Päikesesüsteem (0)

Rakvere Reaalgümnaasium
Stelle Šnaider
12. M klass
PÄIKESESÜSTEEM
füüsika referaat
Hindaja : Kadri-Ly Trahv
Rakvere 2012

SISUKORD

SISUKORD 2
SISSEJUHATUS 3
Päikesesüsteem moodustub Päiksest ja tema ümber tiirlevatest taevakehadest. Tegelikult on Päikesesüsteem üks tohutu suure tähtede ja planeetide süsteemi- Galaktika osake. Galaktikaid on universumis miljardeid. Meie Galaktikat nimetatakse Linnuteeks. (3) 3
1. MAA TÜÜPI PLANEEDID 5
1.1Merkuur 5
1.2Veenus 6
Veenus on Maale lähim (minimaalne kaugus 42 milj. km), Päikesest lugedes teine planeet. Mõõtmetelt Maale väga sarnane, kaetud kogu ulatuses läbipaistmatu pilvekihiga. Orbiit on Veenusel praktiliselt ringikujuline; pöörleb Veenus väga aeglaselt, et see aga toimub tiirlemisele vastassuunas , on päikeseööpäev (117 päeva) pöörlemisperioodist lühem. Telg on orbiidi tasandiga enam-vähem risti, aastaaegade vaheldumine seega puudub. (4) 6
1.3Maa 6
1.4Marss 8
2. HIIDPLANEEDID 10
2.1 Jupiter 10
2.2 Saturn 11
2.3 Uraan 11
2.4 Neptuun 12
3. PLUUTO , CHARON JA KUIPERI VÖÖ 13
4. PÄIKESESÜSTEEMI VÄIKEKEHAD 15
5. PÄIKESESÜSTEEMI KUJUNEMINE 18
KOKKUVÕTE 19
Enne referaadi tegemist ei olnud ma kunagi eriti mõelnud selle peale, mis peale suure Maa veel Universumis leiduda võib. Tegelikult ei ole aga Maa üldse nii suur, kui ma arvata võisin, sest paljud teised planeedid teevad talle oma suurusega silmad ette. Siiani olin vaadanud vaid taevasse ja näinud sealseid tähti, kuid tegelikult peituvad kaugustes veel paljud suured ja väikesed erinevad taevakehad . Planeetide uurimine oli väga huvitav, mulle meeldis eriti vaadata nende pindu ning erinevaid värve. Kõige võimsamaid pilte võib leida kogu Galaktikast korraga. Minu arvates oleks väga huvitav, kui ka teistel planeetidel oleks mingisugune elu ning neid saaks külastada. Selle referaadi koostamine on olnud füüsikas nende kolme aasta jooksul kõige huvitavam töö, vähemalt minu jaoks kindlasti. 19
KASUTATUD ALLIKAD 20
LISAD 21

SISSEJUHATUS

Päikesesüsteem moodustub Päiksest ja tema ümber tiirlevatest taevakehadest. Tegelikult on Päikesesüsteem üks tohutu suure tähtede ja planeetide süsteemi- Galaktika osake. Galaktikaid on universumis miljardeid. Meie Galaktikat nimetatakse Linnuteeks. (3)

Päikesesüsteemi kuulub üheksa suurt planeeti, mõnituhat väikeplaneeti- asteroidi , sadakond perioodilist komeeti ("sabatähte"), planeetide kaaslased ning teadmata koguses meteoorset ainet, "tolmu", mis Maa atmosfääri sattudes tekitab üle taeva lendava tulejuti - langeva tähe.
Päikesesüsteemi kuuluvad planeedid liiguvad mööda kindlat, peaaegu ringikujulist teed, mida nimetatakse orbiidiks. Orbiiti mööda liikudes pöörlevad planeedid veel ümber oma kujutletava telje. (3)
Lähtudes Päikesest on planeetide asukoht selline: Merkuur, Veenus, Maa, Marss, Jupiter, Saturn, Uraan, Neptuun ja Pluuto.
Planeedid saab jagada kaheks: sise- ja välisplaneetideks. Siseplaneedid ehk Maa- tüüpi planeedid on Merkuur, Veenus, Maa ja Marss ning välisplaneedid Jupiter, Saturn, Uraan, Neptuun ja Pluuto. (3)
Väide, et tegu on just süsteemiga, mitte aga lihtsalt ümber Päikese tiirlevate taevakehade kogumiga, tugineb korrapärale planeetide suurustes ja liikumises. Kui kõige kaugem planeet Pluuto välja jätta, kehtivad järgmised väited:
Planeetide orbiidid on ligikaudu samas tasapinnas ja praktiliselt ringikujulised.
Planeedid tiirlevad ümber Päikese samas suunas Päikese pöörlemisega.
Orbiitide raadiused suurenevad kindla seaduspärasuse järgi.
Enamik planeete pöörleb tiirlemisega samas suunas.
Planeetide pöörlemistelg võib olla orbiidi tasandi suhtes kaldu. (3)
Enamik planeetide kaaslastest tiirleb emaplaneedi ekvaatori tasandis ning planeedi pöörlemisega samas suunas.
Planeedid jagunevad kahte gruppi: algul (Päikese poolt lugedes) neli väikest ja tihedat, siis neli suurt, väikese tihedusega planeeti.
Kõige suurem planeet on Jupiter ja kõige väiksem Merkuur, juhul, kui jätta kõrvale väikesed planeedid- asteroidid . Umbes pool tuhat asteroidi ringleb ümber Päikese Marsi ja Jupiter orbiitide vahel. (3)
Planeetide konfiguratsiooniks nimetatakse planeetide, Maaja Päikese mõnda iseäralikku vastastikust asendit. Planeedi ühenduseks Päikesega nimetatakse asendeid, kus siseplaneet jääb Päikese taha või Maa ja Päikese vahele. Ühenduses kaob planeet Päikesekiirtesse ja pole nähtav. Maalt vaadatuna eemaldub Merkuur Päikesest maksimaalselt 28° võrra ja Veenus 48° võrra. Sellepärast paistavad siseplaneedid alati kas hommikul või õhtul Päikese lähedal. (3)
Ka välisplaneedid võivad olla ühenduses Päikesega, kui nad asuvad Päikese taga. Asendit, kus välisplaneet asub Maad ja Päikest ühendaval sirgel selliselt , et Maa jääb planeedi ja Päikese vahele, nimetatakse vastasseisuks. Vastasseis on planeedi vaatlemiseks sobivaim , sest siis on planeet Maale kõige lähemal. Maa poole on pööratud valgustatud külg ja planeet kulmineerub kesköö paiku. (3)

1. MAA TÜÜPI PLANEEDID

Ma rühma planeedid on Merkuur, Veenus, Maa ja Marss, kuna nende mõõtmed, massid ja tihedused on võrreldavad. Veel iseloomustab neid väike kaaslaste arv ja aeglane pöörlemine. Maa rühma planeetidel on kindlaks tehtud kraatrite olemasolu. Vesi esineb ainult Maal ookeanidena.

Merkuur

Merkuur on suuruselt kaheksas ja Päikesele lähim planeet. Oma läbimõõdult on Merkuur väiksem Jupiter kaaslasest Ganymedesest ja Saturni kaaslasest Titaanist, kuid massilt suurem. Merkuuri orbiit on piklik ja tema liikumine orbiidil on ebaühtlane, ebaühtlane on ka Päikese liikumine Merkuuri taevas. (4)
Merkuur oli Rooma mütoloogias kaubanduse, reisimise ja varaste jumal. Arvatakse, et planeet sai oma nime selle järgi, et ta üle taeva kiiresti liigub. Seda planeeti tunti juba sumerite ajal (3 aastatuhat enne Kristust). Kreeklased andsid Merkuurile kaks nime: Apollo- tema ilmumise järgi hommikuse tähena ja Hermes kui õhtune täht. Kreeka astronoomid teadsid, et need kaks nime ostutavad siiski ühele ja samale taevakehale. (4)
Kuni 1962. Aastani arvati, et Merkuuri päev on sama pikk, kui tema aasta, kuid see teooria lükati ümber 1965. Aastal radarivaatlusega. Nüüd teatakse , et Merkuur pöörleb oma kahe aasta jooksul kolm korda. Päikesesüsteemis on Merkuur ainus keha, millel teatakse olevat orbiidi/pöörlemise resonants suhtega midagi muud kui üks- ühele. (3)
Kosmosest on Merkuuri pildistatud vaid ühe automaatjaama Mariner 10- ne poolt. Jaam lendas kolm korda Merkuurist mööda, kuid kahjuks on kõikidel piltidel üks ja sama poolkera .
Merkuur sarnaneb kõige rohkem Maa kaaslase Kuuga. Tema pind on väga vana ja kraatreid täis, Merkuuril ei ole atmosfääri ega oletatavasti ka laamtektoonikat. Tiheduselt on Merkuur teine keha Päikesesüsteemis pärast Maad. (3)
Merkuuri sisemuses domineerib suur rauast tuum (raadius umber 1800km- 1900km- ni). Merkuuri tuum on suurem, kui Maa tuum, arvatakse, et vähemalt osa Merkuuri tuumast on sula. Silikaadist Merkuuri välimine koor sarnaneb Maa vahevöö ja koorega ning on ainult 500 kuni 600 kilomeetrit paks. (3)
Üks suurimatest iseärasustest Merkuuri pinnal on Caloris Kauss ; tema diameeter on umbes 1300 km. Arvatakse, et ta on sarnane suurte kaussidega Kuul.
Nagu kuukausid, tekkis ka see arvatavasti väga suure kokkupõrke tulemusena Päikessüsteemi algstaadiumis.(4)
Merkuuril puuduvad ka kaaslased.
Merkuuril on nõrk magnetväli, mille tugevus on umbes 1 % Maa magnetvälja tugevusest. (4)

Veenus

Veenus on Maale lähim (minimaalne kaugus 42 milj. km), Päikesest lugedes teine planeet. Mõõtmetelt Maale väga sarnane, kaetud kogu ulatuses läbipaistmatu pilvekihiga. Orbiit on Veenusel praktiliselt ringikujuline; pöörleb Veenus väga aeglaselt, et see aga toimub tiirlemisele vastassuunas, on päikeseööpäev (117 päeva) pöörlemisperioodist lühem. Telg on orbiidi tasandiga enam-vähem risti, aastaaegade vaheldumine seega puudub. (4)

Teleskoobis paistab Veenus küllalt suur (läbimõõt kuni üks kaareminut) ja väga hele - pind, täpsemalt pilved peegeldavad tagasi 77% pealelangevast valgusest. Et Veenuse suurim eemaldumine on küllalt suur (47°), ei sega Päike tema vaatlemist. Aga vaatlusi tuleb hoolikalt planeerida, sest maksimaalsete elongatsioonide vaheline periood (nn. sünoodiline aasta) on väga pikk - 584 päeva e. 1,6 aastat. Valgusfiltrite abil võib näha muutuva kujuga tumedamaid ribasid ja laike; hästi on näha faasid . Maale lähedases asendis (nn. alumine ühendus Päikesega) ulatuvad Veenuse sirbi otsad märgatavalt üle keskjoone - seal näeme päikese poolt läbivalgustatud atmosfääri. (4)

Maa

Maa on kolmas planeet Päikesest ja suuruselt viies. Maa on ainuke planeet meie Päikesesüsteemis, mis ei ole saanud oma nime kreeka mütoloogiast, vaid vanainglise ja germaani keelest. Loomulikult on olemas sadu teisi nimesid erinevates keeltes. (4)
Maa põhiandmed:
Päikese süsteem ja seega ka Maa tekkis umbes 4, 6 miljardit aastat tagasi;
Maa kaugus Päikesest: 150 miljonit kilomeetrit;
Maa läbimõõt ekvaatoril : 12 756 km;
Maa ümbermõõt: 40. 000 kilomeetrit;
Maa pindala : ~ 510 miljonit km2;
vesi moodustub maast 70. 8% ;
Maa kõrgeim tipp on Džomolungma mäetipp Himaalajas;
Maa päev: tavaliselt 23 tundi ja 56 minutit;
Maal on üks kaaslane - Kuu. (4)
Maa on jagatud mitmeteks kihtideks, mis erinevad üksteisest keemilise ja seismilise omaduste poolest. Koor varieerub paksusest, ta on ookeanide all õhem ning kontinentide all paksem . Sisemine tuum ja koor on tahked ; välimine tuum ja vahevöö kihid on vedelad. Suurem osa maa massist on koondunud vahevöösse, enamik ülejäänust tuuma. Tuuma põhikoostisaineks on raud, kuid on võimalik, et selles esinevad ka mõningad kergemad elemendid. Temperatuur tuumas on kuumem kui Päikese pinnal ( 7500 kraadi ). Vahevöö alaosa koosneb tõenäoliselt põhiliselt ränist, magneesiumist ja hapnikust koos mõningase raua, kaltsiumi ja alumiiniumi lisandiga. Vahevöö ülaosa koosneb põhiliselt oliviinist, püroksiidist ( raud/magneesiumsilikaadid ), kaltsiumist ja alumiiniumist. Ainsad teadmised Maa sisemusest oleme me saanud uurides maavärinate võnkeid. Vahevöö ülaosast saame teavet uurides vulkaanidest pinnale kerkivat laavat, enamik maast on aga ligipääsmatu. Maakoor koosneb peamiselt kvartsist (ränidioksiid) ja teistest silikaatidest nagu päevakivi. (3)
Meie teadmised planeetide sisemusest on enamasti teoreetilised , isegi Maa kohta. Arvatavasti on teistel maistel planeetidel sarnane struktuur ja koostis mõningate erinevustega: Kuul on väga väike tuum; Merkuuril on oma diameetri suhtes ülimalt suur tuum; Marsi ja Kuu mantlid on palju paksemad. (3)
Erinevalt teistest maistest planeetidest on Maa koor jagunenud mitmeteks erinevateks tahketeks platoodeks, mis ujuvad allpool asetseval kuumal vahevöö kihil . Teadust, mis seda kirjeldab, teatakse kui laamtektoonikat. Kõige rohkem maavärinaid esineb just platoode servadel . (4)
Maapind on väga noor. Selle 4, 6 miljardi aasta jooksul on erosioon ja tektoonilised protsessid hävitanud ja uuesti loonud suurema osa maapinnast . Seetõttu on peaaegu kõik varasemad jäljed Maa pinna geoloogilisest ajaloost (kokkupõrked, kraatrid jms.). Vanimad kivimid on umbes 4 miljardit aastat vanad. Vanimad elavate organismide kivistised on vähem kui 3. 9 miljardit aastat vanad. Selle perioodi kohalt, kui elu hakkas alguses arenema, ülestähendused puuduvad. (4)
Maa on ainuke planeet, kus vesi saab eksisteerida vedelas olekus Maa pinnal (kuigi Titaani pinnal võib olla vedelat etaani või metaani ja Euroopa pinna all vett). Vedelas olekus vesi on eluks olulise tähtsusega. Maa temperatuuri stabiilsena hoidmises on väga tähtis ookeanide soojusmahtuvus. Vesi murendab suur osa Maa kontinentide erosiooni, see protsess on tänapäeva Päikesesüsteemis unikaalne (kuigi see võis toimuda minevikus Marsil). (4)
Maa ja Kuu vaheline vastastikune mõju aeglustab Maa pöörlemist umbes 2 millisekundi võrra sajandis. Teaduslik uurimine näitab, et umbes 900 miljonit aastat tagasi oli 481 18- tunnist päeva. (4)
Maal on elektrivoolu poolt tuumas tekitatud mõõdukas magnetväli.
Päikesetuul, Maa magnetväli ja Maa ülemine atmosfäär põhjustavad virmalisi. (4)

Marss

Marss on kauguselt Päikesest neljas planeet. Lähemal on vaid Merkuur, Veenus ja Maa. Nagu kõik teisedki planeedid, tiirleb ka Marss ümber Päikese mööda kõverjoont, mis on lähedane ellipsile. See taevakeha on oma tänapäevase nime saanud vanadelt roomlastelt. Marss oli nende sõjajumal, ja meenutab ju planeedi punane värvus verevalamisi, mis sõjaga kaasnevad. Kuna Marsi orbiit on ellips, mitte ringjoon, siis pole kõik vastasseisud mitte ühesugused. Need tekivad umbkaudu 2-3 aasta järel. Sel ajal asuvad Päike, Maa ja Marss umbkaudu ühel sirgel. Iga 15 või 17 aasta järel on Marss nn. suures vastasseisus ning tuleb Maale kõige lähemale, mis on alla 60 miljoni kilomeetri. Sel ajal on Marsi ketas kuni poole suurem kui tavalise vastasseisu ajal ja 4,5 korda heledam. Kõige suurem kaugus Maast võib ulatuda 400 miljoni kilomeetrini. Marss on Päikesest üle pooleteise korra kaugemal, kui Maa, keskmine kaugus on 227,9 miljonit kilomeetrit. Marsi läbimõõt ekvaatoril on 6800 km ja pooluste vahel 6750 km. Mass on 9,31 korda väiksem kui planeedil Maa. Niisiis on Marss suuruselt ja massilt üks väiksemaid planeete. Aasta on sel planeedil umbes kaks korda pikem kui Maal – 668,6 Marsi ööpäeva ehk tervelt 687 Maa ööpäeva. Marsil on ka aastaajad, sest ta pöörlemistelg moodustab orbiidi tasandiga 66 kraadise nurga. Marsi ööpäeva pikkus on meie koduplaneedi omast pisut erinev. Esimest korda määrati see aastal 1666 , itaalia päritoluga prantsuse astronoom G. D. Cassini , kes sai selle väärtuseks 24 tundi ja 40 minutit. Tänapäeval on saadud muidugi täpsem tulemus – 24 tundi, 37 minutit ja 22,67 sekundit. Tekib huvitav efekt: kui me Marsi pinnal mingit detaili märkame, siis järgmisel päeval on see samas kohas näha ligi 40 minutit hiljem. Marsi atmosfäär on hõre, 95% sellest moodustab süsinikdioksiid, mingil määral leidub ka veeauru, hapnikku, süsinikoksiidi ja vesinikku. Atmosfääri rõhk muutub aastaajast olenevalt 600-650 Pa piires. Temperatuur muutub ekvaatoril vahemikus –73 kuni +16ŗC. Poolustel võib temperatuur langeda kuni –133ŗC. Inimene, kes kaalub Maal 80 kg on Marsil vaid 30 kg raske, sest Marsil on raskusjõud 2,7 korda väiksem. Mõned teadlased on arvanud, et see võib soodustada hiiglaslike taimede ja loomade arengut. Elavad ju maapealsetes ookeanides, kus vee väljasurve tõttu on kaal väiksem, hoopis suuremad loomad, kui maismaal (nt. sinivaalad). (2)

2. HIIDPLANEEDID

Hiidplaneedid on kõik üpris sarnased. Nende keskmine tihedus on natuke suurem vee tihedusest. See tuleneb sellest, et planeedid koosenvad peamiselt gaasist. Nii atmosfäärid, kui planeedid ise koosnevad peamiselt vesinikust. Ülejäänud gaasidest võib leida heeliumit ja vähesel määral ka metaani ja ammoniaaki. Suure kauguse tõttu Päikesest on hiidplaneetidel väga madal temperatuur. (6)

2.1 Jupiter

Pärast Marssi tuleb Päikesesüsteemis tükk tühja maad ja siis algab suurte planeetide piirkond. Jupiter on neist esimene ja ka suurim. Tähistaevas on ta Veenuse järel kõige heledam "täht" ning inimestele ammust ajast tuntud. Jupiteri läbimõõt ületab Maa oma 11,2 korda, tema mass on 318 korda suurem Maa massist ning kaks ja pool korda rohkem kui kõigi teiste planeetide massid kokku. Jupiter asub Päikesest 5 korda kaugemal kui Maa ja tema tiirlemisperiood on ligi 12 aastat. Et teised hiidplaneedid liiguvad veelgi aeglasemalt, määrab nende näiva liikumise põhiliselt Maa liikumine - sünoodiline periood on umbes üks aasta. Jupiteri orbiit on peaaegu ringikujuline, kuid siiski piklikum Maa ja Veenuse omadest. Nagu teisedki selle rühma planeedid, pöörleb Jupiter kiiresti, kusjuures pöörlemisperiood sõltub "geograafilisest laiusest": ekvaatoril kestab ööpäev 9 tundi 50 minutit, poolusel aga viis minutit kauem. Pöörlemistelg on orbiidi tasandiga peaaegu risti (nurk 86,9°), samas tasandis tiirlevad ka viis suuremat kaaslast . Teleskoobis paistab Jupiter heleda triibulise kettana, mille lähedal on alati näha ühele joonele rivistunud tähekesed -- Jupiteri suured kaaslased. Kokku on neid neli; nende liikumine, varjutused ja üleminekud Jupiteri kettast on hästi jälgitavad juba väikeses teleskoobis. Triibud planeedi pinnal on muutuva kuju ja heledusega, väiksematest detailidest on kuulsaim nn. Suur Punane Laik, mille avastas 1666. a. Cassini ja mis püsib - erinevalt teistest, muutlikest detailidest - oma kohal juba 330 aastat. (5)

2.2 Saturn

Saturn on üsna sarnane Jupiteriga, kuid pisut väiksem: läbimõõt 83%, mass 30%, tihedus 52% Jupiteri omast. Orbiit on Saturnil nagu Jupiterilgi "keskmiselt ümmargune", kalle ekliptika suhtes hiidplaneetidest suurim. Pöörleb ta umbes sama kiirusega, kuid telg on orbiidi tasandi suhtes kaldu. (1)
Teleskoobis vaadelduna on Saturni eripäraks heleda, kolmest osast koosneva rõnga olemasolu. Rõngas asub ekvaatori kohal 13 000 km kõrgusel ja tema kogulaius on peaaegu võrdne planeedi läbimõõduga. Päikesesüsteemi planeetidest on Saturn kõige lapikum (diameetrite suhe 10:9), mis on mõistetav, kuna väiksem tihedus tähendab ka nõrgemat raskusjõudu. Pilvevöödid on sarnased Jupiteri omadele, kuid väikese heleduskontrasti tõttu raskesti märgatavad. (1)

2.3 Uraan

Uraan, esimene "teleskoobiplaneet", avastati W. Herscheli poolt 1781. a. Olles Saturnist 2,3 korda väiksema läbimõõduga ning Päikesest poole kaugemal, paistab ta Maale 5,5nda suuruse tähena, milline on küll põhimõtteliselt palja silmaga nähtav, kuid et selliseid on taevas palju, jäi tema liikumine vana-aja astronoomidele märkamatuks. Ta on tüüpiline hiidplaneet nii kuju, tiheduse, kui keemilise koostise poolest. (1)
Teleskoobis paistab Uraan pigem tähe kui planeedina (nurkläbimõõt vaid 4 kaaresekundit), mingeid pinnadetaile on seal väga raske eristada. "Voyageri" fotode järgi on temagi atmosfääris pilvevöödid ja tumedamad laigud, ka on Uraanil üheksast kitsast rõngast koosnev rõngaste süsteem. Suuri kaaslasi on viis ja kõik nad tiirlevad väga täpsetel ringorbiitidel planeedi ekvaatori tasandis. (1)
Ainult et see tasand ise on kõike muud kui normaalne. Uraani telje kaldenurk orbiidi tasandi suhtes on vaid kaheksa kraadi. Seega ei pöörle Uraan nagu kõik teised planeedid ümber Päikese tiirlemisega samas suunas, vaid sellega peaaegu risti (ehk, nagu sageli öeldakse, "orbiidil lamades "). Kui tahame olla täiesti täpsed, peame lisama, et planeet pöörleb isegi tiirlemissuunale vastassuunas (nagu Veenus), kui kaht ristuvate telgedega pöörlemist üldse saab selles mõttes võrrelda. (1)
Uraani pöörlemisperioodi määramine on püsivate detailide puudumise tõttu raske ülesanne, selle väärtuseks on eri aegadel pakutud 10 kuni 16 tundi. Kaasaegne väärtus - 17,2 tundi , vastab magnetvälja muutlikkusele ning kirjeldab tahke tuuma pöörlemist. Pilvekiht pöörleb aeglasemalt (14-16 tundi). (1)

2.4 Neptuun

Neptuun, kaheksas ja viimane suurtest planeetidest, on eriti kuulus oma avastusloo poolest: tema asukoha arvutas 1846. a. välja prantsuse matemaatik J. Le Verrier , püüdes seletada häireid Uraani liikumises temast kaugemal asuva planeedi gravitatsioonilise mõjuga. Le Verrier' poolt antud asukoha järgi avastas planeedi saksa astronoom J. Galle . (1)
Mõõtmetelt on Neptuun väga lähedane Uraanile: läbimõõt 0,96, mass 1,2, tihedus 1,3 Uraani omast. Sarnane on ka välimus, mida esmakordselt võis uurida 1989. a. "Voyageri" poolt tehtud fotodelt (maapealsetes teleskoopides näeme vaid tillukest rohekat ketast). Neptuuni kaugus Päikesest on kolm korda suurem kui Saturnil (ja 1,5 korda suurem kui Uraanil); sellega rikub ta ära hiidplaneetide rea, kus seni oli iga järgnev planeet eelmisega võrreldes Päikesest poole kaugemal. Ka selle planeedi täpne pöörlemisperiood on leitud magnetvälja kaudu. (1)
Kaaslasi on Neptuunil kaks: Triton ja Nereis. Nagu heas romaanis tavaks, rikub viimane fakt siingi ära kõik meie senised arusaamad. Triton, üks massiivsemaid kaaslasi Päikesesüsteemis, liigub nimelt nii planeedi pöörlemisele kui tiirlemisele vastassuunas. Mis Nereisesse puutub, siis on tema orbiit väga piklik, kaugus Neptuunist muutub 1,3 miljonist kuni kümne miljoni kilomeetrini. Neptuunil on ka kolm nõrka rõngast. (1)

3. PLUUTO, CHARON JA KUIPERI VÖÖ

Le Verrier' ning Galle edu planeetide avastamisel pliiatsi ja paberi abiga ei andnud rahu teistelegi matemaatikutele. Selle sajandi algul lõi üks tolle aja juhtivaid planeediuurijaid Percival Lowell spetsiaalse arvutusbüroo Neptuuni-taguste planeetide otsimiseks. Rehkendused vaheldusid vaatlustega, kuni 1930. a. C. Tombaugh sattuski seni tundmatule liikuvale objektile . Oletades, et tegemist ongi uue planeediga, pandi objektile nimeks Pluuto (surmajumal Plutoni järgi). Alles aastatepikkused vaatlused osutasid, et tegemist on kõigist senistest tugevasti erineva taevakehaga. (1)
Esiteks on Pluuto orbiit palju piklikum kui ülejäänud planeetidel. Kui seni oli suurima ekstsentrilisusega (0,2) Merkuur, siis Pluutol on see 0,253. Periheelis on Pluuto orbiit seespool Neptuuni orbiiti, afeelis aga sellest 1,9 miljardi kilomeetri võrra väljaspool. Mis aga kõige hullem, orbiidi kaldenurk Maa (ja ka kõigi ülejäänud planeetide) orbiidi tasandi suhtes on 17°! See aga tähendab omakorda, et Pluuto eemaldub süsteemi sümmeetriatasandist ligi 15 miljoni kilomeetri kõrgusele. (1)
Võrreldes ülejäänutega on Pluuto väike planeet. Heleduse ja kauguse järgi rehkendades saadi talle Maa omaga võrreldav mass ja seetõttu mõjutab ta vähe temast kümneid kordi massiivsemate hiidplaneetide liikumist. Pluuto näiv heledus (15. tähesuurus) on visuaalsete vaatluste piiril ning ainult tema juhuslik sattumine otsingupiirkonda võimaldas teda leida.
Tegelikult osutus Pluuto veelgi väiksemaks. 1978. a. avastati Pluuto kaaslane, mis sai nimeks Charon. Charoni tiirlemisperiood (6 päeva 9 tundi) ning tema kaugus planeedist (19 700 km) annavad süsteemi kogumassiks 1/400 Maa massi, mis on vaid viiendik Kuu massist ning on võrreldav suuremate asteroididega. (1)
Küsimus, kas on olemas veel teisigi kaugeid planeete, piinab astronoome endiselt. Pluuto ebaharilik orbiit suurendab tunduvalt otsimispiirkonda: kui teised planeedid liiguvad ekliptika (Päikese tee, tegelikult Maa liikumise projektsioon taevasfäärile) lähedal, siis nüüd tuleks läbi uurida tunduvalt suurem taevaala. Aastatel 1970-80 läbiviidud vaatlusprogramm -- tähtede omaliikumiste mõõtmine 20-aastase ajavahega tehtud taevafotode võrdlemise teel -- välistab 19. tähesuurusest heledamate planeetide olemasolu. Ja siiski teatati 1992. aastal veel ühe Neptuuni-taguse planeedi avastamisest. Selle heledus oli 23 tähesuurust (80 korda nõrgem tähtede omaliikumiste kataloogi piirheledusest), orbiit peaaegu ringikujuline, kaugus Päikesest 6,6 miljardit km (44 a.ü.). Samal aastal leiti veel kaks sarnast objekti, praeguseks ulatub Neptuuni-taguste planeetide arv kümnetesse. (1)
Kui suured on leitud taevakehad, pole veel teada. Heleduse järgi otsustades peaks nad olema kümmekond korda väiksemad Pluutost. Väikeste masside ja suure arvu poolest sarnanevad leitud objektid Maa rühma planeete hiidplaneetidest eraldavatele asteroididele. Sellise väikeplaneetidest koosneva vöö olemasolu ennustati juba varem G. Kuiperi poolt ja nii (Kuiperi vööks) seda piirkonda ka nimetatakse.
(1)

4. PÄIKESESÜSTEEMI VÄIKEKEHAD

Päikesesüsteemi väikekehadeks nimetatakse asteroide, meteoore ja komeete, ehk sabatähti.

• ASTEROIDID
  

Asteroidid on väikeplaneedid, mis tiirlevad Marsi ja Jupiteri orbiitide vahel (vt. joonist), olles piirivööndiks Maa- tüüpi planeetide ja hiidplaneetide vahel. Suuruselt on asteroidid väiksemad kui planeetide kaaslased kuid nad on Maa tüüpi planeetide sarnased. Asteroidi nimetus tuleneb kreeka keelest ja tähendab tähesarnast. Kujult on asteroidid ebakorrapärased, orbiidid on valdavalt ringikujulised, kuid esineb ka piklikke ja tasandist väljuvaid orbiite. Oletatakse, et tegemist on kunagi eksisteerinud planeetide kildudega.
Asteroidide kogumass on 0,1 Maa massi. Asteroidide läbimõõt ulatub mõnest kilomeetrist kümnete kilomeetriteni. (6)

• METEOORID
  

Meteoorid ehk “langevad tähed ”või lendtähed on kivi- või rauatükikesed, mis maailmaruumist Maa atmosfääri sattudes kuumenevad ja ära põlevad. Tegelikult võib meteoore näha igal ööl, kui on vaid selge ilm. Meteoorkeha tavaline suurus on millimeetri murdosast kuni sentimeetrini, massi poolest milligrammist kuni grammini. Helendama hakkavad meteoorid 100- 120 kilomeetri kõrgusel. Kui meteoorid jõuavad 80 kilomeetri piirimaile, siis tavaliselt on nad selleks ajaks juba ära põlenud. Helendav jälg, mille meteoriit jätab on tekkinud mahajäävatest hõõguvatest gaasidest.
Meteoorkehad ringlevad ümber Päikese parvedena, mis on tekkinud komeedi lagunemisel. (6)

• METEORIIDID
  

Meteoriitideks nimetatakse neid kehasid siis, kui mõni neist on piisavalt suur selleks, et atmosfääris mitte täielikult aurustuda. Et “taevakivitükikesest” saaks meteoriit peab see kõigepealt Maale jõudma ja siis üles leitama. Üle 90% leidub meteoriidi keemilises koostises rauda, hapnikku, räni ja mangaani . Vähemal määral sisaldub neis ka niklit , väävlit, alumiiniumi ja kaltsiumi. Kui Maale langeva meteoriidi mass on üle 100 tonni tekib põrkel maapinnaga plahvatuskraater, mis oma kujult meenutab kuu rõngasmägesid.
Euroopa tuntuim meteoriidikraater asub Saaremaal Kaalis. Kaali kraatri läbimõõt on 100 meetrit ning selle tekitanud meteoriit kaalus arvatavasti 1000 tonni. Maailma suurim meteoriidikraater asub Arizonas, ning selle läbimõõt on 1200 meetrit, ning meteoriidi massiks, mis selle kraatri tekitas on hinnatud 63 000 tonni. (6)

• KOMEEDID
  

Komeedid ehk sabatähed on pärit Päikesesüsteemi äärealadelt ja nad on Päikesesüsteemi väikekehadest kõige tuntumad. Komeedid ilmuvad enamasti ootamatult, korduvalt nähtavaid, nn. Perioodilisi komeete on teada ainult mõnikümmend. Teleskoobis paistab komeet ebakorrapäraselt liikuva udulaiguna, mis lähenedes Päikesele kasvab sabatäheks. Komeet püsib taevas mõne päeva kuni poole aastani, kuid enamasti on komeete näha siiski mõnest nädalast mõne kuuni.
Komeedid on väga hõredad taevakehad, millel võib eristada udust ümmargust pead, sellest eristuvat tuuma ning pikka heledat moodustist ehk saba. Komeedi tuum koosneb tolmuosakestest, kivikestest, jääst ning külmunud gaaside segust . Enamasti on see mõnekümne kilomeetrise läbimõõduga kamakas. Päikesele lähenedes hakkab see kamakas soojenema, tolm ja gaasid hakkavad eralduma ning selle tulemusena moodustub komeedi pea, mille läbimõõt võib olla kuni 200 000 kilomeetrit. Osa kergemat ainet paiskub päiksetuulte mõjul eemale ning sellest moodustub saba, mille pikkus võib olla kuni 100 miljonit kilomeetrit. Selle tohutu moodustise mass on kõigest üks miljondik Maa massi. Komeedi peas olev aine on väga hõre, veel hõredam on komeedi saba.
Komeetidest mida tuntakse kui perioodilisi võiks ära nimetada Halley komeedi, mille tiirlemisperiood on 70 aastat. (6)

PÄIKESESÜSTEEMI KUJUNEMINE

Praeguste ettekujutuste järgi tekivad planeedisüsteemid koos tähtedega kosmilisest hajusainest. See aine on vaadeldav tumedate udukogudena Linnutee ja heledate udude foonil. Kuidas toimub tähtede teke, sellest räägime edaspidi; praegu alustame momendist, kus tsentraalne täht on juba "valmis". Kui see on väga hele, puhub "tähetuul" (valgusrõhk ja kosmiline kiirgus) teda ümbritseva gaasipilve laiali; väiksemate tähtede korral on tõenäoline, et nende ekvaatori tasandisse jääb tolmust ja gaasist koosnev rõngas, mida planeedikosmogoonias nimetatakse Päikeseuduks. See rõngas ongi tulevaste planeetide, nende kaaslaste, komeetide jms. materjaliks . (1)
Praegu eksisteerivate udukogude keemiline koostis on meile teada spektraalvaatluste põhjal. Nagu tähtedeski, moodustab põhilise osa sellest vesinik (gaasudukogude punakas värvus on põhjustatud just vesiniku kiirgusest lainepikkusel 656,3 nm). Ka sisaldab udukogude gaas heeliumi, hapnikku, süsinikku ja teisi Maal tuntud elemente. Lisaks on raadioteleskoopidega kindlaks tehtud ka mitmesuguste keemiliste ühendite olemasolu. Millest aga koosneb kosmiline tolm, võime vaid oletada. Ja kõige lihtsam on oletada, et udukogu keemiline koostis oli samasugune , kui me praegu näeme Päikesel. (1)
Järgmine oletus , mille peame tegema, on vastus küsimusele, millises olekus oli see aine. Et end mitte liialt siduda, võetakse keskkond kolmekomponendilisena. Need oleks: gaas, mis tähistab väikese molaarmassiga ning selle tõttu halvasti kondenseeruvaid aineid (põhiliselt vesinik ja heelium); jää, millega tähistatakse raskemaid molekule (hapnik, lämmastik, vesi ja teised keemilised ühendid Mendelejevi tabeli teisest perioodist), ning kivi, mis tähistaks raskeid aatomeid ja molekule, nagu raua, mangaani ja räni ühendid. Aine kogunemine klompideks ja sealt edasi planeetideks peaks toimuma gravitatsioonijõudude toimel ja vastavalt osakeste massidele koondub kõigepealt "kivi", siis "jää" ja lõpuks "gaas" -- kui see viimane üldse koondub. (1)

KOKKUVÕTE

Enne referaadi tegemist ei olnud ma kunagi eriti mõelnud selle peale, mis peale suure Maa veel Universumis leiduda võib. Tegelikult ei ole aga Maa üldse nii suur, kui ma arvata võisin, sest paljud teised planeedid teevad talle oma suurusega silmad ette. Siiani olin vaadanud vaid taevasse ja näinud sealseid tähti, kuid tegelikult peituvad kaugustes veel paljud suured ja väikesed erinevad taevakehad. Planeetide uurimine oli väga huvitav, mulle meeldis eriti vaadata nende pindu ning erinevaid värve. Kõige võimsamaid pilte võib leida kogu Galaktikast korraga. Minu arvates oleks väga huvitav, kui ka teistel planeetidel oleks mingisugune elu ning neid saaks külastada. Selle referaadi koostamine on olnud füüsikas nende kolme aasta jooksul kõige huvitavam töö, vähemalt minu jaoks kindlasti.

KASUTATUD ALLIKAD

1. Jaaniste, J. (1999). Kosmoloogia. Tallinn: Koolibri.
2. http://www.miksike.ee/documents/main/referaadid/marss.ht m
3. http://www.miksike.ee/documents/main/referaadid/paikesesysteem4.ht m
4. http://www.opik.obs.ee/osa2/ptk03/tekst.html
5. http://www.opik.obs.ee/osa2/ptk06/tekst.html
6. http://www.raatuse.rtk.tartu.ee/arvuti/kavad/aare/page4.html

LISAD

Lisa 1. Pildid
Päikesesüsteem
Tähed.
Minu arvates kõige huvitavam planeet, Jupiter.
Galaktika.
23