Sistema Solar: Planetas Externos

Transcrição

1 Universidade Federal do ABC Ensino de Astronomia na UFABC Sistema Solar: Planetas Externos Yuri Fregnani

2 Planetas Internos Planetas Externos

3 PLANETAS INTERNOS REVISÃO

4 O que é um planeta? Um planeta é um corpo celeste que: Está em órbita em torno do Sol, Tem massa suficiente para que sua própria gravidade supere as forças de corpo rígido, de modo que assuma o equilíbrio hidrostático (forma arredondada), e É dominante em sua órbita. Um "planeta anão" é um corpo celeste que: Está em órbita em torno do Sol, Tem massa suficiente para que sua própria gravidade supere as forças de corpo rígido, de modo que assuma o equilíbrio hidrostático (forma arredondada), e Não é dominante em sua órbita. Não é um satélite. Todos os outros objetos, exceto satélites, que orbitam o Sol são chamados coletivamente como "corpos pequenos do sistema solar. Essa definição só é válida dentro do Sistema Solar. Fora dele o termo continua mal defino.

5 Planetas Externos Também conhecidos como Planetas Jovianos ou ainda como Gigantes Gasosos ou de Gelo. Diferentemente dos Planetas Internos, são constituídos basicamente de gás e estão muito longe do Sol.

6 Os tamanhos dos planetas não estão na mesma escala que as distâncias, esse é uma imagem apenas representativa.

7 Diferenças entre os Planetas Internos e Externos Planetas Internos Rochosos Distância dentro de 2 AU do Sol Massas baixas Pequenos (em comparação aos planetas externos) Altas densidades Possuem atividade sísmica/vulcânica Possuem poucos ou nenhum satélites naturais Rotação lenta Sem anéis Campos magnéticos fracos ou ausentes Lembrando: 1 AU = Km Planetas Externos Gasosos Distâncias maiores de 5 AU do Sol Massas altas (juntos, correspondem a 99,5% da massa dos planetas) Grandes (entre 4 a 11 vezes o tamanho da Terra, em comparação entre os diâmentros) Baixas densidades Sem atividade sísmica/vulcânica Possuem muitos satélites naturais Rotação alta Possuem anéis Campos magnéticos fortes

8 Júpiter Distância até o Sol: 5,26 AU Tamanho: Km* Atmosfera: Basicamente Hidrogênio e Hélio Núcleo: Provavelmente denso (rochoso) Número de Satélites Conhecidos: 67 Densidade: 1,326 g/cm³ Rotação: 9h 55min 30s Translação: 11,86 anos Temperatura: -108 C *Os tamanhos apresentados são em relação ao diâmetro do planeta.

9 Júpiter Seu nome deriva do deus Júpiter, o equivalente romano para o deus Zeus. É o quinto planeta a partir do Sol e o quarto objeto mais brilhante no céu. É também o maior planeta do sistema solar e o que possui a maior massa. Sua composição é basicamente a mesma da atmosfera solar, ou seja, é composto de 90% de hidrogênio e 10% de hélio.

10 Anéis Possui um tênue sistema de anéis, muito menos evidentes do que os de Saturno, e são feitos de poeira extremamente fina. O material dos anéis vem diretamente dos satélites em volta de Júpiter, que ao sofrerem impactos, ejetam material, alimentando o sistema de anéis. A imagem superior mostra o anel principal em dispersão traseira de luz, demonstrando ausência de quaisquer estruturas além da falha de Métis (Cortesia NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute). _main_ring_new_horizons_050107_10.jpg/1280px- Jovian_main_ring_New_Horizons_050107_10.jpg

11 Esquema dos anéis de Júpiter

12 Atmosfera A atmosfera é formada por nuvens de amônia, além do hidrogênio e hélio. Essas nuvens são distribuídas em faixas, claras e escuras, pelas latitudes do planeta. Na região onde essas faixas se encontram, formam-se tempestades, com ventos de até 360 km/h.

13 A Grande Macha Vermelha Uma das características mais marcantes de Júpiter é a sua Grande Mancha Vermelha. Ela é uma tempestade que varia entre 24 mil a 40 mil km de extensão, ou seja, sendo duas ou três vezes maior que a Terra. Foi registrada pela primeira vez em 1831, mas pode ter sido descoberta em 1665, e algumas teorias sugerem que a tempestade é estável, sendo uma característica do próprio planeta. A Mancha Vermelha possui um formato oval e gira em torno de si mesma, no sentido anti-horário, com um período de seis dias. Esse tipo de tempestade é comum em gigantes gasosos. Existem outras tempestades menores, brancas e marrons, também ovais. Elas duram entre algumas horas até séculos.

14 Comparação entre a Grande Mancha Vermelha e a Terra

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16 Magnetismo e Aurora Júpiter tem um magnetismo 14 vezes mais forte do que o da Terra. Por conta disso é possível observar auroras nos polos do planeta. Devido a composição de sua atmosfera, hidrogênio e hélio, as auroras que ocorrem em Júpiter tem uma cor diferente das auroras vistas na Terra. A cor violeta é causada pela interação das moléculas de hidrogênio e hélio com os ventos solares que chegam até a atmosfera do planeta.

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18 Luas Júpiter possui 67 satélites, porém, destacam-se entre eles os 4 maiores: Io, Europa, Ganímedes e Calisto. Esses quatro foram observados por Galileu Galilei em 1610 e recebem o nome de Luas de Galileu ou Luas Galilianas. Io Europa Ganímedes Calisto

19 Io Tamanho: 3642,6 Km Atmosfera: Dióxido de enxofre Densidade: 3,528 g/cm³ Rotação: 42h 27min 40s Temperatura: -143 C média 1727 C max

20 Io Io é o quarto maior satélite do sistema solar, ligeiramente maior e mais denso que a nossa Lua. Possui uma alta atividade vulcânica, o que deixa a sua superfície com poucas marcas de impacto causadas por asteroides. Apesar de estar mais afastada do Sol, algumas de suas regiões pode ultrapassar os 1700 C devido aos seus vulcões, muito mais quentes do que os encontrados na Terra. Io também é aquecido devido as fortes forças de maré que sofre tanto de Júpiter quando das outras luas. Essas forças de maré amassam o planeta aquecendo-o. É algumas vezes descrito como o lugar mais próximo do inferno, uma vez que os vulcões e a lava enchem a atmosfera de compostos de enxofre, o que também dá ao satélite suas cores características.

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22 Europa Tamanho: 3128 Km Atmosfera: Oxigênio Densidade: 3,01 g/cm³ Rotação: 85h 13min 42s Temperatura: -171,15 C

23 Europa Um pouco menor que a Lua, Europa tem uma superfície extremamente plana e clara. Com um núcleo metálico seguido de uma camada de rocha, acredita-se que exista um grande oceano de água por baixo de sua superfície de gelo. Estima-se que esse oceano tenha 100 Km de profundidade. A sua superfície não apresenta marcas de asteroides pois qualquer impacto é rapidamente coberto por gelo. As linhas características do planeta derivam da movimentação dessas crostas de gelo. Elas podem ter entre 1000 Km e 3000 Km de extensão, além de centenas de quilômetros de largura. Devido a suas características: água líquida e uma camada de gelo que a protege das radiações do espaço, acredita-se que Europa pode habitar vida.

24 Comparação entre a quantidade de água existente em Europa e na Terra.

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26 Ganímedes Tamanho: 5262,4 km Atmosfera: --- Densidade: 1,942 g/cm³ Rotação: 7d 3h 42min 11s Temperatura: -163,1 C

27 Ganímedes Maior do que Mercúrio, Ganímedes é composta por rocha, gelo e água. Compartilha algumas características com Europa, como a presença de água líquida. O solo escuro do planeta são crateras e os mais claros são vales. Existe um mapa geográfico do satélite, que juntas as imagens das sondas Voyager 1 e 2 (1979) e da sonda Galileu (entre 1995 e 2003), formando uma única imagem com suas características geológicas. O mapa pode ser visto em:

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30 Calisto Tamanho: 4806 Km Atmosfera: Dióxido de carbono e moléculas de oxigênio Densidade: 1,834 g/cm³ Rotação: 16d 16h 32m 11s Temperatura: -139,1ºC

31 Calisto Praticamente do tamanho de Mercúrio, é a terceira maior lua do sistema solar. Possui um núcleo rochoso e quantidades aproximadamente iguais de rocha e gelo. Sua superfície é muito antiga e com muitas marcas de impacto, o que mostra uma falta de atividade vulcânica ou sísmica. Acredita-se que também possa abrigar um oceano de água líquida em profundidades maiores que 100 Km. Sua atmosfera é muito fina, sendo composta de dióxido de carbono e algumas moléculas de oxigênio.

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33 Saturno Distância até o Sol: 10,03 AU Tamanho: Km Atmosfera: Basicamente Hidrogênio e Hélio Núcleo: Rochoso Número de Satélites Conhecidos: 62 Densidade: 0,687 g/cm³ Rotação: 10h 34min Translação: 29,46 anos Temperatura: -139 C Foto em cor real de Saturno, tirada pela sonda Cassini.

34 Saturno Tem seu nome derivado do deus romano Saturno, equivalente de Cronos na mitologia grega. É o segundo maior planeta do sistema solar e o último planeta capaz de ser observado a olho nu.

35 Estrutura Interna Tem um pequeno núcleo rochoso e uma atmosfera muito densa, basicamente composta de hidrogênio e um pouco de hélio. Apresenta grandes tempestades como Júpiter, com faixas com ventos muito fortes, entretanto, não tão proeminentes. Saturno compartilha muitas características com Júpiter, porém os ventos em sua superfície podem chegar até 1800 Km/h!

36 Luas Saturno tem 62 satélites confirmados, a grande maioria sendo apenas pequenos corpos, alguns deles não passando de 100 Km de diâmetro. Provavelmente são resquícios da época de formação de Saturno e outros objetos capturados pela gravidade do planeta. Porém, duas luas se destacam: Titã e Encélado. Desenhos de Saturno feitos por Galileu Galilei em 1610 e 1616.

37 Titã Tamanho: 5150 Km Atmosfera: Predominantemente Nitrogênio Densidade: 1,88 g/cm³ Rotação: 15d 22h 41min 27s Temperatura: -179 C

38 Titã Titã é a maior lua de Saturno e uma das maiores do sistema solar, atrás apenas de Ganímedes. Tem uma atmosfera densa de Nitrogênio (N 2 ), com algumas moléculas orgânicas e com metano líquido em sua superfície. Por vezes, chove metano, o que leva ao ciclo do metano. As condições encontradas em Titã são parecidas com as da Terra na época de seu surgimento.

39 Ciclo do Metano O metano líquido encontrado na superfície de Titã evapora e forma outros componentes na atmosfera através da interação com a luz solar. Esses componentes se aglomeram em nuvens e, por serem mais densos, vão para uma altura mais baixa na atmosfera, condensam e acabam caindo em forma de chuva formando lagos. O que reinicia o ciclo. Os vulcões também participam do clico, jogando o metano contido abaixo da superfície na atmosfera.

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42 Encélado Tamanho: 500 Km Atmosfera: Vapor de água, Hidrogênio molecular e outros componentes (CO 2, CO, N 2 ) Densidade: 1,61 g/cm³ Rotação: 1d 8h 53min 7s Temperatura: -198 C

43 Encélado Encélado possui atividade geológica e um oceano salgado a baixo da sua superfície congelada. Também possui gêiseres que expelem grandes jatos de vapor de água e outras partículas sólidas como cristais de gelo, NaCl, etc. Parte desses jatos contribuem com material para os anéis de Saturno enquanto parte dele cai sobre a lua como neve. Sua atmosfera é parecida com a de Titã, tendo metano e moléculas orgânicas nela. O que torna Encélado possivelmente habitado por microorganismos.

44 G Gêiseres de Enceládo capturado pela sonda Cassini em Outubro de

45 Gêiser expelindo material para o anel E de Saturno, alimentando o anel com novas partículas.

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47 Anéis Talvez a maior característica de Saturno, seu sistema de anéis é o mais proeminente, famoso e complexo de todo o sistema solar. Existem milhares de anéis, embora vistos aqui da Terra se destaquem o anel B, mais interno, e o anel A, um pouco mais externo, separados pela Divisão de Cassini. Foram observados pela primeira vez por Galileu, mas só em 1659 sua descoberta foi anunciada por Christiaan Huygens. Os anéis são formados por centenas de pequenos anéis que variam de 250 mil Km de diâmetro a até 8 vezes o raio de Saturno.

48 Foto da sonda Cassini tirada contra os raios solares, destacando os anéis de Saturno.

49 Anéis Embora sejam muito grandes nesses termos, os anéis de Saturno são extremamente finos. Feitos de rochas e gelo de água, que podem ter alguns metros de diâmetro ou serem apenas poeira. A espessura dos anéis não passa de 1 Km e em alguns pontos, seriam invisíveis se você estivesse entre eles. A origem dos anéis ainda não é inteiramente compreendida. Provavelmente surgiram da destruição de uma lua que tenha passado do limite de Roche, que é a região onde a força gravitacional do planeta supera as forças que mantêm a lua unida e acaba por despedaça-la. O material dos anéis é reposto pelos gêiseres e pelo vulcanismos das luas de Saturno. As luas também desempenham um papel importante na estabilização dos anéis, através de relações gravitacionais bastante complexas.

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53 Urano Distância até o Sol: 20,78 AU Tamanho: Km Atmosfera: Basicamente Hidrogênio e Hélio Núcleo: Rochoso Número de Satélites Conhecidos: 27 Densidade: 1,27 g/cm³ Rotação: 17h 14min 24s Translação: 84,02 anos Temperatura: -220 C

54 Estrutura Interna O terceiro maior planeta do sistema solar tem seu nome em homenagem ao deus grego do céu. Urano tem uma composição diferente dos demais gigantes gasosos, e junto com Netuno é chamado as vezes de Gigante Gelado. Essa classificação é devido à maior concentração de gelos em sua atmosfera, não somente de água, mas de amônia e metano também. Apesar dessa diferença, Urano divide a mesma constituição base dos outros planetas gasosos, como Júpiter e Saturno.

55 Inclinação Axial Urano tem uma inclinação axial de 98 graus, o que deixa seu eixo de rotação quase que paralelo ao plano do Sistema Solar. É como se o planeta girasse de lado. Esse comportamento causa fenômenos muito diferentes dos observados em outros planetas. Durante o solstício uraniano, que é o momento em que o equador do planeta está mais o mais distante possível do Sol e seu eixo está praticamente apontado para ele, um dos polos é iluminado continuamente enquanto o outro fica no escuro. Como a rotação não é perfeitamente plana, uma pequena faixa próxima ao equador ainda continua com o ciclo de dia-noite, porém, muito rápido. Cada polo do planeta tem 42 anos seguido de dia, seguidos de 42 anos de noite.

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57 Luas Urano possui 27 satélites, mas todos muito pequenos. Sua composição varia entre 40-50% de água e o restante de rocha. Os nomes das luas derivam das obras de William Shakespeare "Noite de Verão" e Alexander Pope, poeta inglês.

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59 Anéis Os anéis de Urano são mais complexos do que os encontrados em Júpiter, mas menos complexos do que os anéis de Saturno. Existem 13 anéis no total, compostos principalmente de partículas macroscópicas e poeira. Por serem pequenos e refletirem pouco a luz do Sol, são difíceis de serem observados.

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61 Curiosidade O elemento químico radioativo Urânio foi descoberto em 1789 e tem seu nome em homenagem ao planeta, descoberto por acaso em 1781, por William Herschel, astrônomo e compositor alemão naturalizado inglês.

62 Netuno Distância até o Sol: 30 AU Tamanho: km Atmosfera: Hidrogênio e Hélio Núcleo: Rochoso Número de Satélites Conhecidos: 14 Densidade: 1,638 g/cm³ Rotação: 16h 6min 36s Translação: 164,79 anos Temperatura: -201,15 C

63 Estrutura Interna Seu nome vem em homenagem ao deus romano do mar. É o oitavo e último planeta do sistema solar. Não é possível observar Netuno a olho nu devido a sua grande distância da Terra e pouco brilho. Assim como Urano, Netuno também é chamado de Gigante Gelado. Divide muitas das características de Urano, tendo um núcleo rochoso envolto de água, amônia e metano, possivelmente em estado sólido.

64 Curiosidades Netuno foi o primeiro planeta previsto matematicamente. O movimento de Urano não condizia com o que era previsto, o que indicava que algo perturbava sua orbita, foi então que o astrônomo e matemático francês Urbain Joseph Le Verrier e o astrônomo britânico John Couch Adams, de forma independente, deduziram que deveria haver um corpo próximo a Urano. Utilizando-se da Teoria da Gravitação de Newton conseguiram prever a posição e a massa desse corpo, que pouco tempo depois foi provado ser um novo planeta, Netuno, em Foi um grande triunfo para a teoria de Newton. Galileu já havia observado Netuno com a sua luneta, porém não se deu conta de que, o que observava, era de fato um planeta.

65 Atmosfera superior e nuvens altas Atmosfera (Hidrogênio, hélio e metano em estado gasoso) Manto (água, amoníaco e metano em forma de gelo) Núcleo (Rocha e gelo)

66 Atmosfera A atmosfera do planeta é bastante espessa, com 5 mil Km aproximadamente. Essa camada é rica em hidrogênio e hélio, assim como os outros planetas externos. Netuno também possui sua própria grande tempestade, a Grande Mancha Escura. Essa mancha é uma grande tempestade, com ventos entre 2000 Km/h e 2400 Km/h, possivelmente preenchida de metano. Ao contrário da tempestade em Júpiter, a Grande Mancha Escura durou poucos anos, dando espaço para outros ciclones.

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68 Luas Netuno tem 14 satélites, destacam-se dois deles:

69 Tritão Tamanho: 2706 Km Atmosfera: Nitrogênio Densidade: 2,05 g/cm³ Rotação: 5d 21h 2min 28s Temperatura: -238 C

70 Tritão É a maior lua de Netuno, coberta de N 2, CH 4, CO e CO 2 sólidos, tem poucas crateras, o que mostra um solo recente. A superfície da lua possui lagos de gelo de água, o que é um indicativo de vulcões de gelo. Também são observados gêiseres de nitrogênio líquido.

71 Proteu É uma pequena lua com apenas 209 Km de raio, mas é a maior lua não esférica do sistema solar. Tem sua forma semelhante ao de um asteroide.

72 Anéis Netuno possui um sistema de anéis bem tênues, formado por partículas de poeira escura feitas de gelo de metano. Desconfiava-se da sua existência desde a década de 1980, quando se observava que estrelas tinham o brilho reduzido ao passarem nas proximidades do planeta. A origem dos anéis pode ser devido à fragmentação de algum antigo satélite do planeta, cerca de 1 milhão de anos atrás. O sistema não é estável, sendo observado que alguns deles estão se tornando mais rarefeitos.

73 Plutão Porque Plutão não é mais um planeta?

74 Características de Plutão Está em órbita em torno do Sol,

75 Características de Plutão Está em órbita em torno do Sol,

76 Características de Plutão Está em órbita em torno do Sol, Tem massa suficiente para que sua própria gravidade supere as forças de corpo rígido, de modo que assuma o equilíbrio hidrostático (forma arredondada), e

77 Características de Plutão Está em órbita em torno do Sol, Tem massa suficiente para que sua própria gravidade supere as forças de corpo rígido, de modo que assuma o equilíbrio hidrostático (forma arredondada), e

78 Características de Plutão Está em órbita em torno do Sol, Tem massa suficiente para que sua própria gravidade supere as forças de corpo rígido, de modo que assuma o equilíbrio hidrostático (forma arredondada), e É dominante em sua órbita.

79 Características de Plutão Está em órbita em torno do Sol, Tem massa suficiente para que sua própria gravidade supere as forças de corpo rígido, de modo que assuma o equilíbrio hidrostático (forma arredondada), e É dominante em sua órbita.

80 Plutão Plutão divide sua órbita com vários outros corpos pequenos, estando situado em uma região bastante populosa chamada Cinturão de Kuiper. Por não ser dominante, passou a ser classificado como planeta anão, em 2006, dividindo o titulo com outros corpos celestes do cinturão. Mais informações na próxima aula.

81 Próxima Aula O sistema solar é complexo e não é composto apenas pelos seus planetas. Na próxima aula falaremos sobre os asteroides e cometas, parte importante desse complexo sistema.

82 Obrigado!

83 Referências O Sistema Solar: a Terra, a Lua, Mercúrio, Marte, Vênus e os Planetas Jovianos (Prof. Pieter Westera) - Definição do que é um planeta segundo a International Astronomical Union - (inglês) Infográfico com um resumo sobre o Sistema Solar - (inglês) Se a Lua fosse um pixel (Escala do Sistema Solar) - (inglês) Tamanho de planetas e luas em uma imagem - (inglês) Infográfico interativo sobre o Sistema Solar - (inglês) Site da NASA com informações sobre todos os planetas estudados - (inglês) Infográfico sobre o Sistema Solar - scales_and_distances_by_manepld911bgg.jpg (inglês) Pequena reportagem do site Terra sobre a descoberta de Netuno - Primeiro mapa geológico da maior lua do Sistema Solar - Infográfico com o planetas e a quantidade de luas deles - Como veríamos os planetas se estivessem a mesma distância da Lua - Wikipédia Júpiter - Saturno Urano Netuno