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Sistemas Planetários
Código: 431121
ECTS: 6
Ano Letivo: 2015/16
Carga horária: T: 2:00 h; TP: 2:00 h;
Departamento: Física
Área Científica: Física; Objetivos da Unidade Curricular
Compreender a formação e evolução do Sistema Solar. Planetas telúricos, planetas gigantes, cintura de Kuiper e nuvem de Oort. Corpos com atmosfera em
equilíbrio hidrostático no Sistema Solar. Interiores planetários: estudo da génese e processos de arrefecimento do calor interno, diferenciação interna
estrutura e dinâmica das camadas no interior dos corpos planetários. Campos magnéticos interiores e magnetosferas induzidas. Pequenos corpos do
Sistema Solar: asteróides, objectos trans-neptunianos e cometas. Estudo dos cometas e da actividade cometária. Planetologia comparada. Exoplanetas:
história, técnicas de detecção, state of the art, caracterização atmosférica dos planetas extra-solares. Astrobiologia: biomarkers, espécies químicas.
Telescópios e instrumentos de detecção remota a partir do solo e a partir do espaço. Elaboração de propostas de observação para estudo de corpos no
âmbito do estudo dos sistemas planetários.
Pré-requisitos
Sem pré-requisitos
Conteúdos
Formação e evolução do Sistema Solar. Planetas telúricos, planetas gigantes e pequenos corpos. Interiores planetários e campos magnéticos. Atmosferas
planetárias. Planetologia comparada e evolução temporal. Exoplanetas: métodos de detecção e caracterização
Descrição detalhada dos conteúdos programáticos
Componente Teórica
O Sistema Solar. Os planetas. Características gerais do Sistema Solar. Generalidades sobre composição e dimensões. Propriedades gerais do Sistema Solar e
propriedades observáveis dos planetas; principais métodos utilizados. Principais características dos planetas telúricos, planetas gigantes, cintura de Kuiper e
nuvem de Oort.Superfícies planetárias: Marcas de superfície nos planetas telúricos; equilíbrio isostático; nomenclatura. Principais características dos corpos
com atmosfera em equilíbrio hidrostático no Sistema Solar: caso de Vénus, Terra, Marte e Titã. Exosferas: caso de Mercúrio, Plutão e Tritão.
A definição de planeta e planeta anão, plutóides conhecidos. Famílias dos pequenos corpos. Famílias de asteróides, asteróides próximos da Terra e nível de
perigosidade, pontos Lagrangeanos: alguns exemplos. Cometas e actividade cometária, estrutura e composição, abordagem espectroscópica. Historial das
missões espaciais de estudo a cometas, enfoque na missão Roseta. Atmosferas planetárias - Equilibrio hidrostático. Perfis de temperatura. Composição,
temperatura de equilibrio e efeito de estufa. Interacção superfície/atmosfera. Planetologia comparada. Dinâmica atmosférica. O equilibrio Geostrófico e o
equilibrio Ciclostrófico. Super-rotação atmosférica- casos de Vénus e de Titã. Planetologia comparada. Interiores planetários: estudos do interior:
Tomografia sísmica dos interiores; o interior da Terra.Interiores planetários: efeitos térmicos : Fontes de energia térmica; aquecimento radioactivo;
mecanismos de transporte da energia térmica; convecção: gradiente de T adiabático e condições para a convecção. Petrologia, tectónica: Tipos de rochas;
marcas tectónicas nos planetas, tectónica de placas. o OP como caso particular de objecto "frio" : Composição atómica e energias envolvidas na relação de
equilíbrio; relação entre massa e raio do planeta; raio máximo e massa máxima; aumento da temperatura com a compressão. equação de estado; a forma
observada e a distribuição de massa no interior: Densidade interna, caso com rotação; aproximações à variação de K com a pressão interna; factor de
inércia; a forma observada e a distribuição interna de massa; expansão do campo gravitacional externo.efeitos térmicos : Fontes de energia térmica;
aquecimento radioactivo; mecanismos de transporte da energia térmica; convecção: gradiente de T adiabático e condições para a convecção. Exoplanetas:
história recente. Técnicas de detecção. Instrumentos utilizados. State of the art. Início da caracterização dos planetas extra-solares. Desenho de casos
científicos para o estudo das atmosferas dos exoplanetas. Bias e falsos positivos na detecção de exoplanetas: Hot jupiters e o advento recente da detecção
de exoplanetas do tipo terrestre. A missão Keppler e o modo de confirmar os candidatos a exoplanetas detectados. Futuras missões, telescópios e
instrumentos dedicados a este campo da Astronomia e Astrofísica. Noções de Astrobiologia. Biomarkers. Espécies químicas em desíquilibrio. Bandas de
comprimento de onda associadas a moléculas interessantes do ponto de vista da astrobiologia. Reacções químicas relevantes. Quiralidade específica das
biomoléculas.
Componente Teórica-Prática
Órbitas e aspectos geométricos da observação dos planetas; propriedades observáveis: Movimentos orbitais e geometria da observação dos planetas
inferiores e superiores; geometria da órbita elíptica; principais propriedades observáveis. Principais observáveis de macro-escala no Sistema Solar e
métodos de detecção mais utilizados. Apresentação das características mais relevantes de alguns telescópios e de alguns instrumentos de detecção remota.
Superfícies planetárias: efeitos térmicos: Aquecimento das superfícies; temperatura de equilíbrio; lei de Wien. Aproximação de baixas e altas
frequências da lei da radiação de Planck. Lei da radiação de Stefan-Boltzman (fluxo total). Albedo de Bond e albedo geométrico. Reflectividade a uma dada
frequência (albedo monocromático).
Equação do transporte radiativo numa atmosfera planetária. Temperatura de equilíbrio. Lei da radiação e lei de Wien. Efeito de estufa. Albedo de bond e
albedo geométrico. Reflexão, dispersão, absorção e
emissão. Profundidade óptica e dependência do comprimento de onda. Retenção atmosférica de uma certa espécie química. Velocidade de escape em
função da temperatura e da espécie química considerada. Dedução da lei barométrica. Equações primitivas do estudo das atmosferas planetárias. Escala de
altura para uma atmosfera. Balanço radiativo e introdução ao transporte radiativo. Diferenciação interna. Arrefecimento de um corpo planetário ao longo
do tempo. Massa de Jeans e massa crítica. Interiores planetários: considerações de base e caracterização geral. Condições no interior de um objecto
planetário; efeitos da compressão. Interiores planetários: equação de estado; a forma observada e a distribuição de massa no interior. Densidade interna,
caso com rotação; aproximações à variação de K com a pressão interna; factor de inércia; a forma observada e a distribuição interna de massa; expansão do
campo gravitacional externo. Técnicas de detecção de exoplanetas. Método das velocidades radiais - equações e limitações. Método dos trânsitos equações e limitações. Falsos positivos: como os reconhecer; Método astrométrico; limitações e especificidades da técnica de observação directa; Lentes
gravitacionais abordagem introdutória mas quantitativa. Astrobiologia: as reacções químicas pertinentes à vida como a conhecemos. Impacto atmosférico e
espécies químicas em desíquilibrio. Os componentes pré-bióticos. A pesquisa de vida no Sistema Solar: passado, presente e futuro. A missão Juice da ESA.
Componente Prática
Preparação de uma proposta de observação
Bibliografia
Recomendada
1. J. Kelly Beaty, Petersen C. and Chaikin A., Eds. (1999), The New Solar System, Cambridge U. Press. 2. I. De Pater and J. Lissauer (2001), Planetary Sciences,
Cambridge University Press. 3. P. Irwin (2003), Giant Planets of our Solar System, Springer. 4. G. H. Cole (1984), Physics of Planetary Interiors, Adam Hilger. 5.
Mc Fadden, Weissman, Johnson, Eds. (2007), Encyclopedia of the Solar System, Academic Press.
Outros elementos de estudo
1. O Astrophysics Data System (ADS) é o principal motor de busca de publicações em A&A. 2. O SIBUL é a base de dados bibliográfica da UL. 3. O Google
Scholar (às vezes) dá resultados interessantes na busca de publicações. 4. Para o cálculo de efemérides para a observação física dos corpos do Sistema Solar
há dois recursos importantes: 1. O NASA Horizons permite definir uma larga gama de parâmetros e obter efemérides precisas; 2. O servidor do IMCCE
francês calcula efemérides e permite visualizar graficamente a aparência dos corpos do Sistema Solar. 5. O JPL Solar System Simulator permite visualizar as
órbitas de planetas, satélites e sondas. 6. Para notícias, seguir os comunicados dos sítios da NASA e da ESA, ou subscrever os feeds noticiosos da Nature, da
New Scientist, etc. Sobre Exoplanetas: A Extrasolar Planets Encyclopaedia tem uma lista exaustiva de recursos e uma base de dados completa.
Métodos de Avaliação
25% - Ensaio escrito sobre tema no âmbito dos Sistemas Planetários (até 22 páginas). 10% - Apresentação oral do trabalho realizado. 40% - Séries de
problemas. 25% - Proposta de Observação. Língua de ensino
Português e/ou Inglês conforme necessidade dos estudantes