e o Sistema Solar

A Formação do Sistema Solar
e a distribuição dos elementos químicos
Os oito planetas do Sistema Solar
A estrutura do Sistema Solar
Os oito planetas do Sistema Solar
Press et al. (2006)
De l'Infinito, Universo e Mondi
“Existem incontáveis sóis e incontáveis Terras todos girando em volta
de seus sóis do mesmo jeito que os sete planetas de nosso sistema solar.
Nós vemos apenas os sóis pois estes são os maiores corpos e os mais
luminosos, mas seus planetas permanecem invisíveis para a gente por
serem menores e não luminosos. Os incontáveis mundos no universo
não são nem mais ou nem menos habitados do que nossa Terra. “
Giordano Bruno
Condenado pela INQUISIÇÃO e
queimado numa fogueira em 1548
por ser considerado um herege
devido as suas idéias!
De l'Infinito, Universo e Mondi
Condenado pela INQUISIÇÃO e queimado numa fogueira em 1548 por ser
considerado um herege! Giordano Bruno - monge Dominicano - foi uma
grande pensador da época do Renascimento. Suas idéias ousadas como a
existências de outros “sóis”, os quais poderiam ter planetas e esses poderiam
ser ou não habitados fere os dogmas da Igreja Católica em Roma. O
Homem foi feito a imagem e semelhança de Deus e portanto deveria ocupar
um lugar de destaque dentro do Universo, ou seja: A Terra é o Centro do
Universo, dada a Perfeição de Deus.
Essas idéias ainda se arrastaram por vários séculos e atualmente não somos
capazes de dizer onde é o centro do Universo em função do modelo
cosmológico da Grande Explosão desenvolvida em meados do Século XX.
Do final do Século XX aos dias de hoje acabamos de descobrir a existência
de planetas nos “sóis” de Giordano Bruno.
Da idéia de Giordano Bruno até a sua constatação científica decorreram 447
anos! A caminhada da ciência foi árdua até confirmar as idéias daquele
herege condenado a fogueira.
Como o Sistema Solar foi formado?
Uma teoria viável deve seguir alguns princípios básicos:
1. ser baseada em princípios físicos (conservação da
energia, momento, lei da gravidade,
cinemática...)
2. explicar os fatos observados com precisão
3. explicar outros sistemas planetários
O método científico
Como o Sistema Solar foi formado?
Formulação do problema
Obtenção de dados observacionais
Elaboração do modelo
Comprovação do modelo
novos dados
previsões do modelo
Formulação do problema
Como criar 9 corpos ?
quebrar algo grande
juntar algo pequeno
Com que tipo de matéria ?
estelar
fria
Em que momento ?
congênitos
capturados
Colapso
gravitacional
Teoria da
Nebulosa
Nebulosa
Acresção
Condensação
Captura nebular
Teoria da Nebulosa
Nebulosa
Colapso gravitacional
Teoria da
Nebulosa
Planetas internos
acresção
Teoria da
Nebulosa
Planetas externos
condensação
Teoria da
Nebulosa
Planetas externos
condensação + captura nebular
Colapso
gravitacional
Evidências
da teoria
Nebulosa
Acresção
Condensação
Captura nebular
Comparação entre o tamanho do
Sol e dos planetas do Sistema Solar
Diferença entre os planetas internos e externos
Comparação entre os planetas
Os planetas internos (e Plutão)
Comparação entre os planetas
Os planetas internos e externos
Comparação entre os planetas e o Sol
Observar a Terra...
Comparação entre estrelas
Júpiter, nesta escala teria o tamanho de um pixel
Comparação entre as grandes estrelas
O Sol, nesta escala teria o tamanho de um pixel
Explicando as características do Sistema Solar a partir da
Teoria da Nebulosa
*Órbita dos planetas num mesmo plano.
*Sentido de revolução e rotação dos planetas
*Espaçamento uniforme entre os planetas ou Lei Titus Bode
*Dois tipos de planetas terrestres e jovianos
*Planetas jovianos com muitos satélites
*Anéis ausentes nos planetas terrestres
*Composição química dos planetas difere muito entre si
*Cinturão de Asteróides.
Dados: órbitas co-planares e circulares
Dados: direção do movimento e rotação
Vênus é o único planeta interno a girar no sentido horário
Dados: espaçamento regular entre os
planetas - A Lei de Titus Bode
Titus-Bode
d = 0.4 + 0.3 x 2n
Dados: dimensões - distinção entre planetas
internos e externos
Os planetas internos
Eles são…
• rochosos e pequenos
• sem anéis
• sem/poucas luas
Os gigantes gasosos (planetas jovianos ou externos)
Eles são…
• grandes e
gasosos
• com anéis
• muitas luas
Sol
Massa
(5,98 x 1024kg)
343.000
Rotação
(dias)
27
Mercúrio
0,06
55
Vênus
0,82
-244
Terra
1,00
1
Marte
0,11
Júpiter
317,9
Saturno
95,2
Urano
14,5
Netuno
17,2
Plutão
0,002
Dados:
1,03 dimensões distinção entre
0,41
planetas
0,43 internos e
externos
-0,6
0,66 A massa da Terra
como referência
6,4
Comparação
entre a massa,
tamanho e
densidade dos
planetas
internos e
externos
RT=6378 km
MT=5.98 x 1024kg
Raio
Massa
Dens.
(RT)
(MT)
(g/cm3)
Mercúrio
0,38
0,06
5,4
Vênus
0,95
0,82
5,3
Terra
1,00
1,00
5,5
Marte
0,53
0,11
3,9
Júpiter
11,2
318
1,3
Saturno
9,5
95
0,7
Urano
4,1
15
1,2
Netuno
3,9
17
1,6
Plutão
0,19
0,002
2,1
Dados: valores relativos à massa dos corpos do
Sistema Solar
% Massa Total
Sol
99.8000000
Júpiter
0.1000000
Cometas
0.0500000
Outros planetas
0.0400000
Satélites e anéis
0.0000500
Asteróides
0.0000020
Poeira cósmica
0.0000001
Dados: composição química do Sistema Solar
No de átomos por milhão
de átomos de H
Hidrogênio
H
1.000.000
He
68.000
Carbono
C
420
Nitrogênio
N
87
Oxigênio
O
690
Neônio
Ne
98
Sódio
Na
2
Magnésio
Mg
40
Alumínio
Al
3
Silício
Si
38
Enxofre
S
19
Argônio
Ar
4
Cálcio
Ca
2
Hélio
Algumas informações adicionais sobre os
planetas intenos
● Mercúrio – muito quente, cheio de
crateras e fina atmosfera de hélio
● Vênus – muito quente, coberto de fluxo
de lava, atmosfera densa e ácida (CO2)
● Terra – agradável, água abundante e
atmosfera rica em nitrogênio e oxigênio
Algumas informações adicionais sobre os
planetas intenos
● Lua (Terra) – fria, cheia de crateras, sem
atmosfera
● Marte – fria, com inúmeras crateras, vales
fluvias secos, fina atmosfera de CO2
Mercúrio
Escapas produzidas pelo resfriamento e
contração da superfície de Mercúrio
Topografia de Vênus
Corona em Vênus
Montanha vulcânica em Vênus
Vale Marineris, Marte
Monte Olimpo, Marte
Planetas terrestres e jovianos
Por que?
A teoria da Nebulosa
Nebulosa
Teoria Protoplanetária
Colapso gravitacional
Proto-sol
Discos proto-planetários
Fusão nuclear
Condensação(gás para sólido)
Sol
Restos
Asteróides
Metal,Rocha
Gases, Gelo
Acresção
Captura
nebular
Planetas
Terrestres
Planetas
Jovianos
Restos
Cometas
Colapso
gravitacional
Evidências
da teoria
Nebulosa
Acresção
Condensação
Captura nebular
Colapso da Nebulosa
1. Aquecimento
2. Rotação.
3. Mesmo plano
Este processo explica a rotação de todos os corpos em um mesmo plano
Condensação da nebulosa solar
•
•
A queda da temperatura permitiu a condensação de gás em rochas
formando os planetesimais
A linha do congelamento situa-se entre Marte e Júpiter
Acresção: Formação dos planetas terrestres
Acresção: pequenas “sementes”crescem em planetas.
• Nas proximidades do Sol, por causa das altas temperaturas só rochas se
condensam (planetesimais).
• O choque de pequenos planetesimais gera os protoplanetas.
• Os gases são varridos pelos ventos solares.
Captura nebular: Formação dos planetas jovianos
•
•
•
Além da linha de congelamento o gás se transforma em gelo e aumenta de
tamanho por acresção.
Os planetésimos atraem materiais a partir da força gravitacional,
semelhante ao colapso gravitacional que gerou o sol, formando um
pequeno disco de acresção.
A grande disponibilidade de gás gera grande planetas, mas a massa não é
suficiente para produzir fusão nuclear.
Origem dos cometas e asteróides
Asteróides
• Rochas deixadas pelos
planetésimos da porção interna do
sistema solar.
• Concentrados no Cinturão de
Asteróides.
• A atração gravitacional de Júpiter
pode ter impedido a formação de
um planeta
• .
Cometas
• Restos de gelo que não foram
agregados nos planetas externos.
• Plutão pode ser um grande
cometa?.
Asteróides
Colapso da nebulosa solar
Nebulosa contrai  aumenta rotação
(conservação momento angular)
Material dos pólos cai rapidamente no centro
 formação de um disco
No centro  corpo maciço e quente
 materiais sólidos volatilizados
Restante da nebulosa esfria  planetesimais
No centro  processos nucleares  estrela
No exterior  processos de acresção  planetas
A Formação da Lua
Teoria do Impacto
Um objeto aproximadamente do
tamanho de Marte atingiu a Terra
há 4,6 bilhões de anos. Esta
colisão, além de aumentar a
velocidade de rotação da Terra,
possibilitou que uma certa
quantidade de dejetos que
escaparam da Terra ainda
incandescente, se misturasse
com o material do expelido pelo
corpo. A porção da mistura que
se manteve em órbita veio a
formar a Lua.
Hipótese do Grande Impacto
Esta idéia ocorreu após análises das rochas lunares trazidas no Projeto
Apollo. Isso explica o fato de as proporções dos isótopos do oxigênio
O16, O17 e O18 serem idênticas na Terra e na Lua.
A matéria que constituiu a Lua é apenas uma pequena parcela do que foi
expelido no impacto. Grande quantidade da matéria desprendida se dissipou
no espaço. Parte do manto terrestre foi retirado incorporando-se à Lua e
vice-versa. Isso explica a semelhança de composição.
Como se formou o Sol (evolução
estelar) e o Sistema Solar (cosmogonia)
Redistribuição dos elementos dependendo do peso
atômico
Elementos pesados
Elementos leves
Partículas de luz (fótons)
Limpando o sistema solar
Sistema
Planetário
“Sujo”
Vento Solar
Elétrons
Radiação (luz)
Sol
Prótons
Radiação (calor)
Partículas Alfa
(núcleos de Hélio)
Formação do hélio a partir do hidrogênio
Vento Solar
Varrendo
as imediações
do Sol.
O Cinturão de Kuiper e a Nuvem de Oort
Cinturão de Kuiper
um grande corpo
com pequenos
objetos orbitando
entre Netuno (30UA)
e Plutão (50 UA)
Nuvem de Oort
região esférica
localizada a 50.000
UA.
Astrobiologia: a procura por
vida extraterrestre
● Locais mais apropriados:
● zonas habitáveis ao redor de estrelas
● ambientes no nosso sistema solar
● Marte
● outros lacais
Orion GMC
From: CfA Harvard, Millimeter Wave Group
Orion Nebula (part
of Orion GMC)
Nebulosa de Orion
Exemplo atual da
formação de um sistema
planetário
Proplyds em Orion
-Pictoris
1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002
A descoberta de novos sistemas planetários (1995)
Epsilon Eridadni
Massa do planeta 0,8 de Júpiter
Órbita de 6,9 anos
Observação do anel da nebulosa
Concepção artística
Discos de poeira proto-planetários em Orion
1983
Discos de poeira proto-planetários em Orion
Planetas extra-solares com órbitas semelhantes à
da Terra
HD 27442
47 UMar
47UMar b
descoberta em 1996
47UMar c
descoberta em 2001
Planetas extra-solares com órbitas semelhantes à
da Terra
TMR-1C
Maio de 1998, imagem feita pelo Telescópio Espacial Hubble
de um possível planeta.
Planetas ao redor de estrelas
Relembrando Giordano Bruno em
De l'Infinito, Universo e Mondi
“Existem incontáveis sóis e incontáveis Terras todos girando em volta
de seus sóis do mesmo jeito que os sete planetas de nosso sistema solar.
Nós vemos apenas os sóis pois estes são os maiores corpos e os mais
luminosos, mas seus planetas permanecem invisíveis para a gente por
serem menores e não luminosos. Os incontáveis mundos no universo
não são nem mais ou nem menos habitados do que nossa Terra. “
Bibliografia
Press, F., Siever, R., Grotzinger, J., Jordan, T.H. 2006. Para Entender a Terra. Porto Alegre,
Bookman,656p. (4a edição).
Adams, F. & Laughlin, G. 2001. Uma Biografia do Universo: do Big Bang à Desintegração
Final. Rio de Janeiro: Jorge Zahar Ed., pp. 11-67.
Cordani, U. 2000. O planeta Terra e suas origens. In Teixeira, W.; Toledo, M.C.M.; Fairchild, T.R.;
Taioli, F. Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, pp. 1-26.
http://educar.sc.usp.br/ciencias/astro/cda/sessao-astronomia