Tähtitiede/Aurinkokunta

Wikikirjastosta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Aurinkokunta. Kuvan mittasuhteet eivät ole todenmukaiset.

Aurinkokunta on Auringon ja sitä kiertävien planeettojen, kuiden, meteoroidien, asteroidien sekä komeettojen muodostama järjestelmä. Aurinkokunnan planeetat ovat Auringosta poispäin lukien Merkurius, Venus, Maa, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus (linkitetty kohteet osioon. Aikaisemmin planeettoihin kuulunut Pluto luetaan nykyisin kääpiöplaneetaksi. Aurinkokunnan ikä on noin 4,6 miljardia vuotta. Myös muilla tähdillä on havaittu omia eksoplaneettojen muodostamia aurinkokuntia.

Aurinkokunnan kohteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Katso myös Luettelo Aurinkokunnan kohteista järjestyksessä

Aurinkokunnan planeettojen ja Pluton kokovertailu.
  • Aurinko, G2-spektriluokan tähti, joka sisältää 99,86 % koko Aurinkokunnan massasta
  • kahdeksan planeettaa, jotka ovat Auringosta poispäin lukien Merkurius, Venus, Maa, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus.
    • planeettoja kiertävät kuut (linkitetty jokaisen planeetan kohdalle)
    • planeettoja kiertävä pöly ja muu pieni materiaali, josta muodostuvat kaasuplaneettojen renkaat
  • asteroidit, jotka ovat pääasiassa asteroidivyöhykkeellä Marsin ja Jupiterin radan välissä kiertäviä planeettoja pienempiä kivisiä kappaleita
    • asteroidikuut, jotka ovat kookkaampia asteroideja kiertäviä pieniä asteroideja
    • meteoroidit, jotka ovat alle kymmenenen metrin kokoisia kappaleita ja joita putoaa maahan meteroriitteina ja nähdään tähdenlentoina eli meteoreina
  • komeetat, jotka koostuvat etupäässä jäästä ja kiertävät Aurinkoa usein hyvin elliptisillä radoilla
  • Neptunuksen takaiset kohteet

Koko ja sijainti[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aurinkokunta sijaitsee Auringon vaikutusalueen, heliosfäärin sisäpuolella. Heliosfäärin arvellaan ulottuvan 150–200 AU:n etäisyydelle Auringosta. Kääpiöplaneetta Pluton kiertorata on kaukaisimmillaan 49 AU:n etäisyydellä.

Aurinkokunnan mittasuhteita voidaan havainnollistaa kuvaamalla Aurinkoa 10 senttimetrin läpimittaisella appelsiinilla. Tällöin Maa olisi verrattavissa nuppineulan päähän, joka kiertää appelsiinia 11 metrin etäisyydellä. Pluto kiertäisi appelsiini-Aurinkoa keskimäärin yli 400 metrin etäisyydellä.

Aurinkokuntamme sijaitsee 25 000–28 000 valovuoden päässä Linnunradan keskustasta galaksin kierteishaarojen välissä. Se kiertää keskustaa 220 kilometrin sekuntivauhdilla, ja yksi kierros kestää 226 miljoonaa vuotta. Kiertorata on poikkeuksellinen, sillä se on lähestulkoon ympyrän muotoinen ja sijaitsee sellaisella etäisyydellä, että aurinkokunnan ratanopeus vastaa Linnunradan kierteishaarat muodostavan tiheysaallon nopeutta. Siten aurinkokunta on pysynyt spiraalihaarojen ulkopuolella jopa useita miljardeja vuosia välttyen supernovien säteilyltä, jota tiheämmissä kierteishaaroissa tapahtuu useammin ja estää siten muun kuin pienimuotoisen elämän synnyn planeetoilla.

Aurinkokunnan synty[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Taiteilijan näkemys protoplanetaarisesta kiekosta.

Aurinkokunnan arvellaan syntyneen noin 4,6 miljardia vuotta sitten tähtienvälisestä aineesta, kaasusta ja pölystä tiivistymällä. Teorian mukaan painovoiman vaikutuksesta tähtienvälinen aine alkoi hiljalleen kasaantua ja pyöriä keskipisteensä ympäri kuumentuen samalla. Kuumeneminen olisi johtunut kaasun putoamisliikkeen, pyörimisen ja pyörteisyyden aiheuttamasta kitkasta. Pilvi ylitti kriittisen massan, jolloin pyörimisen keskihakuvoima ja kaasun lämpöliike eivät pysäyttäneet kutistumista.

Pyörimisen aiheuttaman keskihakuvoiman johdosta varhainen Aurinkokunta litistyi protoplanetaariseksi kiekoksi. Pyörimisakselin suunnassa alkujaan pallomainen pilvi vajosi nopeasti kasaan, mutta pyörimisen aiheuttama keskipakovoima jarrutti kutistumista päiväntasaajan suunnassa. Suurin osa alkuperäisen kaasupilvenmateriasta tiivistyi keskelle. Pilven keskusta kuumeni voimakkaasti kaasuosasten putoamisliikkeen aiheuttamasta kitkasta ja kriittisen lämpötilan ja tiheyden ylittyessä siellä käynnistyi ydinreaktio, jolloin syntyi Aurinko. Auringon toiminnasta syntynyt aurinkotuuli puhalsi pois pölyä ja kaasua varsinkin napojen suunnassa. Aurinkoa ympäröivään kiekkoon putosi edelleen kaasua. Kaasukiekko oli lähellä syntynyttä aurinkoa kuumempi kuin kauempana, missä myös vesi ja hyvin kaukana jopa metaani esiintyi kiinteänä.

Pölykiekossa hiukkaset sitoutuivat yhä kookkaammiksi kappaleiksi, joista suurimmat saavuttivat lopulta planeettojen mittasuhteet. Kasautuminen oli mahdollista silloin, jos kappaleet eivät törmänneet suurella nopeudella toistensa suhteen. Suurilla nopeuksilla tapahtuvat törmäykset puolestaan pilkkoivat kappaleita ja synnyttivät pölyä, jota muun muassa törmäsi suurempiin kappaleisiin. Syntyi noin 1-10 km kokoisia planetesimaaleja, jotka kasvoivat ajan kuluessa yhä suuremmiksi. Laskujen mukaan noin miljoonassa vuodessa syntyi yli 100 kilometrin läpimittaisia kappaleita, jotka kasvoivat noin 60 oligarkiksi, suureksi planeetaksi, joiden välissä kiersi Aurinkoa pienempiä kappaleita. Aurinkokunnan synnyn loppuvaiheessa oligarkkeja törmäili toisiinsa. Kaukana toisistaan olevien oligarkkien radat muuttuivat pitkän ajan kuluessa kohti törmäyksiä, koska hyvinkin etäällä toisistaan olevat planeetat saattoivat häiritä toistensa ratoja. Osa oligarkeista sinkoutui kauas Auringosta keksinäisissä lähiohituksissa: pienempi ohittaja sai ohitettavan kappaleen vetovoimasta vauhtia.

Aurinkoa lähimmät planeetat eivät kyenneet pitämään juurikaan kaasua ympärillään, sillä lämpötila oli siihen liian korkea. Kauempana kylmemmällä alueella muodostuneet jättiläisplaneetat Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus sen sijaan jäivät kaasukehän peittoon, joka kasvoi ajan myötä niin paksuksi, että alimmat kerrostumat nesteytyivät. Kaukana Auringosta myös jäästä saattoi syntyä kappaleita, kuten monet kaasuplaneettojen kuut, komeetat ja Kuiperin vyöhykkeen kappaleet.

Nykyteorioiden mukaan, syntyneet planeetat vaeltelivat jonkin verran alkuaurinkoa ympäröineessä kaasu- pöly- ja planetesimaalikiekossa. Tämä johtui kaasun ja pölyn vetovoimasta. Esimerkiksi suuri planeetta aiheutti kaasukiekkoon spiraalihaaroja, jotka yhdessä planeettojen vuorovesivoimien kanssa aiheuttivat hienoisia radan muutoksia. Jättiläisplaneettojen radat muuttuivat, kun niiden läheltä kulki tuhansia planetesimaaleja. Lisäksi aurinkokunnan alkuvaiheissa suurten, suhteellisen lähellä toisiaan olevien planeettojen keskinäiset vetovoimat aiheuttivat pitkällä aikavälillä ratojen muutoksia.

Syntyteoriaan sopii joukko havaintoja: planeetat kiertävät Aurinkoa yhdessä tasossa ja kaikki samaan suuntaan; myös useimmat kuut kiertävät emokappaleitaan samaan suuntaan; samoin Auringon ja lähes kaikkien planeettojen ja kuiden pyörimissuunta on sama; Asteroidien löyhä rakenne saattaa viitata kasautumiseen monesta kappaleesta; Kuun kraateroituminen ja merien synty taas kertoo suurista törmäyksistä kasautumisen loppuvaiheessa; Myös itse Kuun arvellaan syntyneen Marsin kokoisen protoplaneetan törmättyä alku-Maahan; Tietokonelaskelmat tukevat tätä väitettä: niiden mukaan Kuun synty olisi verraten epätodennäköinen tapahtuma.

Useiden tähtien ympärillä on havaittu kiekkomaisia pölyrenkaita, joissa spiraali- ja rengaskuviot viittavat planeettojen painovoiman aiheuttamiin häiriöihin. Pölykiekkotähtiä ovat esimerkiksi Vega, Beta Pictoris ja Orionin suuren kaasusumun syntymäisillään olevat tähdet.

Aurinkokunnan ulkopuolelta on löydetty myös lukuisia planeettoja, mikä kertoo aurinkokunnan kaltaisen kehityksen olevan yleinen. Useimmat löydetyt eksoplaneettajärjestelmät ovat kuitenkin kovin erilaisia verrattuna omaan Aurinkokuntaamme, mikä on saanut tutkijat pohtimaan, syntyvätkö kaikki planeettakunnat samalla tavalla. Eksoplaneetat on löydetty tutkimalla emotähden säteilyä tarkoilla mittareilla, jotka havaitsevat tähden liikkeitä Dopplerin ilmiön avulla: massiivinen planeetta pystyy heiluttamaan ratajaksonsa tahdissa keskustähteään. Dopplerin ilmiössä säteilyn aallonpituus muuttuu, kun kappale liikkuu havaitsijan suhteen. Joitain planeettoja on havaittu siten, että niiden kulkiessa keskustähtensä kiekon yli tähden valo himmenee hiukan säännöllisin väliajoin.

Titiuksen–Boden laki[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Planeetat sijaitsevat melko säännöllisillä etäisyyksillä Auringosta. Säännön mukaan planeetan etäisyys on 0,4 AU:ta pienempi kuin kaksi kertaa edellisen sisemmän planeetan etäisyys. Planeettojen todelliset etäisyydet ja kaavasta lasketut etäisyydet tähtitieteellisinä yksiköinä 0,1 AU:n tarkkuudella:

Planeetta Todellinen etäisyys Kaavan mukainen etäisyys
Merkurius 0,4 0,6
Venus 0,7 0,7
Maa 1,0 1,0
Mars 1,5 1,6
(asteroidivyöhyke) 2,5 2,8
Jupiter 5,2 5,2
Saturnus 9,6 10,0
Uranus 19,3 19,6
Neptunus 30,2
(Pluto 39,7 38,8)

Merkuriuksen etäisyys poikkeaa suhteellisesti tarkastellen huomattavasti kaavan arvosta, mutta se on kuitenkin kaavan raja-arvo 0,4 AU. Neptunus ei sovi sarjaan lainkaan. Säännönmukaisuus on havaittu vain empiirisesti, eikä kaavaa voida johtaa fysiikan lakien avulla. Kaava tunnetaan nimellä Titiuksen–Boden laki, ja se voidaan esittää myös muodossa

0,4 + 0,3 × 2n, n = -∞,0,1,2,...

Luettelo Aurinkokunnan kohteista järjestyksessä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]