4. El Sistema Solar

4. El Sistema Solar
• Introducción
• Procesos físicos
• Planetología:
–
–
–
–
La Tierra y la Luna
Los planetas interiores
Los planetas exteriores
Escombros planetarios
• El Sol:
– Interior: el núcleo. Neutrinos solares
– Atmósfera
– Actividad solar
Índice
• Introducción
–
–
–
–
Inventario
Movimientos
Tamaño
Composición
• Procesos físicos
– Radiación y materia
– Calor interno
Inventario
• El Sistema Solar contiene:
–
–
–
–
1 estrella
8 planetas conocidos
docenas de satélites
un número enorme de objetos con tamaños diversos
• información muy importante sobre origen del Sistema Solar
Planeta
Mercurio
Venus
Tierra
Marte
Júpiter
Saturno
Urano
Neptuno
Plutón
a (UA) M (M⊕)
0.39 0.055
0.72
0.82
1.00
1.00
1.52
0.11
5.20 318.00
9.50 95.00
19.20 14.50
30.10 17.10
39.50 0.0026
∅(∅⊕)
0.38
0.95
1.00
0.53
11.20
9.50
4.00
3.80
0.18
ρ/ρagua
5.4
5.2
Planetas
rocosos
5.5
3.9
1.3
0.7
Planetas
1.3
jovianos
1.6
2.0 Planeta enano
Movimientos
• El movimiento de traslación
de todos los planetas
alrededor del Sol es en el
sentido de giro antihorario
• El Sol y los planetas giran sobre sí mismos en el mismo sentido antihorario
– Excepciones: Venus y Urano
• Los planetas tienen órbitas ~coplanarias en el plano de la eclíptica
– Excepciones: Mercurio y Plutón
• Las órbitas planetarias son aproximadamente circulares, con
excentricidades muy pequeñas
– Excepciones: Mercurio y Plutón
• Distancia regular entre las órbitas
– “ley” de Titius-Bode (s. XVIII): a (UA) =0.4+0.3×2n , n=-∞,0,1,2,...
• Mayoría de satélites órbitas síncronas (Prot=Ptras )
– fuerzas de marea
mnemo 03612
Tamaños
• Si 1UA=1m:
– Plutón: 40m
– Próxima Centauri: 270 km
– Sol: Ø=9mm Tierra: Ø=0.085mm
Composición
• Típica del Universo
• H+He >99% átomos, resto “metales”
• Composición cuerpo determina muchas
propiedades importantes:
– generación calor interno
– reflectividad luz solar...
• Compuestos más importantes:
Fórmula
H2O
CO
CO2
CH4
N2
NH3
SiO2
FeO
FeS
Nombre
Estado físico
Agua
sólido, líquido y gas
Monóxido de carbono
gas
Dióxido de carbono
sólido y gas
Metano
sólido y gas
Nitrógeno
gas
Amoníaco
sólido y gas
Cuarzo
sólido
Óxido de hierro
sólido
Troilita
sólido
Radiación y
materia
• Constante Solar: 1370 W/m2 (Fsol a 1 UA):
– determina TCN en Sistema Solar: T ∝ a-1/2
• Objetos no CN: albedo A fracción luz reflejada
– polvo carbón A~0.03, roca A~0.1-0.3, hielo sucio A~0.5, hielo A~1
– Planetas: entre Mercurio A~0.11 y Venus A~0.65
– A> T<: menos energía de la que deshacerse
• Se puede calcular T incluyendo efecto A:
– Venus,Tierra >: efecto invernadero (dificultad radiar En.)
– Júpiter, Saturno, Neptuno >: energía interna
Calor interno
• Calentamiento radiactivo: isótopos radiactivos en su interior
– ahora sobre todo K, Th y U (T1/2>>)
– en el pasado quizá otros (26Al?) (T1/2<<)
• Calentamiento por acreción:
– Planetas formados por acreción de fragmentos más pequeños
– Si gradual quizá tiempo de escapar sin calentamiento
– Si rápida, calor atrapado en interior
Planetología (comparada)
• Estudio comparativo de la Tierra y los otros planetas
• Al principio más interés en diferencias
• Ahora suficiente información para estudiar propiedades
en función de procesos comunes en condiciones distintas
–
–
–
–
masa
diámetro
composición química
distancia al Sol
• ¿Por qué atmósfera en Tierra y no en Luna?
– M< gases pueden escapar
• ¿Por qué volcanes en Venus y Tierra, y no en Marte,
Mercurio y la Luna?
– Ø< se enfrían antes
Cosmogonía Sistema Solar
• Teoría de la Nebulosa Protosolar [denube_asistemaplanetario.mpeg]:
• En el centro (P,T>>) nace el sol
• Regiones externas disco: granos sólidos ~cm (gases+polvo) en
1000yr, después se agrupan en planetoides ~km
• Acreción de planetoides a baja velocidad forma protoplanetas
~1000km y choques entre estos forman planetas en 1000Myr
• Bombardeo de cuerpos menores sobre planetas y barrido del polvo
por viento solar
Tipos de planetas
• Planetas terrestres o rocosos: Mercurio, Venus, Tierra y Marte
– Corteza rocosa
– Densidad ~ 5 g cm-3 (abundan hierro y silicatos)
– Atmósferas secundarias (constituidas después de formación del planeta)
• CO2, H2O, N2 (Tierra O2 debido a actividad biológica)
• Planetas jovianos o gigantes: Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno
– Sin superficie sólida
– Densidad ~1 g cm-3
– Atmósferas primarias (formadas simultáneamente con el planeta)
• H2, He, NH3
– Sistemas de anillos
• Plutón:
– Densidad ~2 g cm-3 (mezcla de rocas y hielo, cinturón de Kuiper?)
– Objeto del cinturón de Kuiper?
Planetas rocosos
Planetas rocosos: evolución
• Impactos y decaimientos radiactivos calentaron los
planetas hasta que:
– la mayor parte de Fe se asentó en el núcleo
– el material más rocoso y ligero flotó y formó la corteza
• Cuánto se ha enfriado cada planeta depende de su
tamaño (más pequeño = se enfría antes):
– Mercurio,Luna: sin actividad volcánica desde hace 3Gy
– Marte aún volcanes, pero muy localizados
– Tierra y Venus todavía actividad tectónica y volcánica
• Los más grandes retuvieron su atmósfera primaria:
– Venus más cerca del Sol: efecto invernadero muy fuerte
– Marte más pequeño, no actividad tectónica: CO2 atrapado en rocas
y no efecto invernadero
– Tierra lo bastante lejos del Sol y lo bastante grande para tener
agua líquida
Planetas jovianos
Planetas
jovianos
• Júpiter/Saturno: mayor tamaño, mayor
proporción de H/He
• Urano/Neptuno: mayor proporción de
roca (con respecto a los otros)
• Todos con anillos: radio de Roche
• Muchos satélites:
– intrínsecos
– asteroides capturados
Escombros Planetarios
El Sol