Internos X Externos. Plutão: formado por gelo e rocha. Dens. : (~2 g/cm 3 ) TELÚRICOS: MERCÚRIO,VÊNUS JOVIANOS: JÚPITER, SATURNO

Transcrição

1 PLANETAS INTERNOS

2 Internos X Externos TELÚRICOS: MERCÚRIO,VÊNUS TERRA, MARTE Superfície sólida, feita de materiais rochosos Núcleo rochoso (Fe-Ni) Mesmo tamanho Alta dens. (~ 5 g/cm 3 ) Poucos satélites Presença de crateras de impacto Vulcões: Vênus, Terra e Marte Materiais rochosos: Fe, O, Si, Mg, Ni, S JOVIANOS: JÚPITER, SATURNO URANO, NETUNO Constituídos primariamente de H e de He Núcleo rochoso Planetas gigantes (>> telúricos) Baixa dens. (~ 1 g/cm 3 ) Muitos satélites (>8) Presença de anéis Plutão: formado por gelo e rocha. Dens. : (~2 g/cm 3 )

3 Tamanhos Relativos Os 4 planetas jovianos são bem maiores, tem baixa densidade média e são formados basicamente de H e He Os 4 planetas terrestres são menores, tem alta densidade média e são formados por materiais rochosos Plutão: é bem menor, tem baixa densidade média e é formado basicamente por gelo e materiais rochosos

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5 O INTERIOR DOS PLANETAS INTERNOS

6 Massa (kg) 5,976e+24 Raio equatorial (km) 6.378,14 Densidade média (g/cm 3 ) 5,515 Distância média do Sol (km) Período de rotação (dias) 0,99727 Período Orbital (dias) 365,256 Velocidade orbital média (km/s) 29,79 Excentricidade orbital 0,0167 Inclinação do eixo de rotação (graus) 23,45 Inclinação orbital (graus) 0,000 Gravidade à superfície no equador (m/s 2 ) 9,78 Terra Albedo 0,37 Temperatura média à superfície 15 C Pressão atmosférica (bar) Composição atmosférica Nitrogênio Oxigénio Outros 1,013(1 atm) 77% 21% 2% Possui atividade geológica Possui 1 satélite

7 O INTERIOR DA TERRA É constituído por uma parte sólida (núcleo interno) envolvida por uma líquida (núcleo externo). Esta camada líquida dá origem ao campo magnético terrestre devido aos movimentos de convecção do seu material, que é eletricamente condutor. O núcleo externo é composto de ferro metálico e outros elementos (S, Si, O, K e H) O núcleo interno é composto de ferro e níquel, e é sólido Núcleo externo 2200 km Núcleo interno 1300 km apesar da T elevada, está sujeito também a pressões elevadas (4-5x10 6 atm) átomos ficam compactados = forças de repulsão entre os átomos são vencidas pela pressão externa substância se torna sólida. A temperatura entre o núcleo e o manto é de cerca de 3.700ºC. Núcleo interno até 4.500ºC.

8 O INTERIOR DA TERRA O manto terrestre estende-se desde 50 km de profundidade (podendo ser muito menos nas zonas oceânicas) até ~ 2900 km abaixo da superfície (perto do núcleo) 45 % de Oxigênio MANTO Óxidos % SiO 2 46 MgO 37,8 FeO 7,5 Al 2 O 3 4,2 CaO 3,2 Na 2 O 0,4 K 2 O 0,04 Pressão na parte inferior = 1,4x10 5 atm

9 O INTERIOR DA TERRA A crosta oceânica: espessura=5 a 10 Km. A crosta continental: espessura=20 a 70 Km. A crosta oceânica é mais densa do que a crosta continental, por conter mais ferro. Crosta 5 a 70 km Óxidos % SiO 2 59,71 Al 2 O 3 15,41 CaO 4,90 MgO 4,36 Na 2 O 3,55 FeO 3,52 K 2 O 2,80 Fe 2 O 3 2,63 H 2 O 1,52 TiO 2 0,60 P 2 O 5 0,22 47% da crosta é constituída por oxigênio. A sua composição é majoritariamente de óxidos combinados, sendo os principais o silício, o alumínio, o ferro, o cálcio, magnésio, potássio e óxidos de sódio. A sílica é o principal componente da crosta

10 MAGNETOSFERA: região acima da atmosfera, que contém partículas carregadas aprisionadas pelo campo magnético terrestre. ATMOSFERA HIDROSFERA: contém os oceanos (70% da área superficial total)

11 Substancial diminuição da T A ATMOSFERA DA TERRA Mudança de T e P com a altitude Parte inferior da magnetosfera. Partículas ionizadas pela radiação solar elétrons livres (alta condutividade) ionosfera altamente refletiva a certas ondas de rádio (p. ex. freqüência AM) Radiação UV absorvida por O 3 e N. Correntes convectivas = ventos Troposfera = região onde a convecção ocorre Começa o espalhamento da luz azul -73 o C -23 o C 27 o C Convecção (solo aquecido)

12 Céu azul visto da Terra CAUSA : ATMOSFERA!!! ESPALHAMENTO RAYLEIGH O comprimento de onda da luz azul é ~ do mesmo tamanho do que as moléculas de gás do ar, portanto a luz azul é espalhada mais eficientemente. Espalhamento Rayleigh (moléculas) 1/λ 4 Observador vê luz azul em todas as direções no céu. Vê luz vermelha somente na direção do Sol Espalhamento por poeira 1/λ

13 AQUECIMENTO DA SUPERFÍCIE TERRESTRE A luz que não é refletida ou absorvida pelas nuvens atinge a superfície da Terra, aquecendo-a. EFEITO ESTUFA A radiação IR irradiada novamente pela superfície é parcialmente absorvida pelo vapor d água e CO 2 e reirradiada, fazendo com que a temperatura sobre toda a superfície da Terra aumente. O efeito estufa mantém o planeta Terra 40ºC mais quente.

14 Características orbitais Distância média a Terra 2,413,402 km (0,016 UA) Excentricidade 0,055 Período orbital (mês sideral) Velocidade orbital média 27d 7h 43m 1,02 km/s Inclinação 5,15 LUA

15 LUA Raio equatorial Massa Densidade média gravidade à superfície Período de rotação Inclinação do eixo de rotação Características físicas 1737,1 km (0,3T) 7, kg (0,01T) 3,34 g/cm³ (T5,51) 0.16 g T 27d 7h 43m (síncrona) 6,7 (plano orbital) Albedo 0,12 Temperatura (equador) min méd máx -173ºC -53ºC 117ºC

16 INTERIOR LUA Crosta ( km) Maria= mares: Formados por rochas vulcânicas = basalto Manto de rocha sólida Núcleo de ferro (300 km) T>=1227º C

17 SUPERFÍCIE DA LUA 1100 km Regiões escuras = regiões ~ planas formadas de fluxos de lava que ocorreram no período de formação da lua. crateras

18 SUPERFÍCIE DA LUA Crateras mostradas pela Apollo 8 (1968) Tamanhos vão de 50 a 500 km.

19 ORIGEM DA LUA MODELO DO IMPACTO GIGANTE UM OBJETO DE ~ TAMANHO DE MARTE (Theia) COLIDE COM A TERRA EM FORMAÇÃO (AINDA NÃO TOTALMENTE SÓLIDA)

20 FORMAÇÃO DA LUA Theia for crescendo por aglutinação, escapou do ponto lagrangeano e colidiu com a Terra. A colisão fez se formar um disco de fragmentos ao redor da terra. Deste disco se formou a Lua.

21 SIMULAÇÃO Formation of the Moon

22 EVOLUÇÃO DA LUA

23 Características orbitais Distância média ao Sol 0,387 UA Excentricidade 0,206 Período orbital 87d 23.3h Velocidade orbital média 48 km/s Inclinação 7,0 Número de Satélites 0 Mercúrio Possui pouca atmosfera Não possui atividade geológica Não possui satélites

24 Raio equatorial Massa Densidade média gravidade à superfície Período de rotação Inclinação do eixo de rotação Albedo Temperatura média à superfície: Dia Temperatura média à superfície: Noite Temperatura à superfície Características físicas 2439,7 km (0,38T) 3, kg(0,06t) 5,43 g/cm³ (T5,51) 0,38 g T 59 dias 0 Mercúrio Diâmetro: 40% < Terra e 40% > Lua)

25 Mercúrio Se um explorador andasse pela superfície de Mercúrio: solo parecido com o da lua: crateras formadas pelo impacto com meteoritos existem escarpas com vários km de altura e centenas de km de comprimento o tamanho do sol visto da superfície: 2 ½ x maior do que na Terra a cor do céu: negra, pq Mercúrio praticamente não tem atmosfera (luz não é dispersa) visão de 2 estrelas brilhantes: cor creme: Vênus e outra de cor azul, a Terra.

26 D (UA) Sol 0 Mercúrio 0,39 Vênus 0,72 Terra 1,0 Marte 1,5 Júpiter 5,2 Saturno 9,5 Urano 19,2 Neptuno 30,1 Plutão 39,5 ( Km) ( Km) Diâmetro aparente do Sol

27 O tempo que Mercúrio leva para completar uma rotação é de 59 dias terrestres exatamente 2/3 do tempo que leva para completar 1 órbita em torno do Sol. Rotação de Mercúrio

28 A duração de 1 dia (1 dia solar) num planeta é o tempo que o Sol passa duas vezes consecutivas por um dado meridiano. Os planetas rotam ao redor de seu eixo em diferentes velocidades e giram em torno do Sol também com velocidades diferentes, a duração do dia é diferente para cada planeta. Mercúrio tem rotação lenta e velocidade orbital rápida 1 dia solar = 176 dias na Terra. Meio dia solar (sol nasce e se põe) = 1 ano de Mercúrio (tempo que leva para completar 1 volta em torno do Sol. Um dia em Mercúrio

29 O INTERIOR DE MERCÚRIO Sonda espacial Mariner 10: passou a uma distância ~700 km do planeta 3 vezes (1974 e 1975) 2700 fotografias de 45% do planeta núcleo de Fe parcialmente fundido. Alta densidade média (5,44 g/cm 3 ) : % em peso de metal e 30 % em peso de silicatos. Isto dá um núcleo com um raio de 75% do raio do planeta. Terra: dens = 5,5g/cm3 O núcleo de Fe ~ 16% do volume total manto crosta núcleo

30 O INTERIOR DE MERCÚRIO manto núcleo

31 Mercúrio contém bastante crateras de impacto: variam em tamanho desde os 100m km..

32 A bacia Caloris tem 1300 km de diâmetro, e provavelmente foi causada por um projétil com uma dimensão > 100 km. O impacto produziu uma elevação com anéis concêntricos com 3 km de altura e expeliu matéria pelo planeta até uma distância de km.

33 Pode existir água em Mercúrio? Podíamos supor que em Mercúrio não pode existir água em nenhuma forma. Tem pouquíssima atmosfera e é extremamente quente durante o dia, mas em 1991 cientistas em Caltech captaram ondas de rádio vindas de Mercúrio e descobriram algumas bastante intensas vindas do pólo norte. A intensidade poderia ser explicado por gelo na superfície ou logo abaixo.

34 Mas é possível haver gelo em Mercúrio? Devido à rotação de Mercúrio ser quase perpendicular ao plano orbital, o pólo norte vê sempre o sol um pouco acima do horizonte. O interior das crateras nunca está exposto ao Sol e suspeita-se que está a uma temperatura inferior a -161º C. A esta T pode ter água provinda de evaporação do interior do planeta, ou gelo trazido para o planeta resultante de impacto de cometas. Estes depósitos de gelo podem ter sido cobertos com uma camada de pó e por isso mostram ainda os reflexos intensos no radar.

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36 Vênus Vista a olho nú logo após o sol nascer ou logo após o sol se por LUA VÊNUS Vênus brilha muito albedo = 0,65 nuvens densas refletem a luz do Sol

37 Características atmosféricas Pressão atmosférica 92 atm CO 2 96% N 3% SO 2 0,015% Argônio 0,007% Vapor d água 0,002% CO 0,0017% He 0,0012% Ne 0,0007% Características orbitais Distância média ao Sol 0,723 UA Excentricidade 0,007 Período orbital Velocidade orbital média 224d 42h 35 km/s Inclinação 3,4 Número de Satélites 0

38 Características físicas Raio equatorial 6051,9 km(0,95t) Massa 4, kg(0,82 T) Densidade média Gravidade à superfície Período de rotação 5,24 g/cm³ (T5,51) 0,90 g T 243 dias (retrógrado) Inclinação do eixo de rotação 177,4 Albedo 0,65 Temperatura média à superfície 463º C (T média > T média de Mercurio)

39 Terra e Vênus: planetas irmãos tamanho, massa, densidade, geologia ativa, atmosfera importante 1 ano em Vênus = 225 dias terrestres 1 dia em Vênus = 243 dias terrestres (rotação lenta) Rotação retrógrada!!! Sem satélite

40 Se Terra e Vênus são parecidos, poderia ter possibilidade de vida em Vênus? NÃO! Pressão na superfície 92 x maior do que a Terra Nuvens compostas por gotas de ácido sulfúrico Atmosfera composta 96% de CO 2 : gera um efeito estufa: de 127 o C sobe para 467 o C na superfície mais quente que Mercúrio mesmo estando mais longe do Sol! Vênus é muito seco: maior parte da água teria evaporado devido à sua proximidade com o Sol - aconteceria o mesmo se a Terra estivesse mais próxima do Sol

41 ATMOSFERA DE VÊNUS Composição: Dióxido de Carbono (96%), Nitrogênio (3%) Vestígios de : Dióxido de enxofre, vapor de água, monóxido de carbono, argônio, hélio, neônio, cloreto de hidrogênio e fluoreto de hidrogênio o C 527 o C -73 o C 27 o C

42 ATMOSFERA DE VÊNUS

43 A atmosfera mais densa de CO 2 de Vênus retém mais radiação infravermelha, aumentando assim a T da superfície. ATMOSFERA DE VÊNUS

44 IMAGEM FEIRA PELA MARINER 10 MOSTRA A ESPESSA COBERTURA DE NUVENS QUE IMPEDE A OBSERVAÇÃO ÓPTICA DA SUA SUPERFÍCIE

45 Akatsuki ( 暁 Amanhecer ; Planet C)

46 Missões que revelaram a superfície de Vênus, antes obscurecida pela densa cobertura de nuvens (fizeram a análise através de ecos de radar): 1) Pioneer Vênus da NASA (1978), 2) as missões Soviéticas Venera 15 e 16 ( ) 3) Magalhães da NASA ( ). superfície nova: foi refeita há ~ 400 milhões de anos atrás topografia: vastas planícies cobertas por correntes de lava (centenas de km) regiões montanhosas deformadas por atividades geológicas possui crateras de impacto: a maioria < 2 km, por causa da atmosfera pesada 85% da superfície está coberta de rocha vulcânica ~ pequenos vulcões + centenas de grandes vulcões

47 O INTERIOR DE VÊNUS Semelhante a da Terra

48 Obs : projeção exagera o tamanho das regiões próximas aos polos Maxwell monte = pico mais alto (14 km de altura) Região montanhosa de Aphrodite Terra extende-se por quase metade do equador

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51 APHRODITE TERRA

52 MOSTRA ESTRUTURAS MENORES (sonda Magalhães) Vulcões

53 Características orbitais Distância média ao Sol 1,52 UA Excentricidade 0,093 Período orbital Velocidade orbital média 686d 57h 24 km/s Inclinação 1,85 Número de Satélites 2 MARTE Características atmosféricas Pressão atmosférica atm CO 2 96% N 2,7% Arg 1,6% Raio equatorial Massa Características físicas 3402 km (0.5T) 6, kg (0.11T) O 0,2% CO 0,07% Vapor d água 0,03% Densidade média Gravidade à superfície Período de rotação 3,93 g/cm³ (T5.51) 0,38 g T 1,03 dias NO 0,01% Inclinação do eixo de rotação 25,19 Albedo 0,15 Temperatura à superfície min méd max -87ºC -46ºC -5ºC

54 MARTE O ar marciano contém ~ 1/1000 da água da atmosfera da Terra, mas é o suficiente para condensar, formando nuvens que flutuam a uma grande altitude na atmosfera.

55 Marte Marte observado da Terra (telescópios): disco avermelhado + manchas pretas e brilhantes + calotas polares Pic-du-Midi Hubble Sonda Viking

56 Marte Planeta vermelho 1) Contém óxido ferro espalhado pela sua superfície 2) Influência da poeira (macroscópica) presente na atmosfera marciana que absorve a radiação azul (magnetita (Fe 3 O 4 )): atmosfera muito tênue para se ver o efeito azulado do espalhamento Rayleigh (céu rosa)

57 Marte 1 dia em Marte = 1 dia na Terra Tem estações como a Terra (inclinação do eixo de rotação semelhante ao da Terra) Água e CO 2 congelados nas calotas (camadas de gelo de centenas de metros de espessura) Possibilidade da existência rios, lagos e até oceanos 2 pequenos satélites: Phobos e Deimos

58 Atmosfera de Marte Marte já teve uma atmosfera mais densa no começo de sua formação (desde 4 bilhões de anos) Céu azul, oceanos e chuva Sol 30% mais brilhante do que atualmente Efeito estufa possibilitou temperatura superficial > 0 o C -123ºC -23ºC Atmosfera começou a diminuir com o tempo: Impactos com corpos maiores Gravidade pequena de Marte

59 Atmosfera de Marte Mars is Hard

60 COMO A ATMOSFERA É MANTIDA ACIMA DA SUPERFÍCIE DOS PLANETAS? R: em princípio a gravidade do planeta MAS SE FOR SÓ A GRAVIDADE, COMO A ATMOSFERA NÃO COLAPSA PARA A SUPERFÍCIE DO PLANETA? R: calor provoca o movimento turbulento das moléculas de gás, fazendo com que a pressão exercida por esse movimento se oponha à gravidade

61 CÁLCULO SIMPLES Considerando a velocidade de escape: v km s = 11, 2 massa (M ) raio(r ) Considerando a velocidade média das partículas de gás: < vgas > km s = 0, 157 T do gás (K) massa molecular(u) Ex. N 2 : massa molecular 28, a T média na superfície da Terra é de 300 K <v gas >=0,51 km/s. A velocidade de escape da Terra é de 11,2 km/s. Portanto: <v gas > << V escape

62 NO ENTANTO EXISTEM OUTROS FATORES: colisão com outras partículas ou objetos da superfície: eventualmente algumas moléculas podem ultrapassar a velocidade de escape: PLANETA PERDE GRADUALMENTE A ATMOSFERA Regra: Se V média_gás > 1/6 V escape : a atmosfera terá escapado do planeta em 4,6 bilhões de anos (idade atual)

63 Viking

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65 TOPOLOGIA DE MARTE Hemisfério norte : planícies extensas de lava formadas por erupções envolvendo um volume grande de lava. Estes volumes de lava foram espalhados pelos blocos de rocha vulcânica e também pelos meteoritos.

66 TOPOLOGIA DE MARTE Hemisfério sul : montanhas a crateras. Tem altura média de 5 km mais alto do que as planícies suaves do hemisfério Norte. As regiões escuras de Marte observadas de telescópios da Terra são as regiões montanhosas do Sul.

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68 (a)hemisfério Norte : planos formados de lava vulcânica (b)hemisfério Sul : montanhas e crateras Hemisfério norte tem bem menos crateras do que o sul: atividade geológica mais recente

69 CALOTAS POLARES As calotas variam de tamanho conforme as estações do ano Hemisfério S: tamanho menor de 400 km e formada por CO 2 congelado Hemisfério N: calota formada de água congelada

70 Pathfinder (1997)

71 Spirit (Mars Exploration Rover A; 2004)

72 Curiosity (Mars Science Laboratory)

73 Curiosity (Mars Science Laboratory)

74 Spirit

75 Opportunity (Mars Exploration Rover B)

76 Lua : raio ~1700 km Deimos 7.5x6.1x5.5 km Asteróides capturados por Marte? Formados por condritos carbonáceos escuros Phobos 13.5x10.8x9.4 km aproxima 2m de Marte a cada ano: provavelmente vai se colidir com Marte ou vai ser desmanchado e poderá formar um anel.