Πλανητικό σύστηµα Ερευνητική εργασία (Project) Α΄ Λυκείου

1

Περιεχόµενα

1. Τροχιές πλανητών – Φαινόµενες κινήσεις 1.1 Ηλιοκεντρικό – Γεωκεντρικό µοντέλο πλανητικού συστήµατος 1.2 Νόµοι Kepler 1.3 Φαινόµενες κινήσεις πλανητών

2. Γήινοι πλανήτες Σύστηµα Γης - Σελήνης

3. Πλανήτες τύπου ∆ία 4. Σχηµατισµός και εξέλιξη πλανητικού συστήµατος 5. Εξωγαλαξιακά πλανητικά συστήµατα

2

1. Τροχιές πλανητών – Φαινόµενες κινήσεις 1.1 Ηλιοκεντρικό – Γεωκεντρικό µοντέλο πλανητικού συστήµατος

ΟΙ ∆ΥΟ ΘΕΩΡΙΕΣ

Κατά την πρώτη απ΄ αυτές τόσο ο Ήλιος όσο και οι Πλανήτες πιστεύονταν πως κινούνταν γύρω από τη Γη η οποία και αποτελούσε το κέντρο του κόσµου (του σύµπαντος), εξ ου και η θεωρία αυτή ονοµάσθηκε, (Γη + κέντρο), γεωκεντρικό σύστηµα του κόσµου. Βασικός εκπρόσωπος αυτή της θεωρίας ήταν ο Κλαύδιος Πτολεµαίος.[2] Κατά την δεύτερη θεωρία οι Πλανήτες µεταξύ των οποίων συγκαταλέγονταν και η Γη, κινούνταν περί τον Ήλιο, ο οποίος και αποτελούσε το κέντρο του κόσµου, εξ ου και η θεωρία αυτή ονοµάσθηκε, (Ήλιος + κέντρο), ηλιοκεντρικό σύστηµα του κόσµου. Θεµελιωτές αυτής της θεωρίας ήταν οΠυθαγόρας και η σχολή του και κυριότερος εκπρόσωπός της ο Αρίσταρχος ο Σάµιος.[3]

Γεωκεντρική θεωρία

Αυτή ήταν η κυρίαρχη άποψη στην αρχαιότητα. Στηρίζονταν στην γενική αντίληψη ότι η Γη βρισκόταν στο κέντρο του Σύµπαντος.Το σχήµα της ήταν σφαιρικό και αυτή ήταν ακίνητη. Βέβαια το σφαιρικό σχήµα δεν ήταν αποδεκτό από την αρχή. Μπορούµε όµως να πούµε µε βεβαιότητα ότι η άποψη αυτή για το σχήµα της είχε επικρατήσει τον 5ο π. Χ. αιώνα. Στην αρχή της φιλοσοφικής σκέψης (6ος π. Χ. αιώνας) πολλοί στοχαστές θεωρούσαν την Γη ως ένα επίπεδο, κυκλικό ή όχι, το οποίο ήταν αιωρούµενο. Την άποψη της σφαιρικότητας της Γης την υποστήριζαν πολλοί φιλόσοφοι της αρχαίας Ελλάδας. Ενδεικτικά αναφέρουµε τον Αναξίµανδρο, τον Εµπεδοκλή, τους Πυθαγόρειους φιλοσόφους, και κυρίως τον Παρµενίδη που διακήρυξε µε πάθος και βεβαιότητα την σφαιρικότητά της.

Με την παρακµή όµως των επιστηµών µετά την ελληνιστική περίοδο και την κυριαρχία του ρωµαϊκού πρακτικού πνεύµατος η άποψη αυτή ξεχάστηκε και κυριάρχησε αυτή του επιπέδου σχήµατος. Αυτή η θέση διατηρήθηκε στην ∆ύση και την Βυζαντινή Αυτοκρατορία µέχρι τον Μεσαίωνα. Ίσως σε αυτή την αντίληψη να στηρίζεται και η έκφραση ‘Κάτω Κόσµος’ όταν αναφερόµαστε στον Κόσµο των νεκρών. Μιλάµε για τον Κόσµο που βρίσκεται κάτω από το επίπεδο που ζουν οι ζωντανοί.

Το πρώτο γεωκεντρικό σύστηµα προτάθηκε από τον Φερεκύδη τον Σύριο.Αυτός σε µια πραγµατεία του που είχε γραφεί σε ιωνική διάλεκτο και ήταν γνωστή ως ‘Επτάµυχος’ ανέφερε ότι ο Κόσµος αποτελείται από πτυχές σε κάθε µια από τις οποίες βρίσκεται ένας θεός. Οι επτά αυτές πτυχές ήταν µε την σειρά: το άπειρο διάστηµα, η κρυστάλλινη σφαίρα των απλανών αστέρων, η σφαίρα των πλανητών, η σφαίρα του Ηλίου, η σφαίρα της Σελήνης, η Γη και όλα αυτά που βρίσκονται κάτω από την Γη.

Όπως θα δούµε και στην συνέχεια το γεωκεντρικό σύστηµα θεωρούσε ότι η Γη βρίσκόνταν στο κέντρο του Σύµπαντος και γύρω από αυτή σε κυκλική τροχιά κινούνταν οι λοιποί πλανήτες. Η σειρά των πλανητών ήταν η ακόλουθη σύµφωνα µε την διάταξη του Εύδοξου του Κνίδιου:Σελήνη, Ερµής, Αφροδίτη, Ήλιος, Άρης, ∆ίας και Κρόνος. Ανάλογη ήταν και η διάταξη του Αριστοτέλη. Αυτή περιλάµβανε ένα γεωκεντρικό σύστηµα µε την Γη στο κέντρο και η οποία περιβάλλονταν από ένα σύνολο περιστρεφόµενων ηµιδιαφανών κρυστάλλινων σφαιρών όπου βρίσκονταν ο Ήλιος και οι πλανήτες.Στην εξώτατη κρυστάλλινη σφαίρα συναντάµε τους απλανείς αστέρες. Ανάλογα συστήµατα υποστήριξαν οι περισσότεροι φιλόσοφοι. Ενδεικτικά αναφέρουµε τους Αναξίµανδρο, Αναξιµένη, ∆ιογένη Απολλωνάτη,Εµπεδοκλή, Ξενοφάνη τον Κολοφώνιο, Παρµενίδη, Πυθαγόρα και Επίκουρο.

3

Ηλιοκεντρική θεωρία

Με την διατύπωση από τους Πυθαγόρειους φιλοσόφους, αλλά και από άλλους της ίδιας εποχής φιλοσόφους όπως ο Θέων ο Σµυρναίος για παράδειγµα, της άποψης ότι η Γη δεν είναι στο κέντρο του Κόσµου είχε συντελεστεί ένα πολύ µεγάλο βήµα για την διατύπωση µιας θεωρίας που θα τοποθετούσε τον Ήλιο στο κέντρο.

Το µεγάλο πρόβληµα, όπως θα δούµε και στην συνέχεια, που είχαν οι αστρονόµοι της εποχής ήταν η εξήγηση της ανάδροµης φαινόµενης πορείας των πλανητών Άρη, ∆ία και Κρόνου. Τόσο η γεωκεντρική όσοκαι η πυροκεντρική θεωρία δεν έδιναν εξηγήσεις ικανοποιητικές σε αυτό το ερώτηµα. Τότε εµφανίστηκε ο Αρίσταρχος ο Σάµιος ο οποίος στην προσπάθειά του να δώσει ερµηνεία σε αυτό το φαινόµενο πρότεινε την τοποθέτηση του Ηλίου ακίνητου στο κέντρο του συστήµατος. Η παραπάνω υπόθεση του Αρίσταρχου αναφέρεται µεταξύ άλλων ( Πλούταρχος, Αέτιος κλπ) και από τον Αρχιµήδη στο έργο του Ψαµµίτης. Εκεί βρίσκουµε ότι: «Ο δε Αρίσταρχος ο Σάµιος συνέγραψε κάποιες υποθέσεις…οι µεν απλανείς αστέρες και ο ήλιος µένουν ακίνητοι, η δε γη περιφέρεται σε περιφέρεια κύκλου γύρω από τον ήλιο ο οποίος βρίσκεται στο µέσον της διαδροµής…» Είναι γεγονός ότι ο Αρίσταρχος µε τα όργανα και τα µέσα της εποχής του δεν ήταν δυνατόν να επιβεβαιώσει την θεωρία του.

Η επικρατούσα άποψη ήταν αυτή της γεωκεντρικής θεωρίας, ανεξάρτητα από τις διαφορές που είχε κάθε σχολή. Η Γη ήταν η κατοικία των Θεών και εποµένως δεν ήταν δυνατόν να µην κατέχει το κέντρο ώστε να περιφέρονται γύρω από αυτή όλα τα υπόλοιπα ουράνια σώµατα ώστε να αποτίνουν φόρο τιµής σε αυτούς.

Η εµφάνιση της ηλιοκεντρικής θεωρίας τάραξε τα νερά της Αστρονοµίας και όχι µόνο. Όλοι οι φιλόσοφοι και οι επιστήµονες της εποχής ασχολήθηκαν άµεσα ή έµµεσα µε αυτή. Λέγοντας άµεσα εννοούµε µε την µελέτη της θεωρίας αυτής και έµµεσα µε την µελέτη της αντιθέτου γεωκεντρικής ώστε να την επιβεβαιώσουν περισσότερο.

Στο σηµείο αυτό βέβαια πρέπει να πούµε ότι οι περισσότεροι, αν όχι όλοι οι φιλόσοφοι που διατύπωσαν άλλες εκτός από την κυρίαρχη γεωκεντρική άποψη διώχθηκαν και εξορίστηκαν από τις πόλεις τους. Ο Φιλόλαος κατηγορήθηκε για αθεΐα και ο Αρίσταρχος φυγαδεύτηκε στην Αλεξάνδρεια.Είναι αλήθεια ότι η ηλιοκεντρική θεωρία όπως αυτή διατυπώθηκε

από τον Αρίσταρχο τον Σάµιο είχε αρκετά προβλήµατα στην όλη αποδοχή της. Τα όργανα τα οποία χρησιµοποιούσε σε συνδυασµό µε την επικρατούσα άποψη που έδινε ιδιαίτερη αίγλη και κολακεία στους ανθρώπους τοποθετώντας τους στο κέντρο του Κόσµου δεν την έκαναν εύκολα αποδεκτή. Η άποψη του Αρίσταρχου εύκολα µπορούσε να εκληφθεί ως ασέβεια στην θεϊκή τάξη.

Ο Πλούταρχος µας λέγει ότι ο Αρίσταρχος κατηγορήθηκε για αθεΐα και ήταν ο Στράτων αυτός που τον φυγάδεψε στην Αλεξάνδρεια.Αρκετοί µάλιστα φιλόσοφοι ήταν ανάµεσα στους κατήγορούς του. Ένας από αυτούς ο στωικός φιλόσοφος Κλεάνθης, µαθητής και διάδοχος του Ζήνωνα του Κιτιέα ιδρυτή της σχολής. Η φυγή του Αρίσταρχου δεν του επέτρεψε την µαθηµατική επεξεργασία του µοντέλου του, ούτε του έδωσε την δυνατότητα να δηµιουργήσει κάποιο σύστηµα πλανητικών τροχιών όπως αντίστοιχα υπήρχε στο γεωκεντρικό!

Οι τροχιές των πλανητών κατά το Γεωκεντρικό σύστηµα πάνω

και το Ηλιοκεντρικό σύστηµα κάτω.

4

ΚΛΑΥ∆ΙΟΣ ΠΤΟΛΕΜΑΙΟΣ Ο Πτολεµαίος θεωρούσε τη Γη σφαιρική κι ακίνητη, και µεγαλύτερη απ' όλα τα ουράνια σώµατα. Για να εξηγήσει την ανάδροµη κίνηση των πλανητών, εισήγαγε στο γεωκεντρικό µοντέλο των έκκεντρων κύκλων και επικύκλων που είχε ήδη προταθεί από τον Απολλώνιο τον Περγαίο και τον Ίππαρχο, την έννοια του "εξισωτικού σηµείου" ή "εξισωτή" (equant). Τοποθετώντας έναν παρατηρητή στο εξισωτικό σηµείο, τότε αυτός θα βλέπει το σώµα που περιφέρεται γύρω του σε έναν επίκυκλο, να διανύει σε ίσους χρόνους ίσες γωνίες (κάτι που παραπέµπει στον νόµο των ίσων εµβαδών του Κέπλερ). Το µοντέλο αυτό έδινε ικανοποιητικά αποτελέσµατα, µε

σφάλµα της τάξης µόνο λίγων µοιρών, γι' αυτό και επικράτησε για 14 αιώνες.

Στη «Μεγίστη Σύναξιν» ο Πτολεµαίος καταγράφει µεν το γεωκεντρικό σύστηµα του Ίππαρχου, αλλά το συστηµατοποιεί και το συνδυάζει µε δικές του παρατηρήσεις, µε αποτέλεσµα µία πλήρη αστρονοµική σύνθεση που περιελάµβανε κατάλογο αστέρων και αστερισµών, ένα προβλεπτικό µοντέλο για τις µελλοντικές θέσεις των ουράνιων σωµάτων και τις µελλοντικές εκλείψεις Ηλίου και Σελήνης, καθώς και µία προτεινόµενη αντίληψη του Σύµπαντος ως ένα σύνολο οµόκεντρων σφαιρών, όπου οι πλανήτες, ο Ήλιος και η Σελήνη κινούνται ο καθένας στην επιφάνεια της δικής του κοσµικής σφαίρας ενώ οι απλανείς αστέρες τοποθετούνται συλλήβδην στην εξώτερη σφαίρα.

Στο έργο του «Γεωγραφία» συλλέγει το σύνολο των γεωγραφικών γνώσεων της εποχής του και το εµπλουτίζει µε αναφορές ναυτικών, µε αποτέλεσµα µία σχετικά ακριβή περιγραφή της Ευρώπης (µε έµφαση βέβαια στην «πολιτισµένη» Μεσόγειο), της βόρειας Αφρικής, της Μέσης Ανατολής και της Αραβικής χερσονήσου. Στο µνηµειώδες έργο του «Τετράβιβλος» ο Πτολεµαίος συνοψίζει τον κορµό γνώσης της ελληνιστικής µαντικής ωροσκοπικής αστρολογίας σε µία εκτενή, εκλογικευµένη και συστηµατοποιηµένη επιτοµή που ταίριαζε µε το γεωκεντρικό σύστηµα της Μεγίστης Σύναξης. Ο Πτολεµαίος, ο οποίος θεωρούσε τη µαντική αστρολογία πιθανοκρατικό εργαλείο αλλά όχι αλάνθαστο οδηγό, απέρριπτε άλλους διαδεδοµένους τύπους µαντείας όπως η αριθµολογία, ενώ παρέδωσε κι ένα εγχειρίδιο οπτικής και µία µελέτη επάνω στη θεωρία της µουσικής, όπου συµφωνούσε µε τους πυθαγόρειους στην αντιστοίχιση µαθηµατικών αναλογιών στα µουσικά χρονικά διαστήµατα. ΑΡΙΣΤΑΡΧΟΣ

Ο Αρίσταρχος ο Σάµιος έζησε µεταξύ του 310 και του 230 πΧ. Είχε δάσκαλο τον Στράτωνα από την Λάµψακο, (λυκειάρχη του Λυκείου του Αριστοτέλη στην Αλεξάνδρεια το 287 π.Χ.). ∆υστυχώς δεν σώζεται το βιβλίο στο οποίο ανέφερε την ηλιοκεντρική θεωρία του ο Αρίσταρχος. Γνωρίζουµε για αυτή του την θεωρία µέσω του Αρχιµήδη, από το βιβλίο του "Ψαµµίτες".

Αντίθετα όµως από την κοινή πεποίθηση, ∆ΕΝ ήταν ο πρώτος που έκανε την ανακάλυψη ότι η γη δεν είναι το κέντρο τού ηλιακού συστήµατος. Ήταν ο πρώτος που τόλµησε να µιλήσει ανοιχτά γι' αυτήν, στους "πολιτισµένους" πολυθεϊστές τής Ελλάδος. Και φυσικά καταδιώχθηκε για αθεΐα. Σε αυτή πρωτοστάτησε ο Κλεάνθης, ο ηγέτης τών Στωικών

5

φιλοσόφων στην Αθήνα, ο οποίος ζητούσε τη θανάτωση ή εξορία του Αρίσταρχου επειδή τον θεώρησε "άθεο" (Κανονική Ιερά Εξέταση δηλαδή στη φωτισµένη Αθήνα τής αρχαιότητας). Η ιδεολογική αποµόνωση του Αρίσταρχου φαίνεται ότι ήταν τόσο επιτυχής, που κανείς από τους σύγχρονους αλλά και µεταγενέστερους του δεν υποστήριξε την θεωρία του. Αναφέρεται µόνο ο Σέλευκος ο Βαβυλώνιος, έναν αιώνα µετά τον Αρίσταρχο, να προσπαθεί να διαδώσει την ηλιοκεντρική θεωρία αλλά και αυτός χωρίς αποτέλεσµα. ΠΥΘΑΓΟΡΑΣ

Για την ακρίβεια, πριν από τον Αρίσταρχο, µίλησε για το θέµα αυτό δυόµισι αιώνες ενωρίτερα ο Πυθαγόρας, ο οποίος ανέφερε και τη σφαιρικότητα τής γης.

Ο Πυθαγόρας γεννήθηκε (κι αυτός) στη Σάµο το 580 π.Χ. Και τις σχετικές διδασκαλίες περί τής κίνησης τής γης γύρω από άλλο ουράνιο σώµα, ως διδασκαλία του Πυθαγόρα, τη φανέρωσε σε φιλοσοφικούς κύκλους πρώτος ο Πυθαγόρειος Ικέτας, και έπειτα ο Πυθαγόρειος Έκφαντος και ο µαθητής του Πλάτωνα Ηρακλείδης ο Ποντικός. ΠΛΑΤΩΝΑΣ

Αργότερα ο Πλάτωνας (428-348 π.Χ.) προσπάθησε να παρουσιάσει ένα ηλιοκεντρικό µοντέλο µε την αντίληψη της οµαλής κυκλικής κίνησης των ουρανίων σωµάτων γύρω απ’ την κεντρική εστία, θέλοντας ίσως να δώσει µια νοµοτελειακή και µαθηµατικά αρµονική όψη του Σύµπαντος. Επηρεασµένος απ’ τις πλατωνικές ιδέες ο Εύδοξος παρουσιάζει την υφήλιο σαν ένα σύστηµα οµόκεντρων σφαιρών. Σε κάθε πλανήτη αποδίδει τέσσερις οµόκεντρες σφαίρες, ενώ στον Ήλιο και τη Σελήνη τρεις. ΦΙΛΟΛΑΟΣ

Ο Πυθαγόριος Φιλόλαος ο Κροτωνιάτης, έζησε τον 5ο αιώνα π.Χ., και ήταν µαθητής του Λύση, ενός από τους δύο Πυθαγόριους που επέζησαν της καταστροφής τών Πυθαγορίων από τον ηγεµόνα του Κρότωνα. Ο ίδιος ο Φιλόλαος κατηγορήθηκε αδίκως ότι ήθελε να επιβάλει την τυραννία στον Κρότωνα (συνηθισµένη, για την εποχή, κατηγορία για να εξοντώσουν τους όποιους πολιτικούς αντιπάλους) και δολοφονήθηκε.

Ο Φιλόλαος υποστήριξε ένα κοσµολογικό µοντέλο, στο οποίο το κέντρο του κόσµου ήταν η Κεντρική Εστία. Γύρω από την εστία αυτή περιστρεφόταν ο Αντίχθων, µετά η Γη που βρισκόταν πάντα σε θέση αντιδιαµετρική µε τον Αντίχθωνα, µετά η Σελήνη και ο Ήλιος που ανακλά το φως της εστίας, και µετά όλα τα άλλα κοσµικά σώµατα. Σύµφωνα µε τον ∆ιογένη Λαέρτιο, ο Φιλόλαος ήταν ο πρώτος που υποστήριξε την κυκλική κίνηση της Γης (αν και αναφέρει και την πιθανότητα να ήταν ο Ικέτας ο Συρρακούσιος). Η ιδέα εποµένως ότι η Γη µπορεί να κινείται γύρω από ένα άλλο κέντρο υπάρχει ήδη δύο αιώνες πριν από την εποχή που έζησε ο Αρίσταρχος. ΗΡΑΚΛΕΙ∆ΗΣ

Κατόπιν ο Ηρακλείδης ο Πόντιος, (4ος αιώνας π.Χ.), είχε θητεύσει στην Ακαδηµία τού Πλάτωνα. Βρήκε ότι η γωνιακή απόσταση του Ερµή και της Αφροδίτης από τον Ήλιο είναι πάντα µικρότερη από κάποιο όριο, γεγονός που ορθώς ερµήνευσε ότι οφείλεται στο ότι οι δύο αυτοί πλανήτες περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο και όχι γύρω από την Γη. Πάντως και γι’ αυτόν ο Ήλιος και οι υπόλοιποι πλανήτες περιστρέφονται γύρω απ’ τη Γη. Για να εξηγήσει δε τις ηµερήσιες κινήσεις των ουρανίων σωµάτων δέχτηκε ότι η Γη περιστρέφεται και η ίδια γύρω απ’ τον άξονά της.

6

Από αυτούς επηρεάστηκε αργότερα (κατά το 280 π.Χ.) ο Αρίσταρχος ο Σάµιος, µαθητής τού µαθητή τού Αριστοτέλη, Στράτωνα, και τόλµησε να το πει δηµόσια, κάτι που οι άλλοι δεν είχαν τολµήσει. Έτσι έδωσε το όνοµά του στην ηλιοκεντρική θεωρία.

Τη θεωρία της κίνησης της Γης γύρω από τον ήλιο και γύρω από τον εαυτό της, θα την είχαν διατυπώσει πρώτοι ο Πυθαγόρας και οι µαθητές του, οι οποίοι όµως, για τον φόβο τέτοιων διώξεων από τους δεισιδαίµονες πολυθεϊστές, χρησιµοποιούσαν κώδικες και αλληγορίες και σύµβολα κατά τη διδασκαλία, και εξασκούσαν τους µαθητές τους στο «νόµο της σιγής». Με τον τρόπο αυτό, ο παγανιστικός σκοταδισµός φίµωσε και στο τέλος κατέπνιξε την επιστηµονική αυτή γνώση, ώσπου ξεχάστηκε για 2000 ακόµα χρόνια.

Ας δούµε όµως πού έµαθε ο Πυθαγόρας αυτές τις πληροφορίες για τα ουράνια σώµατα:

Ο νεαρός Πυθαγόρας έγινε µαθητής του φιλόσοφου Φερεκύδη στη Λέσβο, του Ερµοδάµαντα στη Σάµο, και του µεγάλου Θαλή και του Αναξίµανδρου στη Μίλητο. Ο τύραννος της Σάµου Πολυκράτης του έδωσε συστατικές επιστολές για τον Φαραώ Άµαση και ο Πυθαγόρας ταξίδεψε στην Αίγυπτο όπου έγινε δεκτός από τους αρχιερείς της Μέµφιδος και της Ηλιούπολης. Λέγεται ότι µυήθηκε σε όλα τα αιγυπτιακά µυστήρια και ότι έµεινε στην Αίγυπτο είκοσι ολόκληρα χρόνια, περνώντας πλέον για Αιγύπτιος, ώσπου ο Πέρσης βασιλιάς Καµβύσης κατέλαβε τη χώρα, διέλυσε τη δυναστεία των Φαραώ, και ο Πυθαγόρας αιχµαλωτίστηκε µαζί µε άλλους Αιγυπτίους λόγιους, και µεταφέρθηκε ως σκλάβος στη Βαβυλώνα.

Εκεί κατάφερε να διακριθεί και να επιζητούν συναναστροφές µαζί του Πέρσες Μάγοι και σοφοί Χαλδαίοι, για ανταλλαγές γνώσεων και διδασκαλιών, και έπειτα από δώδεκα χρόνια διαµονής στη Βαβυλώνα (όπου οι γνώσεις του είχαν χαρακτηριστεί αρκετά σηµαντικές για να κυκλοφορούν ελεύθερες). Ο προσωπικός γιατρός του Πέρση βασιλιά, ο Έλληνας ∆ηµοκείδης, µεσολάβησε και κατάφερε επιτέλους να αφεθεί ελεύθερος ο Πυθαγόρας, µε τον όρο να επιστρέψει στην πατρίδα του τη Σάµο και όχι στην Αίγυπτο.

Αυτός όµως µόλις απέκτησε την ελευθερία του ταξίδεψε σε όλη την Εγγύς Ανατολή, και λένε ότι έφτασε µέχρι και την Ινδία, πάντοτε αναζητώντας σπάνιες γνώσεις και σπάνιους ανθρώπους. ΘΕΩΡΙΑ Αστρονοµική θεωρία, που δέχεται τον Ήλιο ως απλανή αστέρα, γύρω από τον οποίο περιστρέφονται οι πλανήτες. Το ηλιοκεντρικό σύστηµα θεµελιώθηκε από τους Πυθαγόρειους και διατυπώθηκε από τον Αρίσταρχο το Σάµιο. Στην αρχαιότητα όµως κυριαρχούσε η αντίθετη άποψη, που δεχόταν το γεωκεντρικό σύστηµα, δηλ. ότι κέντρο του πλανητικού συστήµατος ήταν η ακίνητη Γη, γύρω από την οποία περιφέρονταν οι πέντε τότε γνωστοί πλανήτες ( Ερµής, Αφροδίτη, Άρης ∆ίας και Κρόνος) και ακόµα ο Ήλιος και η Σελήνη, που κατατάσσονταν στους πλανήτες. Ανάµεσα στους υποστηριχτές του γεωκεντρικού συστήµατος ήταν ο Αριστοτέλης, ο Πλάτωνας, ο Πτολεµαίος κ.ά. Ο Αρίσταρχος ο Σάµιος το 300 π.Χ. υποστήριξε πρώτος το ηλιοκεντρικό σύστηµα. Η θεωρία του όµως δεν εκτιµήθηκε, εξαιτίας του κύρους των απόψεων του Αριστοτέλη και του Πτολεµαίου. Το γεωκεντρικό σύστηµα επικράτησε µέχρι το 160 µ.Χ. αι. Το 1506 ο Πολωνός αστρονόµος και µοναχός Νικόλαος Κοπέρνικος (1473-1543), αφού µελέτησε τους αρχαίους Έλληνες και διαπίστωσε τις ατέλειες του γεωκεντρικού συστήµατος, υποστήριξε το ηλιοκεντρικό σύστηµα. Η απόδειξη του ηλιοκεντρικού συστήµατος οφείλεται κυρίως στον Ιταλό αστρονόµο Γαλιλαίο, ο οποίος το 1610 παρατήρησε τις φάσεις της Αφροδίτης. Οριστικά επικράτησε στην Αστρονοµία το 1838, όταν ο Γερµανός αστρονόµος Μπέσελ ανακάλυψε την ετήσια παράλλαξη των αστέρων. Το ηλιοκεντρικό σύστηµα ονοµάζεται κοπερνίκειο σύστηµα, προς τιµή του Κοπέρνικου, µολονότι

7

ο Αρίσταρχος ήταν ο πρώτος που το υποστήριξε. ΗΛΙΟΚΕΝΤΡΙΚΟ ονοµαστηκε το σύστηµα που πρότεινε ο Κοπέρνικος και θεωρούσε ότι ο Ήλιος και όχι η Γη είναι το κέντρο γύρω από το οποίο περιφέρονται οι πλανήτες. Η επαναστατική ιδέα του εκτοπισµού της Γης από το κέντρο του σύµπαντος προκλήθηκε από το ότι οι ίδιες οι παρατηρήσεις των κινήσεων των ουρανίων σωµάτων από τους αστρονόµους µπόρεσαν να κατευθύνουν µια θεωρία αλλαγής του κοσµοειδώλου και όχι η προσκόλληση των παρατηρήσεων στη θεωρία, όπως συνέβαινε από την αρχαιότητα. Μια διαδικασία δύσκολή, γεµάτη ιδεολογικές και φιλοσοφικές µάχες, που προκάλεσε ρήξεις τόσο στην αρχαία ελληνική αυθεντία όσο και στις κύριες θέσεις της Καθολικής Εκκλησίας. Η αδυναµία της πτολεµαϊκής αστρονοµίας να δώσει µια φυσική και όχι απλώς µια µαθηµατική απάντηση, στα ανοµοιόµορφα φαινόµενα που παρατηρούνταν στον ουράνιο θόλο, οδήγησε µια σειρά αστρονόµων και φυσικών φιλοσόφων να κοιτάξουν µε µια άλλη µατιά τον κόσµο. Ο διαφορετικός τρόπος σκέψης τους, οι νέες µαθηµατικές τεχνικές που ανέπτυξαν, η κατασκευή νέων επιστηµονικών οργάνων όπως το τηλεσκόπιο και η προσήλωση στις παρατηρήσεις του ουράνιου θόλου, κλόνισαν την πίστη των ανθρώπων στις κοινές ενδείξεις των αισθήσεών τους. Ενδείξεις που υποδεικνύουν ότι η Γη βρίσκεται πράγµατι στο κέντρο του σύµπαντος. Η νέα δοµή του σύµπαντος που προτάθηκε µε τον ηλιοκεντρισµό, εξήγησε τις εµφανείς ανωµαλίες των πλανητικών κινήσεων. Κινήσεις που έως τότε έπρεπε να ακολουθούν την τελειότητα του κύκλου και τις φιλοσοφικές πεποιθήσεις που τις συνόδευαν. ∆ηλαδή οι παρατηρήσεις έπρεπε να δικαιολογούνται απόλυτα µε την θεωρία που είχαν υποδείξει ο Πλάτωνας και ο Αριστοτέλης. Με την µετατόπισητου Ήλιου στο κέντρο του σύµπαντος ερµηνεύθηκαν µια σειρά φαινοµένων ανοίγοντας τον δρόµο για την εποχή της «Νευτώνειας επιστήµης». Οι αντιδράσεις στην κοπερνίκειο θεωρία

ΚΟΠΕΡΝΙΚΟΣ Αρχικά, το «De revolutionibus» δεν προκάλεσε οξείες αντιδράσεις — ίσως ο πρόλογος του Οσιάνδρου είχε επιτελέσει το σκοπό του. Χρειάσθηκε να περάσουν τρία χρόνια από την πρώτη έκδοση για την πρώτη καταγεγραµµένη αντίδραση: τότε ένας ∆οµινικανός µοναχός, ο Τζιοβάνι Μαρία Τολοζάνι, συνέγραψε µία πραγµατεία αποκηρύσσοντας τη θεωρία και υπερασπιζόµενος την απόλυτη αλήθεια της Αγίας Γραφής. Μετά την πρώτη δεκαετία του 17ου αιώνα, αρκετοί αστρονόµοι και άλλοι µορφωµένοι άνθρωποι γνώριζαν πλέον για τη νέα θεωρία. Ανάµεσα στους πρώτους υποστηρικτές, κατά τον πρώτο βιογράφο του Κοπέρνικου, τον Πιέρ Γκασεντί, συγκαταλέγονταν οι: Ραιτικός, Ιωσήφ Σκάλιγκερ, Κοµένιος, Τζιορντάνο Μπρούνο, Γιοχάνες Κέπλερ, Μαρέν Μερσέν και Ρενέ Ντεκάρτ (Καρτέσιος). Ανάµεσα στους πρώτους πολέµιους της κοπερνίκειας θεωρίας ξεχώριζαν οι: Φίλιππος Μελάγχθων, Μαρτίνος Λούθηρος, Ιωάννης Καλβίνος και Χριστόφορος Κλάβιος. Ο Τυχό Μπραχέ εµφανίζεται παραδόξως ως υποστηρικτής, παρά το ότι πίστευε πως η Γη ήταν ακίνητη.

Πολλοί ιστορικοί της Επιστήµης έχουν συζητήσει για το λόγο που πέρασαν 60 χρόνια µετά το θάνατο του Κοπέρνικου και την πρώτη έκδοση του έργου του µέχρι την πρώτη επίσηµη αντίδραση. Η προσωπικότητα του Γαλιλαίου και η έλλειψη παρατηρησιακών δεδοµένων υπέρ ή κατά της θεωρίας αναφέρονται συχνά ως τέτοιοι λόγοι. Τελικά, το 1616 ο Καρδινάλιος Μπελαρµίνε έδωσε στο Γαλιλαίο µια διαταγή από τον Πάπα να υιοθετήσει τη θέση ότι το ηλιοκεντρικό σύστηµα ήταν καθαρά υποθετικό. Μετά από αυτό το βήµα, το "De revolutionibus" εντάχθηκε στον «Κατάλογο Απαγορευµένων Βιβλίων» (Index Librorum Prohibitorum) της Ρωµαιοκαθολικής Εκκλησίας. ∆εν απαγορεύθηκε επισήµως, αλλά απλώς αποσύρθηκε από την κυκλοφορία «για διορθώσεις που θα διευκρίνιζαν ότι η θεωρία δεν είχε καµιά σχέση µε την πραγµατικότητα», ήταν δηλαδή µία µαθηµατική επινόηση όπως π.χ. είναι οι µιγαδικοί αριθµοί, για τη διευκόλυνση των υπολογισµών. Παρότι όµως τέτοιες «διορθώσεις»

8

ετοιµάσθηκαν από τον Φρανσέσκο Ινγκόλι και άλλους, και έγιναν επισήµως δεκτές το 1620, το βιβλίο δεν ανατυπώθηκε ποτέ µε αυτές, και ήταν διαθέσιµο στις ρωµαιοκαθολικές χώρες µόνο µετά από ειδική αίτηση µελετητών µε κατάλληλες προϋποθέσεις. Το έργο παρέµεινε στον «Κατάλογο των Απαγορευµένων Βιβλίων» µέχρι το 1835.

Πέρα από την ηλιοκεντρική θεωρία, οι παρατηρήσεις του Κοπέρνικου αποτέλεσαν λίγα µόλις χρόνια µετά το θάνατό του τη βάση για τη σύνταξη των «Tabulae prutenicae» («Πρωσικών Πινάκων», Prutenische Tafeln στα γερµανικά) από τον Γερµανό αστρονόµο και µαθηµατικό Έρασµο Ράινχολντ. Οι πίνακες αυτοί χρησιµοποιήθηκαν για την ηµερολογιακή µεταρρύθµιση του Πάπα Γρηγόριου ΙΓ HYPERLINK "http://el.wikipedia.org/wiki/Πάπας_Γρηγόριος_ΙΓ΄"', αλλά και από ναυτικούς και θαλασσοπόρους εξερευνητές, που κατά τους προηγούµενους αιώνες συµβουλεύονταν τον «Πίνακα των Αστέρων» του Ρεγιοµοντάνου

1.2 Νόµοι Kepler

Στις αρχές του 17ου αιώνα, ο Κέπλερ ήταν πεπεισµένος ότι ο Ήλιος βρίσκεται στο κέντρο, επηρεασµένος από τη συµβολή του Κοπέρνικου, όσο και από τις γενικότερες φιλοσοφικές του καταβολές. Όµως οι ανώµαλες τροχιές των πλανητών και πάλι δεν µπορούσαν να εξηγηθούν ικανοποιητικά µε τη µετατόπιση του Κοπέρνικου. Ταυτόχρονα, η πίστη του Κέπλερ στην ακρίβεια των υπολογισµών, στα αποτελέσµατα του τηλεσκοπίου και στην αναγκαιότητα του συνδυασµού των παρατηρήσεων µε τα γεωµετρικά µοντέλα, τον οδήγησαν να κατανοήσει τις κινήσεις των ουράνιων σωµάτων µε µια διαφορετική οπτική, την οπτική του φυσικού νόµου. [Λογικές αρχές που επιβεβαιώνονται τόσο µε τις παρατηρήσεις όσο και µε τη θεωρία και διέπουν όλα τα φυσικά φαινόµενα. Ο φυσικός νόµος προς το τέλος του αιώνα και έως τις µέρες, κυρίως µε τη συµβολή του Νεύτωνα, θα γίνει το σύνθηµα της Νέας Νευτώνειας Επιστήµης.] Για τον Κέπλερ, ο Ήλιος ήταν η πηγή της ζωής και της κίνησης. Μέσα του κρυβόταν µια κινητήρια δύναµη, η 'anima motrix' [κινητήρια ψυχή], η οποία µπορούσε να προκαλέσει όλες τις κινήσεις των ουράνιων σωµάτων.

Αν και είχε βαθιά πίστη σε κάτι που δεν µπορούσε να το παρατηρήσει αλλά διαισθανόταν την ύπαρξή του, αποφάσισε να ελέγξει κατά πόσον η πίστη του σε µια φιλοσοφική αντίληψη µπορούσε να επιβεβαιωθεί από τις ίδιες τις ακριβείς παρατηρήσεις. Ο Κέπλερ ήθελε να κατανοήσει τις κινήσεις των πλανητών όχι βασιζόµενος σε µεταφυσικές αρχές, όπως συνήθιζαν οι προγενέστεροι αστρονόµοι, οι οποίοι συναρτούσαν τα αποτελέσµατα των παρατηρήσεών τους µε αυτά πίστευαν, αλλά βασιζόµενος σε φυσικές εξηγήσεις. Ο Κέπλερ πίστευε αρχικά ότι το κέντρο της κίνησης των πλανητών ήταν ο Ήλιος και ότι οι πλανήτες διαγράφουν γύρω από αυτόν κυκλικές τροχιές. Στα τέλη του 16ου αιώνα, ο Μπραχέ είχε αναθέσει στον Κέπλερ να συνεχίσει την µελέτη της τροχιάς διαφόρων πλανητών και κυρίως να υπολογίσει εκ νέου την τροχιά του πλανήτη Άρη. Η φαινοµενική τροχιά του Άρη παρουσίαζε τις µεγαλύτερες δυσκολίες ως προς την ερµηνεία βάσει των επικύκλων. Με το θάνατο του Μπραχέ , ο Κέπλερ είχε στην κατοχή του το σύνολο των αστρονοµικών παρατηρήσεων του Μπραχέ , ένα τηλεσκόπιο και ενθουσιασµό για να ανακαλύψει την αλήθεια. Κατά τη διάρκεια της εργασίας αυτής και εξαιτίας της εξαιρετικής δυσκολίας της, ο Κέπλερ ανακάλυψε ότι η απόσταση του Άρη από τον Ήλιο µεταβαλλόταν και ότι ο Άρης δεν διέγραφε κυκλική τροχιά. Τα θεωρητικά δεδοµένα πολλών χρόνων δεν συµφωνούσαν µε αυτά που παρατηρούσε ο Κέπλερ στον ουρανό. Ο Κέπλερ πίστευε πως, αν η τροχιά του Άρη ήταν κυκλική, θα µπορούσε µε τη χρήση πολλαπλών επικύκλων να καθορίσει και να προβλέψει την ακριβή του θέση. Η χρήση τους όµως δεν ανταποκρινόταν στα αποτελέσµατα που παρατηρούσε στον ουρανό. Μπορεί η κυκλική κίνηση να αρκούσε για µια γεωµετρική εξήγηση, δεν αρκούσε όµως για τη φυσική εξήγηση που αναζητούσε ο Κέπλερ. Μελετώντας προσεκτικότερα τα παρατηρησιακά δεδοµένα του πλανήτη Άρη, κατέληξε στο συµπέρασµα ότι οι πλανήτες διαγράφουν γύρω από τον Ήλιο ελλειπτικές τροχιές και διατύπωσε τον νόµο για την κίνηση των

9

πλανητών. Σύµφωνα µε αυτόν, οι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο διαγράφοντας επίπεδες τροχιές. Οι τροχιές αυτές είναι ελλείψεις των οποίων ο Ήλιος καταλαµβάνει µία από τις εστίες. Συνεχίζοντας την έρευνά του και για τους άλλους πλανήτες, διατύπωσε τον νόµο σύµφωνα µε τον οποίο οι ταχύτητες των πλανητών στις τροχιές τους δεν είναι αµετάβλητες αλλά µεταβάλλονται κατά τρόπον ώστε η ευθεία γραµµή (επιβατική ακτίνα) που ενώνει τον πλανήτη µε τον Ήλιο να διαγράφει σε ίσα χρονικά διαστήµατα ίσες επιφάνειες (εµβαδά). Τα αποτελέσµατα αυτών των µελετών δηµοσιεύτηκαν το 1609 στο έργο του "Astronomia nova" [Νέα aστρονοµία]. Το 1619 εξέδωσε το έργο "Harmonice mundi" [Αρµονία των Κόσµων] στο οποίο εξηγούσε ότι οι κινήσεις των πλανητών ακολουθούν τους νόµους της µουσικής αρµονίας και διατύπωσε τον νόµο σύµφωνα µε τον οποίο τα τετράγωνα των χρόνων περιφοράς των πλανητών γύρω από τον Ήλιο είναι ανάλογα µε τους κύβους των µέσων αποστάσεων τους από τον ήλιο. Οι νόµοι αυτοί έχουν µείνει γνωστοί ως "οι τρεις νόµοι του Κέπλερ". Με τους δύο πρώτους νόµους, ο Κέπλερ ανέτρεψε µια παράδοση που κράτησε πάνω από δύο χιλιάδες χρόνια και ήταν προσηλωµένη στην εµµονή της κυκλικότητας. Οι παρατηρήσεις του καθοδηγούσαν τη θεωρία. Ξεκίνησε να µελετά την τροχιά του Άρη ακολουθώντας την παράδοση του κύκλου. Κατέρριψε την ιδέα της θεϊκής τελειότητας των ουρανών και της συµµετρίας της, η οποία οριζόταν έως τότε από τον κύκλο. Τελικά, ο κύκλος υπονοµεύτηκε ουσιαστικά µε την παρατήρηση του ουρανού από τον Γαλιλαίο και από τις ελλείψεις του Κέπλερ.

Οι Νόµοι του Κέπλερ

Ο Κέπλερ κληρονόµησε από τον Τύχωνα µεγάλο όγκο ακριβέστατων παρατηρησιακών δεδοµένων επί των θέσεων των πλανητών («εξοµολογούµαι ότι όταν πέθανε ο Τύχων, εκµεταλλεύτηκα την απουσία των κληρονόµων και πήρα τις παρατηρήσεις υπό την προστασία µου, ή µάλλον τις άρπαξα», αναφέρει σε γράµµα του το 1605). Το δύσκολο ήταν να ερµηνευθούν µε κάποια λογική θεωρία. Οι κινήσεις των άλλων πλανητών πάνω στην ουράνια σφαίρα παρατηρούνται από την οπτική γωνία της Γης, η οποία µε τη σειρά της περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο. Αυτό προκαλεί µια φαινοµενικώς περίεργη «τροχιά», κάποτε µε τη λεγόµενη «ανάδροµη κίνηση». Ο Κέπλερ επικεντρώθηκε στην τροχιά του Άρη, αλλά πρώτα έπρεπε να γνωρίζει µε ακρίβεια την τροχιά της Γης. Με µία ιδιοφυή σκέψη, χρησιµοποίησε τη γραµµή που ενώνει τον Άρη µε τον Ήλιο, αφού γνώριζε τουλάχιστον ότι ο Άρης θα βρισκόταν στο ίδιο σηµείο της τροχιάς του κατά χρονικές στιγµές χωριζόµενες από ακέραια πολλαπλάσια της (γνωστής επακριβώς) περιόδου περιφοράς του. Από αυτό υπολόγισε τις θέσεις της Γης στη δική της τροχιά και από αυτές την αρειανή τροχιά. Κατάφερε να εξαγάγει τους Νόµους του χωρίς να γνωρίζει τις (απόλυτες) αποστάσεις των πλανητών από τον Ήλιο, αφού η γεωµετρική του ανάλυση χρειαζόταν µόνο τους λόγους των αποστάσεών τους από τον Ήλιο. Σε αντίθεση µε τον Τύχωνα, ο Κέπλερ έµεινε πιστός στο ηλιοκεντρικό σύστηµα. Ξεκινώντας από αυτό το πλαίσιο ο Κέπλερ προσπάθησε επί 20 χρόνια να συνταιριάσει τα δεδοµένα σε κάποια θεωρία. Τελικώς έφθασε στους εξής τρεις «Νόµους του Κέπλερ» για την κίνηση των πλανητών, που γίνονται δεκτοί σήµερα:

Νόµος των ελλειπτικών τροχιών: Οι πλανήτες περιφέρονται περί τον Ήλιο σε ελλειπτικές τροχιές, των οποίων ο Ήλιος καταλαµβάνει τη µία από τις δύο εστίες.

Νόµος των ίσων εµβαδών: Η επιβατική ακτίνα (η γραµµή που ενώνει ένα πλανήτη µε το κέντρο του Ήλιου) σε ίσους χρόνους σαρώνει ίσα εµβαδά. Ο λόγος είναι ότι ο κάθε πλανήτης κινείται ταχύτερα όταν βρίσκεται κοντά στο περιήλιο της τροχιάς του από ό,τι κοντά στο αφήλιο.

Νόµος των περιόδων: Το τετράγωνο του χρόνου που απαιτείται για να συµπληρώσει ένας πλανήτης µία πλήρη περιφορά γύρω από τον Ήλιο (η περίοδος του πλανήτη) είναι ανάλογο του κύβου του µεγάλου ηµιάξονα της ελλειπτικής του τροχιάς, και η σταθερά της αναλογίας είναι η ίδια για όλους τους πλανήτες.

10

Εφαρµόζοντας αυτούς τους νόµους, ο Κέπλερ υπήρξε ο πρώτος αστρονόµος που προέβλεψε µε επιτυχία µία διάβαση της Αφροδίτης του 1631. Με τη σειρά τους, οι Νόµοι του Κέπλερ υπήρξαν συνήγοροι του ηλιοκεντρικού συστήµατος, αφού ήταν τόσο απλοί µόνο µε την παραδοχή ότι όλοι οι πλανήτες περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο.

Πολλές δεκαετίες µετά, οι Νόµοι του Κέπλερ εξάχθηκαν και εξηγήθηκαν µε τη σειρά τους ως συνέπειες των νόµων της κινήσεως και του Νόµου της Παγκόσµιας Έλξεως (βαρύτητας) του Ισαάκ Νεύτωνα.

Ο Κέπλερ στην πραγµατικότητα ανεκάλυψε τον «τρίτο» Νόµο του πριν από τους άλλους δύο, στις 8 Μαρτίου 1618, αλλά απέρριψε την ιδέα µέχρι τις 15 Μαΐου 1618, οπότε και επαλήθευσε το αποτέλεσµά του, που δηµοσιεύθηκε στο Harmonice Mundi (1619).

1.3 Φαινόµενες κινήσεις πλανητών

Η λεγόµενη φαινοµενική κίνηση των πλανητών είναι αυτή που παρατηρείται από τη Γη, έχοντας έτσι σχέση µε την γεωκεντρική θεωρία. Λόγω της πραγµατικής κίνησης των πλανητών γύρω από τον Ήλιο, παρατηρούµενοι από τη Γη που και αυτή περιστρέφεται, µε διαφορετική όµως ταχύτητα, δηµιουργείται το φαινόµενο διπλής κίνησης µε ανάδροµη φορά, δηλαδή άλλοτε να προτρέχει η Γη και άλλοτε ο πλανήτης.Στη πρώτη περίπτωση ο πλανήτης έχει φαινόµενη κίνηση προς δυσµάς, ενώ στη δεύτερη περίπτωση έχει κίνηση προς ανατολάς. Λόγω της διπλής αυτής κίνησης των πλανητών ο χρόνος µεταξύ δύο διαδοχικών µεσουρανήσεων εκάστου πλανήτη είναι άλλοτε µεγαλύτερος και άλλοτε µικρότερος των 24 ωρών. Έτσι η διάρκεια της πλανητικής ηµέρας είναι 24 ώρες ± 4 λεπτά. Συνηθέστερα, η προς ανατολάς κίνηση ενός πλανήτη είναι µεγαλύτερης διάρκειας. Πριν ο παρατηρούµενος πλανήτης αλλάξει κατεύθυνση κίνησης δίνει την εντύπωση της στάσης (να σταµατά) στο αυτό σηµείο, το οποίο και ονοµάζεται στηριγµός της πλανητικής τροχιάς.

Συνέπεια αυτών είναι κάθε πλανήτης να διαγράφει στην ουράνια σφαίρα διαδοχικά µεγάλα τόξα εκ ∆υσµών προς Ανατολάς καλούµενα ορθοδροµικά, που χωρίζονται από άλλα µικρότερα εξ ανατολών προς δυσµάς καλούµενα αναδροµικά µεταξύ των οποίων λαµβάνουν χώρα οι καλούµενες στάσεις. Έτσι µια πλήρη περιφορά οποιουδήποτε πλανήτη, (παρατηρούµενου από τη Γη), γύρω από τον Ήλιο αποτελείται από ένα πλήθος ορθοδροµικών και αναδροµικών τόξων που χωρίζονται από τις στάσεις.

Σύµφωνα µε το σχολικό εγχειρίδιο, αν παρατηρήσουµε τον Άρη για µερικούς µήνες κάθε νύχτα την εποχή που αυτός φαίνεται πιο λαµπρός, θα διαπιστώσουµε το εξής: Στην αρχή κινείται αργά προς την ανατολή µέσα στο ζωδιακό κύκλο και κοντά στην εκλειπτική. Αργότερα η ταχύτητά του ελαττώνεται και ο πλανήτης µοιάζει να σταµατά λίγο. Μετά και για τρεις µήνες, αρχίζει να κινείται προς τη δύση. Σιγά-σιγά η ταχύτητα της κίνησής του προς τη δύση µειώνεται και φαίνεται να σταµατά για λίγο. Μετά ξαναρχίζει πάλι να κινείται προς την ανατολή. Η κίνηση λοιπόν του Άρη για την περίοδο αυτή βλέπουµε να δηµιουργεί έναν βρόχο που λέγεται φαινόµενη κίνηση του Άρη και οφείλεται στο συνδυασµό της κίνησης του Άρη και της κίνησης της Γης γύρω από τον Ήλιο. Η κίνηση προς την ανατολή λέγεται ορθή ενώ η κίνηση προς τη δύση λέγεται ανάδροµη. Όπως έχει παρατηρηθεί από τη διδακτική εµπειρία, η έννοια του βρόχου, η ορθή και η ανάδροµη κίνηση των πλανητών µέσα στο χώρο είναι δυσνόητα στους περισσότερους µαθητές µε τον τρόπο που περιγράφονται στο σχολικό εγχειρίδιο. Η ίδια η περιγραφή της φαινόµενης κίνησης των πλανητών πάνω στην ουράνια σφαίρα είναι δύσκολο να αποτυπωθεί µε λέξεις. Με το πρόγραµµα Stellarium µπορούµε να προσοµοιώσουµε ρεαλιστικά την κίνηση του Άρη (καθώς και κάθε άλλου πλανήτη) κατά τη διάρκεια ενός βρόχου του (ορθή και ανάδροµη), να δείξουµε κάθε θέση που αυτός παίρνει πάνω στην ουράνια σφαίρα, και να παρουσιάσουµε ξεκάθαρα όλες αυτές τις έννοιες στους µαθητές. Για παράδειγµα µελετώντας την κίνηση του Άρη στην περίοδο 2009-2010 [15], µεταξύ ∆εκεµβρίου 2009 και Ιανουαρίου 2010 αυτός εισέρχεται σε ανάδροµη κίνηση και στη

11

συνέχεια σχηµατίζει βρόχο ο οποίος απλώνεται κατά µήκος των αστερισµών του ∆ιδύµου, του Καρκίνου και του Λέοντα. Η εικόνα 8 παρουσιάζει ένα στιγµιότυπο της κίνησης αυτής πάνω στο πλέγµα του ισηµερινού. Στην εικόνα αυτή παρατηρούµε παράλληλα ότι και ο αστεροειδής Vesta εισέρχεται σε ανάδροµη κίνηση επίσης. Η Αφροδίτη έχει αποτελέσει αντικείµενο θαυµασµού εδώ και πολλές εκατοντάδες χρόνια, και έχει εµπνεύσει ποιητές , καλλιτέχνες αλλά και απλούς ανθρώπους . Ο λόγος είναι απλός… Η Αφροδίτη είναι το πιο Λαµπρό αστέρι του Ηλιακού µας συστήµατος , και φαίνεται πάντα δια γυµνού οφθαλµού, µετά την Σελήνη η οποία είναι δορυφόρος της γης και όχι πλανήτης.Ο λόγος που η Αφροδίτη είναι τόσο λαµπερή είναι ότι τα σύννεφα που την περιβάλλουν αντανακλούν µεγάλη ποσότητα ηλιακού φωτός που εκτός από την λάµψη της , εκεί οφείλει και την υψηλή θερµοκρασία που έχει .Στα Λατινικά ή Ρωµαϊκά ονοµάζεται Venus, είναι η Θεά της οµορφιάς της χάρης, του έρωτα και της σεξουαλικής έκστασης. Είναι το στολίδι του Ουρανού, άλλωστε στην µυθολογία αναφέρεται πως όταν ο Κρόνος έκοψε τα Γεννητικά όργανα του πατέρα του (Ουρανού) αυτά έπεσαν στην θάλασσα και από τον αφρό που έγινε γεννήθηκε η Αφροδίτη. Αναφέρεται δε και ως Εωσφόρος – αυτός που φέρει φως- , Αυγερινός κατά της πρωινές ώρες πριν την ανατολή του Ηλίου και Αποσπερίτης κατά την εµφάνιση της στον νυχτερινό ουρανό – µόλις δύση ο Ήλιος- αφού είναι το πρώτο αστέρι που φαίνετε πριν νυχτώσει και το τελευταίο που χάνεται πριν ο Ήλιος βγεί.

Η Ευθυγράµµιση Γης – Αφροδίτης ή Αφροδιτιανό Φαινόµενο

Μια τέτοια διέλευση της Αφροδίτης πραγµατοποιείται όταν µπορούµε να την δούµε να περνάει απευθείας µπροστά από τον Ήλιο, και είναι κάτι παρόµοιο µε το φαινόµενο που συµβαίνει κατά την Ηλιακή έκλειψη που η Σελήνη µπαίνει µπροστά από τον Ήλιο και τον κρύβει, η Αφροδίτη σε αυτήν την φάση φαίνεται σαν µια κουκίδα που διασχίζει τον Ήλιο. Ένα τέτοιο φαινόµενο µπορεί να γίνει µόνο µε τους εσωτερικούς πλανήτες που είναι η Αφροδίτη και ο Ερµής. Αν δεν έχετε ακόµη καταλάβει αναφερόµαστε στον συνοδικό κύκλο της Αφροδίτης ο οποίος συµβαίνει κάθε 121.5 έτη, σε ζευγάρια δυο διαβάσεων µε διαφορά (+-) οκτώ χρόνων η µια από την άλλη. Να σηµειώσουµε πως ο κύκλος της Αφροδίτης είναι τέλειος.

12

*Συνοδικός κύκλος σηµαίνει σηµείο συνάντησης. Αν σχηµατίσουµε την διαδροµή αυτή της Αφροδίτης στον Ζωδιακό Κύκλο θα δούµε ότι σχηµατίζει ένα Πεντάκτινο. Το άξιο θαυµασµού είναι ότι η αριθµητική σχέση 5 προς 8 ακολουθεί όλες τις φάσεις της Αφροδίτης… ∆ηλαδή …. Ένα έτος έχει 365 ηµέρες , αν το διαιρέσουµε δια του 5 έχουµε το γινόµενο των 73 ηµερών το οποίο αν το πολλαπλασιάσουµε µε το 8 παίρνουµε ως γινόµενο το 584 που είναι η συνοδική περίοδος της Αφροδίτης. Επίσης εµφανίζεται κατά 2/5( η κλίση µε βάση την εκλειπτική ως προς τον ισηµερινό του Ηλίου) µακρύτερα στον Ουρανό ως προς τα άστρα και κατά 3/5 αργότερα στον χρόνο.

2. Γήινοι πλανήτες

Ερµής (πλανήτης)

Ερµής

Ψηφιακά επεξεργασµένη φωτογραφία του Ερµή που λήφθηκε από το διαστηµικόσύστηµα MESSENGER.

Ονοµασία

Άλλες ονόµασίες Απόλλων, από τους αρχαίους Έλληνες όταν παρατηρούσαν τον Ερµή κατά την ανατολή του ηλίου τον έλεγαν Απόλλων, όταν τον παρατηρούσαν κατά τη δύση του τον έλεγαν Ερµή.[1] επίσης κατά την ελληνιστική περίοδο

Χαρακτηριστικά τροχιάς

Αφήλιο 69.816.900 χλµ.,[2] (0,466697 AU)

Περιήλιο 46.001.200 χλµ.,[2] (0,307499 AU)

Ηµιάξονας τροχιάς 57.909.100 χλµ.,[2] (0,387098 AU)

Εκκεντρότητα 0,205630[3]

13

Περίοδος περιφοράς 87,929 ηµέρες,[2] (0,2408 έτη)

Συνοδική περ. Περιφοράς 115,88 ηµέρες[3] Μέση τροχιακή ταχύτητα 47,87 χλµ./δευτ.,[3]

172.332 χλµ./ώρα Μέση ανωµαλία 174,796°[2] Κλίση τροχιάς 7,005°( ως προς την Εκλειπτική),

3,38°( ως προς τον Ηλιακό ισηµερινό) ∆ορυφόροι –

Φυσικά χαρακτηριστικά

Ακτίνα ισηµερινού 2.439,7 ± 1,0 χλµ.[4] Πλάτυνση 0[4]

Περιφέρεια ισηµερινού 15.329 χλµ.

Εµβαδόν επιφάνειας 74.800.000 χλµ.2[5] Όγκος 6,083·1010 χλµ.3[5] Μάζα 3,3022·1023 χλγρ.[5] Μέση πυκνότητα 5,427 γρµ./εκ.3[5] Βαρύτητα επιφάνειας 3,70 µ./δευτ.2,[5]

0,38 g Ταχύτητα διαφυγής 4,25 χλµ./δευτ.[5] Αστρονοµική περίοδος περιστροφής 58,646 ηµέρες[5] Tαχύτητα περιστροφής 10,892

χλµ./ώρα, Κλίση άξονα 0,035180° ± 0,00167°

Λευκαύγεια 0,142

Θερµοκρασία επιφάνειας 80 K - 700 K, (-193,15 °C °C - 426,85 °C)

Φαινόµενο µέγεθος -2,6 έως -5,7

Γωνιακή διάµετρος -4,5"– 13,0"

Ατµόσφαιρα

Ατµοσφαιρική πίεση επιφανείας σχεδόν µηδενική

Ατµοσφαιρική σύσταση 42% οξυγόνο 29% Νάτριο 22% Υδρογόνο 6% Ήλιο 0,5% Κάλιο

14

Ο Ερµής είναι ο πλησιέστερος στον Ήλιο πλανήτης, και ο µικρότερος στο Ηλιακό Σύστηµα.

Ετυµολογία

Ονοµάστηκε µε το όνοµα του ελληνικού θεού Ερµή, ενώ οι Ρωµαίοι τον βάφτισαν µε το

όνοµα του αντίστοιχου θεού τους Mercurius. Το αστρονοµικό σύµβολό του είναι

ένας κύκλος µε ένα σταυρό από κάτω και ένα ηµικύκλιο από επάνω (Unicode: ).

Συµβολίζει το κεφάλι του Θεού µε το κερατοειδές κράνος του. Πριν από τον

5ο αιώνα π.Χ. ο πλανήτης είχε δύο ονόµατα καθώς εµφανίζεται εναλλάξ και στις

δύο πλευρές του Ήλιου. Το βράδυ ήταν ο Ερµής και το πρωί ο Απόλλων (θεός του

ήλιου). Θεωρείται ότι πρώτος ο Πυθαγόρας διατύπωσε την άποψη ότι πρόκειται για

τον ίδιο πλανήτη. Σύµφωνα µε την ελληνική µυθολογία ο Ερµής ήταν γιος του ∆ία και

µιας από τις κόρες του Άτλαντα (την νύµφη Μαία). Είναι από τους παλαιότερους

θεούς του αέρα και η λατρεία του διαπιστώνεται από την µαρτυρία του ονόµατός

του σε µυκηναϊκές επιγραφές. Ήταν επίσης γνωστός και µε τα ονόµατα

Αργειφόντης (από τον άνεµο Αργείτη), και ∆ιάκτορας (από τον άνεµο αγωγιάτη).

Στους ώµους του φορούσε φτερά και είχε φτερωτά πέδιλα και καπέλο. Ήταν

γρήγορος, ορµητικός και δεν άφηνε τα ίχνη του πουθενά. Αντιληπτός γινόταν µόνο

από τις πράξεις του. Μεταξύ των χαρακτηριστικών του περιλαµβάνεται η κλεψιά και

η αρπαγή. Συνοπτικά δηλαδή οι αρχαίοι τον φαντάζονταν σαν ένα µεγάλο

απατεώνα. Ήταν όµως και λόγιος καθώς και δεινός ρήτορας, γι’ αυτό και εκτελούσε

χρέη αγγελιαφόρου των άλλων θεών. Εθεωρείτο µάλιστα και ως ο εφευρέτης και

κατασκευαστής του αυλού, της σύριγγας και της λύρας, και ήταν ο πρώτος

δάσκαλος των µουσικών αυτών οργάνων. Αυτός ήταν που συνόδευε τους νεκρούς

στον Άδη και συµπαραστέκονταν στους οδοιπόρους και τους ταξιδιώτες. Γι’ αυτό και

οι αρχαίοι τον τιµούσαν µε ένα πλήθος πρόσκαιρων µνηµείων όπως ήσαν οι

Ερµαίοι λόφοι (σωροί λίθων στη µέση των οποίων στήνονταν µία επιµήκης πέτρα

ή στήλη που συµβόλιζε τον θεό).

Βασικά στοιχεία

Ο Ερµής βρίσκεται τόσο κοντά στον Ήλιο ώστε είναι πολύ δύσκολο να τον διακρίνουµε

καθαρά από τη Γη. Επί πλέον είναι και µικρός, ελάχιστα µόνο πιο µεγάλος από τη

Σελήνη. Η ηλιακή του ηµέρα (από ανατολή σε ανατολή) διαρκεί διπλάσιο χρόνο

(176 γήινες ηµέρες) απ’ ότι το έτος του, αν και µια πλήρης περιστροφή γύρω από

τον άξονά του διαρκεί 59 γήινες ηµέρες ενώ µια πλήρης περιφορά του γύρω από

τον Ήλιο (µε µέση ταχύτητα 48 χιλιοµέτρων το δευτερόλεπτο) διαρκεί µόνο 88

γήινες ηµέρες. Σε απόσταση µικρότερη των 70 εκατοµµυρίων χιλιοµέτρων ο

πλησιέστερος αυτός πλανήτης στον Ήλιο καψαλίζεται συνεχώς από τις ακτίνες του.

Είναι ένας χτυπηµένος κατ’ επανάληψη µικρός κόσµος του οποίου οι κρατήρες

οφείλονται κυρίως στη γειτνίασή του µε τον Ήλιο, η τεράστια βαρύτητα του οποίου

15

προσελκύει µικρούς και µεγάλους διαστηµικούς βράχους µε αποτέλεσµα ο Ερµής

να βρίσκεται συνεχώς στο στόχαστρο των επερχόµενων εισβολέων. Η επιφάνειά

του καλύπτεται από κρατήρες ανοιγµένους από µετεωρίτες που έπεσαν πάνω του

πριν από αµνηµόνευτους χρόνους.

Ατµόσφαιρα

Ο Ερµής περιβάλλεται από ένα λεπτό στρώµα ηλίου, οξυγόνου και υδρογόνου, ενώ

οποιοδήποτε άλλο είδος ατµόσφαιρας κι αν είχε χάθηκε πριν από

δισεκατοµµύρια χρόνια, αφού η βαρύτητά του, η οποία δεν υπερβαίνει το 1/3

της γήινης, δεν κατόρθωσε να την συγκρατήσει. Το ήλιο προέρχεται από τον ηλιακό

άνεµο και φυλακίζεται από το µαγνητικό του πεδίο, ενώ η ποσότητα που υπάρχει

είναι τόσο µικρή ώστε για να γεµίσουµε ένα απλό παιδικό µπαλόνι θα έπρεπε να

συγκεντρώναµε όλο το αέριο που περιλαµβάνεται σε µια σφαίρα µε διάµετρο 6,5

χιλιοµέτρων. Σε σύγκριση, η ατµόσφαιρα της Γης είναι ένα τρισεκατοµµύριο φορές πιο

πυκνή από αυτήν του Ερµή.

Θερµοκρασία

Χωρίς ουσιαστική ατµόσφαιρα γύρω από τον Ερµή δεν υπάρχουν ούτε άνεµοι ούτε

βροχές, δεν υπάρχει όµως ούτε προστασία από τη ζέστη ή από το κρύο. Στο αφήλιο

του οι µεσηµεριανές θερµοκρασίες στην επιφάνεια φτάνουν τους 285 βαθµούς

Κελσίου, ενώ στο περιήλιο η θερµοκρασία ξεπερνάει τους 430 βαθµούς Κελσίου,

7,5 δηλαδή φορές την µέγιστη θερµοκρασία που έχει καταγραφεί ποτέ στην

επιφάνεια της Γης (57,7 βαθµοί Κελσίου, στη Λιβύη τον Σεπτέµβριο του 1922). Στη

θερµοκρασία αυτή, το ατσάλι χρειάζεται µερικά µόνο λεπτά για να κοκκινίσει ή να

λιώσει ένα κοµµάτι µολύβδου. Αντίθετα, οι µακρύτατες νύχτες του Ερµή είναι

ιδιαίτερα παγερές και φτάνουν τους -180 βαθµούς Κελσίου, 7 δηλαδή φορές πιο

κρύες από την κανονική θερµοκρασία που επικρατεί στην κατάψυξη ενός οικιακού

ψυγείου. Θα αρκούσαν δηλαδή µερικά µόνο λεπτά στην επιφάνεια του Ερµή για να

µετατραπεί κάποιος σε παγοκολόνα. Αυτή η διαφορά θερµοκρασίας που επικρατεί

στον Ερµή (610 βαθµοί Κελσίου) είναι η µεγαλύτερη απ’ ότι σε όλους τους άλλους

πλανήτες.

Χαρακτηριστικά

Η επιφάνεια του Ερµή µοιάζει πάρα πολύ µε την επιφάνεια της Σελήνης, ενώ αντίθετα

το εσωτερικό του µοιάζει περισσότερο µ’ αυτό της Γης παρ’ όλο που ο πυρήνας του, που

αποτελείται κυρίως από σίδηρο και νικέλιο, είναι αναλογικά µεγαλύτερος απ’ αυτόν της

Γης. Ο πυρήνας αυτός αποτελεί το 80% της µάζας του Ερµή και έχει διάµετρο

3.600 χιλιοµέτρων. Ο πυρήνας δηλαδή του Ερµή είναι µεγαλύτερος. από

ολόκληρη τη Σελήνη, ενώ πάνω απ’ αυτόν βρίσκεται ο µανδύας του που έχει πάχος 600

χιλιοµέτρων.

Ανάµεσα στα διάφορα χαρακτηριστικά της επιφάνειας που εντόπισε η διαστηµική

16

συσκευή Μάρινερ 10 ήταν και ένα τεράστιο λεκανοπέδιο που ονοµάστηκε

Λεκανοπέδιο των Θερµίδων (Caloris). To λεκανοπέδιο αυτό έχει διάµετρο 1.400

χιλιοµέτρων, αποτέλεσµα µιας τεράστιας σύγκρουσης του Ερµή µε έναν αστεροειδή

που πρέπει να είχε διάµετρο 100 χιλιοµέτρων. Ο αστεροειδής αυτός έπεσε στην

επιφάνεια µε ταχύτητα 500.000 χιλιοµέτρων την ώρα, αφού δεν υπήρχε κανένα είδος

ατµόσφαιρας για να ελαττώσει την ταχύτητά του η οποία οφείλονταν, κατά ένα

µεγάλο µέρος, στην µεγάλη βαρυτική δύναµη που εξασκούσε πάνω στον

επερχόµενο αστεροειδή ο Ήλιος. Ολόκληρη η επιφάνεια του Ερµή συγκλονίστηκε

τότε από την σύγκρουση αυτή, ενώ τεράστιες ποσότητες λάβας διασκορπίστηκαν

στην επιφάνεια.

Εκτός όµως από το λεκανοπέδιο των Θερµίδων, η ένταση της σύγκρουσης σχηµάτισε

και µια λοφώδη περιοχή στην εκ διαµέτρου αντίθετη επιφάνεια. Η τεράστια

ενέργεια που απελευθερώθηκε κατά την σύγκρουση υπολογίζεται ότι πρέπει να

έφτασε τα 1,2 τρισεκατοµµύρια τρισεκατοµµυρίων θερµίδες, που σηµαίνει ότι µ’

αυτή την ποσότητα θερµίδων (σε τρόφιµα φυσικά) ολόκληρος ο πληθυσµός της

Γης µας θα µπορούσε να επιζήσει επί 350 εκατοµµύρια χρόνια. Ενώ αν οι θερµίδες

αυτές περιλαµβάνονταν σε µία µόνο τούρτα τότε το ύψος της θα ξεπερνούσε τα

1.400 χιλιόµετρα και το κερασάκι στην κορυφή της θα είχε διάµετρο 120

χιλιοµέτρων!

Η επιφάνεια του Ερµή καλύπτεται επίσης και από τεράστιες χαράδρες µε µήκη

που ξεπερνούν τα 500 χιλιόµετρα και ύψη που ξεπερνούν τα 3.000 µέτρα. Οι

ειδικοί επιστήµονες υπολογίζουν ότι οι χαράδρες αυτές είναι ρήγµατα που

δηµιουργήθηκαν καθώς ο τεράστιος σιδερένιος πυρήνας του Ερµή

συρρικνώνονταν. Η συρρίκνωση αυτή επήλθε µε την αργή στερεοποίησή του, που

σηµαίνει ότι ο Ερµής είναι σήµερα µικρότερος απ’ ότι ήταν πριν από µερικά

δισεκατοµµύρια χρόνια. Ένα τέτοιο ρήγµα ονοµάζεται Santa Maria Rupes µε βάθος

3.200 µέτρων. Αν ρίχνατε µια πέτρα από την κορυφή του ρήγµατος αυτού θα

χρειαζόταν 130 δευτερόλεπτα για να φτάσει στη βάση του, αφού η βαρύτητα του

Ερµή είναι τρεις φορές µικρότερη από την βαρύτητα στη Γη. Ένας άνθρωπος

δηλαδή µε βάρος 75 κιλών στη Γη, στον Ερµή θα είχε βάρος 25 µόνο κιλών.

Η τελική κατάληξη του Ερµή

Το πεπρωµένο του Ερµή είναι διαγεγραµµένο από τώρα. Αφού αυτός είναι ο

πλησιέστερος πλανήτης στον Ήλιο, θα είναι επίσης και ο πρώτος πλανήτης που θα

καταστραφεί όταν ο Ήλιος µας φτάσει στο στάδιο της µετατροπής του σε κόκκινο

γίγαντα. Σε πέντε δισεκατοµµύρια χρόνια από σήµερα, ο Ήλιος θα αρχίσει να

διογκώνεται και η επιφάνειά του θα φτάσει τον Ερµή και θα τον εξαερώσει. Η

ίδια άλλωστε κατάληξη επιφυλάσσεται και για όλους τους άλλους εσωτερικούς

πλανήτες του Ήλιου µας, ο οποίος θα µετατραπεί τότε σ’ έναν πατέρα ο οποίος, σαν

τον αρχαίο θεό Κρόνο, θα καταπιεί τα ίδια του τα παιδιά.

17

Η πρώτη διαστηµική συσκευή που πέρασε από τον Ερµή ήταν ο Μάρινερ 10 ο

οποίος τον επισκέφτηκε τρεις φορές σε περίοδο ενός έτους, από τον Μάρτιο του

1974 έως τον Μάρτιο του 1975. Ο Μάρινερ 10, φωτογράφησε σχεδόν την µισή

επιφάνεια του Ερµή, στέλνοντάς µας 10.000 φωτογραφίες που µας

αποκάλυψαν µία επιφάνεια βλογιοκοµµένη πραγµατικά από µετεωρικούς κρατήρες.

Μια επιφάνεια όπου την ηµέρα τσουρουφλίζεται κυριολεκτικά από ένα τεράστιο Ήλιο

και σε θερµοκρασίες που λιώνουν ακόµη και µέταλλα, ενώ την νύχτα παγώνει από

το κρύο λόγω της έλλειψης οποιασδήποτε ατµόσφαιρας. Παρ’ όλα αυτά υπάρχουν

ορισµένα σηµεία στις πολικές περιοχές του Ερµή που θα µπορούσαν να είναι τα

κύρια σηµεία προσεδάφισης µελλοντικών διαστηµικών αποστολών. Στα σηµεία

αυτά, που είναι προστατευµένα από τις καυτερές ακτίνες του Ήλιου, πρέπει να

υπάρχει ακόµη και σήµερα πάγος και παγωµένο διοξείδιο του άνθρακα,

υπολείµµατα της αρχέγονης εποχής πριν από 4,5 δισεκατοµµύρια χρόνια όταν

πάγωσαν για πρώτη φορά τα υλικά αυτά µετά την γέννηση του πλανήτη. Η

ανάλυση παρόµοιων υλικών από κάποιο µελλοντικό διαστηµόπλοιο θα µας έδινε

σίγουρα πολλές πληροφορίες για την κατάσταση που επικρατούσε τότε. Το δεύτερο

διαστηµόπλοιο που τον επισκέπτεται είναι το MESSENGER, το οποίο έχει

πραγµατοποιήσει τρεις διελεύσεις χαρτογραφώντας το 98% της επιφάνειας του

πλανήτη. Η χαρτογράφηση θα ολοκληρωθεί το 2011, οπότε και αναµένεται να µπει

σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη.

18

Αφροδίτη

Πραγµατική µη επεξεργασµένη φωτογραφία της Αφροδίτης.

Ονοµασία

Άλλες ονόµασίες Έσπερος και Εωσφόρος από τους αρχαίους Έλληνες. Επίσης λέγεται Αυγερινός και Αποσπερίτης.

Χαρακτηριστικά τροχιάς

Αφήλιο 108.942.109 χλµ., (0,72823128 AU)

Περιήλιο 107.476.259 χλµ., (0,7184327 AU)

Ηµιάξονας τροχιάς 108.208.930 χλµ., (0,723332 AU)

Εκκεντρότητα 0,0068

Περίοδος περιφοράς

224,700 ηµέρες, (0,6152 έτη)

Συνοδική περ.Περιφοράς

583,92 ηµέρες[1] Μέση τροχιακήταχύτητα

35,02 χλµ./δευτ., 126.072 χλµ./ώρα

Μέση ανωµαλία 50,44675°

Κλίση τροχιάς 3,39471°( ως προς την Εκλειπτική), 3,86°( ως προς τον Ηλιακό ισηµερινό)

∆ορυφόροι –

Φυσικά χαρακτηριστικά

Ακτίνα ισηµερινού 6.051,8 ± 1,0 χλµ.[2] Πλάτυνση 0[2]

Περιφέρεια ισηµερινού

21.340 χλµ.

Πολική περιφέρεια 21.210 χλµ.

Εµβαδόν επιφάνειας

460.200.000 χλµ.2 Όγκος 9,38·1011 χλµ.3

19

Μάζα 4,8685·1024 χλγρ. Μέση πυκνότητα 5,204 γρµ./εκ.3 Βαρύτητα επιφάνειας 8,87 µ./δευτ.2,

0,904 g Ταχύτητα διαφυγής 10,46 χλµ./δευτ.

Αστρονοµική περίοδοςπεριστροφής

-243,018 ηµέρες

Tαχύτητα περιστροφής 6,52 χλµ./ώρα, (1,81 µ./δευτ.)

Κλίση άξονα 177,3°[1] Λευκαύγεια 0,67

Θερµοκρασία επιφάνειας 735 K,[1] (460 °C)

Φαινόµενο µέγεθος -3,8 έως -4,89

Γωνιακή διάµετρος 9,7"–66,0"[1]

Ατµόσφαιρα

Ατµοσφαιρική πίεση επιφανείας

9,3·106 Νιούτον/µ.2[1] Ατµοσφαιρική σύσταση 96,50% ∆ιοξείδιο του άνθρακα[1]

3,50% Άζωτο 0,0015% ∆ιοξείδιο του θείου 0,007% Αργό 0,002% υδρατµοί 0,0017% Μονοξείδιο του άνθρακα 0,0012% Ήλιο 0,0007% Νέον

Η Αφροδίτη είναι ο δεύτερος σε απόσταση απο τον Ήλιο πλανήτης του

Ηλιακού Συστήµατος. Όταν παρατηρούµε την Αφροδίτη µε γυµνό µάτι είναι το πιο

λαµπερό αντικείµενο στον ουρανό µετά απο τον Ήλιο και τη Σελήνη. Ονοµάζεται από

το λαό Αυγερινός ή Αποσπερίτης.

Ιστορία

Η Αφροδίτη ήταν γνωστή από τους αρχαίους χρόνους, καθώς είναι εύκολα

ορατή στον ουρανό. Στην αρχαιότητα ονοµάζονταν Εωσφόρος ("αυτός που φέρνει

φως") όταν εµφανίζονταν το πρωί και Έσπερος το βράδυ. H θεά Αφροδίτη κατά

τη µυθολογία ήταν η προσωποποίηση της οµορφιάς και η προστάτιδα του έρωτα.

Έτσι είναι προφανής ο λόγος που δόθηκε το όνοµα της πιο λαµπερής θεάς στο

συγκεκριµένο πλανήτη.

20

Θέση στο ηλιακό σύστηµα

Η Αφροδίτη είναι ένας από τους τέσσερις εσωτερικούς, γαιώδεις πλανήτες του

Ηλιακού Συστήµατος. Απέχει κατα µέσο όρο 108 εκατοµµύρια χιλιόµετρα από τον

Ήλιο. Η τροχιά της περιφοράς της Αφροδίτης γύρω από τον Ήλιο είναι σχεδόν

κυκλική, αντίθετα µε τους άλλους πλανήτες των οποίων οι ελλειπτικές τροχιές

παρουσιάζουν µεγαλύτερη εκκεντρότητα. Η περίοδος περιφοράς είναι 0,62 γήινα

έτη. Η ελάχιστη απόσταση απο τη Γη είναι 38 εκατοµµύρια χιλιόµετρα, ενώ η µέγιστη

είναι 257 εκατοµµύρια χιλιόµετρα· έτσι η Αφροδίτη είναι ο πλανήτης που βρίσκεται πιο

κοντά στη Γη.

Φυσικά χαρακτηριστικά

Η Αφροδίτη έχει µάζα 4,87·1024 kg (81,5% της Γης και έκτη στο Ηλιακό Σύστηµα). Η µέση πυκνότητά της είναι

5243 kg/m3. Η διάµετρός της είναι 12.104 km ή το 0,95 της διαµέτρου της Γης, µόλις

650 km µικρότερη από τη Γη. Λόγω της οµοιότητας σε µάζα και µέγεθος,

χαρακτηρίζεται µερικές φορές και αδελφός πλανήτης ή δίδυµος πλανήτης της Γης.

Ωστόσο, οι συνθήκες στην επιφάνεια της Αφροδίτης διαφέρουν σηµαντικά από

αυτές της Γης, λόγω της εξαιρετικά πυκνής ατµόσφαιράς της και της σύστασής της.

Συγκεκριµένα, η ατµοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια της Αφροδίτης είναι 92 ατµόσφαιρες. Μια τέτοια πυκνή ατµόσφαιρα προκαλεί έντονη διάθλαση στο ηλιακό φως και κάποιος παρατηρητής στην επιφάνεια του πλανήτη θα έβλεπε τα αντικείµενα καµπυλωµένα. Επιπλέον, αποτελείται κατά 96,5% από διοξείδιο του άνθρακα και κατά 3,5% από άζωτο. Το βασικό συστατικό των νεφώσεων πάνω από το στρώµα του διοξειδίου του άνθρακα, είναι θειικό οξύ. Το διοξείδιο του άνθρακα και το θειικό οξύ, συνδυασµένα στην ατµόσφαιρα της Αφροδίτης συντηρούν ένα έντονο φαινόµενο του θερµοκηπίου. Για αυτό το λόγο, σε συνδυασµό και µε την µεγάλη πυκνότητα της ατµόσφαιρας, η Αφροδίτη έχει µία εξαιρετικά υψηλή µέση επιφανειακή θερµοκρασία, που διατηρείται σχεδόν σταθερή στους 460 oC (αρκετή για να λιώσει ένα κοµµάτι µόλυβδο), υψηλότερη ακόµα και από τον πλησιέστερο στον Ήλιο πλανήτη, τον Ερµή.

Η σύσταση της Αφροδίτης είναι παρόµοια µε αυτή της Γης. Η επιφάνειά της έχει πάρα πολλά (πάνω από

1.600) ηφαίστεια, ηφαιστειακούς κρατήρες, όρη και πεδιάδες λάβας. Όµως αυτό δε

σηµαίνει ότι η Αφροδίτη είναι σήµερα γεωλογικά ενεργή. Η δραστηριότητα των

ηφαιστείων της Αφροδίτης έχει τερµατιστεί εδώ και

500 εκατοµµύρια χρόνια, σύµφωνα µε τις ενδείξεις. ∆εν υπάρχει επίσης ούτε τεκτονική δραστηριότητα.

Η περίοδος περιστροφής γύρω από τον άξονά της (η ηµέρα της Αφροδίτης)

διαρκεί 243 γήινες ηµέρες, µε διαφορά η πλέον αργή περιστροφή µεταξύ των 8

µεγάλων πλανητών του Ηλιακού Συστήµατος. Επιπλέον, περιστρέφεται κατά την

ανάδροµη φορά, δηλαδή από τα ανατολικά προς τα δυτικά. Λόγω της

«ανάποδης» περιστροφής της, ωστόσο, το µήκος της ηλιακής ηµέρας είναι

σηµαντικά µικρότερο - για έναν παρατηρητή στην επιφάνεια της Αφροδίτης, το

21

χρονικό διάστηµα από την µία ανατολή Ηλίου µέχρι την επόµενη θα ήταν

116,75 γήινες ηµέρες. Ακόµα και έτσι πάντως, το ένα ηµισφαίριο είναι στο απόλυτο

σκοτάδι επί 58 µέρες, ενώ το άλλο δέχεται όλη την ηλιακή ακτινοβολία επί άλλες

58. Αυτό έχει σαν αποτέλεσµα την εµφάνιση στην ανώτερη ατµόσφαιρά της

σφοδρών ανέµων. Αυτοί, σε συνδυασµό µε την µεγάλη πυκνότητα της ατµόσφαιρας

και το έντονο φαινόµενο του θερµοκηπίου ισοκατανέµουν τη θερµοκρασία και έτσι δεν

υπάρχει µεγάλη θερµοκρασιακή διαφορά ανάµεσα στα δυο ηµισφαίρια.

Η Αφροδίτη δεν έχει φυσικούς δορυφόρους, ούτε δακτύλιους.

Ο πλανήτης διαθέτει µαγνητικό πεδίο, το οποίο όµως είναι πολύ πιο αδύναµο από

αυτό της Γης. Από αυτό το γεγονός προκύπτει το συµπέρασµα ότι η Αφροδίτη δε

διαθέτει ρευστό πυρήνα.

Θέση στον ουρανό

Η Αφροδίτη είναι ορατή

µε γυµνό µάτι από τη Γη.

Μπορεί κανείς να τη δει είτε

νωρίς το πρωί, πριν την

ανατολή του Ηλίου, ή λίγο

µετά τη δύση του Ηλίου. Το

επίπεδο της τροχιάς της

Αφροδίτης γύρω από τον

Ήλιο είναι σχεδόν ίδιο µε

αυτό της Γης· έτσι,

παρατηρούνται από τη Γη

διαβάσεις της Αφροδίτης

µπροστά από τον

ηλιακό δίσκο. Αυτές

συµβαίνουν κάθε 120 έτη,

σε

ζευγάρια δυο διαβάσεων µε διαφορά

Σύγκριση µεγέθους των πλανητών (απο αριστερά

προς τα δεξιά):

Ερµής, Αφροδίτη, Γη, και Άρης.

22

οκτώ χρόνων η µία από την άλλη. Η πιο πρόσφατη διάβαση

έγινε το 2004 και η επόµενη θα συµβεί το 2012. Εκτός από

εντυπωσιακά φαινόµενα, όταν παρατηρούνται µε τηλεσκόπιο,

οι διαβάσεις της Αφροδίτης αποτέλεσαν και τη βάση για

πολύ χρήσιµα αστρονοµικά πειράµατα, καθώς επέτρεψαν τη

µέτρηση της απόστασης της Γης από τον Ήλιο µε σχετικά µεγάλη

ακρίβεια.

Τροχιά και περιστροφή

Η Αφροδίτη βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον ήλιο σε µια

µέση απόσταση 108 εκατοµµύρια χλµ, και ολοκληρώνει µία

τροχιά κάθε 224,65 ηµέρες. Αν και όλες οι πλανητικές τροχιές

είναι ελλειπτικές, η τροχιά της Αφροδίτης είναι η πιο «στρογγυλή»,

µε εκκεντρότητα 0,068.

Όταν η Αφροδίτη βρίσκεται µεταξύ της Γης και του Ήλιου, σε

θέση που ονοµάζεται κατώτερη σύνοδος, πλησιάζει τη Γη

περισσότερο από οποιονδήποτε άλλο πλανήτη, και βρίσκεται

σε απόσταση περίπου 40 εκατοµµύρια χλµ. Αυτό συµβαίνει κάθε

584 ηµέρες κατά µέσο όρο.

Η Αφροδίτη περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της µιά φορά

κάθε 243 ηµέρες, εκτελώντας έτσι την πιο αργή περιστροφή από

οποιονδήποτε άλλο πλανήτη. Λόγω του ότι η περιφορα της γύρω

από τον Ήλιο διαρκεί κάπως λιγότερο, 224,7 γήινες µέρες,

παρουσιάζει το παράδοξο ότι µία αστρική ηµέρα στην

Αφροδίτη διαρκεί περισσότερο από ένα έτος (243 και 224,7

γήινων ηµερών αντίστοιχα). Εντούτοις, η διάρκεια της ηλιακής

ηµέρας στην Αφροδίτη είναι σηµαντικά πιο µικρή από την

αστρική ηµέρα. Για έναν παρατηρητή στην επιφάνεια της

Αφροδίτης ο χρόνος από µία ανατολή στην επόµενη θα ήταν

116,75 µέρες, ενώ η κατεύθυνση της κίνησης του ήλιου στον

ουρανό θα ήταν από την δύση πρός την ανατολή. Στον

ισηµερινό, η Αφροδίτη περιστρέφεται µε µόλις 6,5 km/h, ενώ στη

Γη η αντίστοιχη ταχύτητα περιστροφής στον ισηµερινό είναι

1.600 km/h.

23

Εξερεύνηση

Η Αφροδίτη είναι ο πιο εύκολα προσεγγίσιµος πλανήτης του

ηλιακού συστήµατος για αποστολές από τη Γη· ένα ταξίδι έως

αυτήν απαιτεί, µε τη σηµερινή τεχνολογία, µολις τέσσερις µήνες.

Έτσι, υπήρξε στόχος πολλών µη επανδρωµένων εξερευνητικών

διαστηµικών αποστολών κυρίως από τις ΗΠΑ και τη Σοβιετική

Ένωση, όµως το ενδιαφέρον ατόνησε κάπως όταν

διαπιστώθηκαν οι ακραίες συνθήκες που επικρατούν στην

επιφάνειά της. Προηγουµένως, πιστευόταν ότι κάτω από τα

πυκνά σύννεφα µπορεί να υπήρχαν ωκεανοί και ενδεχοµένως

ζωή, κάτι εντελώς αντίθετο από αυτό που συµβαίνει πραγµατικά.

Η πρώτη επιτυχηµένη αποστολή ήταν ο Mariner 2 των

Αµερικανών, που µας έστειλε τις πρώτες κοντινές φωτογραφίες

από τον πλανήτη το 1962. Ακολούθησε η σειρά Venera των

Σοβιετικών, που κατάφερε την πρώτη προσεδάφιση µε το Venera

3 του 1966 -την πρώτη προσεδάφιση ανθρώπινης κατασκευής

σε άλλο πλανήτη που ακολούθησαν τον επόµενο χρόνο τα

Venera 4 και Mariner 5. Η πρώτη "µαλακή" προσεδάφιση στον

πλανήτη έγινε µε το Venera 7 του 1970 -πριν από αυτή την

αποστολή, όλες οι υπόλοιπες είτε παρατήρησαν τον πλανήτη από

τροχιάς είτε συντρίφτηκαν από την υψηλή πίεση της

ατµόσφαιρας. Οι Σοβιετικοί συνέχισαν να στέλνουν

διαστηµοσυσκευές της σειράς Venera στην Αφροδίτη έως και

το 1983, κάνοντας αναλύσεις του εδάφους και της ατµόσφαιρας

και παίρνοντας φωτογραφίες της επιφάνειας (για πρώτη φορά

µε το Venera 9 του 1975).

Το επόµενο βήµα στην εξερεύνηση του πλανήτη έγινε µε τη

διαστηµοσυσκευή Magellan της NASA που έφτασε στην Αφροδίτη

το 1989 και χαρτογράφησε για τέσσερα χρόνια µε ραντάρ το

µεγαλύτερο µέρος του πλανήτη, αποκαλύπτοντας τα

χαρακτηριστικά της επιφάνειας, τους µηχανισµούς που τη

διαµορφώνουν καθώς και το µαγνητικό πεδίο του πλανήτη.

Το 2006 εκτοξεύτηκε η πρώτη Ευρωπαϊκή αποστολή προς την

Αφροδίτη, το Venus Express, που θα µείνει σε τροχιά γύρω της

για ενάµισι χρόνο και θα µελετήσει κυρίως την ατµόσφαιρά της

σε διάφορα µήκη κύµατος, καθώς και το κλίµα και την

επιφανειακή θερµοκρασία.

24

Αστρονοµική ναυτιλία

Ο πλανήτης Αφροδίτη περιλαµβάνεται στους λεγόµενους

ναυτιλιακούς πλανήτες, οι οποίοι λαµβάνονται υπόψη σε

µετρήσεις για τις ανάγκες επίλυσης προβληµάτων προσδιορισµού

γεωγραφικού στίγµατος. Η ΓΗ

Η Γη είναι ο πλανήτης στον οποίο κατοικούν οι άνθρωποι, καθώς και εκατοµµύρια άλλα είδη, και ο µοναδικός πλανήτης στον οποίο γνωρίζουµε ότι υπάρχει ζωή. Είναι ο τρίτος σε απόσταση πλανήτης από τον Ήλιο, ο πέµπτος µεγαλύτερος σε µάζα από τους πλανήτες του ηλιακού συστήµατός µας και ο µεγαλύτερος µεταξύ των τεσσάρων πλανητών που διαθέτουν στερεό φλοιό. Ο πλανήτης σχηµατίστηκε πριν από 4,5 δισεκατοµµύρια (4,5•109) έτη, έχει δε έναν φυσικό δορυφόρο, την Σελήνη.

Ο αστρονοµικός συµβολισµός της γης αποτελείται από έναν περικυκλωµένο σταυρό, αναπαριστώντας έναν µεσηµβρινό και έναν παράλληλο· µία παραλλαγή, τοποθετεί τον σταυρό πάνω από τον κύκλο

25

∆ΟΜΗ

Το εσωτερικό της Γης είναι διαχωρισµένο σε ένα πυριτικό εξωτερικό φλοιό, ο οποίος είναι συµπαγής, έναν ηµίρρευστο µανδύα, έναν ρευστό εξωτερικό πυρήνα ο οποίος είναι αρκετά πιο ιξώδης από τον µανδύα, καθώς και έναν στερεό εσωτερικό πυρήνα. Ο ρευστός εξωτερικός πυρήνας δηµιουργεί ένα ασθενές µαγνητικό πεδίο λόγω της θερµικής µεταφοράς του ηλεκτρικά αγώγιµου υλικού του.

Νέο υλικό αναβλύζει συνεχώς στην επιφάνεια της Γης από το εσωτερικό, µε την βοήθεια των ηφαιστείων και των ρωγµών στις µεσοωκάνειες ράχες. Το µεγαλύτερο µέρος του γήινου φλοιού δεν είναι γηραιότερο από 100 εκατοµµύρια (1•108) έτη· τα αρχαιότερα τµήµατα του φλοιού είναι περί τα 4,4 δισεκατοµµύρια (4,4•109) έτη

Συνολικά, η Σύσταση της Γης κατά µάζα είναι:

1.33,1% Σίδηρος

2.27,2% Οξυγόνο

3.17,2% Πυρίτιο

4.15,9% Μαγνήσιο

5.1,6% Νικέλιο

6.1,6% Ασβέστιο

7.1,5% Αργίλιο

8.0,7% Θείο

9.0,25% Νάτριο

10.0,071% Τιτάνιο

11.0,019% Κάλιο

12.0,86% Άλλα στοιχεία

Ο ΠΥΡΗΝΑΣ

Η µέση πυκνότητα της Γης είναι 5.515 kg/m3, κατατάσσοντάς την ως τον πυκνότερο πλανήτη του ηλιακού συστήµατος. Αφού η µέση πυκνότητα των επιφανειακών υλικών είναι περί τα 3.000 kg/m3, συµπεραίνεται πως η πυκνότητα πρέπει να είναι ιδιαίτερα αυξηµένη στον πυρήνα. Στα πρώτα στάδια της δηµιουργίας του πλανήτη, πριν 4,5 δισεκατοµµύρια (4,5•109)

26

χρόνια, η Γη ήταν ολοσχερώς σε ρευστή κατάσταση, λόγω δε της βαρύτητας, πυκνότερα υλικά έρρευσαν προς το κέντρο κατά τη διάρκεια µίας διαδικασίας που καλείται πλανητική διαφοροποίηση, ενώ τα λιγότερο πυκνά υλικά έµειναν στην επιφάνεια. Ως αποτέλεσµα, ο πυρήνας αποτελείται κυρίως από σίδηρο (80%) καθώς και νικέλιο και πυρίτιο· ωστόσο άλλα πυκνά (πυκνότερα µάλιστα) υλικά όπως το ουράνιο και ο µόλυβδος, είναι είτε σπάνια για να αποτελούν σηµαντικό ποσοστό του πυρήνα, είτε έχουν την ιδιότητα να προσκολλώνται σε ελαφρύτερα υλικά και γι' αυτό απαντώνται κυρίως στον φλοιό.

Ο πυρήνας χωρίζεται σε δύο µέρη, έναν στερεό εσωτερικό πυρήνα µε µία ακτίνα γύρω στα 1.250 χλµ. και έναν ρευστό εξωτερικό πυρήνα µε µία ακτίνα γύρω στα 3.500 χλµ. Ο εσωτερικός πυρήνας πιστεύεται πως είναι στερεός και πως αποτελείται κυρίως από σίδηρο και νικέλιο. Ορισµένοι συµφωνούν πως ο εσωτερικός πυρήνας είναι στην µορφή του µονοκρυσταλλικού σιδήρου. Ο εξωτερικός πυρήνας που περιβάλλει τον εσωτερικό και εκτιµάται πως αποτελείται από ρευστό σίδηρο αναµεµειγµένο µε ρευστό νικέλιο και ίχνη ελαφρύτερων στοιχείων. Είναι γενικά παραδεκτό πως η θερµική µεταφορά στον εξωτερικό πυρήνα σε συνδυασµό µε την διέγερση από την περιστροφή της Γης (βλ. ∆ύναµη Coriolis), προκαλεί το γήινο µαγνητικό πεδίο µέσω µίας διεργασίας γνωστή ως Θεωρία του ∆υναµό. Ο στερεός εσωτερικός πυρήνας είναι αρκετά θερµός ώστε να διατηρεί ένα µόνιµο µαγνητικό πεδίο (βλ. Θερµοκρασία Curie), πιθανό είναι όµως να δρα ως σταθεροποιητής προς το µαγνητικό πεδίο που γεννάται από τον εξωτερικό πυρήνα.

Κατά µία άλλη θεωρία, ο γήινος πυρήνας αποτελείται από υδρογόνο και ήλιο, τα οποία βρίσκονται στην ίδια κατάσταση µε αυτήν του Ηλίου. Στον πυρήνα συµβαίνουν παρόµοιες πυρηνικές αντιδράσεις, όπως στον Ήλιο, γι' αυτό και παραµένει σε ρευστή κατάσταση, χωρίς να έχει ψυχθεί.

Σύµφωνα µε πρόσφατες ενδείξεις εικάζεται πως ο εσωτερικός πυρήνας της Γης, ίσως περιστρέφεται ελαφρώς ταχύτερα από τον υπόλοιπο πλανήτη, πιθανώς κατά 2° ανά έτος.

Είναι εµφανές ότι και οι δύο πιο πάνω θεωρίες προσπαθούν να εξηγήσουν τα φαινόµενα που παρατηρούνται στην γήινη επιφάνεια, ωστόσο παραµένουν στο επίπεδο της θεωρίας, χωρίς να έχει υπάρξει απτή απόδειξη για καµία από αυτές.

Ο ΜΑΝ∆ΥΑΣ

Ο µανδύας της Γης εκτείνεται σε ένα βάθος 2.890 χλµ.. Η πίεση, στην βάση του µανδύα είναι ~ 1,4 εκατοµµύρια φορές µεγαλύτερη της ατµοσφαιρικής πίεσης (~140 GPa). Αποτελείται κατά µεγάλο µέρος από υλικά πλούσια σε

27

σίδηρο και µαγνήσιο. Το σηµείο τήξεως ενός υλικού εξαρτάται από την πίεση. Εφόσον η πίεση αυξάνει αρκετά κατά βάθος του µανδύα, το χαµηλότερο τµήµα είναι σχεδόν στερεό ενώ το ανώτερο τµήµα είναι πλαστικό (ηµιτηγµένο). Το ιξώδες του ανώτερου µανδύα κυµαίνεται µεταξύ 1021 και 1024 Pa·s, ανάλογα µε το βάθος [2]. Έτσι ο ανώτερος µανδύας µπορεί να ρεύσει αρκετά αργά.

Η εξήγηση του γεγονότος πως ενώ ο εξωτερικός πυρήνας είναι ρευστός, ο κατώτερος µανδύας είναι στερεός/πλαστικός, βρίσκεται στο ανώτερο σηµείο τήξεως των πλούσιων σε σίδηρο κραµάτων του µανδύα από τον σχεδόν καθαρό σίδηρο του πυρήνα. Ο δε εσωτερικός πυρήνας είναι στερεός λόγω της εξαιρετικά µεγάλης πίεσης κοντά στο κέντρο του πλανήτη.Ο µανδύας αντιπροσωπεύει το µεγαλύτερο µέρος του όγκου της Γης83%Αποτελείται από πολύ θερµά πυκνόρευστα υλικά.

Ο ΦΛΟΙΟΣ

Ο φλοιός κυµαίνεται µεταξύ 5 και 70 km σε βάθος. Τα λεπτά τµήµατα του φλοιού είναι κάτω από τους ωκεανούς (ωκεάνιος φλοιός) και αποτελούνται από πυκνά πετρώµατα µαγνησίου, σιδήρου και πυριτίου. Τα παχύτερα τµήµατα του φλοιού είναι τα ηπειρωτικά τα οποία είναι λιγότερο πυκνά από τα ωκεάνια και αποτελούνται από πετρώµατα πλούσια σε νάτριο, αλουµίνιο και πυρίτιο. Το όριο µεταξύ του φλοιού και του µανδύα παρουσιάζεται σε δύο διαφορετικές φάσεις: Αρχικά, µέσω µίας ασυνέχειας στην ταχύτητα των σεισµικών κυµάτων γνωστή ως ασυνέχεια του Mohorovicic ή απλά Moho. Η αιτία του Moho φαίνεται να οφείλεται στην αλλαγή της σύστασης των πετρωµάτων. Η δεύτερη φάση είναι µία χηµική ασυνέχεια η οποία έχει παρατηρηθεί σε βαθιά τµήµατα του ωκεάνιου φλοιού τα οποία έχουν εισχωρήσει στον ηπειρωτικό φλοιό και παρατηρούνται ως οφιολιθικές ακολουθίες.

ΒΙΟΣΦΑΙΡΑ

Η Γη είναι το µόνο µέρος που γνωρίζουµε όπου υπάρχει ζωή. Συχνά λέµε πως η ζωή του πλανήτη, σχηµατίζει την «Βιόσφαιρα». Η βιόσφαιρα εκτιµάται πως άρχισε να εξελίσσεται πριν 3,5 δισεκατοµµύρια (3,5•109) χρόνια. Η βιόσφαιρα µπορεί να ταξινοµηθεί σύµφωνα µε ζώνες γεωγραφικού πλάτους που περιέχουν σχετιζόµενη χλωρίδα και πανίδα. Οι πολικές ζώνες είναι αραιές σε ζωή, ενώ αντίθετα, τα περισσότερα γνωστά είδη ζωής βρίσκονται στον Ισηµερινό.

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

Η Γη έχει µία σχετικά πυκνή ατµόσφαιρα η οποία αποτελείται από 78% άζωτο, 21% οξυγόνο και 1% αργό, µε ίχνη από άλλα αέρια, συµπεριλαµβανοµένων διοξείδιο του άνθρακα και υδρατµούς. Η ατµόσφαιρα

28

δρα ως ένα παρέµβληµα µεταξύ της Γης και του Ηλίου. Η σύσταση της ατµόσφαιρας της γης είναι ασταθής, η δε ισορροπία διατηρείται από την βιόσφαιρα. Τα στρώµατα της ατµόσφαιρας, δηλαδή η τροπόσφαιρα, η στρατόσφαιρα, η µεσόσφαιρα, η θερµόσφαιρα και η εξώσφαιρα, µεταβάλλονται από τόπο σε τόπο και εξαρτώνται και από τις εποχιακές µεταβολές.

Θεωρείται ότι η παρούσα σύσταση της ατµόσφαιρας είναι αποτέλεσµα της δράσης ζώντων οργανισµών. Ο εµπλουτισµός της ατµόσφαιρας της Γης µε οξυγόνο άρχισε πριν περίπου 2,45 δις χρόνια. Μια µελέτη πετρωµάτων από τη Νότια Αφρική, ηλικίας 2,5 µε 2,65 δις χρόνων έδειξε ότι ένα υπόστρωµα µικροοργανισµών παρήγαγε οξυγόνο. Τότε η σύσταση της ατµόσφαιρας δεν ήταν σταθερή και ανά περιόδους γινόταν πλούσια σε υδρογονάνθρακες, οι οποίοι έκαναν την ατµόσφαιρα οµιχλώδη, όπως είναι η σηµερινή ατµόσφαιρα του Τιτάνας. Η αιτία αυτών των αυξοµειώσεων ήταν η βιοσύνθεση µεθανίου.[3]

Υ∆ΡΟΣΦΑΙΡΑ

Η Γη είναι ο µόνος πλανήτης του Ηλιακού µας Συστήµατος όπου στην επιφάνειά της κυριαρχεί το υγρό στοιχείο. Το νερό καλύπτει το 71% της γήινης επιφάνειας (από το οποίο 97% είναι θαλάσσιο νερό και 3% γλυκό νερό [3] (πιθανολογείται το 1,8%) και την χωρίζει σε πέντε ωκεανούς και επτά ηπείρους. Η τροχιά της Γης σε συνδυασµό µε την ηφαιστειακή δραστηριότητα, τη βαρύτητα, το φαινόµενο του θερµοκηπίου, το µαγνητικό πεδίο και την ατµόσφαιρα πλούσια σε οξυγόνο είναι οι βασικές αιτίες που κάνουν τη Γη τον πλανήτη του νερού.

Αν και η τροχιά της Γης είναι αρκετά αποµακρυσµένη ώστε να διατηρεί υγρό νερό, το φαινόµενο του θερµοκηπίου αποτρέπει το νερό από το να παγώσει,

29

διατηρώντας την µέση θερµοκρασία της Γης στους 15 βαθµούς Κελσίου πάνω από το σηµείο πήξης. Παλαιοντολογικές ενδείξεις δείχνουν πως κάποια στιγµή µετά την αποίκηση των ωκεανών από τα µπλε-πράσινα βακτήρια, πριν 600 εκατοµµύρια χρόνια, το φαινόµενο του θερµοκηπίου κατέρρευσε, µε αποτέλεσµα την ολική ψύξη της Γης και την πιθανή πήξη όλων των ωκεανών για µία περίοδο από 10 - 100 εκατοµµύρια χρόνια, σε ένα γεγονός που καλείται «Γη - Χιονόµπαλα» («Snowball Earth»).

Σε άλλους πλανήτες, όπως στην Αφροδίτη, ο ατµός καταστρέφεται από την ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία και το υδρογόνο ιονίζεται και αποµακρύνεται από τον πλανήτη µέσω του ηλιακού ανέµου. Αυτή είναι µία υπόθεση για την έλλειψη νερού στην Αφροδίτη, χωρίς υδρογόνο, το νερό αντιδρά µε τα στερεά της επιφάνειας δηµιουργώντας οξείδια.

Στην ατµόσφαιρα της Γης, ένα στρώµα όζοντος στην στρατόσφαιρα, απορροφά το µεγαλύτερο µέρος της ηλιακής υπεριώδους ακτινοβολίας, αποτρέποντας την αποσύνθεση του νερού. Επιπλέον, η µαγνητόσφαιρα, αποτρέπει την αλληλεπίδραση µεταξύ των στοιχείων της ατµόσφαιρας και του ηλιακού ανέµου.

Τέλος, τα ηφαίστεια εκπέµπουν συνεχώς ατµούς από το εσωτερικό. Η τεκτονική των πλακών της Γης ανακυκλώνουν τον άνθρακα και το νερό, καθώς οι ασβεστόλιθοι εισέρχονται στον µανδύα και εξέρχονται µέσω των ηφαιστείων ως ατµός και διοξείδιο του άνθρακα. Εκτιµάται πως τα συστατικά του µανδύα περιέχουν τουλάχιστον 10 φορές την ποσότητα του νερού των ωκεανών, αν και το µεγαλύτερο µέρος είναι παγιδευµένο και ποτέ δεν απελευθερώνεται στην ατµόσφαιρα.

ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ

Οι θερµοκρασίες στο εσωτερικό της Γης φθάνουν ως τους 5.650 ± 600 βαθµούς K. Η εσωτερική θέρµανση του πλανήτη είχε ως έναρξη την διαδικασία της συσσωµάτωσής του, έπειτα συνεχίστηκε µέσω της διάσπασης των ραδιενεργών στοιχείων όπως του ουρανίου, θορίου και κάλιου. Η ροή θερµότητας από το εσωτερικό του πλανήτη προς την επιφάνεια είναι µόνο το 1/20.000 (0,005%) της ενέργειας που λαµβάνεται από τον Ήλιο.

ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΗΣ ΓΗΣ

Ο Πλανήτης Γη πραγµατοποιεί τέσσερις κινήσεις:

1.Την Περιστροφή, γύρω από τον άξονά της.

2.Την Περιφορά, γύρω από τον Ήλιο,

3.Την Ηλιακή µεταβατική περιφορά, που πραγµατοποιεί ακολουθώντας την περιστροφή του Ηλιακού συστήµατος και

30

4.Την Γαλαξιακή µεταβατική περιφορά, που πραγµατοποιεί ακολουθώντας την περιστροφή του Γαλαξία.

Οι δύο πρώτες είναι και οι σηµαντικότερες. Οι δύο τελευταίες, µειωµένου ενδιαφέροντος, παρουσιάζουν επιπρόσθετα εκτός των περιστροφών και τροχιακές περιφορές στον αστρικό χώρο που θα µπορούσαν έτσι να συναθροιστούν σε έξι (6).

Η ΓΗ ΣΤΟ ΗΛΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

Η περίοδος περιστροφής της γης περί τον άξονα της είναι 23 ώρες, 56 λεπτά και 4.09 δευτερόλεπτα (µία αστρική ηµέρα). Έτσι παρατηρώντας από την γη τα ουράνια σώµατα, η κύρια φαινόµενη κίνησή τους είναι από τα ανατολικά προς τα δυτικά µε µία ταχύτητα 15°/ ώρα = 15'/λεπτό, λ.χ. µία ηλιακή ή σεληνιακή διάµετρο ανά δύο λεπτά.

Η περιφορά της Γης γύρω από τον Ήλιο διαρκεί 365,2564 µέσες ηλιακές ηµέρες (ή ένα αστρικό έτος). Παρατηρώντας από τη Γη, είναι µία φαινόµενη κίνηση του Ήλιου ως προς τα αστέρια ~ 1°/ ηµέρα ή µία ηλιακή ή σεληνιακή διάµετρο κάθε 12 ώρες, σε αντίθετη διεύθυνση από την κύρια φαινόµενη κίνηση (λόγω περιστροφής).

31

Η Γη έχει έναν Φυσικό ∆ορυφόρο, την Σελήνη, η οποία περιφέρεται γύρω από την γη κάθε 27,3 ηµέρες (αστρικός µήνας). Παρατηρώντας από την γη την κίνηση, φαίνεται να κινείται µε 12 °/ ηµέρα (µία σεληνιακή διάµετρο την ώρα), σε αντίθετη διεύθυνση από την κύρια φαινόµενη κίνηση. Λόγω της συνδυασµένης περιφοράς γύρω από τον ήλιο, ο χρόνος που µεσολαβεί µεταξύ δύο ίδιων φάσεων της σελήνης (π.χ. από πανσέληνο σε πανσέληνο) διαρκεί λίγο περισσότερο, για την ακρίβεια 29,54 ηµέρες - η περίοδος αυτή ονοµάζεται συνοδικός µήνας (χονδρικά 30 ηµέρες ή έναν ηµερολογιακό µήνα).

Με σηµείο αναφοράς τον Βόρειο Πόλο της Γης, η κίνηση της Γης, της Σελήνης και της αξονικής περιστροφής, είναι όλες αντίθετα στην φορά των δεικτών του ρολογιού.

Τα τροχιακά και αξονικά επίπεδα δεν είναι ακριβώς ευθυγραµµισµένα: Το τροχιακό επίπεδο Γης-Ηλίου ή αλλιώς Εκλειπτική (σχεδόν 23,5° και η κλίση αυτή είναι η αιτία των εποχών του έτους) και το τροχιακό επίπεδο Γης-Σελήνης, σχηµατίζουν γωνία ~ 5° ( αν ήταν απόλυτα ευθυγραµµισµένα, θα είχαµε µία έκλειψη Ηλίου ή Σελήνης κάθε µήνα).

Η Σφαίρα του Hill της γης έχει µία ακτίνα 1,5 Gm, µέσα στην οποία ο µόνος φυσικός δορυφόρος µπορεί και περιφέρεται.

32

Η ΣΕΛΗΝΗ Η Σελήνη είναι (ο µοναδικός) φυσικός δορυφόρος της Γης και ο πέµπτος µεγαλύτερος φυσικός δορυφόρος του ηλιακού συστήµατος. Πήρε το όνοµά του από την Σελήνη, αρχαιοελληνική θεά του δορυφόρου αυτού. Λέγεται επίσης «Φεγγάρι» στη δηµοτική γλώσσα, λιγότερο επίσηµα ή ποιητικά. Αποτελείται από στερεά υλικά µε σύσταση παρόµοια µε αυτή της Γης. Είναι το φωτεινότερο σώµα στην ουράνια σφαίρα µετά τον Ήλιο, επειδή είναι και το κοντινότερο στη Γη ουράνιο σώµα. Εξαιτίας αυτής της εγγύτητας, η Σελήνη έχει ισχυρή βαρυτική επίδραση στη Γη (παλιρροϊκή αλληλεπίδραση), προκαλώντας φαινόµενα όπως οι παλίρροιες, αλλά και επηρεάζοντας τον άξονα περιστροφής της.

Αστρονοµικά δεδοµένα

Η µέση απόσταση Γης - Σελήνης είναι 384.403 χιλιόµετρα (παρατηρείται οτι αυτή η απόσταση αυξάνεται κατά περίπου 0.2 εκατοστά το µήνα και αυτό συµβαίνει λόγω των παλιρροϊκών δυνάµεων). Η διάµετρος της σελήνης είναι 3.476 χιλιόµετρα (περίπου το 1/4 της γήινης). Η βαρύτητα στην επιφάνεια της Σελήνης είναι σε ένταση το 1/6 περίπου αυτής της Γης. Περιστρέφεται στον ελαφρώς κεκλιµένο άξονά της σε 27 ηµέρες 7 ώρες και 43 λεπτά, ακριβώς στον ίδιο χρόνο που διαρκεί η τροχιακή περιφορά της γύρω από τη Γη. Αυτός ο συντονισµός είναι και ο λόγος που από τη γη βλέπουµε πάντα την ίδια όψη της, κάτι που οφείλεται στην βαρυτική έλξη από τη Γη. Η Γη και η σελήνη βαρυτικά είναι ένα ενιαίο σώµα µε κοινό βαρυτικό κέντρο . Συνέπεια των παραπάνω είναι πως ορατό στη γη είναι το 59% της επιφάνειάς της. Οι εκλείψεις Ηλίου προκαλούνται από τη Σελήνη, όταν αυτή περνά φαινοµενικά µπροστά από το ήλιο, σκιάζοντας µέρος της Γης, αντίθετα µε τις εκλείψεις Σελήνης που προκαλούνται οµοίως από τον πλανήτη Γη.

Σχηµατισµός

Αρκετοί µηχανισµοί έχουν προταθεί για το σχηµατισµό της Σελήνης 4,527 ± 0,010 δισεκατοµµύρια χρόνια πριν, περίπου 30-50 εκατοµµύρια χρόνια µετά

33

τον σχηµατισµό του ηλιακού συστήµατος. Σε αυτούς τους µηχανισµούς περιλαµβάνονται: η αποκοπή της Σελήνης από το φλοιό της Γης από φυγόκεντρες δυνάµεις, η οποία θα απαιτούσε υπερβολικά µεγάλη αρχική ταχύτητα περιστροφής της Γης, η βαρυτική σύλληψη µίας προσχηµατισµένης Σελήνης, η οποία θα απαιτούσε ανέφικτα εκτεταµένη ατµόσφαιρα της Γης να διαχέει την ενέργεια της στο σηµείο που διέρχεται η Σελήνη, και τη συν-δηµιουργία της Γης και της Σελήνης από κοινού στον αρχέγονο δίσκο προσαύξησης, το οποίο δεν εξηγεί την έλλειψη του µεταλλικού σιδήρου στο φεγγάρι. Αυτές οι υποθέσεις, επίσης, δεν µπορούν να εξηγήσουν την υψηλή στροφορµή στο σύστηµα Γης-Σελήνης. Ο πιο πιθανός µηχανισµός είναι η σύγκρουση ενός πλανήτη µε τη νεαρή Γη. Μετά τη σύγκρουση τα σωµατιδία που εκτινάχθηκαν στο διάστηµα τέθηκαν σε τροχιά γύρω από τη Γη και στο τέλος σχηµάτισαν τη Σελήνη. Οι γιγάντιες συγκρούσεις πιστεύεται ότι ήταν κοινές στις αρχές του Ηλιακού Συστήµατος. Προσοµοιώσεις σε ηλεκτρονικό υπολογιστή που αναπαράγουν µία τεράστια σύγκρουση είναι συνεπείς µε τις µετρήσεις της στροφορµής του συστήµατος Γης-Σελήνης, και το µικρό µέγεθος του πυρήνα της Σελήνης. ∆είχνουν επίσης ότι η περισσότερη από τη Σελήνη προήλθε από σύγκρουση, όχι από την πρωτο-Γη. Ωστόσο, οι µετεωρίτες δείχνουν ότι και άλλα εσωτερικά σώµατα του ηλιακού συστηµάτος, όπως ο Άρης και η Εστία έχουν πολύ διαφορετικές συγκεντρώσεις όσον αφορά τα ισότοπα του οξυγόνου και του βολφραµίου απ ότι µε τη Γη, ενώ η Γη και η Σελήνη έχουν σχεδόν ταυτόσηµες ισοτοπικές συνθέσεις. Μετά την ανάµειξη του εξατµιθέντος υλικού κατά τη διαµόρφωσης της Γης και της Σελήνης θα µπορούσε να εξισωθούν οι ισοτοπικές συνθέσεις τους, αν και αυτό συζητείται.

Εξερεύνηση της σελήνης

Το 1969, οι Νηλ Άρµστρονγκ (Neil Armstrong) και Μπαζ Όλντριν (Buzz Aldrin) κατά την αποστολή Απόλλων 11 του διαστηµικού προγράµµατος «Απόλλων» (Apollo) έγιναν οι πρώτοι άνθρωποι που πάτησαν στην επιφάνεια της Σελήνης. Ακολούθησαν άλλοι δέκα αστροναύτες κατά τις αποστολές Απόλλων 12, Απόλλων 14, Απόλλων 15, Απόλλων 16 και τελευταία την Απόλλων 17 το 1972. Η επιστροφή του ανθρώπου στη Σελήνη προβλέπεται περίπου το 2020, µε το Πρόγραµµα Ωρίων της NASA, ενώ υπάρχουν σχέδια για επανδρωµένη αποστολή και από τους Κινέζους. Στις 13 Νοεµβρίου 2009 η NASA ανακοίνωσε ότι η αποστολή LCROSS, µε µια ελεγχόµενη συντριβή συσκευής στον νότιο πόλο της σελήνης κατάφερε να ανακαλύψει σηµαντικές ποσότητες νερού.[1][2]

Κινήσεις

Οι βασικές κινήσεις της Σελήνης είναι δύο. Κινείται γύρω από τη Γη σε ελλειπτική τροχιά και συµπληρώνει µια περιστροφή γύρω από το κέντρο της σε 29,53 ηµέρες. Ο χρόνος αυτός ονοµάζεται συνοδικός µήνας. Επίσης περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της και συµπληρώνει µια περιστροφή σε 27,3 ηµέρες. Ο χρόνος αυτός ονοµάζεται αστρικός µήνας. Το αποτέλεσµα των δύο αυτών κινήσεων είναι η Σελήνη να δείχνει σε µας πάντοτε την ίδια πλευρά. Το φαινόµενο αυτό ονοµάζεται σύγχρονη περιστροφή της Σελήνης και οφείλεται στην εξίσωση των χρόνων της περιφοράς της γύρω από τη Γη και της περιστροφής γύρω από τον άξονά της.

34

Η Σελήνη είναι (ο µοναδικός) φυσικός δορυφόρος της Γης και ο πέµπτος µεγαλύτερος φυσικός δορυφόρος του ηλιακού συστήµατος. Πήρε το όνοµά του από την Σελήνη, αρχαιοελληνική θεά του δορυφόρου αυτού. Λέγεται επίσης «Φεγγάρι» στη δηµοτική γλώσσα, λιγότερο επίσηµα ή ποιητικά. Αποτελείται από στερεά υλικά µε σύσταση παρόµοια µε αυτή της Γης. Είναι το φωτεινότερο σώµα στην ουράνια σφαίρα µετά τον Ήλιο, επειδή είναι και το κοντινότερο στη Γη ουράνιο σώµα. Εξαιτίας αυτής της εγγύτητας, η Σελήνη έχει ισχυρή βαρυτική επίδραση στη Γη (παλιρροϊκή αλληλεπίδραση), προκαλώντας φαινόµενα όπως οι παλίρροιες, αλλά και επηρεάζοντας τον άξονα περιστροφής της.

Αστρονοµικά δεδοµένα [Επεξεργασία]

Η µέση απόσταση Γης - Σελήνης είναι 384.403 χιλιόµετρα (παρατηρείται οτι αυτή η απόσταση αυξάνεται κατά περίπου 0.2 εκατοστά το µήνα και αυτό συµβαίνει λόγω των παλιρροϊκών δυνάµεων). Η διάµετρος της σελήνης είναι 3.476 χιλιόµετρα (περίπου το 1/4 της γήινης). Η βαρύτητα στην επιφάνεια της Σελήνης είναι σε ένταση το 1/6 περίπου αυτής της Γης. Περιστρέφεται στον ελαφρώς κεκλιµένο άξονά της σε 27 ηµέρες 7 ώρες και 43 λεπτά, ακριβώς στον ίδιο χρόνο που διαρκεί η τροχιακή περιφορά της γύρω από τη Γη. Αυτός ο συντονισµός είναι και ο λόγος που από τη γη βλέπουµε πάντα την ίδια όψη της, κάτι που οφείλεται στην βαρυτική έλξη από τη Γη. Η Γη και η σελήνη βαρυτικά είναι ένα ενιαίο σώµα µε κοινό βαρυτικό κέντρο . Συνέπεια των παραπάνω είναι πως ορατό στη γη είναι το 59% της επιφάνειάς της. Οι εκλείψεις Ηλίου προκαλούνται από τη Σελήνη, όταν αυτή περνά φαινοµενικά µπροστά από το ήλιο, σκιάζοντας µέρος της Γης, αντίθετα µε τις εκλείψεις Σελήνης που προκαλούνται οµοίως από τον πλανήτη Γη.

Σχηµατισµός [Επεξεργασία]

Αρκετοί µηχανισµοί έχουν προταθεί για το σχηµατισµό της Σελήνης 4,527 ± 0,010 δισεκατοµµύρια χρόνια πριν, περίπου 30-50 εκατοµµύρια χρόνια µετά τον σχηµατισµό του ηλιακού συστήµατος. Σε αυτούς τους µηχανισµούς περιλαµβάνονται: η αποκοπή της Σελήνης από το φλοιό της Γης από φυγόκεντρες δυνάµεις, η οποία θα απαιτούσε υπερβολικά µεγάλη αρχική ταχύτητα περιστροφής της Γης, η βαρυτική σύλληψη µίας προσχηµατισµένης Σελήνης, η οποία θα απαιτούσε ανέφικτα εκτεταµένη ατµόσφαιρα της Γης να διαχέει την ενέργεια της στο σηµείο που διέρχεται η Σελήνη, και τη συν-δηµιουργία της Γης και της Σελήνης από κοινού στον αρχέγονο δίσκο προσαύξησης, το οποίο δεν εξηγεί την έλλειψη του µεταλλικού σιδήρου στο φεγγάρι. Αυτές οι υποθέσεις, επίσης, δεν µπορούν να εξηγήσουν την υψηλή στροφορµή στο σύστηµα Γης-Σελήνης. Ο πιο πιθανός µηχανισµός είναι η σύγκρουση ενός πλανήτη µε τη νεαρή Γη. Μετά τη σύγκρουση τα σωµατιδία που εκτινάχθηκαν στο διάστηµα τέθηκαν σε τροχιά γύρω από τη Γη και στο τέλος σχηµάτισαν τη Σελήνη. Οι γιγάντιες συγκρούσεις πιστεύεται ότι ήταν κοινές στις αρχές του Ηλιακού Συστήµατος. Προσοµοιώσεις σε ηλεκτρονικό υπολογιστή που αναπαράγουν µία τεράστια σύγκρουση είναι συνεπείς µε τις µετρήσεις της στροφορµής του συστήµατος Γης-Σελήνης, και το µικρό µέγεθος του πυρήνα της Σελήνης. ∆είχνουν επίσης ότι η περισσότερη από τη Σελήνη προήλθε από σύγκρουση, όχι από την

35

πρωτο-Γη. Ωστόσο, οι µετεωρίτες δείχνουν ότι και άλλα εσωτερικά σώµατα του ηλιακού συστηµάτος, όπως ο Άρης και η Εστία έχουν πολύ διαφορετικές συγκεντρώσεις όσον αφορά τα ισότοπα του οξυγόνου και του βολφραµίου απ ότι µε τη Γη, ενώ η Γη και η Σελήνη έχουν σχεδόν ταυτόσηµες ισοτοπικές συνθέσεις. Μετά την ανάµειξη του εξατµιθέντος υλικού κατά τη διαµόρφωσης της Γης και της Σελήνης θα µπορούσε να εξισωθούν οι ισοτοπικές συνθέσεις τους, αν και αυτό συζητείται.

Εξερεύνηση της σελήνης [Επεξεργασία]

Το 1969, οι Νηλ Άρµστρονγκ (Neil Armstrong) και Μπαζ Όλντριν (Buzz Aldrin) κατά την αποστολή Απόλλων 11 του διαστηµικού προγράµµατος «Απόλλων» (Apollo) έγιναν οι πρώτοι άνθρωποι που πάτησαν στην επιφάνεια της Σελήνης. Ακολούθησαν άλλοι δέκα αστροναύτες κατά τις αποστολές Απόλλων 12, Απόλλων 14, Απόλλων 15, Απόλλων 16 και τελευταία την Απόλλων 17 το 1972. Η επιστροφή του ανθρώπου στη Σελήνη προβλέπεται περίπου το 2020, µε το Πρόγραµµα Ωρίων της NASA, ενώ υπάρχουν σχέδια για επανδρωµένη αποστολή και από τους Κινέζους. Στις 13 Νοεµβρίου 2009 η NASA ανακοίνωσε ότι η αποστολή LCROSS, µε µια ελεγχόµενη συντριβή συσκευής στον νότιο πόλο της σελήνης κατάφερε να ανακαλύψει σηµαντικές ποσότητες νερού.[1][2]

Κινήσεις [Επεξεργασία]

Οι βασικές κινήσεις της Σελήνης είναι δύο. Κινείται γύρω από τη Γη σε ελλειπτική τροχιά και συµπληρώνει µια περιστροφή γύρω από το κέντρο της σε 29,53 ηµέρες. Ο χρόνος αυτός ονοµάζεται συνοδικός µήνας. Επίσης περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της και συµπληρώνει µια περιστροφή σε 27,3 ηµέρες. Ο χρόνος αυτός ονοµάζεται αστρικός µήνας. Το αποτέλεσµα των δύο αυτών κινήσεων είναι η Σελήνη να δείχνει σε µας πάντοτε την ίδια πλευρά. Το φαινόµενο αυτό ονοµάζεται σύγχρονη περιστροφή της Σελήνης και οφείλεται στην εξίσωση των χρόνων της περιφοράς της γύρω από τη Γη και της περιστροφής γύρω από τον άξονά της.

Παλίρροια ονοµάζεται το φυσικό φαινόµενο της περιοδικής ανόδου και καθόδου της στάθµης του νερού µίας µεγάλης λίµνης και κυρίως των θαλασσών. Η άνοδος της στάθµης ονοµάζεται πληµµυρίδα (flood tide), ενώ η κάθοδος ονοµάζεται άµπωτη. Από κοινού, πληµµυρίδα και άµπωτη αποτελούν το φαινόµενο της παλίρροιας. Το φαινόµενο αυτό που επαναλαµβάνεται δύο φορές το 24ώρο (ακριβέστερα 24ώρες 50' και 30") οφείλεται στη βαρυτική έλξη της Σελήνης αλλά και του Ήλιου πάνω στη Γη, καθώς και στη περιστροφή των ουρανίων σωµάτων αυτών.

24 ώρες και 50,5 λεπτά µεσολαβούν και µεταξύ δύο "διαβάσεων" της Σελήνης πάνω από ένα τόπο, δηλαδή δύο "άνω µεσουρανήσεων" όπως λέγονται. Έτσι η µία πληµµυρίδα συµβαίνει στην άνω µεσουράνηση της Σελήνης σ΄ ένα τόπο και η άλλη στη κάτω µεσουράνηση κάτω από τον ίδιο τόπο συµπληρώνοντας 12 ώρες και 25 λεπτά από τη πρώτη. Εξ άλλου και οι δύο αµπώτιδες συµβαίνουν όταν η Σελήνη βρίσκεται στην ανατολή και έπειτα (µετά από 12ώρες και 25λεπτά) στη δύση. Εξ αυτού προκύπτει και η σχέση της Σελήνης και του φαινοµένου.

36

Επειδή επιπλέον το ύψος της στάθµης εξαρτάται όχι µόνο από την απόσταση Γης - Σελήνης αλλά και Γης - Ηλίου προκύπτει ότι και ο Ήλιος έχει σχέση µε την παλίρροια. Επίσης διαπιστώνεται ότι το ύψος των υδάτων εξαρτάται από τις φάσεις της Σελήνης, δηλαδή από τη θέση της ως προς τον Ήλιο. Και αυτό διότι κατά τις συζυγίες, δηλαδή κατά τη σύνοδο (νέα σελήνη) και κατά την αντίθεση (πανσέληνος) παρατηρείται η υψηλότερη στάθµη, ενώ κατά τους τετραγωνισµούς (Π.Τ. και Τ.Τ.) σηµειώνεται η χαµηλότερη. Στην Ελλάδα έντονο φαινόµενο παλίρροιας είναι αυτό στον πορθµό του Ευρίπου στην Χαλκίδα, καλούµενο και Παλίρροια του Ευρίπου. Οι µετρήσεις του εύρους και χρόνου των φαινοµένων της παλίρροιας γίνονται µε ειδικά όργανα τα παλιρροιόµετρα και παλιρροιογράφους.

Ερµηνεία φαινοµέvou

Όπως έχει αποδειχθεί η έλξη της Σελήνης επί του υγρού στοιχείου της Γης είναι κατά 2,2 φορές µεγαλύτερη της έλξης που ασκεί σ΄ αυτό ο Ήλιος. Βάσει λοιπόν αυτού του δεδοµένου ας υποτεθεί ότι όλη η επιφάνεια της Γης καλύπτεται από ύδατα. Τότε υπό την επίδραση της έλξης της Σελήνης τα ύδατα των θαλασσών θα συσσωρεύονται περισσότερο προς το µέρος που θα είναι η Σελήνη, αλλά και επιπλέον όπως διδάσκει η Μηχανική των ρευστών και στο εκ διαµέτρου αντίθετο σηµείο της Γης ίδια συσσώρευση θα παρατηρείται. Έτσι η συσσώρευση αυτή θα έδινε στη Γη µια µορφή ελλειψοειδούς. Αν ακόµα υποτεθεί πως προς το µέρος της Σελήνης βρίσκεται και ο Ήλιος, τότε η συνδυασµένη έλξη Σελήνης + Ηλίου θα καταστήσει το ελλειψοειδές περισσότερο πεπλατυσµένο όπως αυτό ακριβώς συµβαίνει στις συζυγίες. Ενώ αντίθετα στους τετραγωνισµούς, όπου Σελήνη, Γη και Ήλιος σχηµατίζουν ορθή γωνία, η έλξη του Ηλίου θα εξουδετερώσει µέρος της έλξης της Σελήνης µε συνέπεια το ελλειψοειδές σχήµα της Γης να τονίζεται λιγότερο, στραµµένο πάντα προς τη Σελήνη. Αυτό αποτελεί και την λεγόµενη "στατική θεωρία της παλίρροιας" όπου στις παλίρροιες συζυγιών οι έλξεις Σελήνης και Ηλίου προστίθενται, ενώ στις παλίρροιες τετραγωνισµών οι έλεξεις αυτές αναιρούνται. Λόγω όµως και της περιστροφής της Γης στον άξονά της, αυτή στρέφει προς τη Σελήνη διαφορετικά κάθε φορά µέρη της επιφάνειάς της. Συνεπώς και το ελλειψοειδές σχήµα της θ΄ αλλάζει συνεχώς τη θέση των δύο υδάτινων εξογκωµάτων, δηλαδή των πληµµυρίδων όπως και των µεταξύ αυτών αµπώτιδων.

Η έλξη της Σελήνης

Επειδή όµως η περιστροφή της Γης γίνεται από ∆ύση προς Ανατολή σε 24 ώρες, η µετατόπιση των υδάτινων εξογκωµάτων θα γίνεται ναι µεν στον ίδιο χρόνο αλλά από Ανατολή προς ∆ύση. Και αυτό διότι τα ύδατα κινούνται προς τα πίσω, δηλαδή τα µέρη που άφησε µεσουρανώντας η Σελήνη, καθώς η Γη περιστρέφεται. Έτσι πολύ απλά στη πραγµατικότητα ένα πελώριο κύµα κινείται συνεχώς στη στάθµη των ωκεανών σε αντίθετη διεύθυνση της

37

περιστροφής της Γης, και πάντα προς το µέρος που βρίσκεται η Σελήνη. Φυσικά οι ήπειροι εµποδίζουν το κύµα αυτό αλλάζοντάς του συνεχώς την κανονική του πορεία , καθώς επίσης και την ώρα της πληµµυρίδας και της αµπώτιδας, κατά τόπους ανάλογα και µε την µορφολογία και διάταξη των ακτών στις οποίες και παρατηρείται έντονα το φαινόµενο.

Έχει υπολογισθεί πως η συνεχής κίνηση των υδάτων στην επιφάνεια της Γης, που συµβαίνει αντίθετα της περιφοράς της ελαττώνει πολύ – πολύ αργά και σταθερά τη ταχύτητα περιστροφής της. Έτσι υπολογίζεται πως ο χρόνος περιστροφής της Γης λόγω του συνεχούς αυτού φαινοµένου, αυξάνεται περίπου κατά δύο δευτερόλεπτα ανά 100.000 έτη.

Συνιστώσες παλίρροιας

Η γενεσιουργός δύναµη των παλιρροιών είναι η βαρυτική δύναµη που προκαλεί Ήλιος και η Σελήνη. Η δυνάµεις αυτές λέγονται παλιρροϊκές δυνάµεις. Ο µεν Ήλιος λόγω της µεγάλης του µάζας η δε Σελήνη λόγω της µικρής σχετικά απόστασης από τη Γη, έστω κι αν συγκρινόµενη η διάµετρος της Γης µε την απόσταση αυτή κρίνεται πολύ µικρή. Η έλξη που ασκείται απ΄ αυτά τα σώµατα στη Γη (στο κέντρο της) και σε κάποιο σηµείο της επιφάνειάς της είναι διαφορετική, έτσι η γενεσιουργός αυτή δύναµη είναι αντιστρόφως ανάλογη µε τον κύβο της απόστασης από τον Ήλιο και τη Σελήνη. Ωστόσο η επίδραση της απόστασης είναι σηµαντική, αν ληφθεί υπόψη ότι η δράση του Ηλίου φθάνει στο ήµισυ εκείνης της Σελήνης.

Μέγιστες τιµές παλίρροιας

Συνδυαζόµενες οι δράσεις των δύο αυτών ουρανίων σωµάτων συγκροτούν µια "ηλιοσεληνιακή δύναµη" µεγέθους του δεκάκις εκατοµµυριοστού της επιτάχυνσης της βαρύτητας. Η κατακόρυφη συνιστώσα της δύναµης αυτής αλλάζει ελάχιστα την ένταση της βαρύτητας, ενώ η οριζόντια συνιστώσα µεταβάλλει την διεύθυνσή της κατά µια γωνία της τάξης µεγέθους του εκατοστού του δευτερολέπτου της µοίρας (0,01").

Οι νευτώνειες αρχές της βαρύτητας επέτρεψαν τον ποσοτικό προσδιορισµό της γενεσιουργού αυτής δύναµης της παλίρροιας πάνω στη µάζα των

38

ωκεανών. Προς καλύτερη αντίληψη του µηχανισµού της δράσης αυτής θεωρείται ότι κάθε περιοδική συνιστώσα της δύναµης προκαλεί µερική παλίρροια κατά την ίδια περίοδο και γίνεται αποδεκτό ότι η συνολική παλίρροια είναι η συµβολή όλων των επιµέρους παλιρροιών που ονοµάζονται συνιστώσες παλίρροιας ή κύµατα παλίρροιας. Το σύνολο των ηµιηµερήσιων αυτών κυµάτων συγκροτούν την "ηµιηµερήσια παλίρροια" που παρουσιάζει και τις δύο πληµµυρίδες και δύο αµπώτιδες, σε κάθε περιστροφή της Σελήνης γύρω από την Γη, . Οι κύριες συνιστώσες των ηµιηµερησίων κυµάτων αποτελούν ένα µέσο ηλιακό και ένα µέσο σεληνιακό κύµα που προκαλούνται από την (υποθετική) κίνηση της Σελήνης και του Ήλιου γύρω από τη Γη, στο επίπεδο του Ισηµερινού. Ένα άλλο επίσης σεληνιακό κύµα δηµιουργείται λόγω της απόστασης Γης - Σελήνης.

Έτσι τα χαρακτηριστικά της ηµιηµερήσιας παλίρροιας καθορίζονται σχεδόν σε όλα τα σηµεία της υδρόσφαιρας από το µέσο σεληνιακό ηµιηµερήσιο κύµα που είναι και η σηµαντικότερη συνιστώσα. Κατά την "πανσέληνο" και την "νέα σελήνη" το µέσο ηλιακό κύµα βρίσκεται σε φάση µε το µέσο σεληνιακό κύµα προκαλώντας τις µεγάλες παλίρροιες ή παλίρροιες συζυγιών. Αντίθετα στο "τέταρτο" της Σελήνης τα αποτελέσµατα των κυµάτων αυτών αλληλοαναιρούνται προκαλώντας τις λεγόµενες "µικρές παλίρροιες" ή "παλίρροιες τετραγωνισµών".

Έκλειψη στην αστρονοµία είναι το φαινόµενο κατά το οποίο επηρεάζεται η φωτεινότητα ενός ουράνιου σώµατος, είτε διότι εισέρχεται στη σκιά ενός άλλου ουράνιου σώµατος, είτε διότι ένα άλλο ουράνιο σώµα εισέρχεται ανάµεσα σε εκείνο και τον παρατηρητή. Η έκλειψη µπορεί να είναι µερική, όταν το σώµα εξακολουθεί να είναι ορατό από τον παρατηρητή, ή, όταν επηρεάζεται η φωτεινότητα του ουράνιου σώµατος σε όλη του την έκταση, ολική.

Εξήγηση των εκλείψεων Ηλίου και Σελήνης

Σχηµατική παράσταση της Έκλειψης Σελήνης

Κάθε ετερόφωτο ουράνιο σώµα του ηλιακού µας συστήµατος όταν δέχεται από την µία πλευρά του το φως του Ήλιου δηµιουργεί από την άλλη του πλευρά µία περιοχή που ονοµάζεται κώνος σκιάς ή σκιά του σώµατος αυτού. Στην περιοχή της σκιάς δεν µπορούν να φτάσουν οι ακτίνες του Ήλιου. Όταν ένα δεύτερο σώµα βρεθεί στην περιοχή της σκιάς αυτής τότε σταµατάει να δέχεται το φως του Ήλιου και το φαινόµενο αυτό ονοµάζεται έκλειψη του δεύτερου σώµατος. Στην πλευρά της σκιάς δηµιουργείται επίσης και µία περιοχή στην οποία αποκόπτεται τµήµα της ακτινοβολίας του Ήλιου. Η

39

περιοχή αυτή ονοµάζεταιπαρασκιά. Όταν ένα ουράνιο σώµα βρεθεί στην παρασκιά ενός άλλου ουράνιου σώµατος δέχεται λιγότερο φως από ότι συνήθως µε αποτέλεσµα η φωτεινότητά του να ελαττώνεται.

Η Σελήνη και η Γη ανήκουν στα ετερόφωτα ουράνια σώµατα όπως όλοι οι πλανήτες και οι φυσικοί δορυφόροι τους. Το φως που παρατηρούµε να εκπέµπει τη νύχτα η Σελήνη προέρχεται από την ανάκλαση του φωτός του Ήλιου στην επιφάνειά της. Ανάλογα µε τη θέση της Γης, του Ήλιου και της Σελήνης δηµιουργούνται οι φάσεις της Σελήνης (νέα Σελήνη, πρώτο ή τελευταίο τέταρτο, πανσέληνος). Για να συµβεί έκλειψη Σελήνης θα πρέπει αυτή να βρεθεί στη σκιά της Γης. Αυτό µπορεί να συµβεί µόνο όταν ο Ήλιος, η Γη και η Σελήνη βρίσκονται πάνω στην ίδια ευθεία γραµµή ή περίπου πάνω στην ίδια ευθεία γραµµή και µε τη Γη να βρίσκεται ανάµεσα στα δύο ουράνια σώµατα. Ανάλογα για να συµβεί έκλειψη Ηλίου θα πρέπει η Γη να βρεθεί στη σκιά της Σελήνης. Αυτό µπορεί να συµβεί µόνο όταν ο Ήλιος, η Γη και η Σελήνη βρίσκονται πάνω στην ίδια ευθεία γραµµή ή περίπου πάνω στην ίδια ευθεία γραµµή και όταν η Σελήνη βρίσκεται ανάµεσα στα δύο ουράνια σώµατα.

Σχηµατική παράσταση της Έκλειψης Ηλίου

.

Πότε συµβαίνουν εκλείψεις Ηλίου και Σελήνης;

Αν το επίπεδο της τροχιάς της Σελήνης γύρω από τη Γη ήταν ίδιο µε το επίπεδο της τροχιάς της Γης γύρω από τον Ήλιο (επίπεδο της εκλειπτικής), τότε θα είχαµε έκλειψη Σελήνης και Ηλίου κάθε µήνα, δηλαδή κάθε φορά που η Σελήνη θα βρισκόταν στη φάση της πανσέληνου και της νέας Σελήνης αντίστοιχα, καθώς κάθε µήνα θα ευθυγραµµίζονταν τα τρία ουράνια σώµατα. Όµως τα δύο αυτά επίπεδα σχηµατίζουν µεταξύ τους γωνία περίπου 5ο 8’ και οι δύο τροχιές τέµνονται στην ουράνια σφαίρα σε δύο σηµεία που ονοµάζονται αναβιβάζων σύνδεσµος και καταβιβάζων σύνδεσµος. Η ευθεία που συνδέει του δύο συνδέσµους ονοµάζεται γραµµή των συνδέσµων. Για να ευθυγραµµιστούν λοιπόν τα τρία ουράνια σώµατα θα πρέπει ο Ήλιος και η Σελήνη να βρίσκονται κοντά στους συνδέσµους αυτούς. Όταν ο Ήλιος και η Σελήνη βρίσκονται ταυτόχρονα κοντά στον ίδιο σύνδεσµο (σύνοδος) τότε έχουµε έκλειψη Ηλίου, ενώ όταν τα δύο ουράνια σώµατα βρίσκονται σε διαφορετικούς συνδέσµους (αντίθεση) τότε συµβαίνει έκλειψη της Σελήνης.

Κατά τη διάρκεια ενός έτους ο Ήλιος διέρχεται µία φορά από κάθε σύνδεσµο µε αποτέλεσµα να δηµιουργούνται κάθε έτος δύο «εκλειπτικές εποχές» δύο

40

δηλαδή χρονικά διαστήµατα µέσα στα οποία µπορούν να συµβούν οι εκλείψεις. Η Γη καθώς έχει µεγαλύτερο όγκο από τη Σελήνη δηµιουργεί και µεγαλύτερο κώνο σκιάς. Για το λόγω αυτό η εκλειπτική εποχή των ηλιακών εκλείψεων διαρκεί 30 έως 36 ηµέρες και η εκλειπτική εποχή των σεληνιακών εκλείψεων διαρκεί 19 έως 24 ηµέρες. Η Σελήνη για να επανέλθει στην ίδια φάση (συνοδικός µήνας) χρειάζεται 29,5 περίπου ηµέρες. Έτσι σε κάθε εκλειπτική εποχή µπορεί να συµβούν µία ή δύο ηλιακές εκλείψεις και µία ή καµία σεληνιακή έκλειψη.

Εξαιτίας των παρέλξεων που δέχεται η Σελήνη η γραµµή των συνδέσµων στρέφεται δυτικά κατά 20ο που αντιστοιχούν σε 20 περίπου ηµέρες. Έτσι υπάρχει περίπτωση σε ένα έτος να ανήκουν τρεις εκλειπτικές εποχές αν η πρώτη εκλειπτική εποχή συµπέσει µε την αρχή του έτους. Μέσα σε ένα έτος λοιπόν µπορούµε να έχουµε 2 έως 5 ηλιακές εκλείψεις και καµία έως 3 σεληνιακές εκλείψεις.

Η παραπάνω συχνότητα µε την οποία συµβαίνουν οι ηλιακές και οι σεληνιακές εκλείψεις ίσως φαίνεται περίεργη καθώς από την καθηµερινή εµπειρία γνωρίζουµε ότι οι ανακοινώσεις των σεληνιακών εκλείψεων είναι πιο συχνές από αυτές των ηλιακών εκλείψεων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι ηλιακές εκλείψεις αν και συµβαίνουν πιο συχνά, έχουν µικρότερη διάρκεια, µε αποτέλεσµα να είναι δυνατόν να παρατηρηθούν µόνο από πολύ λίγες και συγκεκριµένες περιοχές πάνω στη Γη. Μία ολική έκλειψη Ηλίου µπορεί να διαρκέσει µέχρι 7,5 λεπτά ενώ ο συνήθης χρόνος είναι κατά πολύ µικρότερος. Αντίθετα µία ολική έκλειψη σελήνης µπορεί να διαρκέσει περισσότερο από 1,5 ώρα και γι αυτό το λόγο είναι ορατή από περισσότερες περιοχές της Γης.Το φαινόµενο των εκλείψεων είναι περιοδικό και γι αυτό το λόγο είναι εύκολο να προβλεφτεί ο χρόνος που αυτές θα συµβούν. Η κίνηση της γραµµής των συνδέσµων εκτελεί µία πλήρη περιστροφή σε περίπου 18 χρόνια και 11 ηµέρες. Η περίοδος αυτή ονοµάζεται περίοδος Σάρος (Saros) και η µέθοδος προσδιορισµού των εκλείψεων ονοµάζεται κύκλος του Σάρος.

Άρης

Γενικά

Η ονοµασία του προέρχεται από τον Ολύµπιο θεό του πολέµου της Ελληνικής Μυθολογίας τον Άρη. Οι δε ονοµασίες των δορυφόρων του δόθηκαν από τούς δύο γιους του Άρη, τον ∆είµο και τον Φόβο .

Ο Άρης είναι γνωστός ήδη από την προϊστορία, καθώς και ο πρώτος πλανήτης που παρατηρούµενος µε τηλεσκόπιο αποκάλυψε, λόγω εγγύτητας, τα γενικά χαρακτηριστικά της µορφολογίας του, τα οποία θεωρήθηκαν (σωστά ως ένα βαθµό) ότι είναι παρόµοια µε αυτά της Γης. Η οµοιότητα αυτή έδωσε βάση αφενός σε µια εκτεταµένη συζήτηση για την ύπαρξη ζωής σε αυτόν, αφετέρου σε σκέψεις µελλοντικής αποίκισής του. Ακόµα, είναι εύκολα προσεγγίσιµος από τις εξερευνητικές µας διαστηµοσυσκευές, καθώς ένα ταξίδι προς τον Κόκκινο Πλανήτη απαιτεί (µε την σηµερινή τεχνολογία) χρόνο έξι µηνών όταν οι θέσεις Γης και Άρη είναι ευνοϊκές, κάτι που συµβαίνει ανά

41

δυο χρόνια. Για τους λόγους αυτούς ο Άρης είναι ο καλύτερα εξερευνηµένος πλανήτης έως σήµερα.

Ιστορία

Ο Άρης δηµιουργήθηκε πριν από 4,2 δισ. έτη από τον πλανητικό δίσκο οποίο δηµιουργήθηκαν και οι υπόλοιποι πλανήτες. Σήµερα είναι σχεδόν σίγουρο ότι ο Άρης, στα αρχικά στάδια εξέλιξής του, καλυπτόταν σε ορισµένα σηµεία του από υγρό νερό βάθους τουλάχιστον µερικών µέτρων, ενώ υπάρχουν και ενδείξεις για την ύπαρξη ενός τουλάχιστον ωκεανού. Έτσι, υπάρχει το ενδεχόµενο ο Άρης να φιλοξενούσε ζωή σε µορφή µικροβίων (που όµως είναι σίγουρο ότι δεν εξελίχτηκε παραπάνω) και υποστηρίζεται η άποψη ότι σε µια τέτοια περίπτωση η ζωή στη Γη θα µπορούσε να έχει προέλθει από τον Άρη.

Το µικρό µέγεθος του Άρη, που συνεπάγεται µικρή βαρύτητα, δεν του επέτρεψε να διατηρήσει ολόκληρη την ατµόσφαιρά του. Καθώς το µεγαλύτερο µέρος της ατµόσφαιρας διέφυγε στο διάστηµα, έπεσε η ατµοσφαιρική πίεση και το υγρό νερό εν µέρει εξατµίστηκε και εν µέρει διέρρευσε στο υπέδαφος και στους πόλους του πλανήτη, υπό την µορφή παγετώνων. Έτσι ο Άρης έγινε ένας ερηµικός και άνυδρος πλανήτης µε µία αραιή ατµόσφαιρα, όπως τον γνωρίζουµε σήµερα. Ο Άρης βρίσκεται σε αυτή την κατάσταση εδώ και τουλάχιστον 500 εκατοµµύρια έτη. Σύµφωνα µε ορισµένες ενδείξεις, η «υγρή» περίοδος του Άρη αφορά µονάχα το αρχικό τµήµα της ιστορίας του.

Γεωλογικά Χαρακτηριστικά

Ο Άρης έχει το ιδιόµορφο χαρακτηριστικό ότι αποτελείται από δυο µορφολογικά ανόµοια «τµήµατα»: το βόρειο ηµισφαίριο αποτελείται από «πεδιάδες» που χαρακτηρίζονται από σχετικά µικρή πυκνότητα κρατήρων και µεγαλύτερη λευκαύγεια, ενώ το νότιο ηµισφαίριο βρίσκεται σε µεγαλύτερο υψόµετρο και είναι εµφανώς πιο καταπονηµένο από προσκρούσεις µετεώρων. Εδώ βρίσκεται και ο κρατήρας Hellas basin, ο µεγαλύτερος του πλανήτη, µε διάµετρο 2.300 χιλόµετρα, σηµάδι µιας εξαιρετικά βίαιης πρόσκρουσης πριν από 4 δις. χρόνια. Μία εξήγηση αυτής της διαφοράς µεταξύ των δυο ηµισφαιρίων είναι ότι οι βόρειες «πεδιάδες» αποτελούσαν κάποτε τον πυθµένα ενός ωκεανού που κάλυπτε µεγάλο µέρος του πλανήτη. Πρόσφατες ανακαλύψεις δίνουν ενδείξεις που υποστηρίζουν µερικά αυτή την άποψη, χωρίς ωστόσο οριστικά συµπεράσµατα. Μία άλλη εξήγηση είναι ότι στο βορείο ηµισφαίριο προσέκρουσε ένα σώµα µε µέγεθος από το ένα δέκατο µέχρι τα δύο τρίτα του µεγέθους της Σελήνης, σχηµατίζοντας έναν τεράστιο κρατήρα πρόσκρουσης στο βόρειο ηµισφαίριο του Αρη, που έχει διαστάσεις 10.600 χιλιοµέτρα επί 8.500 χιλιόµετρα, δηλαδή περίπου τέσσερις φορές µεγαλύτερη από το Νότιο Πόλο- λεκάνη Aitken της Σελήνης, το µεγαλύτερο κρατήρα πρόσκρουσης που έχει ανακαλυφθεί µέχρι σήµερα.

42

Συνολικά, έχουν ανακαλυφθεί 43.000 κρατήρες µε διάµετρο µεγαλύτερη των πέντε χιλιοµέτρων. Ο µεγαλύτερος από αυτούς είναι ο Hellas Basin, ένα χαρακτηριστικό που είναι εµφανές από τη Γη.

Στον Άρη έχουν βρεθεί στοιχεία που αποτελούν ενδείξεις παλιότερης γεωλογικής δραστηριότητας. Στον πλανήτη υπάρχουν τεράστια ηφαίστεια, ανάµεσά τους το (ανενεργό σήµερα) ηφαίστειο Olympus Mons, ένα ανενεργό ηφαίστειο στο υψίπεδο Θαρσίς, που είναι και το ψηλότερο βουνό του ηλιακού συστήµατος µε ύψος 27.000 µέτρα ή 3 φορές το υψόµετρο του Έβερεστ (8.848 µ.), που είναι το ψηλότερο βουνό της Γης. Το µεγάλο ύψος του ηφαιστείου οφείλεται στο γεγονός ότι στον Άρη, σε αντίθεση µε τη Γη, δεν υπάρχει κίνηση τεκτονικών πλακών, κι έτσι η εκροή µάγµατος συνεχίστηκε για εκατοµµύρια χρόνια στο ίδιο σηµείο ψηλώνοντας ολοένα τον Όλυµπο. Απτές ενδείξεις ηφαιστειακής δραστηριότητας έχουν βρεθεί στον κρατήρα Γκούσεβ, που εξερεύνησε το ροµπότ Spirit, µε την ανεύρεση ηφαιστειακού βασάλτη και άλλων πετρωµάτων. Ο κρατήρας, που λόγω της µορφολογίας του πιστεύεται ότι φιλοξενούσε κατά το παρελθόν µία τεράστια λίµνη, βρέθηκε να καλύπτεται από υλικά που εκτοξεύτηκαν από ένα ηφαίστειο λίγο βορειότερα.

Σήµερα η γεωλογική ενεργότητα του Άρη ανήκει στο παρελθόν· ο πλανήτης µπορεί να θεωρηθεί γεωλογικά νεκρός, αν και η ύπαρξη µεθανίου σε ίχνη σε ορισµένες περιοχές υποστηρίζεται ότι προκαλείται από περιορισµένη ηφαιστειακή δραστηριότητα, όπως και η πιθανολογούµενη έκλυση υγρού νερού σε ίχνη.

Άφθονες είναι οι ενδείξεις για την ύπαρξη ροής νερού κατά το παρελθόν, κυρίως από την ύπαρξη φαραγγιών και φυσικά σχηµατισµένων στραγγιστικών καναλιών. Το φαράγγι Valles Marineris, το µεγαλύτερο του ηλιακού συστήµατος µε µήκος 4.500 χιλιόµετρα, δεν προήλθε από αυτή τη διαδικασία αλλά από τη ρήξη του φλοιού του Άρη λόγω του βάρους των τεράστιων ηφαιστείων που βρίσκονται βορειότερα. Στις παρυφές του όµως, καθώς και σε πολλές άλλες περιοχές του πλανήτη, έχουν εντοπιστεί σχηµατισµοί που έχουν προέλθει καθαρά από τη ροή κάποιου υγρού (νερού κατά πάσα πιθανότητα), όπως κοίτες αρχαίων ποταµών, mesas και άλλοι. Υποστηρίζεται ότι το νερό που προκάλεσε τη διάβρωση δεν έρρεε για πολύ µεγάλο (σε γεωλογική κλίµακα) χρονικό διάστηµα στην επιφάνεια του πλανήτη, αλλά ότι µάλλον υπήρξαν περίοδοι «κατακλυσµών», κατά τις οποίες τεράστιες ποσότητες νερού έρρεαν για µικρότερα χρονικά διαστήµατα, προκαλώντας αυτά τα αποτελέσµατα.

∆ορυφόροι

Ο Άρης έχει δυο µικρούς δορυφόρους, το Φόβο και τον ∆είµο. Οι δορυφόροι αυτοί υποθέτουµε ότι είναι αστεροειδείς που µπήκαν σε τροχιά γύρω του λόγω της βαρυτικής έλξης του πλανήτη, όµως αποµένει να εξερευνηθούν από

43

κοντά προκειµένου να διαπιστωθεί αυτό (το 2011 θα εκτοξευτεί η ρωσο-κινεζική αποστολή Phobos-Grunt που θα µελετήσει το Φόβο από κοντά). Ο Φόβος περιφέρεται γύρω από τον Άρη σε 7 ώρες και 39 λεπτά, σε µέση απόσταση από τον πλανήτη µόλις 9.377 χιλιόµετρα, εγγύτερα στο µητρικό του πλανήτη από κάθε άλλο δορυφόρο του ηλιακού συστήµατος. Εικάζεται ότι, κάποια στιγµή στο µέλλον ο Φόβος θα πλησιάσει αρκετά κοντά στον Άρη ώστε να διασπαστεί από τις παλιρροϊκές δυνάµεις και να σχηµατίσει έναν δακτύλιο γύρω από τον πλανήτη. Ο άλλος δορυφόρος, ο ∆είµος, είναι αρκετά µικρότερος από το Φόβο και περιφέρεται αρκετά µακρύτερα, σε απόσταση 23.460 χιλιοµέτρων από τον Άρη, συµπληρώνοντας µια περιφορά κάθε 1,2 µέρες.

Η ΕΞΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΩΝ ΓΗΙΝΩΝ ΠΛΑΝHΤΩΝ

ΑΠΟΣΤΟΛΕΣ ΣΤΟΝ ΑΡΗ

Ο Άρης είναι µέχρι σήµερα ο πλανήτης στον οποίο έχουν σταλεί οι περισσότερες διαστηµοσυσκευές, και για τον οποίο γνωρίζουµε τα περισσότερα από κάθε άλλον στο ηλιακό σύστηµα. Αιτία για αυτό είναι η σχετική εγγύτητά του στον δικό µας πλανήτη, οι υποθέσεις για ύπαρξη ζωής στην επιφάνειά του καθώς και η σχετική ευκολία, σε σχέση µε τον άλλο κοντινό σε µας πλανήτη, την Αφροδίτη, µε την οποία θα µπορούσε να εγκατασταθεί µια ανθρώπινη αποικία στην επιφάνειά του. Το παράθυρο εκτόξευσης προς τον Άρη, η περίοδος δηλαδή κατά την οποία µπορεί να εκτοξευτεί µια διαστηµοσυσκευή έτσι ώστε να πραγµατοποιήσει το ταξίδι προς τον πλανήτη στο µικρότερο δυνατό χρόνο, ανοίγει κάθε δυο χρόνια.

Ταυτόχρονα ο Άρης είναι και ο πλανήτης που έχει "εξαφανίσει" τις περισσότερες διαστηµοσυσκευές που στάλθηκαν προς αυτόν: σχεδόν 1 στις 3 αποστολές κατέληξαν σε αποτυχία, κάτι που κάνει κάθε αποστολή στον Άρη, τουλάχιστον µέχρι την άφιξή της, πηγή αγωνίας για τους επιστήµονες, που αστειευόµενοι µιλούν για την «κατάρα του Άρη».

Οι προσπάθειες για εξερεύνηση του πλανήτη ξεκίνησαν το 1960 από τους Σοβιετικούς µε το πρόγραµµα Μάρσνικ, το οποίο δεν είχε ιδιαίτερη επιτυχία. Το 1964, το αµερικανικό Μάρινερ 4 πέρασε δίπλα από τον πλανήτη και έστειλε τις πρώτες φωτογραφίες από την επιφάνειά του, αποκαλύπτοντας έναν άνυδρο πλανήτη γεµάτο κρατήρες και κατά τα φαινόµενα χωρίς ζωή. Ακολούθησαν τα σκάφη του σοβιετικού προγράµµατος Μαρς, που έγιναν τα πρώτα που προσαρειώθηκαν στον πλανήτη και λειτούργησαν για λίγο µετά την προσεδάφιση.

Η πρώτη σηµαντική εξερεύνηση έγινε από τα δυο σκάφη Βίκινγκ της NASA που προσεδαφίστηκαν στην επιφάνειά του, τον Αύγουστο και Σεπτέµβριο του 1976. Έστειλαν τις πρώτες φωτογραφιες από την επιφάνεια, µελέτησαν το κλίµα και εκτέλεσαν µια σειρά πειραµάτων για την ύπαρξη ή µη

44

ζωής στον πλανήτη, µε αµφιλεγόµενα αλλά πιθανότατα αρνητικά αποτελέσµατα.

Η επόµενη φάση στην εξερεύνηση του Άρη ξεκίνησε τη δεκαετία του 1990, µε τις αποστολές Mars Global Surveyor και Mars Pathfinder της NASA, που µελέτησαν τον πλανήτη από τροχιά και από την επιφάνειά του αντίστοιχα. Μετά από µερικές ακόµα αποτυχίες, το 2005 έφτασαν στον Άρη τα δίδυµα ροµπότ Spirit και Opportunity, που µελετούν από τότε την επιφάνειά του, και διαπίστωσαν την ύπαρξη, στο απώτατο παρελθόν, υγρού νερού στην επιφάνεια. Πολύτιµες πληροφορίες µας έστειλαν επίσης το Mars Express της ESA, που διαπίστωσε την ύπαρξη πάγου νερού στο υπέδαφος, και Mars Observer, που µεταφέρει την ισχυρότερη κάµερα που στάλθηκε ποτέ σε άλλο πλανήτη.

Η πιο πρόσφατη εξερευνητική αποστολή στον «Κόκκινο Πλανήτη» είναι της διαστηµικής συσκευής Φοίνιξ της NASA, που εκτοξεύτηκε στις 4 Αυγούστου του 2007 και έφτασε στις αρκτικές περιοχές του βόρειου ηµισφαιρίου του Άρη στις 25 Μαΐου του 2008[30], µελετώντας τις πολικές περιοχές του µέχρι το Νοέµβριο του ίδιου έτους. Για το 2011 προγραµµατίζεται το Phobos-Grunt, συνεργασία Ρωσίας-Κίνας, και την ίδια χρονιά θα επιστρέψει και η NASA µε το ροµπότ Curiosity, πιο γνωστό προς το παρόν ως Mars Science Laboratory. Τα µακροπρόθεσµα σχέδια της NASA προβλέπουν µια επανδρωµένη αποστολή στον Άρη, αλλά η εκτόξευσή της αποκλείεται να πραγµατοποιηθεί πριν από το 2025 τουλάχιστον

ΑΠΟΣΤΟΛΕΣ ΣΤΗΝ ΑΦΡΟ∆ΙΤΗ

Η Αφροδίτη είναι ο πιο εύκολα προσεγγίσιµος πλανήτης του ηλιακού συστήµατος για αποστολές από τη Γη· ένα ταξίδι έως αυτήν απαιτεί, µε τη σηµερινή τεχνολογία, µολις τέσσερις µήνες. Έτσι, υπήρξε στόχος πολλών µη επανδρωµένων εξερευνητικών διαστηµικών αποστολών κυρίως από τις ΗΠΑ και τη Σοβιετική Ένωση, όµως το ενδιαφέρον ατόνησε κάπως όταν διαπιστώθηκαν οι ακραίες συνθήκες που επικρατούν στην επιφάνειά της. Προηγουµένως, πιστευόταν ότι κάτω από τα πυκνά σύννεφα µπορεί να υπήρχαν ωκεανοί και ενδεχοµένως ζωή, κάτι εντελώς αντίθετο από αυτό που συµβαίνει πραγµατικά.

Η πρώτη επιτυχηµένη αποστολή ήταν ο Mariner 2 των Αµερικανών, που µας έστειλε τις πρώτες κοντινές φωτογραφίες από τον πλανήτη το 1962. Ακολούθησε η σειρά Venera των Σοβιετικών, που κατάφερε την πρώτη προσεδάφιση µε το Venera 3 του 1966 -την πρώτη προσεδάφιση ανθρώπινης κατασκευής σε άλλο πλανήτη- που ακολούθησαν τον επόµενο χρόνο τα Venera 4 και Mariner 5. Η πρώτη "οµαλή" προσεδάφιση στον πλανήτη έγινε µε το Venera 7 του 1970 -πριν από αυτή την αποστολή, όλες οι υπόλοιπες είτε παρατήρησαν τον πλανήτη από τροχιάς είτε συντρίφτηκαν από την υψηλή

45

πίεση της ατµόσφαιρας. Οι Σοβιετικοί συνέχισαν να στέλνουν διαστηµοσυσκευές της σειράς Venera στην Αφροδίτη έως και το 1983, κάνοντας αναλύσεις του εδάφους και της ατµόσφαιρας και παίρνοντας φωτογραφίες της επιφάνειας (για πρώτη φορά µε το Venera 9 του 1975). Αξίζει να σηµειωθεί πως τον Ιανουάριο του 2012 ένας Ρώσος επιστήµονας δηµοσίευσε ένα άρθρο σύµφωνα µε το οποίο στο βίντεο που κατέγραψε το Venera 13 παρατηρούνται κάποια έντοµα που µοιάζουν µε σκορπιούς να περιφέρονται στην επιφάνεια της Αφροδίτης.

Το επόµενο βήµα στην εξερεύνηση του πλανήτη έγινε µε τη διαστηµοσυσκευή Magellan της NASA που έφτασε στην Αφροδίτη το 1989 και χαρτογράφησε για τέσσερα χρόνια µε ραντάρ το µεγαλύτερο µέρος του πλανήτη, αποκαλύπτοντας τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας, τους µηχανισµούς που τη διαµορφώνουν καθώς και το µαγνητικό πεδίο του πλανήτη.

Το 2006 εκτοξεύτηκε η πρώτη Ευρωπαϊκή αποστολή προς την Αφροδίτη, το Venus Express, που θα µείνει σε τροχιά γύρω της για ενάµισι χρόνο και θα µελετήσει κυρίως την ατµόσφαιρά της σε διάφορα µήκη κύµατος, καθώς και το κλίµα και την επιφανειακή θερµοκρασία.

Η ΕΞΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΟΥ ΕΡΜΗ

Η πρώτη διαστηµική συσκευή που πέρασε από τον Ερµή ήταν ο Μάρινερ 10 ο οποίος τον επισκέφτηκε τρεις φορές σε περίοδο ενός έτους, από τον Μάρτιο του 1974 έως τον Μάρτιο του 1975. Ο Μάρινερ 10, φωτογράφησε σχεδόν την µισή επιφάνεια του Ερµή, στέλνοντάς µας 10.000 φωτογραφίες που µας αποκάλυψαν µία επιφάνεια βοµβαρδισµένη πραγµατικά από µετεωρίτες . Μια επιφάνεια όπου την ηµέρα τσουρουφλίζεται κυριολεκτικά από ένα τεράστιο Ήλιο και σε θερµοκρασίες που λιώνουν ακόµη και µέταλλα, ενώ την νύχτα παγώνει από το κρύο λόγω της έλλειψης οποιασδήποτε ατµόσφαιρας. Παρ’ όλα αυτά υπάρχουν ορισµένα σηµεία στις πολικές περιοχές του Ερµή που θα µπορούσαν να είναι τα κύρια σηµεία προσεδάφισης µελλοντικών διαστηµικών αποστολών. Στα σηµεία αυτά, που είναι προστατευµένα από τις καυτερές ακτίνες του Ήλιου, πρέπει να υπάρχει ακόµη και σήµερα πάγος και παγωµένο διοξείδιο του άνθρακα, υπολείµµατα της αρχέγονης εποχής πριν από 4,5 δισεκατοµµύρια χρόνια όταν πάγωσαν για πρώτη φορά τα υλικά αυτά µετά την γέννηση του πλανήτη. Η ανάλυση παρόµοιων υλικών από κάποιο µελλοντικό διαστηµόπλοιο θα µας έδινε σίγουρα πολλές πληροφορίες για την κατάσταση που επικρατούσε τότε. Το δεύτερο διαστηµόπλοιο που τον επισκέπτεται είναι το MESSENGER, το οποίο έχει πραγµατοποιήσει τρεις διελεύσεις χαρτογραφώντας το 98% της επιφάνειας του πλανήτη. Η χαρτογράφηση θα ολοκληρωθεί το 2011, οπότε και αναµένεται να µπει σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη.

46

47

48

3. Πλανήτες τύπου ∆ία

ΗΛΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΛΑΝΗΤΗΣ ∆ΙΑΣ O ∆ίας είναι ο µεγαλύτερος πλανήτης του Ηλιακού συστήµατος σε διαστάσεις κασι µάζα. Είναι ο πέµπτος κατά σειρά πλανήτης ξεκινώντας από τον Ήλιο. Είναι ένας γίγαντας αερίων µε µάζα λίγο µικρότερη από το ένα εικοστό της ηλιακής,αλλά είναι δυόµιση φορές µεγαλύτερη του αθροίσµατος της µάζας των υπολοίπων πλανητών του ηλιακού συστήµα- τος.Ο ∆ίας µαζί µε τον Κρόνο,τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα, αναφέρονται ως αέριοι γίγαντες. Ο ∆ίας αποτελείται κυρίως από υδρογόνο,µε το ένα τέταρτο της µάζας να είναι ήλιο.Μπορεί επίσης να έχει βραχώδη πυρήνα που αποτελείται από βαρύτερα στοιχεία. Λόγω της ταχείας περιστροφής του,το σχήµα του ∆ία είναι αυτό ενός πεπλατυσµένου σφαιροειδούς.Η εξωτερική ατµόσφαιρα είναι εµφανώς χωρισµένη σε διάφορες ζώνες σε διάφορα γεωγραφικά πλάτη,µε αποτέλεσµα αναταραχή και καταιγίδες κατά µήκος των ορίων αλληλεπίδρασης τους.Ενα σηµαντικό αποτέλεσµα είναι η Μεγάλη ερυθρά κηλίδα, µιά τεράστια καταιγίδα που είναι γνωστό ότι υπ'ηρχε από το 17ο αιώνα οπότε καί παρατηρήθηκε πρώτη φορά µε τηλεσκόπιο. Γύρω από τον πλανήτη είναι ενα αχνό πλανητικό σύστηµα δακτυλίων και µια ισχυρή µαγνητόσφαιρα.Περιβάλλεται επίσης από τουλάχιστον 63 φεγγάρια,συµπεριλαµβανοµένων των τεσσάρων µεγάλων φεγγαριών του Γαλιλαίου,όπως ονοµάζονται τα φεγγάρια που ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 1610.Ο Γανυµήδης το µεγαλύτερο απο αυτά τα φεγγάρια έχει διάµετρο µεγαλύτερη από εκείνη του πλανήτη Ερµή. ∆οµή του ∆ία. Ο ∆ίας είναι τόσο µεγάλος που θα µπορούσε να περιβάλει στο εσωτερικό του όλους τούς άλλους πλανήτες του Ηλιακού συστήµατος.Η µάζα του είναι 318 φορές µεγαλύτερη από τη µάζα της γής.Ο όγκος 1.321 φορές µεγαλύτερος απο τον όγκο της γής.Παρά τάυτα η πυκνότητά του είναι µόλις 1,33 έναντι της πυκνότητας της Γής που είναι 5,52 Ατµόσφαιρα του ∆ία. Η ατµόσφαιρα του ∆ία είναι η µεγαλύτερη στό ηλίακο σύστηµα,καθώς εκτείνεται σε πλάτος µεγαλύτερο των 5.000χλµ. Επειδή ο ∆ίας δέν έχει επιφάνεια,η βάση της ατµό- σφαιρας θεωρείται το σηµείο στο οποίο η ατµοσφαίρικη πίεση ισούται µε 10bar. Η µεγάλη ερυθρά κηλίδα. Χαρακτηριστικό της ατµόσφαιρας του ∆ία,είναι η κόκκινη κηλίδα µε διάµετρο τετραπλάσια του γήινου δίσκου.Το χρώµα της και ο χρόνος περιστροφής αλλάζουν µε την πάροδο των χρόνων.Υποστηρίζεται πως η µεγάλη κόκκινη κηλίδα είναι µια τεράστια καταιγίδα,ένας αντικυκλώνας που κρατάει εδώ και 300 χρόνια.Το 2005 µια µικρή κηλίδα εµφανίστηκε κοντά στη µεγάλη.

49

Ατµόσφαιρα και εσωτερική σύσταση. Ο ∆ίας παρά το τεράστιο µέγεθός του είναι ένα σώµα ελαφρύ που βρίσκεται σε ρευστή κατάσταση,χωρίς στερεό φλοιό.Οι συνεχείς µεταβολές που παρατηρούνται στόν πλανητη µαρτυρούν την ύπαρξη ισχυρότατων θυελλών. Η ατµόσφαιρα του ∆ία περιέχει 89% υδρογόνο,11% ήλιο,0,2% αµµωνία. Το 1932 ο αστρονόµος Βίλντ διατύπωσε µια θεωρία,σύµφωνα µε την οποία ο∆ίας αποτελείται από έναν πυρετώδη πυρήνα,µε σχετικά µικρές διαστάσεις, αλλά µεγάλη πυκνότητα.Ο πυρήνας αυτός περιβάλλεται απο µια υψηλή ατµόσφαιρα και έναν βαθύ ωκεανό πάγου,σε ηµιρρευστή κατάσταση. ∆ακτύλιοι. Ο ∆ίας έχει ένα αµυδρό πλανητικό σύστηµα δακτυλίων που αποτελείται από τρία κύρια τµήµατα,τον εσωτερικό δακτύλιο, τον κύριο,και έναν εσωτερικό.Αυτά τα δακτύλια φαίνονται να έχουν προέλθει απο σκόνη. ∆ορυφόροι. Εχει επιβεβαιωθεί η ύπαρξη 63 δορυφόρων διαφόρων µεγεθών σε τροχιά γύρω απο το ∆ία απο τούς οποίους οι τέσσερις Γανυµήδης,Καλλιστώ, Ιώ, και Ευρώπη ανακαλύφθηκαν απο το Γαλιλαίο όταν παρατήρησε τον ουρανό µε το τηλεσκόπιό του το 1610, είναι πολύ µεγάλοι µε διάµετρο απο 4.980 έως 2.880χλµ. Οι δύο πρώτοι είναι µεγαλύτεροι της Σελήνης. Ονόµατα µερικών δορυφόρων είναι Αµάλθεια,Ιµαλία,Ελάρα,Πασιφάη,Σινώπη,Λυσιθέα,Κάρµη,Ανάγκη,Λήδα,Θήβη,Αδράστεια,Μάτις,Καλλιρρόη,Θεµιστώ,Μεγακλείτη,Ταυγέτη, Αρπαλύκη,Καλύκη,Ιοκάστη,Ερινόµη,Ισονόη,Προξιδίκη,Αυτονόη,Θυώνη,Ερµίππη,Αίτνη,Ευροδόµη,Ευάνθη,Ευπορία,Ορθωσία,Σπουδή,Καλή,Πυσιθέα,Ηγεµόνη,Μνήµη,Αοίδη,Αρχή, Θελξινόη,Καλλιχόρη,Ελικη,Καρπώ,Ευκελίδη,Κυλλήνη,Κόρη. Πιθανότητα ζωής. Κανένας λόγος περί ζωής ανάλογης µε τη γήινη δεν είναι δυνατόν να προταθεί για τον πλανήτη ∆ία.Το 1976 ο Αµερικανός φυσικός Κάρλ Σαγκάν πρότεινε ότι µορφές ζωής µε οργανική χηµεία που βασίζονται στήν υγρή αµµωνία θα µπορούσαν να επιβιώσουν στα ανώτερα στρώµατα της ατµόσφαιρας του ∆ία, Ο Σαγκάν βάσισε την άποψή του στήν οικολογία των γήινων θαλασσών όπου υπάρχει φυτιπλαγκτόν στα ανώτερα στρώµατα,πιο χαµηλά ψάρια που τρέφονται απο το πλαγκτόν και στα χαµηλότερα βάθη κυνηγοί που τρέφονται µε τα ψάρια. Θερµοκρασία -150. Ο ∆ίας είναι ιδιαίτερα λαµπερός στο νυχτερινό ουρανό,ο πιό λαµπρός µετά την Αφροδίτη.Εχει κιτρινωπό χρώµα που ξεχωρίζει,µε κιάλια µπορεί κανείς να δεί τους 4 µεγαλύτερους δορυφόρους του ενώ µε τηλεσκόπιο µπορεί να παρατηρήσει πολλά χαρακτηριστικά της ατµόσφαιράς του µε

50

κυριότερο την εντυπωσιακή κόκκινη κηλίδα και τις ζώνες της ατµόσφαιράς του. Ευρώπη. Η Ευρώπη είναι ένας απο τους τέσσερις µεγάλους δορυφόρους του ∆ία,είναι πιο πιθανό να φιλοξενεί ζωή απο ότι ο Αρης,εκτιµούν πολλοί επιστήµονες.Οµως η αποστολή της ΝΑΣΑ που θα αναχωρήσει το 2015 για τους παγωµένους δορυφόρους του ∆ία πιθανότατα θα ακυρωθεί.Η Ευρώπη λίγο µικρότερη απο τη Σελήνη, καλύπτεται σε όλη της την επιφάνεια απο ένα λευκό στρώµα πάγου νερόυ. Ο δορυφόρος βρίσκεται σε απόσταση 790 εκατ.χλµ. από τον Ηλιο και η θερµοκρασία επιφάνειας σπάνια υπερβαίνει τους -145 βαθµούς Κελσίου. Γανυµήδης. Είναι ο τριτος δορυφόρος του ∆ία.Τον επισήµανε πρώτος ο Γαλιλαίος στις 7 Ιανούαριου 1610.Είναι ο µεγαλύτερος απο τους 12 δορυφόρους του, και έχει διάµετρο 4.694χλµ. και πυκνότητα 2,4.Περιφέρεται γύρω απο το ∆ία σε 7 ώρες,3 λεπτά και 43 δεύτερα σε µέση απόσταση 1.017 εκατ.χλµ.από αυτόν.Στήν επιφάνειά του διακρίνονται µόνιµες σκοτεινές κηλίδες,που παρουσιάζουν επιστηµονικό ενδιαφέρον. Ο Γανυµήδης φαίνεται να είναι πλήρως διαφοροποιηµένος,αποτελούµενος απο ένα πυρήνα θειούχου σιδήρου και ένα εξωτερικό µανδύα πάγου.Στην πραγµατικότητα ο Γανυ µήδης έχει τη µικρότερη ροπή αδράνειας µεταξύ των σωµάτων του ηλιακού συστήµατος. Η επιφάνειά του είναι ένα µίγµα δύο διαφορετικών τύπων εδαφών.Το ένα είναι πολύ παλιό, µε πολλούς κρατήρες και σκοτεινές περιοχές,και ένα νεότερο µε φωτεινές περιοχές,σηµαδενένο νε ένα εκτεταµένο τόξο ρηγµάτων και ραβδώσεων που έχουν τεκτονική προέλευση.Το σκούρο έδαφος καλύπτει το ένα τριτο της επιφάνειας περιέχει άργιλο και οργανικές ύλες. ∆ΟΡΥΦΟΡΟΣ ΙΩ Η Ιω είναι ο δεύτερος σε σειρά δορυφόρος σε απόσταση από το ∆ία,που ανακαλύφθηκε απο το Γαλιλαίο.Η Ιώ πήρε το ονοµά της απο µία παρθένα που ερωτεύτηκε ο ∆ίας. Οµως η Ηρα την ζήλεψε,τη µεταµόρφωσε σε αγελάδα και έβαλε φύλακά της τον Πανόπτη που είχε µάτια σε όλο του το σώµα.Αργότερα ο Ερµής σκότωσε τον Πανόπτη η Ηρα εστειλε µια µύγα να ενοχλεί την Ιώ µε αποτέλεσµα να τρέχει από τότε µανιασµένη απο χώρα σε χώρα. Η Ιω είναι ελαφρώς µεγαλύτερη απο τη Σελήνη µε ακτίνα 1.821,3km και µε µάζα 8.913*1022kg. Εχει ελαφρά ελλειψοειδές σχήµα µε το µεγαλύτερο της άξονα στραµένο πρός τον ∆ία. Ανάµεσα στούς δορυφόρους του ∆ία,έχει την τρίτη µεγαλύτερη µάζα και όγκο µετά τον Γανυµήδη και την Καλλιστώ. Η Ιω απέχει απο το ∆ία 421.700km και κινείται γύρω απο το γήινο χρόνο µιας ηµέρας 18,27 λεπτά και 34δ. Γεωλογικά είναι το πιο δραστήριο σώµα στο ηλιακό µας σύστηµα επειδή βρίσκεται αιχµαλωτισµένη σε µια βαλιτική παγίδα ανάµεσα στο ∆ία και τούς

51

γειτονικούς δορυφόρους Ευρώπη,Γανυµήδη και Καλλιστώ,που την έλκουν από διαφορετικές γωνίες.Μέσα σε αυτές τις παλλοιροικές δυνάµεις η επιφάνειά της αναβοκατέβαινε συνεχώς. Οι παλλοίριες θερµαίνουν το εσωτέρικό της λιώνοντας τους βράχους µαζί µε θειούχα αέρια,ξεπετάγονται στην επιφάνεια µε βίαιες ηφαιστιακές εκρήξεις. Στο εσωτερικο της υπάρχει ένας µεταλλικός πυρήνας µε διάµετρο 900χλµ και πάνω απο τον πυρήνα υπάρχει ένας µανδύας µε µερικώς ρευστά πετρώµατα και λεπτό φλοιό. ∆ΟΡΥΦΟΡΟΣ ΚΑΛΛΙΣΤΩ Η Καλλιστώ είναι ο τρίτος µεγαλύτερος δορυφόρος στό ηλιακό σύστηµα, σύµφωνα µε τη µυθολογία η Καλλιστώ είναι νύµφη της αρκαλίας την οποία ερωτεύτηκε ο ∆ίας. Η Ηρα για να την τιµωτήσει την µεταµόρφωσε σε αρκούδα που παραλίγο να σκοτωνόταν απο την Αρτεµη στό κυνήγι.Ο ∆ίας τότε την λυπήθηκε και την τοποθέτησε στον έναστρο ουρανό εκεί που είναι ο αστερίσµος της µεγάλης άρκτου.Η Καλλιστώ είναι πέµπτου µεγέθους και µπορεί να παρατηρηθεί µε κιάλια. Κινείται σε απόσταση από το ∆ία 1.882.100kmκαι σε επίπεδο που σχηµατίζει γωνία 2 µοίρες µε το επίπεδο του ισηµερινού του ∆ία και διαθέτει µεγάλες ποσότητες παγωµένου νερού.Με τα µέχρι τώρα δεδοµένα η Καλλιστώ φέρει λεπτότατη και αραιότατη ατµόσφαιρα από διοξείδιο του άνθρακα σε µεγάλο ποσοστό ενώ η επιφάνεια της καλύπτεται από πάγο και κρατήρες .Αποτελείται από ένα βραχώδη πυρήνα που είναι περιτριγυρισµένος από παγωµένο µανδύα νερού.

Κρόνος (πλανήτης)

Ο Κρόνος είναι ο έκτος πλανήτης σε σχέση µε την απόστασή του από τον Ήλιο και ο δεύτερος µεγαλύτερος του Ηλίακου Συστήµατος µετά τον ∆ία, µε διάµετρο στον ισηµερινό του 120.660 χιλίοµετρα και ανήκει στους λεγόµενους γίγαντες αερίων . Το όνοµά του προέρχεται από τον Κρόνο της αρχαίας ελληνικής µυθολογίας, που είναι ίδιος µε το Ρωµαϊκό Saturn, απ' όπου προέρχεται και η αγγλική ονοµασία.

Λόγω της µεγάλης µάζας του Κρόνου και της απορρέουσας βαρύτητας οι συνθήκες που παράγονται στον Κρόνο είναι ακραίες. Οι εσωτερικές πιέσεις και θερµοκρασίες είναι πέρα από οτιδήποτε µπορεί να αναπαραχθεί πειραµατικά στη Γη. Το εσωτερικό του Κρόνου πιθανώς αποτελείται από έναν στερεό πυρήνα σιδήρου, νικελίου ,πυριτίου και ενώσεις οξυγόνου και περιβάλλεται από ένα βαθύ στρώµα µεταλλικού υδρογόνου ένα ενδιάµεσο στρώµα του υγρού υδρογόνου και υγρού ηλίου, καθώς και ένα εξωτερικό στρώµα αερίων. Το ηλεκτρικό ρεύµα µέσα στο στρώµα µεταλλικού υδρογόνου είναι πιθανό να δηµιουργεί ένα πλανητικό µαγνητικό πεδίο, που είναι ελαφρώς πιο αδύναµο από το γήινο µαγνητικό πεδίο και περίπου το ένα εικοστό της ισχύος του πεδίου γύρω από τον ∆ία. Η εξωτερική ατµόσφαιρα έχει γενικά ήπια εµφάνιση, αν και µπορούν να εµφανιστούν χαρακτηριστικά µακράς

52

Κρόνος

Ο πλανήτης Κρόνος

Ανακάλυψη

Ανακαλύφθηκε από Άγνωστος

Ανακαλύφθηκε στους Προϊστορικούς χρόνους

Χαρακτηριστικά τροχιάς[1]

Αφήλιο 1.513.325.783 km (10,11595804 AU)

Περιήλιο 1.353.572.956 km (9,04807635 AU)

Ηµιάξονας τροχιάς 1.433.449.370 km (9,58201720 AU)

Εκκεντρότητα 0,055723219

Περίοδος περιφοράς 10.832,327 ηµέρες (29,657296 χρόνια)[2]

Συνοδική Περίοδος 378,09 ηµέρες

Μέση Ταχύτητα Τροχιάς 9,69 km/s

Κλίση 2,485240° ως προς την Εκλειπτική 5,51° ως προς τον Ηλιακό ισηµερινό

Μήκος του ανερχόµενου σηµείου 113,642811°

Όρισµα του περιηλίου 336,013862°

∆ορυφόροι 62

Φυσικά Χαρακτηριστικά

Ισηµερινή Ακτίνα 60.268 ± 4 km[3][4] (9,4492 γήινες)

53

διάρκειας ζωής. Η ταχύτητα του ανέµου στον Κρόνο µπορεί να φτάσει 1.800 χλµ/ώρα, πολύ µεγαλύτερη από εκείνη στον ∆ία.

Ο Κρόνος διαθέτει εννέα δακτυλίους, οι οποίοι αποτελούνται από σωµατίδια σκόνης και πάγου, και 62 δορυφόρους, χωρίς να συνυπολογίζονται οι µικροί δορυφόροι και οι έλικες. Ο µεγαλύτερος δορυφόρος του Κρόνου είναι Τιτάνας ο µόνος δορυφόρος στο ηλιακό σύστηµα µε πυκνή ατµόσφαιρα.

Πολική Ακτίνα 54.364 ± 10 km[3] (8,5521 γήινες)

Πεπλάτυνση 0,097 ± 0,00018 [5]

Επιφάνεια 4,27 ×1010 km2 (83,703 γήινες)

Όγκος 8,2713 ×1014 km3 [6] (763,59 γήινες)

Μάζα 5,6846 ×1026 kg[6] (95,152 γήινες)

Μέση πυκνότητα 0,687 g/cm3 [6]

Επιφανειακή Βαρύτητα στον Ισηµερινό 10,44 m/s2 [6]

Ταχύτητα ∆ιαφυγής 35,5 km/s [6]

Αστρονοµική περίοδος περιστροφής

0,439-0,449 ηµέρες (10 h 32-47 min)[7]

Ταχύτητα περιστροφής στον Ισηµερινό

9,87 km/s 35.500 km/h

Κλίση άξονα 26,73°[6]

Ορθή αναφορά του βόρειου πόλου 2 h 42 min 21 s[3]

Απόκλιση 83,537°[3]

Λευκαύγεια 0,342[6]

Φαινόµενο µέγεθος +1,47 ως -0,24 [8]

Θερµοκρασία στο 1 bar ελάχ. µέση µεγ. 134 K[6]

Χαρακτηριστικά ατµόσφαιρας[6]

Υδρογόνο ~96%

Ήλιο ~3%

Μεθάνιο ~0,4%

Αµµωνία ~0,01%

Αιθάνιο ~0,0007%

54

Για αιώνες τον θεωρούσαν τον τελευταίο (εξώτατο) πλανήτη του Ηλιακού Συστήµατος, καθώς είναι γνωστός από την αρχαιότητα. Πολλά από αυτά που σήµερα γνωρίζουµε για τον πλανήτη και τους δορυφόρους του, µας έγιναν γνωστά από την εξερεύνηση των Βόγιατζερ 1 και Βόγιατζερ 2 το 1980-81. Από το 2004, η διαστηµοσυσκευή Cassini βρίσκεται σε τροχιά γύρω απ' τον πλανήτη, µελετώντας τον διεξοδικά.

Φυσικά χαρακτηριστικά

Μία σύγκριση Γης και Κρόνου.

Ο Κρόνος είναι εµφανώς συµπιεσµένος στους πόλους και αυτό οφείλεται στην πολύ γρήγορη περιστροφή του πλανήτη γύρω από τον άξονά του, τη µικρή πυκνότητά του και τη ρευστή κατάστασή του. Η ισηµερινή διάµετρος του Κρόνου είναι 10% µεγαλύτερη από την πολική (60.268 km έναντι 54,364 km. Ο Κρόνος είναι ο µόνος πλανήτης στο Ηλιακό Σύστηµα του οποίου η πυκνότητα είναι µικρότερη από αυτή του νερού. Αν και ο πυρήνας του Κρόνου έχει σαφώς µεγαλύτερη πυκνότητα από το νερό, η συνολική πυκνότητα του Κρόνου είναι 0.69 g/cm³ εξαιτίας της αέριας ατµόσφαιρας. Ο Κρόνος είναι µόλις 95 φορές βαρύτερος από τη Γη σε σύγκριση µε τον ∆ία που είναι 318 φορές ο οποίος είναι περίπου 20% µεγαλύτερος από τον Κρόνο.

Εσωτερική δοµή

Αν και δεν υπάρχει κάποια άµεση πληροφορία για την εσωτερική δοµή του Κρόνου, θεωρείται ότι το εσωτερικό του είναι όµοιο µε αυτό του ∆ία, δηλαδή αποτελείται από ένα µικρό βραχώδη πυρήνα (περίπου στο µέγεθος της Γης) που σκεπάζεται από τεράστιες µάζες αερίων. Ο πυρήνας είναι πυκνότερος από τη Γη (υπολογίζεται ότι είναι 9 µε 22 φορές βαρύτερος από τη Γη, αν και έχει το ίδιο µέγεθος) και καλύπτεται από ένα παχύ στρώµα µεταλλικού υδρογόνου και από πάνω από ένα στρώµα υγρού υδρογόνου και στα τελευταία χίλια χιλιόµετρα από πυκνή αέρια ατµόσφαιρα. Το εσωτερικό του Κρόνου είναι καυτό και η θερµοκρασία του φτάνει στους 11.700 °C στον πυρήνα. Όπως και ο ∆ίας, έτσι και ο Κρόνος ακτινοβολεί περισσότερη ενέργεια από αυτή που παίρνει από τον Ήλιο, σχεδόν 2,5 φορές περισσότερη.

55

Το φαινόµενο αυτό πιθανώς οφείλεται στις κινήσεις του υδρογόνου και του ήλιου στο εσωτερικό του, και πιο συγκεκριµένα σε σταγονίδια ηλίου, τα οποία προκαλούν θερµότητα µέσω της τριβής καθώς πέφτουν κάτω από το ελαφρύτερο υδρογόνο. Όµως ο κύριος µηχανισµός παροχής ενέργειας είναι ο µηχανισµός Kelvin-Helmholtz, δηλαδή µία αργή, βαρυτική συρρίκνωση του πλανήτη

Ατµόσφαιρα

Οι θερµοκρασιακές εκποµπές του Κρόνου: το εξέχον ζεστό σηµείο στο κάτω µέρος της εικόνας είναι ο νότιος πόλος του Κρόνου.

Η περιστροφή των αερίων που σκεπάζουν τον πλανήτη δεν γίνεται οµοιόµορφα. Η περιστροφή των περιοχών στον ισηµερινό διαρκεί 10 ώρες και 14 λεπτά και αυτή των υπόλοιπων περιοχών 10 ώρες και 39 λεπτά. Η ατµόσφαιρά του αποτελείται κυρίως από υδρογόνου σε ποσοστό 96,3% και σε µικρές ποσότητες από ήλιο (3,25%). Επίσης έχουν εντοπιστεί ελάχιστες ποσότητες µεθανίου, αιθανίου, ακετυλενίου, αµµωνίας και φωσφίνης. Τα υψηλότερα νέφη του Κρόνου αποτελούνται από κρυστάλλους αµµωνίας, ενώ τα κατώτερα φαίνεται ότι αποτελούνται είτε από υδρόθειο του αµµωνίου (NH4SH) είτε από νερό. Η ατµόσφαιρα έχει σηµαντικά µικρότερη περιεκτικότητα σε ήλιο σε σύγκριση µε αυτή του Ήλιου.

Η ποσότητα στοιχείων βαρύτερων του ηλίου δεν είναι επακριβώς γνωστή, αλλά θεωρείται ότι ταιριάζουν µε αυτές του Ηλιακού συστήµατος όταν αυτό βρισκόταν στην φάση δηµιουργίας. Η συνολική µάζα αυτών των στοιχείων υπολογίζεται ότι είναι 19–31 φορές αυτής της Γης, και συγκεντρώνεται κυρίως στον πυρήνα του Κρόνου.

Στρώµατα αερίων

Η ατµόσφαιρα του Κρόνου παρουσιάζει ένα µοτίβο λωρίδων όµοιο µε αυτό του ∆ία, µόνο που οι λωρίδες του Κρόνου είναι πιο αχνές και είναι ευρύτερες στον ισηµερινό. Προς τα κάτω, υπάρχει ένα στρώµα 10 χιλιοµέτρων και θερµοκρασίας -23 °C που αποτελείται από υδάτινο πάγο. Από πάνω υπάρχει ένα στρώµα πιθανώς από όξινο θειούχο αµµώνιο, µε πλάτος 50 χλµ και θερµοκρασία -93 °C. Οχτώ χιλιόµετρα πάνω από αυτό στρώµα υπάρχουν νέφη αµµωνίας και θερµοκρασία 60 βαθµούς Κελσίου χαµηλότερη. Κοντά στη κορυφή της ατµόσφαιρας και πάνω από τα ορατά νέφη αµµωνίας υπάρχει ένα στρώµα µε πλάτος 200 µε 270 χιλιόµετρα που αποτελείται από υδρογόνο και

56

ήλιο Οι άνεµοι στο Κρόνο είναι από τους ταχύτερους στο Ηλιακό Σύστηµα µε ταχύτητα 1800 km/h.

Κάθε τριάντα χρόνια µία µεγάλη καταιγίδα ,γνωστή µε το όνοµα Μεγάλη Λευκή Κηλίδα, καλύπτει ένα µέρος της επιφάνειάς του. Αυτό το φαινόµενο φαίνεται να συµπίπτει µε το ηλιοστάσιο του βορείου ηµισφαιρίου του Κρόνου. Η τελευταία φορά που παρατηρήθηκε ήταν το 1990, όπως φαίνεται από φωτογραφίες του ∆ΤΧ, ενώ είχε παρατηρηθεί το 1876, 1903, 1933 και 1960.] Μία άλλη τεράστια καταιγίδα παρατηρήθηκε στο Κρόνο τον ∆εκέµβριου του 2010 και τον Ιανουαρίου του 2011, η οποία περικύκλωσε όλο το πλανήτη στο ύψος του 35 παραλλήλου.

Πολικές δοµές

Ο βόρειος πόλος του Κρόνου. Η εξάγωνη δοµή είναι εµφανής.

Στο βόρειο πόλο του Κρόνου παρατηρήθηκε από τα Βόγιατζερ ένα µόνιµο χαρακτηριστικό εξάγωνων σύννεφων. Αντίθετα, στο νότιο πόλο ανακαλύφθηκε το 2006 από το Κασσίνι µία καταιγίδα µε τη µορφή τυφώνα, στην οποία διαγράφεται καθαρά το "µάτι του κυκλώνα". Αυτό το γεγονός είναι αξιοσηµείωτο διότι εκτός από τη Γη, το µάτι του κυκλώνα δεν είχε παρατηρηθεί σε κανένα άλλο πλανήτη.

Οι ακµές του εξαγώνου έχουν µήκος περίπου 13.800 χιλιόµετρα. Ολόκληρη η δοµή περιστρέφεται σε 10 ώρες, 39 λεπτά και 24 δευτερόλεπτα, που είναι ίση µε αυτή της εκποµπής ραδιοκυµµάτων του Κρόνου και υπολογίζεται ότι είναι η ταχύτητα περιστροφής του εσωτερικού του πλανήτη.

Μαγνητόσφαιρα

Ο Κρόνος έχει ένα εγγενές µαγνητικό πεδίο που έχει ένα απλό, συµµετρικό σχήµα, ένα µαγνητικό δίπολο . Η δύναµή του στον ισηµερινό είναι 0,2 gauss (20 µT) δηλαδή είναι περίπου το ένα εικοστό εκείνης του πεδίου γύρω από τον ∆ία και ελαφρώς ασθενέστερη από το γήινο µαγνητικό πεδίο. Ως αποτέλεσµα η µαγνητόσφαιρα του Κρόνου είναι πολύ µικρότερη από τη µαγνητόσφαιρα του ∆ία και εκτείνεται ελαφρώς πέρα από την τροχιά του Τιτάνα. Πιθανότατα, το µαγνητικό πεδίο δηµιουργείται µε παρόµοιο τρόπο µε αυτό του ∆ία, δηλαδή από τα ρεύµατα στο στρώµα µεταλλικού υδρογόνου, το οποίο ονοµάζεται δυναµό µεταλλικού υδρογόνου. Οµοίως µε εκείνες των

57

άλλων πλανητών, η µαγνητόσφαιρα είναι αποτελεσµατική στο να εκτρέψει τα σωµατίδια του ηλιακού συστήµατος.

∆ορυφόροι

Έχει επιβεβαιωθεί η ύπαρξη 62 δορυφόρων] διαφόρων µεγεθών σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο, 53 από τους οποίους έχουν λάβει ονόµατα. Ο µεγαλύτερος από αυτούς είναι ο Τιτάνας που είναι ο δεύτερος µεγαλύτερος δορυφόρος στο Ηλιακό Σύστηµα και ο µοναδικός µε πυκνή ατµόσφαιρα (αποτελούµενη από υδρογονάνθρακες και αζώτου). Αποτελεί το 90% της µάζας που περιφέρεται γύρω από το Κρόνο, συµπεριλαµβανωµένων των δακτυλίων. Είναι µεγαλύτερος και από τον πλανήτη Ερµή. Το δεύτερο µεγαλύτερο φεγγάρι είναι η Ρέα, η οποία ενδέχεται να διαθέτει το δικό της ασθενές σύστηµα δακτυλίων.

Ονόµατα µερικών από τους υπόλοιπους δορυφόρους είναι: Μίµας, Εγκέλαδος, Τηθύς, ∆ιώνη, Ρέα, Υπερίων, Ιαπετός, Φοίβη, Ιανός, Επιµηθέας, Ελένη, Τελεστώ, Καλυψώ, Άτλας, Προµηθέας, Πανδώρα, Πάνας, Μεθώνη, Παλλήνη, Ανθή, Πολυδεύκης, Υµίρ, Παάλιακ, Τάρβος, Κίβιουκ, Αλµπιόριξ, Ερριάπους, Σίαρνακ, Kάρι, Σκολ, Τζαρνσάξα, Γκρέιπ, Αιγαίων και ο νεοανακαλυφθείς δορυφόρος S/2009 S 1.

Οι δακτύλιοι του Κρόνου

Οι δακτύλιοι του Κρόνου είναι οι πιο εµφανείς του ηλιακού συστήµατος. Εδώ φωτογραφηµένοι από του Κασσίνι του 2007.

Οι εντυπωσιακοί δακτύλιοι γύρω από τον Κρόνο παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά από τον Γαλιλαίο , ο οποίος, µη µπορώντας να εξηγήσει αυτό που έβλεπε, καθώς και το φαινόµενο της "εξαφάνισης" των δακτυλίων ανά περιόδους, νόµισε ότι επρόκειτο για τρία σώµατα. Το φαινόµενο της "εξαφάνισης" εξήγησε το 1666 ο Ολλανδός αστρονόµος Κρίστιαν Χόυχενς, που εξήγησε ότι οι δακτύλιοι έµοιαζαν να εξαφανίζονται κάθε φορά που το επίπεδο πάνω στο οποίο βρίσκονται συνέπιπτε µε το επίπεδο της παρατήρησής τους από τη Γη. Ο Χόυχενς ήταν επίσης ο πρώτος που εισήγαγε την υπόθεση πως οι δακτύλιοι δεν ήταν όλα στερεά σώµατα αλλά αποτελούνταν από µικρότερα σώµατα σε περιστροφή γύρω από τον πλανήτη.

58

Οι δακτύλιοι χωρίζονται σε πολλές περιοχές µε κενά ανάµεσά τους λαµβάνοντας ονόµατα γράµµατα του λατινικού αλφαβήτου ξεκινώντας µε τον εγγύτερο Α. Οι πιο εµφανείς (σε πλάτος) είναι οι δακτύλιοι Α και Β που είναι οι πιο φωτεινοί και ο δακτύλιος C που είναι πιο αµυδρός. Το γνωστότερο κενό µεταξύ των δακτυλίων είναι το χάσµα Κασσίνι που χωρίζει τον Α από τον Β δακτύλιο. Το ανακάλυψε ο Τζιόβανι Κασσίνι τo 1675 από τον οποίο και έλαβε το όνοµά του. Το 1837 ο αστρονόµος Γιόχα Ένκε παρατήρησε ένα µικρότερο κενό στη µέση περίπου του δακτυλίου A όπου και αυτό πήρε το όνοµά του (χάσµα Ένκε). Ο δακτύλιος Ε του Κρόνου αποτελείται από υλικό -πάγο νερού και οργανικές ενώσεις- που εκτινάσσεται από τον δορυφόρο Εγκέλαδο µε τη µορφή πιδάκων.

Ο µεγαλύτερος σε πλάτος δακτύλιος του Κρόνου ανακαλύφθηκε το 2009 από το τηλεσκόπιο Spitzer της NASA. Η µέγιστη διάµετρός του είναι 20 φορές η διάµετρος του Κρόνου. Απέχει από τον πλανήτη σχεδόν 6 εκατοµµύρια χιλιόµετρα ενώ εκτείνεται προς τα έξω άλλα 12 εκατοµµύρια χιλιόµετρα. Είναι διάχυτος, καθώς αποτελείται κατά κύριο λόγο από σωµατίδια σκόνης και πάγου, και δεν διακρίνεται στο ορατό φως, εκπέµπει όµως υπέρυθρη ακτινοβολία. Ο δακτύλιος βρίσκεται στην περιοχή που κινείται ένας από τους πιο αποµακρυσµένους δορυφόρους του Κρόνου, η Φοίβη. Ο δακτύλιος δηµιουργήθηκε από υλικό του δορυφόρου, ενώ θεωρείται υπεύθυνος και για την µαύρη κηλίδα του δορυφόρου Ιαπετού.

Μωσαϊκό εικόνων που τράβηξε το Κασσίνι το 2006 που φαίνεται η δοµή των δακτυλίων. Τα χρώµατα έχουν τονιστεί.

Η προέλευση των δακτυλίων δεν είναι πλήρως γνωστή. Πιστεύεται ότι δηµιουργήθηκαν από µεγάλους δορυφόρους (φεγγάρια) που περιστρέφονταν γύρω από τον πλανήτη και θρυµµατίστηκαν από την πρόσκρουσή τους µε κοµήτες και µετεωροειδείς. Η σύνθεση των δακτυλίων αφορά κυρίως σηµαντικές ποσότητες πάγου νερού. Κοµµάτια πάγου δείχνουν να περιστρέφονται µαζί µε θραύσµατα µετάλλων, κόκκους σκόνης και κοµµάτια βράχων. Ακόµη έχει παρατηρηθεί ότι οι δακτύλιοι είναι σχετικά ασταθείς στην πυκνότητα και την περιστροφή τους, κι αυτό σηµαίνει αφενός ότι δηµιουργήθηκαν σχετικά «πρόσφατα» (µιλώντας µε αστρονοµικές χρονικές κλίµακες) και αφετέρου ότι κάποια στιγµή θα διαλυθούν.

Σύµφωνα µε τις τελευταίες παρατηρήσεις του Κασσίνι συµπεραίνεται πως οι συχνές αλλαγές που παρατηρούνται στη µορφολογία του δακτυλίου F του Κρόνου, οποίος βρίσκεται περί τα 3.400 χλµ πέρα από τον δακτύλιο Α, οφείλονται στη βαρυτική έλξη που ασκούν σε αυτόν τα "περαστικά" φεγγάρια

59

Πανδώρα και Προµηθέας , που περιφέρονται στην ίδια απόσταση µε τον δακτύλιο, και είναι υπεύθυνα για τη διατήρηση της συνοχής του. Ακόµα παρατηρήσεις που έγιναν πρόσφατα κατά τη διάρκεια της ισηµερίας του Κρόνου, οπότε το επίπεδο των δακτυλίων ευθυγραµµίστηκε µε τον ήλιο, δείχνουν πως, καθώς περνούν δίπλα από τους δακτύλιους, τα φεγγάρια παρασέρνουν υλικό πάνω από το επίπεδο του δακτυλίου, έως και σε ύψος µερικών χιλιοµέτρων.

Ιστορία και εξερεύνηση

Υπάρχουν τρεις κύριες φάσεις της παρατήρησης και της εξερεύνησης του Κρόνου. Κατά την πρώτη εποχή στην αρχαιότητα πριν από την εφεύρεση του τηλεσκοπίου οι παρατηρήσεις γίνονταν µε γυµνό µατί .Αρχίζοντας από το 17ο αιώνα, έχουν γίνει σταδιακά όλο και περισσότερο προηγµένες τηλεσκοπικές παρατηρήσεις από τη Γη. Ο άλλος τρόπος είναι η επίσκεψη από τα διαστηµικά οχήµατα, είτε µε τροχιά είτε µε προσωρινή προσέγγιση. Στον 21ο αιώνα, έχουν συνεχιστεί οι παρατηρήσεις από τη Γη (ή από τη γη ή σε τροχιά γύρω από παρατηρητήρια), και από το Κασσίνι που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από το Κρόνο.

Αποστολές διαστηµοσυσκευών

Οι περισσότερες σύγχρονες παρατηρήσεις του πλανήτη Κρόνου γίνονται από τη διαστηµοσυσκευή Κασσίνι που από το 2004 βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο και εξερευνά αυτόν και τους δορυφόρους του.

Η πρώτη διαστηµοσυσκευή που πλησίασε τον Κρόνο ήταν το Πάιονηρ11, το 1979. Μετέδωσε εντυπωσιακές φωτογραφίες των δακτυλίων, παρατήρησε τη µαφνητόσφαιρα του πλανήτη και ανακάλυψε µερικούς µικρούς δορυφόρους.

Το σύστηµα του Κρόνου εξερευνήθηκε επίσης από τις δίδυµες διαστηµοσυσκευές Βόγιατζερ 1 και Βόγιατζερ 2 το Νοέµβρη του 1980 και τον Αύγουστο του 1981, αντίστοιχα. Ο Βόγιατζερ 1 παρατήρησε κυρίως το δορυφόρο Τιτάνα, που συγκέντρωνε το ενδιαφέρον των επιστηµόνων ως ο µόνος δορυφόρος του ηλιακού συστήµατος µε ατµόσφαιρα. ∆ιαπιστώθηκε όµως ότι τίποτα δεν ήταν ορατό κάτω από την πυκνή του ατµόσφαιρα, και στη συνέχεια αλλάζοντας πορεία η διαστηµοσυσκευή κατευθύνθηκε έξω από το ηλιακό σύστηµα. Ο Βόγιατζερ 2 παρατήρησε και τους υπόλοιπους δορυφόρους, καθώς και τον ίδιο τον πλανήτη, και συνέχισε για τον πλανήτη Ουρανό

Ο Τιτάνας (Αγγλ. Titan ή Saturn VI ) είναι ο µεγαλύτερος από τους δορυφόρους του πλανήτη Κρόνου και o δεύτερος µεγαλύτερος δορυφόρος στο ηλιακό µας σύστηµα, µετά τον δορυφόρο Γανυµήδη του πλανήτη ∆ία.

Ανακαλύφθηκε από τον Κρίστιαν Χόϋχενς στις 25 Μαρτίου του 1655 και πήρε το όνοµα Τιτάνας από τους τιτάνες που ήταν αδέλφια του Κρόνου. Ο Τιτάνας έχει διάµετρο 5.150 χλµ και απέχει από τον πλανήτη Κρόνο 1.221.931 χλµ.

60

Στην ατµόσφαιρα του Τιτάνα κυριαρχεί το άζωτο καθώς και υδρογονάνθρακες, που του δίνουν µια θολή πορτοκαλί απόχρωση. Οι υδρογονάνθρακες είναι η βάση για τα αµινοξέα που είναι απαραίτητα για να δηµιουργηθεί ζωή. Περίπου 500 χιλιόµετρα πάνω απ' την επιφάνειά του, η ατµόσφαιρα τελειώνει σε µια άλω φορτισµένων σωµατιδίων.

Η ατµόσφαιρα του Τιτάνα πιστεύεται από τους επιστήµονες, ότι µοιάζει πολύ σε µορφή µε αυτή της Γης στα πρώτα στάδια δηµιουργίας της, πριν εµφανιστεί δηλ. ζωή στον πλανήτη. Ο Τιτάνας όµως είναι πολύ µακρύτερα απ' τον Ήλιο, κι έτσι οι χαµηλές θερµοκρασίες στην επιφάνειά του δεν επιτρέπουν (απ' όσο ξέρουµε) την εµφάνιση κάποιας µορφής ζωής.

Η επιφάνεια του Τιτάνα, όπως φαίνεται (µε τεχνητά χρώµατα) παρατηρηµένη στο υπέρυθρο και υπεριώδες από το Κασσίνι. Σε αυτά τα µήκη κύµατος, η ατµόσφαιρα του δορυφόρου είναι διαφανής.

Η επιφάνεια του Τιτάνα, όπως φαίνεται (µε φυσικά χρώµατα) παρατηρηµένη στο υπέρυθρο και υπεριώδες από το Κασσίνι. Σε αυτά τα µήκη κύµατος, η ατµόσφαιρα του δορυφόρου είναι διαφανής

61

Βασιζόµενοι σε στοιχεία από µετρήσεις ραντάρ που έγιναν από τη Γη, οι επιστήµονες πίστευαν επίσης µέχρι πρόσφατα ότι στον Τιτάνα ίσως υπήρχαν ωκεανοί υδρογονανθράκων. Το 2004, η διαστηµοσυσκευή Κασσίνι, τόσο µε µετρήσεις απ' το διάστηµα όσο και από τα στοιχεία του εξερευνητικού σκάφους Χόϋχενς, που προσεδαφίστηκε στην επιφάνεια του δορυφόρου, µας έδειξε ότι, σχεδόν σίγουρα, ωκεανοί δεν υπάρχουν. Οι σκοτεινές περιοχές που παρατηρούνται στο υπέρυθρο, αποδείχτηκε µετά από µετρήσεις και µε το ραντάρ του σκάφους ότι είναι τεράστιες εκτάσεις γεµάτες µε αµµόλοφους και σκεπασµένες, ίσως, από κάποιο οργανικό υλικό. Το Σεπτέµβριο του 2006 επίσης, το Κασσίνι εντόπισε λίµνες υδρογονανθράκων κοντά στο βόρειο πόλο του δορυφόρου, οι οποίες πιστεύεται ότι τροφοδοτούν και την ατµόσφαιρά του µε διάφορες οργανικές ενώσεις. Λίµνες επίσης ανακαλύφθηκαν και στο νότιο πόλο του δορυφόρου. Οι λίµνες στις δύο περιοχές παρουσιάζουν ασυµµετρία. Σύµφωνα µε µια θεωρία που προτάθηκε τον Νοέµβριο του 2009, για το φαινόµενο αυτό οφείλεται η εκκεντρότητα της τροχιάς του Κρόνου.[1]

Αν και στον Τιτάνα υπάρχουν γεωλογικοί σχηµατισµοί που πιθανόν προκλήθηκαν από τη ροή κάποιου υγρού, το πιθανότερο είναι ότι στον Τιτάνα σχηµατίζονται απλώς εποχιακές ή ηµιµόνιµες λίµνες και ρυάκια από τη βροχή υδρογονανθράκων που πέφτει κατά καιρούς. Μπορεί κάποτε ο Τιτάνας να ήταν ένας «υγρός» τόπος, τη συγκεκριµένη χρονική στιγµή που τον παρατηρούµε όµως είναι, κατά τα φαινόµενα, ξερός. Οι βροχές είναι σπάνιες, καθώς υπολογίζεται ότι σε ένα µέρος βρέχει µία φορά κάθε χίλια χρόνια, άλλα όποτε αυτό συµβαίνει, οι βροχές είναι καταρρακτώδεις. Το 2004 και το 2010, το Κασσίνι παρατήρησε ότι µέρος του δορυφόρου κοντά στον ισηµερινό σκοτείνιασε, κάτι που θεωρήθηκε αποτέλεσµα µιας πληµµύρας που κάλυψε 500.000 τετραγωνικά χιλιόµετρα, έκταση ίση µε αυτή της Ισπανίας.[2] Μια από τις εποχιακές λίµνες είναι η Ontario Lacus, η µεγάλυτερη λίµνη στο νότιο ηµισφαίριο του δορυφόρου. Η λίµνη είναι ρηχή και ανά περιόδους το γεµίζει µε υδρογονάνθρακες που αναβλύζουν από το πυθµένα της.[3]

Στους πόλους του Τιτάνα όµως, λόγω της ασθενούς θερµότητας που δέχονται κάθε καλοκαιρία, σχηµατίζονται νέφη από την εξάτµιση µεθανίου, τα οποία στη συνέχεια δίνουν ισχυρές βροχές.[4]

Πρωτοπαρατηρήθηκε από τον Κρίστιαν Χόϋχενς το 1655.

Η µέση θερµοκρασία στην επιφάνειά του είναι -178oC και η ατµοσφαιρική πίεση είναι 60% µεγαλύτερη από αυτή της Γης (1,6 atm). Η µέση θερµοκρασία του Τιτάνα επιτρέπει στο µεθάνιο να υπάρχει σε υγρή, αέρια και στερεή µορφή, όπως το νερό στη Γη, και παρουσιάζει σε αντιστοιχία µε το υδρολογικό κύκλο, το κύκλο του µεθανίου.

Ο ΟΥΡΑΝΟΣ…

Ο Ουρανός είναι πλανήτης του Ηλιακού Συστήµατος, ο 7ος ως προς την απόσταση από τον Ήλιο, από το οποίο απέχει 2.868.100.000 χιλιόµετρα. Περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο σε 84 χρόνια µε ταχύτητα 6.800 µ. το 1΄΄, και γύρω από τον άξονά του σε 11 µέρες. Έχει όγκο 63 φορές µεγαλύτερο από την Γη, µάζα 14 φορές µεγαλύτερη και διάµετρο τετραπλάσια. Η διάρκεια

62

βρόχου στον ουρανό είναι συνολικά 139 ηµέρες και ο χρόνος µεταξύ διαδοχικών εµφανίσεων βροχών είναι συνολικά 378 ηµέρες. Ο Ουρανός σήµερα έχει 17 δορυφόρους.

∆ΟΡΥΦΟΡΟΙ ΟΥΡΑΝΟΥ:

Ακτίνα(km) Απόσταση(km)

Cordelia: 13 49.750

Ophelia 16 53.760

Biania 22 59.160

Cressida 33 61.770

Desdemona 29 62.660

Tuliet 42 64.360

Portia 55 66.100

Rosalind 27 69.930

Belinda 34 75.260

Puck 77 86.010

Miranda 235,8 129.780

Ariel 578,9 191.240

Umbriel 584,7 265.970

Titania 788,9 435.840

Oberon 761,4 582.600

63

ΑΝΑΛΥΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΟΥΡΑΝΟΥ:

Ο Ουρανός είναι ο τρίτος σε µέγεθος πλανήτης του Ηλιακού Συστήµατος και είναι ο πρώτος πλανήτης που ανακαλύφθηκε µε τηλεσκόπιο, καθώς δεν είναι ορατός µε γυµνό µάτι. Ο Ουρανός θεωρείται ο πλέον πιο <<ήπιος>> πλανήτης του Ηλιακού Συστήµατος. Και όµως ο Ουρανός διαθέτει πολλά ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά. Περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο <<ξαπλωµένος>> και τα καιρικά του φαινόµενα, αν και αόρατα στην άµεση παρατήρηση, είναι ιδιαίτερα έντονα.

Ο <<ΞΑΠΛΩΜΕΝΟΣ>> ΠΛΑΝΗΤΗΣ…

Ο Ουρανός περιφέρεται <<ξαπλωµένος>> γύρω από τον Ήλιο, δηλαδή ο άξονας περιστροφής του βρίσκεται πάνω στο επίπεδο περιφοράς του. Οι 11 αµυδροί και µαύροι δακτύλιοί του, καθώς και οι 27 δορυφόροι του περιφέρονται γύρω του όπως και ο τροχός του Λούνα Παρκ. Η περίεργη περιστροφή του θεωρείται ότι οφείλεται στην σύγκρουση ενός σώµατος στο µέγεθος της Γης µε τον Ουρανό πριν από δισεκατοµµύρια χρόνια. Αυτό σηµαίνει ότι κάθε πόλος του πλανήτη <<βλέπει>> τον Ήλιο συνεχώς για 42 χρόνια και µετά βυθίζεται στο σκοτάδι για άλλα 42 χρόνια.

ΚΡΥΦΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ∆ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ…

Ο Ουρανός συχνά χαρακτηρίζεται ως ο πλέον βαρετός πλανήτης, χαρακτηρισµός που όµως δεν ανταποκρίνεται στην πραγµατικότητα. Ένα πυκνό στρώµα µεθανίου στα υψηλότερα νέφη, απορροφά το κόκκινο φως χαρίζοντας στον πλανήτη το όµορφο γαλαζοπράσινό του χρώµα. Μέσω απλής παρατήρησης, η επιφάνια του Ουρανού φαίνεται εντελώς οµαλή και λεία, όπως µια µπάλα µπιλιάρδου, χωρίς κάποια στοιχεία να υποδουλώνουν σηµαντική ατµοσφαιρική δραστηριότητα. Και όµως οι υπέρυθρες φωτογραφίες του διαστηµικού βολιστήρα voyager αποκαλύπτουν ζώνες έντονης καιρικής δραστηριότητας όπως στον ∆ία και στον Κρόνο.

ΧΑΟΤΙΚΕΣ ΟΨΕΙΣ…

Ο Ουρανός µπορεί να µην παρουσιάζει επιφανειακά σηµάδια, οι δορυφόροι του όµως µεταφέρουν ένα εντυπωσιακό αποτυπώµατα του βίαιου παρελθόντος τους. Το παράξενο ανάγλυφο από τους περισσότερους δορυφόρους του Ουρανού, πιστεύεται ότι έχει δηµιουργηθεί από την βάση του νερού. Καθώς το νερό σε υγρή µορφή ανάβλυζε από το θερµό εσωτερικό των δορυφόρων, πάγωνε και διαστελλόταν. Αυτό ανάγκασε τον φλοιό να παραµορφωθεί προς τα έξω. Η πλέον χαοτική επιφάνεια ανήκει στον δορυφόρο Μιράντα. Μέρη του πυρήνα της βρίσκονται στην επιφάνειά της και

64

µέρη του φλοιού της έχουν θαφτεί. Η Μιράντα δίνει την εντύπωση ότι έχει διαµελιστεί στο παρελθόν και σταδιακά ανασχηµατίστηκε.

ΜΕΡΙΚΕΣ ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΕΙΣ…

Ο Ουρανός διαθέτει 11 πολύ αµυδρούς και µαύρους δακτυλίους που ανακαλύφθηκαν τυχαία το 1977. Οι αστρονόµοι παρατήρησαν πως καθώς ο Ουρανός κινούταν, το φως των άστρων που βρίσκονταν πίσω του παρουσίαζε αυξοµειώσεις. Το φαινόµενο αυτό οφειλόταν στους δακτυλίους του Ουρανού.

Ορισµένοι επιστήµονες θεωρούν πως η δηµιουργία των δακτυλίων των πλανητών οφείλεται στον διαµελισµό των δορυφόρων τους από δύο διαφορετικές δυνάµεις.

Ο δορυφόρος κινείται προς µια κατεύθυνση καθώς ακολουθεί την τροχιά του, ενώ ταυτόχρονα δέχεται βαρυτική δύναµη από τον µητρικό του πλανήτη προς άλλη κατεύθυνση µε αποτέλεσµα τον διαµελισµό του.

ΓΕΝΙΚΑ…

Ο Ουρανός είναι ο έβδοµος πλανήτης κατά σειρά απόστασης από τον Ήλιο και ανακαλύφθηκε τυχαία από τον Άγγλο αστρονόµο Γουίλιαµ Χέρσελ (Sir William Herschel, 1738-1822), µε το µικρό τηλεσκόπιό του των 17 εκατοστών στις 13 Μαρτίου 1781 κοντά στο διπλό αστρικό σύστηµα η και ν ∆ιδύµων. Ο πλανήτης ονοµάστηκε Ουρανός, επειδή βρισκόταν πέρα από τον Κρόνο, που στην µυθολογία ήταν γιος του και µετά από πρόταση του διάσηµου Γερµανού αστρονόµου Γιόχαν Ελερτ Μπόντε (Johann Elert Bode, 1747-1826).

Παρά του ότι ο Ουρανός ανακαλύφθηκε από τον Χέρσελ το 1781, τα στοιχεία όµως της τροχιάς του υπολογίστηκαν µόλις το 1821. Όπως απέδειξε η έρευνα των αστρονοµικών αρχείων, ο πλανήτης είχε εντοπιστεί πολύ πριν το 1781 από αστρονοµικές παρατηρήσεις, και συγκεκριµένα το 1690 από τον Τζον Φλάµστιντ (John Flamsteed), αλλά τότε είχε χαρακτηριστεί σαν ένας περίεργος “πράσινος” αστέρας και τίποτα περισσότερο.

Ο τρίτος µεγαλύτερος πλανήτης του ηλιακού µας συστήµατος, ο Ουρανός έχει δεχτεί µία µόνο “επίσκεψη” από το Voyager 2 στις 24 Ιανουαρίου 1986, η οποία όµως δεν στάθηκε αρκετή για να λύσει ορισµένα ερωτήµατα που δεν έχουν πάψει να απασχολούν ακόµα και σήµερα τους επιστήµονες. Ξεκίνησε το ταξίδι του από τη Γη το 1977, έφθασε στο ∆ία το 1979, στον Κρόνο το 1981, στον Ουρανό το 1986 και στη συνέχεια στον Ποσειδώνα το 1989. Η µέση απόστασή του από τον Ήλιο είναι 2,87 δισεκατοµµύρια χιλιόµετρα, ολοκληρώνει µια πλήρη περιφορά σε 84 χρόνια και η ηµέρα του ισοδυναµεί µε 17 περίπου ώρες. Η µάζα του Ουρανού, όπως άλλωστε φαίνεται και καθαρά από τις περισσότερες φωτογραφίες, είναι 14,5 φορές µεγαλύτερη από τη µάζα της Γης, ενώ παρουσιάζει µεγαλύτερο όγκο κατά 67 φορές.

65

Με ένα ισχυρό τηλεσκόπιο φαίνεται σαν ένας γαλαζοπράσινος δίσκος πεπιεσµένος στους πόλους. Χρειάζεται 84 χρόνια για να συµπληρώσει µία πλήρη περιφορά γύρω από τον Ήλιο, ενώ εκτελεί µία πλήρη περιστροφή γύρω από τον εαυτό του σε 11 µόνο ώρες. ∆ιαφέρει από τους άλλους πλανήτες στο ότι έχει άξονα περιστροφής όχι κάθετο αλλά σχεδόν παράλληλο µε το επίπεδο περιφοράς του. Για το λόγο αυτό, φαίνεται σαν να “κατρακυλάει” στο ∆ιάστηµα εναλλάσσοντας σαράντα χρόνια συνεχόµενης ηµέρας µε σαράντα χρόνια νύχτας. Ένα επιπλέον πρόβληµα που έχει προκύψει από αυτή την παρατήρηση αφορά στο ερώτηµα ποιος πόλος είναι ο νότιος και ποιος ο βόρειος, διότι κάποιος µπορεί να θεωρήσει είτε την κλίση του άξονα του πλανήτη λίγο µεγαλύτερη των 90 µοιρών είτε την κλίση λίγο µικρότερη από 90 µοίρες.

Ο Ουρανός αποτελείται κυρίως από υδρογόνο και παρουσιάζει αυτόν τον γαλαζοπράσινο χρωµατισµό εξαιτίας της αυξηµένης ποσότητας µεθανίου που υπάρχει στα ανώτερα ατµοσφαιρικά στρώµατα. Και όπως ήδη γνωρίζουµε το µεθάνιο έχει την ιδιότητα να απορροφά το ερυθρό χρώµα και να ανακλά το γαλάζιο. Όπως και οι υπόλοιποι πλανήτες που έχουν ατµόσφαιρα, διαθέτει συστοιχίες νεφών, τα οποία κινούνται αρκετά γρήγορα και επιπλέον είναι εξαιρετικά ασθενή, τόσο ώστε διακρίνονται µόνο έπειτα από κατάλληλη επεξεργασία των φωτογραφιών που έστειλε το Voyager 2.

∆ιαθέτει 11 γνωστούς δακτυλίους γύρω από τον ισηµερινό αρκετά σκοτεινούς και λεπτούς, οι οποίοι αποτελούνται από σχετικά µεγάλα σωµατίδια -διαµέτρου έως και δέκα µέτρων- και σκόνη. Ο γνωστότερος και λαµπρότερος είναι ο ∆ακτύλιος Ε, ενώ όλοι τους ανακαλύφθηκαν λίγο µετά από εκείνους του Κρόνου. Επίσηµα καταχωρηµένοι είναι µέχρι σήµερα 18 δορυφόροι, ανάµεσά τους οι δύο µεγαλύτεροι και λαµπρότεροι (Τιτάνια και Οµπερόν) που εντοπίστηκαν το 1787 από τον Χέρσελ. Τέλος, η επιφάνεια των τεσσάρων µεγαλύτερων δορυφόρων του Ουρανού είναι γεωλογικά ανενεργή και γεµάτη κρατήρες, ενώ λίγο πριν συνεχίσει το ταξίδι του προς τον Ποσειδώνα το Voyager 2 χαρτογράφησε τον 11ο δορυφόρο, τη Μιράντα αποκαλύπτοντας πολυάριθµους κρατήρες και τεράστια φαράγγια.

Αν πάτε στον Ουρανό:

Οι νύχτες και ηµέρες στον Ουρανό θα ήταν αρκετά διαφορετικές απ’ ότι βιώνουµε καθηµερινά εδώ στη Γη. Αν κατοικούσατε στον βόρειο ή νότιο πόλο, ο “χειµώνας” θα διαρκούσε 42 ολόκληρα χρόνια και ο Ήλιος δεν θα ήταν ορατός καθ’ όλη τη διάρκεια αυτής της εποχής. Ο Ήλιος θα εµφανιζόταν ξανά την “άνοιξη” και θα παρέµεινε για άλλα 42 χρόνια στον ουρανό.

∆εν θα µπορούσατε να αναπνεύσετε διότι η ατµόσφαιρα του πλανήτη είναι δηλητηριώδης, ενώ δεν θα µπορούσατε να σταθείτε ούτε µια στιγµή στην

66

επιφάνειά του, διότι για τον απλούστατο λόγο δεν έχει καν έδαφος να πατήσετε. Αντί αυτού, η ατµόσφαιρα απλά γίνεται όλο και πυκνότερη µέχρι ωσότου µετατραπεί από αέρια σε υγρή.

Ο πλανήτης Ουρανός έχει έναν στερεό πυρήνα µε αρκετά µεγαλύτερη µάζα από τον αντίστοιχο της Γης, ο οποίος όµως βρίσκεται πολύ κάτω από έναν βαθύ “ωκεανό” αµµωνίας, µεθανίου, υδρογόνου.

Ο ΠΟΣΕΙ∆ΩΝΑΣ…

Ο Ποσειδώνας είναι ο πιο αποµακρυσµένος από τον Ήλιο, από τους τέσσερις αέριους γίγαντες και αποτελεί από πολλές απόψεις

<<αδερφό>> πλανήτη του Ουρανού. Οι δύο πλανήτες έχουν το ίδιο µέγεθος και σύσταση και επηρεάζουν ο ένας την τροχιά του άλλου γύρω από τον Ήλιο. Ο Ποσειδώνας όµως εκφράζει περισσότερο ενδιαφέρον, γιατί στην επιφάνειά του επικρατούν ακραίες καιρικές συνθήκες. Αν κάποιος γεννιόταν στον Ποσειδώνα δεν θα ζούσε µέχρι να γίνει ενός έτους, καθώς ο πλανήτης χρειάζεται 165 γήινα χρόνια για µια πλήρη περιφορά γύρω από τον Ήλιο.

ΑΝΕΜΟ∆ΑΡΜΕΝΟΣ ΠΛΑΝΗΤΗΣ…

Ο Ποσειδώνας, όπως και ο Ουρανός, παρουσιάζει µια µάλλον βαρετή όψη. Σε αντίθεση µε τον Ουρανό, χαρακτηρίζεται από τις πιο βίαιες καιρικές συνθήκες στο Ηλιακό Σύστηµα. Καταιγίδες στο µέγεθος της Γης, µαίνονται συνεχώς στην ατµόσφαιρα του πλανήτη αλλάζοντας περιοδικά την µορφή της. Η θερµότητα στο εσωτερικό του πλανήτη δηµιουργεί ανέµους µε ταχύτητα 2000 km/h, τους ταχύτερους στο Ηλιακό Σύστηµα. Η θερµοκρασία του πλανήτη κυµαίνεται από -200 βαθµούς κεσίου στην κορυφή των νεφών του µέχρι τους 7000 βαθµούς κελσίου στον πυρήνα του. Ο πυρήνας του Ποσειδώνα είναι θερµότερος από την επιφάνεια του Ήλιου.

Ο ΤΡΙΤΩΝΑΣ…

Ένας από τους δορυφόρους του Ποσειδώνα, ο Τρίτωνας, αποτελεί ένα από τα ενδιαφέροντα ουράνια σώµατα στο Σύµπαν. Πρόκειται για τον ψυχρότερο κόσµο στο Ηλιακό Σύστηµα µε επιφανειακή θερµοκρασία -235 βαθµούς κελσίου, µόλις 38 βαθµούς κελσίου πάνω από την θερµοκρασία που µπορεί να υπάρξει στο Σύµπαν, το απόλυτο µηδέν (-273, 15 βαθµούς κελσίου). Εκτός από αυτό ο Τρίτωνας παρουσιάζει γεωλογική δραστηριότητα µε ηφαίστεια

67

που αποδεσµεύουν αέριο άζωτο στην ατµόσφαιρα του. Ακόµα και η τροχιά του γύρω από τον Ποσειδώνα παρουσιάζει εωδιαφέρον γιατί ο Τρίτωνας περιφέρεται κατά την ανάδροµη φορά γύρω από τον πλανήτη.

ΟΙ ΠΑΓΩΜΕΝΟΙ ΓΙΓΑΝΤΕΣ…

Η ανακάλυψη του Ποσειδώνα ανάγκασε τους επιστήµονες να αναθεωρήσουν τις απόψεις τους για τους αέριους Γίγαντες. Ανακάλυψαν ότι ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας παρουσιάζουν πολλές διαφορές από τον ∆ία και τον Κρόνο, µε αποτέλεσµα να χαρακτηρίσουν τους δύο εξωτερικούς πλανήτες ως παγωµένοι γίγαντες αντί για αέριους γίγαντες.

Γενικά:

Ο Ποσειδώνας έλαβε το όνοµά του από τον γνωστό Ολύµπιο θεό της θάλασσας και είναι ένας από τους πλέον αποµακρυσµένους πλανήτες του ηλιακού µας συστήµατος. Ο όγδοος σε σειρά πλανήτης από τον Ήλιο και ο τέταρτος σε µέγεθος αεριώδης γίγαντας, ανακαλύφθηκε το 1846 όταν οι αστρονόµοι υποψιάστηκαν την παρουσία ενός άγνωστου ουράνιου σώµατος που επηρέαζε την τροχιά του πλανήτη Ουρανού.

Πράγµατι, στις 23 Σεπτεµβρίου 1846 οι Γκέιλ (Galle) και ντε Αρεστ (D’ Arrest) ανακάλυψαν τον νέο πλανήτη σε θέση που δεν απείχε πολύ από αυτή που είχαν προβλέψει οι Ανταµς (Adams) και Λε Βεριέρ (Le Verrier) από απλούς µαθηµατικούς υπολογισµούς βασισµένους στις θέσεις των πλανητών ∆ία, Κρόνο και Ουρανό. Αµέσως µετά την σπουδαία ανακάλυψη ξέσπασε έντονη διαµάχη µεταξύ Γάλλων και Άγγλων αστρονόµων, µε σηµείο τριβής το ποια πλευρά θα είχε το δικαίωµα να δώσει όνοµα στο νέο πλανήτη.

Τον Ποσειδώνα έχει επισκεφθεί µόνο ένα µη επανδρωµένο διαστηµόπλοιο, το Voyager 2, το οποίο πέρασε στις 25 Αυγούστου 1989 ξυστά από τον πλανήτη και διαµόρφωσε ουσιαστικά την άποψη που έχουµε σήµερα για αυτόν συλλέγοντας χρήσιµες επιστηµονικές πληροφορίες για το έδαφός, την ατµόσφαιρα, τους δορυφόρους και γενικά όλα τα χαρακτηριστικά που παρουσιάζουν ενδιαφέρον. Το συγκλονιστικό πέρασµα της αµερικανικής διαστηµοσυσκευής επιβεβαίωσε επίσης και την ύπαρξη πολλαπλών λεπτών δακτυλίων γύρω από τον πλανήτη, η σύσταση των οποίων παραµένει ακόµα και σήµερα άγνωστη.

Το έδαφος του Ποσειδώνα αποτελείται από πάγο, διάφορα άλλα πετρώµατα, υδρογόνο και ήλιο. Όλα αυτά σε αντίθεση µε τους άλλους αεριώδες πλανήτες,

68

είναι οµοιογενώς κατανεµηµένα σε όλη την επιφάνεια και όχι σε στρώµατα, ενώ στον πυρήνα υπάρχει κατά πάσα πιθανότητα µια πετρώδης µάζα περίπου ίση µε αυτή της Γης.

Τέλος, πρέπει να αναφερθεί ότι από το 1979 µέχρι το 1999 ο Ποσειδώνας ήταν ο πιο αποµακρυσµένος πλανήτης από τον Ήλιο, γεγονός που οφειλόταν στην ιδιαιτέρως έκκεντρη τροχιά του Πλούτωνα, η οποία κάθε ορισµένο χρονικό διάστηµα τέµνει αυτή του Ποσειδώνα χωρίς όµως ποτέ οι δύο πλανήτες να συγκρουστούν.

ΚΟΜΗΤΕΣ

Οι κοµήτες είναι υπολείµµατα του νεφελώµατος στο οποίο γεννήθηκε το ηλιακό σύστηµα πριν από 4,6 δις. χρόνια. Οι κοµήτες σύµφωνα µε την επικρατέστερη θεωρία, προέρχονται από το Νέφος Ορτ, ένα τεράστιο σύννεφο που περιβάλλει το ηλιακό σύστηµα. Είναι σώµατα αραιής ύλης (κυρίως παγωµένα αέρια και σκόνη) διαµέτρου λίγων χιλιόµετρων.

• ΜΟΡΦΗ ΚΟΜΗΤΩΝ Κάθε κοµήτης αποτελείται από τρία µέρη

1. Τον πυρήνα ο όποιος είναι το µικρότερο τµήµα του και έχει όψη αστέρος

2. Την κόµη η οποία έχει νεφελώδη όψη και περιβάλλει τον πυρήνα

3. Την ουρά η οποία και αποτελεί επιµήκη προέκταση της κόµης

• ΜΕΓΕΘΟΣ-ΠΛΗΘΟΣ

69

Σχεδόν όλοι οι κοµήτες είναι ουράνια σώµατα τεράστιων διαστάσεων. Η κεφαλή είναι συνήθως στο µέγεθος της γης αλλά δυνατόν να είναι µεγαλύτερο από δέκα φορές το µήκος της ουράς µπορεί να φτάσει και τις 2AU.Οταν οι κοµήτες φαίνονται µε γυµνό οφθαλµό έχουν συνήθως µήκος ουράς από 10 εκατοµµύρια χλµ και άνω .είναι όµως δυνατόν να υπάρξουν και κοµήτες χωρίς ουρά και µε διάµετρο του πυρήνα τους µόλις τα 100 χλµ

• Ο ΠΙΟ ΟΝΟΜΑΣΤΟΣ ΚΟΜΗΤΗΣ

Ο πιο ονοµαστός είναι ο κοµήτης του Halley που έχει παρατηρηθεί από το 240 π.Χ. τελευταία φορά πέρασε το 1986 ενώ το 1910 αναστάτωσε τους κατοίκους της γης περνώντας πολύ κοντά της.

• ΤΡΟΧΙΕΣ

Όσοι κοµήτες έχουν ελλειπτική τροχιά κινούνται περί τον ήλιο εντός ορισµένου χρόνου και γι’αυτό λέγονται ΠΕΡΙΟ∆ΙΚΟΙ. αντίθετα όταν οι τροχιές τους είναι ανοιχτές (παραβολές ή υπερβολές) πλησιάζουν την ηλιακή εστία στο περιήλιο τους µόνο µια φορά (εφάπαξ) και δεν επανέρχονται σ’αυτό. γι αυτό οι κοµήτες αυτοί ονοµάζονται ΜΗ ΠΕΡΙΟ∆ΙΚΟΙ.

Οι κοµήτες δεν είναι πολύ προβλέψιµοι, ακόµη και οι ουρές των αέριων γύρω από τον πυρήνα, µπορεί να αλλάξουν την τροχιά του. Ο κοµήτης Swift-Tuttle είχε προβλεφτεί να επιστρέψει το 1982 αλλά επανεµφανίστηκε σχεδόν δέκα έτη αργότερα το 1992 γιατί η τροχιά του είχε αλλάξει στην τελευταία σύγκρουση του µε τον Ήλιο. οι κοµήτες µπορούν επίσης να

70

χτυπήσουν στους πλανήτες, µάλιστα είδαµε έναν (τον κοµήτη Snomaker-Lery 9) να το κάνει αυτό το 1994 όταν κοµµάτια του έπεσαν πάνω στον ∆ια µε ταχύτητες πανω από 60 χλµ/δευτ δηµιουργώντας ένα σπάνιο θέαµα. Υπάρχουν δε στοιχεία για τέτοιες πτώσεις και πάνω στη γη και στο φεγγάρι στο παρελθόν.

• ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ

Το φως των κοµητών είναι ηλιακό, το οποίο ανακλούν. αυτός είναι ο λόγος που φαίνονται λαµπρότεροι όσο πλησιάζουν προς τον Ήλιο. Αλλά

71

και η ΠΟΛΩΣΗ του φωτός τους µαρτυρεί την ανάκλαση του ηλιακού φωτός από σωµατίδια όπως εκείνο του κονιορτού.

• ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ

Η ΦΑΣΜΑΤΟΠΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ έδειξε ότι η υλη των κοµητών συνιστάται κυρίως από πτητικά υλικά, ιδίως πάγους από µεθάνιο, αµµωνία και νερό µε διάφορες προσµίξεις σιδήρου, νικελίου και ασβεστίου. µε την προσέγγιση των κοµητών στον Ήλιο οι πάγοι θερµαίνονται, εξαερώνονται και σχηµατίζουν την κόµη και την ουρά. το αέριο της κόµης αλληλεπιδρά µε τους ηλιακούς ανέµους, δηµιουργώντας πολλές φορές την ουρά και την σκόνη (φωτεινότερη ουρά) και την ιονική ουρά (γαλαζωπή ουρά).

Σήµερα έχει γίνει αποδεκτό ότι οι πυρήνες των κοµητών δεν είναι συµπαγείς αλλά αποτελούνται από στερεά σώµατα που σαν σµήνος πουλιών κινούνται οµαδικά επί της αυτής τροχιάς. το σύνολο των στερεών αυτών σχετικά µεγάλων τεµαχίων περιβάλλεται από κονιορτωδη και εν µέρη αεριώδη υλη η οποία και σχηµατίζει την κόµη. οι ουρές τέλος που αναπτύσσονται κυρίως όταν οι κοµήτες πλησιάσουν τον Ήλιο, και που κατευθύνονται πάντοτε αντίθετα κατά θέση αυτού, σχηµατίζονται από την πίεση της ακτινοβολίας του Ήλιου που ασκείται στα µικρά σωµατίδια που µ’αυτόν τον τρόπο εξαναγκάζονται να αποµακρύνονται από την κόµη σε µεγάλη απόσταση απ’αυτην. ένας άλλος σηµαντικός λόγος που τα αποµακρύνει είναι ο ηλιακός άνεµος δηλαδή η σωµατιδιακή ακτινοβολία που προέρχεται από τον Ήλιο.

ΑΣΤΕΡΟΕΙ∆ΕΙΣ

Είναι µερικοί από τα εκατοµµύρια τους µικρούς πλανήτες στο ηλιακό µας σύστηµα.

Αυτοί οι πλανήτες είναι τόσο µικροί, που µε ένα τηλεσκόπιο φαίνονται όπως ακριβώς φαίνεται το φως των αστέρων, γι’ αυτό και λέγονται αστεροειδείς. Οι µεγάλοι πλανήτες δείχνουν ένα κυκλικό δίσκο µέσα από το τηλεσκόπιο. Μόνο ένας αστεροειδής, η Βέστα (Εστία), µπορεί να παρατηρηθεί χωρίς τηλεσκόπιο. Ο Γκιουζέπε Πιάτσι, µια νύχτα στα 1801, ανακάλυψε πρώτος έναν ασρτεροειδή. Ήταν ο µεγαλύτερος αστεροειδής και τον ονόµασαν Σέρες (∆ήµητρα). Μέχρι το 1807 είχαν ανακαλυφθεί και άλλοι τρεις πλανήτες:

72

Παλλάς, Ήρα και Εστία (Vesta). Μετά τη χρησιµοποίηση της φωτογραφικής µεθόδου ανακαλύφθηκαν και άλλοι αστεροειδείς και σήµερα είναι γνωστό ότι υπάρχουν αρκετές χιλιάδες.

Όλοι αυτοί οι πλανήτες έχουν µικρές διαστάσεις και οι τροχιές τους βρίσκονται στο χώρο ανάµεσα στις τροχιές του Άρη και του ∆ία. Επειδή δεν

ΕΙΚΟΝΕΣ

Μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα όσο και εντυπωσιακή ανακάλυψη έκαναν επιστήµονες της NASA. ∆ιαπίστωσαν ότι κοντά στην µαύρη τρύπα που βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία µας υπάρχει ένα γιγάντιο νέφος αστεροειδών και κοµητών.

Σύµφωνα µε τους ερευνητές στο νέφος αυτό υπάρχουν τρισεκατοµµύρια µικροί και µεγάλοι βράχοι οι οποίοι τροφοδοτούν συχνά τη µαύρη τρύπα. Κάθε φορά που η µαύρη τρύπα καταπίνει αστεροειδείς και κοµήτες παράγονται εκλάµψεις ακτίνων Χ που είναι 100 φορές πιο ισχυρές από εκείνες που εκπέµπει συνήθως η µελανή οπή του γαλαξία µας.

Το φαινόµενο

Η ανακάλυψη που έγινε µε τη βοήθεια του διαστηµικού τηλεσκοπίου Chandra είναι σηµαντική γιατί δίνει απάντηση σε ένα ζήτηµα που απασχολούσε εδώ και χρόνια την επιστηµονική κοινότητα. Οι επιστήµονες αναρωτιόντουσαν αν σε ένα περιβάλλον µε τόσο ακραίες συνθήκες όπως αυτό που υπάρχει κοντά σε µαύρες τρύπες είναι εφικτό να δηµιουργούνται αστεροειδείς και κοµήτες.

73

Όπως φαίνεται όχι µόνο είναι εφικτό αλλά µπορεί να επιτευχθεί µαζική παραγωγή τους.

Σύµφωνα µε τους ερευνητές οι αστεροειδείς που πλησιάζουν την µαύρη τρύπα του Γαλαξία σε απόσταση 170 εκατοµµυρίων χλµ (την απόσταση ανάµεσα στη Γη και τον Ηλιο) γίνονται λεία του. Η µαύρη τρύπα συλλαµβάνει τους διαστηµικούς βράχους που την πλησιάζουν και βάζει τέλος στην πορεία και τελικά τη «ζωή» τους. Σύµφωνα µε τους ερευνητές οι πανίσχυρες εκλάµψεις ακτίνων Χ παράγονται όταν η µαύρη τρύπα καταπιεί αστεροειδείς και κοµήτες που έχουν ακτίνα µεγαλύτερη από δέκα χλµ.

== Σχηµατισµός και εξέλιξη ==

74

Το ηλιακό σύστηµα δηµιουργήθηκε από την κατάρρευση ενός τεράστιου µοριακού νέφους πριν από 4,568 δις έτη. Το αρχικό νέφος είχε διαστάσεις αρκετών ετών φωτός και δηµιούργησε πολλά άστρα. Καθώς η περιοχή που θα γινόταν το ηλιακό σύστηµα, γνωστή ως προηλιακό νέφος, κατάρρευσε και η διατήρηση της στροφορµής το ανάγκασε να περιστραφεί ταχύτερα. Το κέντρο στο οποίο συγκεντρώθηκε η περισσότερη µάζα γινόταν όλο και θερµότερο από το δίσκο, ο οποίος το περιέβαλε. Καθώς το συρρικνώµενο νεφέλωµα περιστρεφόταν, σχηµατίστηκε ένας πρωτοπλανητικός δίσκος µε διάµετρο 200 [[Αστρονοµική µονάδα|ΑΜ]] και ένα καυτό πρώταστρο στο κέντρο. Οι πλανήτες σχηµατίστηκαν από επισυσσώρευση υλικού από αυτό το δίσκο. Μέσα στα επόµενα 50 εκατοµµύρια χρόνια, η συνθήκες στον Ήλιο επέτρεπαν να αρχίσει η [[πυρηνική σύντηξη]] στον Ήλιο. Από αυτό το σηµείο και για τα επόµενα 10 δισεκατοµµύρια χρόνια ο Ήλιος θα ανήκει στην [[Κύρια Ακολουθία]]. Το ηλιακό σύστηµα θα έχει αυτή τη µορφή που έχει σήµερα µέχρι ο Ήλιος να εξελιχθεί σε [[Ερυθρός γίγαντας|ερυθρό γίγαντα]]. Αυτό αναµένεται να συµβεί σε 5 δισεκατοµµύρια από τώρα .

ΤΟ ΗΛΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

∆ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΚΑΙ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ ΗΛΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

Ένα από τα σηµαντικότερα προβλήµατα που είχαν και εξακολουθούν να έχουν οι επιστήµονες είναι αυτό της προέλευσης του ηλιακού µας συστήµατος.

Ερωτήµατα, όπως πώς δηµιουργήθηκε το ηλιακό σύστηµα, πότε δηµιουργήθηκε, ποια ήταν η αρχική, η πρώτη ύλη, είναι πολύ σηµαντικά για την επιστηµονική έρευνα.

Οι πρώτες συστηµατικές θεωρίες, πέρα από το µύθο και τις δοξασίες, για τη δηµιουργία του ηλιακού συστήµατος εµφανίζονται το 18ο αιώνα κυρίως, µε τις θεωρίες του Καντ και του Λαπλάς.

Ο Γερµανός φιλόσοφος Εµµάνουελ Καντ το 1755 πρότεινε για πρώτη φορά τη θεωρία ότι οι πλανήτες προέκυψαν από τη συµπύκνωση ενός τεράστιου νέφους αερίων και σκόνης. Στη συνέχεια και άλλοι επιστήµονες, όπως ο Λαπλάς (Laplace), ο Κόιπερ (Kuiper) και ο Χόιλ (Hoyle) επέκτειναν και συµπλήρωσαν τη θεωρία αυτή, γνωστή και ως νεφελική θεωρία. Σήµερα η θεωρία αυτή µε αρκετές βελτιώσεις αποτελεί τη θεωρία της νεφελικής συµπύκνωσης.

Σύµφωνα µε τη θεωρία της νεφελικής συµπύκνωσης, το αρχικό νέφος συµπυκνώθηκε και συρρικνώθηκε µε αργό ρυθµό κάτω από την επίδραση της βαρύτητάς του, ενώ ταυτόχρονα άρχισε να περιστρέφεται.

75

Όσο οι περιοχές του αρχικού νέφους κατέρρεαν, λόγω της βαρύτητας, τόσο αυξανόταν η ταχύτητα περιστροφής τους. Το αποτέλεσµα της περιστροφής και της βαρυτικής κατάρρευσης ήταν το νέφος να αποκτήσει τη µορφή ενός πεπλατυσµένου δίσκου. Στο κέντρο του δίσκου σχηµατίστηκε ένας πρωτοαστέρας από τον οποίο προήλθε ο Ήλιος. Στα εξωτερικά στρώµατα του δίσκου δηµιουργήθηκαν περιοχές µε πιο συµπυκνωµένη ύλη από τις οποίες σχηµατίστηκαν οι πρωτοπλανήτες και τελικά οι πλανήτες. Τα κοµµάτια που απέµειναν αποτέλεσαν τους αστεροειδείς και τους κοµήτες. Με ανάλογο τρόπο σχηµατίστηκαν και οι δορυφόροι των πλανητών.

Η θεωρία αυτή τα τελευταία χρόνια τείνει να γίνει αποδεκτή, αφού οι επιστήµονες µε τα σύγχρονα µέσα που διαθέτουν πλέον κατάφεραν να εντοπίσουν τέτοιου είδους πλανητικούς δίσκους πέρα από το ηλιακό µας σύστηµα (εικ. 3.65).

Παράλληλα, µε τη βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών κατάφεραν να κατασκευάσουν µοντέλα προσοµοίωσης αυτού του φαινοµένου και να µελετήσουν τον τρόπο συµπύκνωσης και σχηµατισµού των πλανητών και των δορυφόρων τους (σχ. 3.66).

Εικόνα 3.65: Στις 28 Μαΐου 1998 το διαστηµικό τηλεσκόπιο Hubble φωτογράφισε στον αστερισµό του Ταύρου, το εικονιζόµενο νεφέλωµα. Στο δέντρο του παρατηρείται ένα διπλό σύστηµα πρωτοαστέρων (Ηλίων) µε όνοµα TMR-1 και γύρω του απλώνεται νέφος από αέρια και σκόνη.

76

Στο άκρο του µεγάλου νήµατος, µήκους περίπου 200 δισεκατοµµυρίων χιλιοµέτρων διακρίνεται ένα συµπύκνωµα, που πιθανόν να είναι ένας νέος πλανήτης. Απόσταση από τη Γη 450 έτη φωτός.

Εξωηλιακοί πλανήτες

Εξωηλιακός πλανήτης ή εξωπλανήτης ονοµάζεται κάθε πλανήτης που δεν ανήκει στο δικό µας Ηλιακό Σύστηµα, δεν περιφέρεται δηλαδή γύρω από τον Ήλιο. Μέχρι τη δεκαετία του 1990 οι πλανήτες αυτοί ήταν αποκλειστικά θέµα των θεωρητικών της Μικροκοσµογονίας και των συγγραφέων επιστηµονικής φαντασίας. Η ύπαρξή τους ή µη, ήταν από καιρό ένα από τα µεγαλύτερα ζητήµατα της αστρονοµίας, όµως δεν υπήρχαν τα τεχνικά µέσα για να εντοπιστούν. Οι ανακαλύψεις όµως της δεκαετίας του 1990 άλλαξαν ριζικά το σκηνικό: Το 1992 ανακαλύφθηκαν οι πρώτοι τέτοιοι πλανήτες, να περιφέρονται γύρω από τον πάλσαρ PSR 1257+12, από τους Wolszczan και Frail, και το 1995 οι πρώτοι εξωηλιακοί πλανήτες γύρω από ένα «συνηθισµένο» αστέρα όπως ο Ήλιος (τον 51 Πηγάσου), από τους Michel Mayor και Didier Queloz.

Σήµερα (Απρίλιος 2012) είναι γνωστοί 763[1] εξωηλιακοί πλανήτες σε 559 πλανητικά συστήµατα. Πρέπει να σηµειωθεί ευθύς ότι: 1) Ο αριθµός αυτός µεταβάλλεται γρήγορα, καθώς νέες ανακαλύψεις προστίθενται κάθε λίγο. Ο κλάδος του «κυνηγιού πλανητών» είναι ένας από τους γρηγορότερα αναπτυσσόµενους της αστρονοµίας, και συγκεντρώνει το ενδιαφέρον όλο και περισσότερων επιστηµόνων, αλλά και σηµαντικές επενδύσεις σε εξοπλισµό και κονδύλια. 2) Οι ανακαλύψεις αυτές είναι όλες, πλην µίας, έµµεσες, δηλαδή τα σώµατα αυτά δεν είναι παρατηρήσιµα µε τηλεσκόπιο, εξαιτίας των τεράστιων αποστάσεών τους από τη Γη (δεκάδες έτη φωτός απέχουν οι πλησιέστεροι). Ανιχνεύσιµες είναι µόνο οι φασµατοσκοπικές (συνήθως), φωτοµετρικές ή αστροµετρικές µεταβολές που επιφέρει η κίνησή τους γύρω από τους αστέρες τους στο φως ή τη θέση των αστέρων αυτών.

Τρόποι εντοπισµού

Ο εντοπισµός των εξωηλιακών πλανητών σήµερα γίνεται µε κυρίως τρεις τρόπους:

77

Με µέτρηση στη µεταβολή της ακτινικής ταχύτητας του αστέρα. Ένας πλανήτης που περιστρέφεται γύρω από ένα άστρο ασκεί πάνω του βαρυτική δύναµη και προκαλεί µια µικρή έκκεντρη κίνηση του αστέρα (για σύγκριση, η Γη βγάζει τον Ήλιο περίπου 500 km «εκτός θέσης»). Η µεταβολή αυτή γίνεται αντιληπτή καθώς ο αστέρας πλησιάζει και αποµακρύνεται εξαιτίας αυτής της κίνησης από τη Γη, κάτι που προκαλεί αλλαγές στο φάσµα του εξαιτίας του φαινοµένου Ντόπλερ. Τα σηµερινά φασµατοσκόπια είναι αρκετά ευαίσθητα ώστε να µπορούν να εντοπίσουν τις µεταβολές αυτές, κυρίως για πλανήτες µεγέθους του ∆ία που κινούνται γύρω από άστρα σε µέσες αποστάσεις (έως µερικές εκατοντάδες έτη φωτός).

Με µέτρηση της µείωσης της φωτεινότητας του αστέρα, καθώς ο πλανήτης πραγµατοποιεί διάβαση µπροστά από το δίσκο του αστεριού. Η µέθοδος αυτή εξαρτάται από τον (τυχαίο) προσανατολισµό της εκλειπτικής του πλανήτη σε σχέση µε τη γη, έτσι ώστε οι διαβάσεις του πλανήτη να είναι παρατηρήσιµες (δηλαδή από τη δική µας θέσει παρατήρησης η τροχιά του πλανήτη να τέµνει το δίσκο του ήλιου του). Υπολογίζεται ότι περίπου 10% των πλανητικών συστηµάτων είναι έτσι προσανατολισµένα. Η αποστολή Kepler της NASA, που εκτοξεύτηκε το Μάρτιο του 2009, είναι εξοπλισµένη µε ένα πολύ ευαίσθητο φωτόµετρο, που παρατηρεί συνεχώς ένα τµήµα του ουρανού στην κατεύθυνση των αστερισµών του Κύκνου και της Λύρας. Σήµερα (Φεβρουάριος 2012 ) το κέπλερ βάσει των παρατηρήσεων του έχει αναγνωρίσει 2.326 υποψήφιους εξωπλανήτες, ενώ από την επιστηµονική οµάδα της αποστολής έχει επιβεβαιωθεί η ύπαρξη 61 εξωπλανητών[2].

Με την παρατήρηση της βαρυτικής µικροεστίασης που προκαλείται από τυχόν πλανήτες που µπορεί να διαθέτει ένα άστρο. Η ύπαρξη πλανητών προκαλεί επιπλέον βαρυτική εκτροπή του φωτός που περνάει κοντά από ένα άστρο, σε σχέση µε αυτή που προκαλεί το άστρο µόνο του. Με µέτρηση της διαφοράς στην εκτροπή διαπιστώνεται η ύπαρξη πλανητών. Η µέθοδος αυτή αποκαλύπτει κυρίως πλανητικά συστήµατα που βρίσκονται σε µεγάλη απόσταση από το δικό µας (χιλιάδες έτη φωτός).

Άλλες µέθοδοι για τον εντοπισµό πλανητών είναι αυτή της αστροµετρίας, που βασίζεται στη οπτικά παρατηρούµενη µετατόπιση ενός άστρου από την προβλεπόµενη θέση του λόγω της έλξης από τυχόν πλανήτες, και η χρονοµέτρηση πάλσαρ που αξιοποιεί τη µεταβολή στην περίοδο ενός πάλσαρ. Χρήσιµα συµπεράσµατα για πιθανή ύπαρξη πλανητών µπορούν να εξαχθούν και από τη µελέτη του περιαστρικού δίσκου ενός άστρου. Κάποια «κενή» ζώνη σε έναν τέτοιο δίσκο µπορεί να έχει προκληθεί από έναν πλανήτη που «απορροφά» το υλικό που βρίσκεται εκεί.

Χαρακτηριστικά των εξωηλιακών πλανητών

78

Εξαιτίας των έµµεσων µεθόδων ανακαλύψεως, οι περισσότεροι εξωηλιακοί πλανήτες που βρέθηκαν είναι γιγάντιοι πλανήτες που µοιάζουν περισσότερο στον ∆ία παρά στη Γη, αλλά που απέχουν από τον κεντρικό τους αστέρα συνήθως πολύ λιγότερο από όσο ο ∆ίας από τον Ήλιο. Λόγω της εγγύτητάς του στο άστρο του και του µεγάλου του µεγέθους, ένας πλανήτης αυτού του τύπου κατατάσσεται συνήθως -ανεπίσηµα- ως Καυτός ∆ίας ή Καυτός Ποσειδώνας. Προς το παρόν εντοπίζονται περισσότεροι πλανήτες αυτού του µεγέθους, και σε τέτοια µικρή απόσταση από το κεντρικό αστέρι, επειδή αφενός οι διαταραχές που προκαλούνται στο φάσµα του αστέρα είναι µεγαλύτερες, και εποµένως πιο εύκολα παρατηρήσιµες, αφετέρου η περίοδός τους είναι πολύ µικρή, και τα αποτελέσµατα των παρατηρήσεων µπορούν να επαναληφθούν και να επαληθευτούν µε ευκολία.

Μεγάλη δραστηριότητα αναπτύχθηκε από τους θεωρητικούς επιστήµονες προκειµένου να εξηγηθεί η ύπαρξη αυτών των σωµάτων, ανεξήγητη από τις κλασικές θεωρίες σχηµατισµού πλανητών. Μια από τις θεωρίες που προσπαθούν να εξηγήσουν την εγγύτητα αυτή των πλανητών στο άστρο τους, είναι αυτή της πλανητικής µετανάστευσης, σύµφωνα µε την οποία αυτοί οι γίγαντες αερίου σχηµατίζονται σε πιο αποµακρυσµένα σηµεία του ηλιακού τους συστήµατος και στη συνέχεια µετακινούνται στο εσωτερικό λόγω παλλιροϊκών δυνάµεων ή άλλων διαταραχών.

Εξωηλιακοί πλανήτες και ζωή

Εκτιµάται σήµερα ότι πάνω από το 10% των αστέρων του τύπου του Ηλίου διαθέτει πλανήτες. Η ανακάλυψη αρκετών εξωηλιακών πλανητών θέτει σε νέες βάσεις το ζήτηµα της υπάρξεως εξωγήινης ζωής, καθώς δίνει µια καλύτερη εικόνα της στατιστικής πιθανότητας ανάπτυξης ζωής στο γαλαξία µας (σύµφωνα και µε την εξίσωση Ντρέικ). Σήµερα, ο δεύτερος πλανήτης του ερυθρού νάνου αστέρα Gliese 581, που απέχει 20 έτη φωτός από τη Γη, φέρεται ως το καλύτερο µέχρι στιγµής παράδειγµα εξωπλανήτη λίγο µόνο µεγαλύτερου από τη Γη που περιφέρεται σε τέτοια απόσταση από τον αστέρα του (µέσα στη λεγόµενη «κατοικήσιµη ζώνη») ώστε να είναι δυνατή η εµφάνιση και η ανάπτυξη της ζωής πάνω του. Η ύπαρξη ζωής σχεδόν σε όλους τους υπόλοιπους εξωηλιακούς πλανήτες αποκλείεται, καθώς πρόκειται για γίγαντες αερίων µε πολύ υψηλές θερµοκρασίες στην ατµόσφαιρά τους.

Ελεύθεροι πλανήτες

79

Εκτός από πλανήτες που περιφέρονται γύρω από άλλους αστέρες, γίνονται θεωρητικές συζητήσεις και µη επιβεβαιωµένες παρατηρήσεις σχετικές µε σώµατα διαστάσεων και µαζών πλανητών που δεν κινούνται γύρω από άλλο σώµα, αλλά βρίσκονται ελεύθεροι στο χώρο του Γαλαξία ή και εκτός γαλαξιών. Επειδή τέτοια ουράνια σώµατα, αν υπάρχουν, δεν περιλαµβάνονται στον ορισµό του «πλανήτη» που δίνει η ∆ιεθνής Αστρονοµική Ένωση, η σχετική συζήτηση ανήκει σε άλλο λήµµα, το ελεύθερα πλανητικά σώµατα, µε σχετικούς ανεπίσηµους όρους στην αγγλική τους "rogue planets" και "interstellar planets".

Ηλιακά συστήµατα εκτός του δικού µας

Πως συµπεριφέρονται τα δισεκατοµµύρια αστέρια και πλανήτες πέρα από το δικό µας ηλιακό σύστηµα; Λειτουργούν όπως αυτά που γνωρίζουµε;

Ενώ δεν υπάρχουν διαφωτιστικές απαντήσεις στα παραπάνω ερωτήµατα, οι τελευταίες παρατηρήσεις του διαστηµικού τηλεσκόπιου Kepler της NASA, τριπλασίασαν τον αριθµό των υποψήφιων πλανητών σε 1235 πιθανολογώντας πολύ ενδιαφέρουσες αποκαλύψεις.

«Αρχίζουµε να βλέπουµε τι είναι εκεί έξω, τις οµάδες των πλανητών που υπάρχουν. Είναι πολύ ενδιαφέρον», είπε ο Gregory Laghlin από το University of California, Santa Cruz, που παρ’ όλο ότι δεν ανήκει στην οµάδα του Kepler µελετά τα στοιχεία πολύ προσεκτικά.

Όταν η NASA ανακοίνωσε τα νέα στοιχεία στις 2 Φεβρουαρίου, τα δηµοσιεύµατα του τύπου εστίασαν στην πιθανή ύπαρξη κατοικήσιµων πλανητών, και σε ένα πιθανό αστρικό σύστηµα έξι πλανητών. Στο ετήσιο συνέδριο του American Association for the Advancement of Science (AAAS) στην Ουάσινγκτον, το ενδιαφέρον επικεντρώθηκε σε ένα πλανήτη που θα µπορούσε να είναι δίδυµος µε τη Γη.

Το Kepler εξετάζει περίπου 150.000 αστέρια, τα περισσότερα από αυτά βρίσκονρται σε απόσταση 600 έως 3.000 έτη φωτός και ανιχνεύει πλανήτες που περνούν µπροστά από τα αστέρια-γονείς τους. Το τηλεσκόπιο είναι πολύ ευαίσθητο σε αυτά τα «περάσµατα» που κάνουν να αστέρια να τρεµοπαίζουν, επιτρέποντας στο τηλεσκόπιο να «βλέπει» πλανήτες στο µέγεθος της Γης, που δεν γίνονται αντιληπτοί µε άλλα µέσα.

Επειδή κηλίδες πάνω στα άστρα µπορεί να προκαλέσουν αυτό το τρεµόπαιγµα στο φως τους, πρέπει να γίνουν περαιτέρω παρατηρήσεις για να βεβαιωθεί η ύπαρξη αυτών των πλανητών. Παρ’ όλα αυτά, αυτοί οι «υποψήφιοι» πλανήτες µας δίνουν µια γεύση από τις συνθήκες που

80

επικρατούν πέρα από το ηλιακό µας σύστηµα, συµπεριλαµβανοµένης της αναλογίας αστεριών µε τους πλανήτες τους.

Μέχρι τώρα το τηλεσκόπιο έχει δει πλανήτες γύρω από 997 από τα 150.000 άστρα που εξετάζει, όµως πρέπει να υπάρχουν τεράστιο πλήθος από αυτούς. Το Kepler ανιχνεύει πλανήτες που οι τροχιές τους βρίσκονται ακριβώς µπροστά του, ίσως το ένα τοις εκατό από το σύνολο τους. Πέρα απ’ αυτό τα στοιχεία που έχουν αποκαλυφθεί αφορούν µόνο τους 4 πρώτους µήνες από την εκτόξευση του Kepler, τον Μάρτιο του 2009, έτσι µόνο πλανήτες µε σύντοµες τροχιές έχουν ανιχνευτεί.

Η οµάδα επιστηµόνων του Kepler εκτιµά ότι το 34% των άστρων που παρακολουθεί το τηλεσκόπιο, φιλοξενεί ένα πλανήτη µε τροχιά λιγότερο από 125 ηµέρες. Μια προηγούµενη εκτίµηση που περιόριζε αυτό το νούµερο στο 12%, ήταν µόνο για πλανήτες µε πολύ µεγαλύτερη µάζα από της Γης, µε τροχιά µικρότερη από 50 ηµέρες. Ένα ακόµα άγνωστο στοιχείο είναι το πόσο συνηθισµένα είναι τα ηλιακά συστήµατα που έχουν πολλούς πλανήτες, όπως το δικό µας. Μέχρι τώρα ήταν γνωστά µόνο µερικές δωδεκάδες, αλλά τώρα µε τα νέα στοιχεία από το Kepler αποκαλύπτεται ότι 17% των ηλιακών συστηµάτων περιλαµβάνουν πάνω από ένα πλανήτη.

Τι µας λέει αυτό; ότι αφού το Kepler βλέπει πλανήτες που περνούν µπροστά από το αστέρι τους, αυτά τα ηλιακά συστήµατα είναι παρόµοια µε το δικό µας, που οι τροχιές πολλών πλανητών βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.

Παρ’ όλα αυτά το µοντέλο του «17%» είναι πιο πολύπλοκο απ’ ότι δείχνει. Προσπαθώντας να µοντελοποιηθεί η σχετική αφθονία των πολύ-πλανητικών συστηµάτων περιορίζονται τα µόνο-πλανητικά συστήµατα. Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι κάποια από αυτά έχουν περισσότερους από ένα πλανήτες, απλώς το Kepler δεν µπορεί να δει τις τροχιές τους.

Με βάση αυτή την ερµηνεία, πιθανολογείται ένα βίαιο παρελθόν για πολλά ηλιακά συστήµατα. Αρχικές µελέτες που χρησιµοποιούν διαφορετικές µετρήσεις βρήκαν σηµάδια ότι πολλοί γιγάντιοι πλανήτες αερίων είναι µη ευθυγραµµισµένοι µε τον ισηµερινό των αστεριών τους. Επειδή συνήθως οι πλανήτες από αέρια και σκόνη περιστρέφονται γύρω από τον ισηµερινό του αστεριού τους, η ανωµαλία αυτή µπορεί να οφείλεται σε βίαιες επαφές µε άλλους πλανήτες.

«Μερικοί πλανήτες αφοµοιώνονται, κάποιοι εκτινάσσονται, και κάποιοι πέφτουν πάνω στο άστρο. Έτσι αυτοί που αποµένουν έχουν µεγάλες τροχιακές κλίσεις», λέει ο Daniel Fabrycky του University of California, Santa Cruz.

81

Μερικά από τα µονο-πλανητικά συστήµατα έχουν πλανήτες µε µικρή µάζα που τους κάνει πιο ευάλωτους στις αλλαγές της τροχιάς τους. Αυτό ίσως εξηγεί τα µονο-πλανητικά συστήµατα, λέει ο Joshua Winn από το Massachusetts Institute of Technology που είναι µέλος της οµάδας Kepler. «Οι µικρότεροι πλανήτες είναι ευκολότερο να διασκορπιστούν στο διάστηµα».