitate de forme de relief, aflate intr-o continua evolutie si schimbare, in concordanta cu energiile interne care genereaza continente, bazine oceanice, vulcani, lanturi muntoase; la acestea se adauga factorii externi care modeleaza un relief fluviatil, marin, glaciar, eolian etc.