em PDF - EACH - USP
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O Sist<strong>em</strong>a Solar:<br />
seus componentes e características<br />
Roberto Ortiz <strong>EACH</strong>/<strong>USP</strong>
Componentes do Sist<strong>em</strong>a Solar:<br />
● Sol: uma estrela.<br />
● Planetas (e seus satélites):<br />
– Telúricos (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte)<br />
– Gasosos (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno)<br />
● Planetas anões (e seus satélites):<br />
– Na região entre Marte e Júpiter (Ceres, Pallas, etc.)<br />
– Na região além de Netuno (Eris, Plutão, Sedna, etc.)<br />
● Corpos menores:<br />
– Cometas (Halley, Encke, West, etc.)<br />
– D<strong>em</strong>ais corpos nãoesféricos (Juno, Ida, Vesta, etc.)
O Sol<br />
● Objeto central do Sist<strong>em</strong>a Solar,<br />
seu diâmetro equivale a 109<br />
diâmetros terrestres.<br />
● Ele é composto majoritariamente<br />
por hidrogênio (73%) e hélio<br />
(25%). Todos os d<strong>em</strong>ais<br />
el<strong>em</strong>entos químicos somados<br />
perfaz<strong>em</strong> 2% (<strong>em</strong> massa)<br />
● O Sol gira <strong>em</strong> torno de seu eixo<br />
<strong>em</strong> cerca de 25 dias.<br />
● Suas características equival<strong>em</strong><br />
às de uma “estrela média”.
● A fotosfera é a camada mais<br />
evidente na região visível do<br />
espectro.<br />
● Sua cor é amarelada, o que<br />
indica que sua t<strong>em</strong>peratura é<br />
de cerca de 5800 K (ou<br />
5500 o C).<br />
● Vista ao telescópio, apresenta<br />
um aspecto granulado, devido<br />
à convecção.<br />
● Na fotosfera observase<br />
também o escurecimento<br />
centrolimbo.<br />
A atmosfera solar
● A cromosfera é uma camada<br />
imediatamente superior à<br />
cromosfera.<br />
● Sua cor espessura é de cerca<br />
de 1,5 mil km. Sua densidade<br />
equivale a apenas 10 –4 da<br />
densidade da fotosfera.<br />
● Sua t<strong>em</strong>peratura varia entre<br />
3800 e 35 mil K.<br />
● As protuberâncias são um<br />
fenômeno tipicamente<br />
cromosférico.<br />
A cromosfera<br />
A cromosfera é visível durante os eclipses<br />
solares como um círculo muito vermelho<br />
<strong>em</strong> torno do disco solar.
● Acima da cromosfera<br />
situase a “zona de<br />
transição”.<br />
● Acreditase que o campo<br />
magnético seja o<br />
responsável pela<br />
aceleração dos elétrons e<br />
portanto do aquecimento<br />
da atmosfera solar além<br />
da zona de transição.<br />
Além da cromosfera...
● Também chamada de corona<br />
é a camada mais externa do<br />
Sol.<br />
● Sua t<strong>em</strong>peratura varia entre 1<br />
e 4 milhões de Kelvin, mas<br />
sua densidade equivale a<br />
apenas 10 –12 x a densidade<br />
da fotosfera.<br />
● Durante alguns períodos, a<br />
corona pode se estender até<br />
a vários raios solares.<br />
A coroa solar
● Manchas solares:<br />
Alguns fenômenos solares:<br />
– Ocorr<strong>em</strong> na fotosfera. São regiões de t<strong>em</strong>peratura mais baixa<br />
(T=4500 K) do que a vizinhança (T=5800 K). Por isso as<br />
manchas brilham menos e aparec<strong>em</strong> escuras vistas contra um<br />
fundo brilhante.<br />
● Protuberâncias solares:<br />
– Ocorre na cromosfera. Gás ionizado (H, He e elétrons) é<br />
lançado a grandes distâncias. A configuração do campo<br />
magnético determina o aspecto das protuberâncias.<br />
● Ciclo Solar:<br />
– A atividade solar (ocorrência de manchas, ejeções de matéria,<br />
protuberâncias, etc.) aumenta <strong>em</strong> intervalos cíclicos de 11<br />
anos. A cada ciclo os pólos magnéticos solares se invert<strong>em</strong>.
Manchas Solares<br />
Corona e protuberâncias solares<br />
Protuberância
Planetas Telúricos<br />
● Mercúrio, Vênus, Terra e Marte.<br />
● Situados a uma distância de até 2 U.A. do Sol,<br />
caracterizamse por possuir<strong>em</strong> uma superfície sólida,<br />
rochosa, s<strong>em</strong>elhante à da Terra.<br />
● Durante a época da formação do Sist<strong>em</strong>a Solar, a matéria<br />
volátil desses planetas foi perdida por sublimação.<br />
Restaram átomos mais pesados, principalmente metálicos<br />
(Fe, Al), silicatos, etc.<br />
● Devido à enorme perda inicial de massa composta por<br />
átomos leves principalmente H e He suas massas não<br />
exced<strong>em</strong> à massa terrestre, tampouco seus diâmetros.
Alguns dados sobre os planetas telúricos:
● A Terra é o maior planeta telúrico do Sist<strong>em</strong>a Solar<br />
● A pequena massa implica <strong>em</strong> força gravitacional fraca.<br />
Como resultado, eles geralmente possu<strong>em</strong> poucos ou<br />
nenhum satélite.
● Os 4 planetas telúricos<br />
possu<strong>em</strong> uma estrutura<br />
geológica parecida: núcleo,<br />
manto e crosta.<br />
● O núcleo constitui apenas<br />
cerca de 15% do volume<br />
desses planetas e é<br />
constituido de Fe e Ni.<br />
● O manto ocupa mais de 80%<br />
do volume do planeta e é<br />
composto principalmente por<br />
diversos tipos de silicatos e<br />
óxidos de Mg.
Composição atmosférica dos<br />
planetas telúricos:<br />
Mercúrio:<br />
não t<strong>em</strong> atmosfera<br />
Vênus:<br />
97% CO 2 , 3% N 2 , traços de SO 2 e Ar.<br />
Terra:<br />
78% N 2 , 21% O 2 , 0.9% Ar.<br />
Marte:<br />
95% CO 2 , 3% N 2 , 0.3% de CO, 0.1% O 2 .
T<strong>em</strong>peratura na superfície dos<br />
planetas telúricos:<br />
Mercúrio:<br />
T = 170 o C<br />
Vênus:<br />
T = 460 o C<br />
Terra:<br />
T = 15 – 20 o C<br />
(Lua: T = 150 +110 o C)<br />
Marte:<br />
T = 90 5 o C
Mercúrio
● A estrutura do planeta<br />
Mercúrio é s<strong>em</strong>elhante à dos<br />
d<strong>em</strong>ais planetas telúricos.<br />
● Estimase que seu núcleo<br />
tenha 1800 km de raio<br />
(comparativamente maior que<br />
o terrestre); seu manto 600 km<br />
de espessura e sua crosta de<br />
100 a 300 km.<br />
● Enquanto seu núcleo é<br />
extr<strong>em</strong>amente rico <strong>em</strong> Fe, sua<br />
crosta é bastante s<strong>em</strong>elhante<br />
à da Lua, com crateramento<br />
severo e predominância de<br />
rochas basálticas.
● A ausência de atmosfera (baixa gravidade aliada à alta<br />
t<strong>em</strong>peratura do planeta) favoreceu grand<strong>em</strong>ente o<br />
crateramento.<br />
● Impactos de corpos menores do sist<strong>em</strong>a solar no<br />
passado, quando eram mais frequentes, salpicaram sua<br />
superfície de crateras de impacto.
Vênus
Nuvens<br />
● Popularmente denominado<br />
“estrela d'Alva”, Vênus é s<strong>em</strong>pre<br />
avistado a uma elongação<br />
máxima de 47 o do Sol.<br />
● Visto ao telescópio, não se<br />
distingue detalhe algum, pois<br />
sua superfície está s<strong>em</strong>pre<br />
coberta de nuvens de SO 2<br />
(<strong>em</strong>bora o constituinte principal<br />
de sua atmosfera seja o CO 2 ).
Missões nãotripuladas<br />
● Diversas missões nãotripuladas<br />
foram enviadas a Vênus: Venera<br />
(Russia, 19611982), Mariner (EUA,<br />
19621969), Pionner (EUA, 1978),<br />
etc.<br />
● A altíssima pressão atmosférica (90<br />
atm no nível do solo) implodiu<br />
quase todas as sondas espaciais<br />
antes que elas tocass<strong>em</strong> o solo.<br />
Mariner 2 (1962)
● Em 1975 as primeiras imagens<br />
tomadas da superfície de Vênus<br />
foram enviadas por duas sondas:<br />
Venera 9 e 10.<br />
● A t<strong>em</strong>peratura medida foi de<br />
cerca de 500 o C, muito mais alta<br />
do que a de Mercúrio, devido ao<br />
efeito estufa.<br />
Venera 10 (lander)
A superfície de Vênus<br />
Acima: imag<strong>em</strong> do solo venesiano (sonda Venera 13).
Solo:<br />
● As amostras coletadas pelas sondas espaciais mostraram<br />
que a superfície de Vênus é constituida principalmente de<br />
rochas basálticas, s<strong>em</strong>elhante às encontradas na Terra.<br />
Imag<strong>em</strong>: sonda Venera 14
Marte
Solo<br />
● A análise de amostras do solo feita pelas sondas<br />
espaciais Viking, Spirit, Oportunity e Phoenix revelou que<br />
a superfície marciana é composta principalmente por<br />
basalto (tipo de rocha vulcânica).<br />
● A cor avermelhada é causada pela presença de poeira de<br />
óxido de Ferro.
● Exist<strong>em</strong> diversos sítios<br />
marcianos que<br />
visivelmente sofreram<br />
processo erosivo.<br />
● As imagens obtidas pelas<br />
sondas espaciais mostram<br />
que o vento e a água (no<br />
passado) contribuiram<br />
fort<strong>em</strong>ente para o<br />
int<strong>em</strong>perismo.<br />
● Hoje Marte deve abrigar<br />
água somente <strong>em</strong> seu<br />
subsolo.<br />
Int<strong>em</strong>perismo
● O eixo de rotação de<br />
Marte é inclinado 25 o com<br />
relação à vertical do plano<br />
de sua órbita.<br />
● A grande quantidade de<br />
CO 2 na atmosfera favorece<br />
a formação de gelo nas<br />
regiões polares, fenômeno<br />
análogo ao terrestre.<br />
Calotas polares
Planetas Gasosos
Planetas Gasosos<br />
● Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.<br />
● Situados a uma distância além de 4 U.A. do Sol,<br />
caracterizamse por possuir<strong>em</strong> uma superfície gasosa,<br />
composta primariamente por H e He. A existência de<br />
campo magnético indica a existência de um núcleo sólido<br />
de Fe.<br />
● Durante a época da formação do Sist<strong>em</strong>a Solar, os gases<br />
leves (H e He) foram preservados devido à baixa<br />
t<strong>em</strong>peratura e alta velocidade de escape.<br />
● Devido a sua enorme massa a pressão sobre o núcleo<br />
sólido é altíssima, mas este perfaz apenas uma pequena<br />
parte do volume do planeta.
● Devido à grande distância<br />
do Sol, os 4 planetas<br />
gasosos possu<strong>em</strong> anéis,<br />
s<strong>em</strong>elhantes aos de<br />
Saturno.<br />
● Devido à sua grande<br />
massa, eles mantém um<br />
grande número de<br />
satélites aprisionados <strong>em</strong><br />
seu campo gravitacional.
Alguns dados sobre os planetas gasosos:
Composição atmosférica dos<br />
planetas gasosos:<br />
Júpiter:<br />
90% H, 10% He, 0.3% CH 4 , 0.03% NH 3<br />
Saturno:<br />
96% H, 3% He, 0.4% CH 4 , 0.01% NH 3 .<br />
Urano:<br />
83% H, 15% He, 2.3% CH 4 , .<br />
Netuno:<br />
80% H, 19% He, 1.5% CH 4 .
T<strong>em</strong>peratura na superfície dos<br />
planetas gasosos:<br />
Júpiter:<br />
T = 160 o C<br />
Saturno:<br />
T = 190 o C<br />
Urano:<br />
T = 220 o C<br />
Netuno:<br />
T = 220 o C
Júpiter
● Diversas sondas espaciais<br />
visitaram passaram<br />
próximas a Júpiter:<br />
Pionner (1973, 1974),<br />
Voyager (1979), Cassini<br />
(2000), etc.<br />
● Elas realizaram medidas<br />
do campo magnético e<br />
tomaram imagens de<br />
Júpiter, seus satélites e<br />
anéis.
● Os 4 maiores satélites de<br />
Júpiter pod<strong>em</strong> ser vistos<br />
da Terra através de um<br />
pequeno telescópio.<br />
Foram descobertos por<br />
Galileu Galilei <strong>em</strong> 1609.<br />
● Os anéis de Júpiter são<br />
compostos por fragmentos<br />
de rocha e gelo e não são<br />
facilmente observáveis da<br />
Terra.
● Em Io há um vulcão ativo,<br />
cuja erupção foi observada<br />
por várias sondas. Durante<br />
as erupções há<br />
derramamento de lava na<br />
superfície do satélite.<br />
● Io possui atmosfera<br />
muitíssimo rarefeita<br />
composta por SO 2 .
● Partículas oriundas do Sol (prótons e elétrons) viajam pelo<br />
Sist<strong>em</strong>a Solar.<br />
● Ao se aproximar<strong>em</strong> de planetas com campo magnético,<br />
são direcionadas <strong>em</strong> direção aos pólos magnéticos<br />
desses.<br />
● A colisão dessas partículas com os átomos da atmosfera<br />
produz<strong>em</strong> um efeito luminoso: as auroras.<br />
● Na imag<strong>em</strong> abaixo, aurora borealis <strong>em</strong> Júpiter.
Saturno
● Sua característica mais<br />
marcante são seus anéis.<br />
● Os anéis de Saturno são<br />
pedaços de rocha e gelo<br />
com dimensões entre<br />
fração do milímetro até<br />
vários metros.
Visão interna dos anéis (concepção artística)
● Titã é o maior satélite de<br />
Saturno, maior que o planeta<br />
Mercúrio.<br />
● É visível da Terra através de um<br />
pequeno telescópio.<br />
● Sua superfície é relativamente<br />
plana, com poucas crateras de<br />
impacto.<br />
● A sonda Cassini obteve imagens<br />
de um lago de metano próximo<br />
ao pólo.<br />
Titã (cor natural)
● A atmosfera de Titã é<br />
composta por 98% de N 2 ,<br />
1.6% CH 4 e traços de<br />
hidrocarbonetos.<br />
● Além da Terra é a única<br />
atmosfera composta<br />
majoritariamente por N 2<br />
no Sist<strong>em</strong>a Solar.
Urano
● Urano possui anéis,<br />
descobertos a partir de<br />
observações feitas na Terra,<br />
<strong>em</strong> 1977.<br />
● Assim como os anéis de<br />
Saturno, os anéis de Urano são<br />
feitos de rocha e gelo de<br />
diversos tamanhos.<br />
● Em sua superfície pod<strong>em</strong> ser<br />
avistadas nuvens de metano e<br />
outros hidrocarbonetos, assim<br />
como <strong>em</strong> Júpiter e Saturno.
● Urano possui mais de 27 satélites.<br />
● Eles são compostos por 50% de rocha e 50% de gelo,<br />
possivelmente de NH 3 e CO 2 .
Netuno
● Muito s<strong>em</strong>elhante a<br />
Urano, Netuno t<strong>em</strong> cor<br />
azulada graças à<br />
presença de CH 4 .<br />
● Também possui anéis e<br />
mais de 13 satélites.<br />
● Sua estrutura interna<br />
deve incluir um pequeno<br />
núcleo metálico e um<br />
extenso manto de gelo.<br />
Acima: a estrutura do planeta Netuno,<br />
muito s<strong>em</strong>elhante à de Urano.
Para saber mais:<br />
● Astronomia & Astrofísica,<br />
S.O. Kepler & Maria de<br />
Fátima Saraiva, Cap. 14.