ηλιακό σύστημα

Ο Ήλιος και το σύνολο των ουράνιων σωμάτων, πλανητών, δορυφόρων, αστεροειδών, κομητών και μετεωριτών/μετεώρων που περιφέρονται γύρω από αυτόν σύμφωνα με τους νόμους της παγκόσμιας έλξης και τους νόμους του Κέπλερ. Μετά τις πρόσφατες όμως ανακαλύψεις, στην ηλιακή αυτή οικογένεια έχουν προστεθεί και άλλα σώματα, πιο μικρά από τα προαναφερθέντα, όπως για παράδειγμα τα σωματίδια του ζωδιακού φωτός, τα ελεύθερα πρωτόνια και ηλεκτρόνια του ηλιακού πλάσματος και των κοσμικών ακτίνων, των οποίων η παρουσία στο διαπλανητικό διάστημα έχει πια πλήρως διαπιστωθεί.Το η.σ. ονομάζεται και πλανητικό σύστημα. Πάρα πολλές υποθέσεις έχουν διατυπωθεί για την προέλευση του η.σ. Από αυτές οι κυριότερες είναι τέσσερις: Η υπόθεση του Καντ (1755). Από ένα πρωταρχικό νεφέλωμα, στο οποίο γίνονταν άτακτες εσωτερικές κινήσεις, σχηματίστηκε προοδευτικά ένας κεντρικός πυρήνας –o Ήλιος– ως συνέπεια της συμπύκνωσης της ύλης εξαιτίας της βαρύτητας. Αργότερα, σε διάφορες αποστάσεις από το κέντρο, οι μεγαλύτεροι πυρήνες συμπύκνωσης σχημάτισαν τους πλανήτες και τους δορυφόρους, που εξακολούθησαν να περιστρέφονται γύρω από το κεντρικό άστρο κατά τη φορά της αρχικής τους κίνησης. Ο Ήλιος, οι πλανήτες και οι δορυφόροι σχηματίστηκαν έτσι σχεδόν ταυτόχρονα χρονολογικά. Η υπόθεση του Λαπλάς (1796). Το πρωταρχικό νεφέλωμα κατείχε μια ομαλή περιστροφική κίνηση. Εξαιτίας της συστολής της ύλης, η διάμετρός του περιοριζόταν προοδευτικά και η ταχύτητά του αυξανόταν. Έτσι, το νεφέλωμα γινόταν όλο και περισσότερο πεπλατυσμένο, έως ότου η φυγόκεντρη δύναμη (κατανικώντας τη δύναμη έλξης) πέτυχε να αποσπάσει από τον ισημερινό ένα μέρος ύλης που σχημάτισε έναν πλανήτη. Το φαινόμενο αυτό επαναλήφθηκε πολλές φορές και έτσι δημιουργήθηκε με την πάροδο του χρόνου ολόκληρο το σύστημα. Η υπόθεση αυτή έχει σήμερα οριστικά εγκαταλειφθεί. Η υπόθεση των Τζινς, Τσάμπερλιν, Μόλτον κ.ά. Η προέλευση των πλανητών και των δορυφόρων οφείλεται στη δράση παλιρροϊκών δυνάμεων, τις οποίες προκάλεσε η διάβαση κάποιου αστέρα πολύ κοντά από τον Ήλιο. Η υπόθεση του Κόιπερ. Αυτή που θεωρείται σήμερα η πιο βάσιμη. Το πρωταρχικό νεφέλωμα, αφού πήρε ύστερα από συμπύκνωση το σχήμα δίσκου, θρυμματίστηκε και τα συντρίμμια αποτέλεσαν τους πρωτοπλανήτες (πρωταρχικοί πλανήτες). Αυτοί πάλι με τη σειρά τους και με ανάλογη διαδικασία σχημάτισαν τους δορυφόρους. H θεωρία αυτή –που έχει φάσεις αρκετά περίπλοκες για να εξηγήσει την απώλεια μεγάλου μέρους της περιστροφικής ταχύτητας του Ηλίου και τον περιορισμό της μάζας του πρωταρχικού νεφελώματος ως αποτέλεσμα διασποράς των ελαφρών αερίων– βρίσκει την επιβεβαίωσή της στην ύπαρξη άλλων νεφελωμάτων, τα οποία, σύμφωνα με τη δομή τους, μπορούν να δημιουργήσουν διπλούς αστέρες, πολλαπλά συστήματα και πλανητικά συστήματα. Ο Ήλιος, το κεντρικό άστρο και ο ζωοδότης του συστήματος, κινείται με τη συνοδεία των ουράνιων σωμάτων με ταχύτητα 19,5 χλμ. το δευτερόλεπτο προς ένα σημείο του αστερισμού του Ηρακλή που ονομάζεται Άπηξ. Από την άποψη της φυσικής του σύστασης είναι ένας αστέρας όπως όλοι οι άλλοι (οι λεγόμενοι απλανείς) και αποτελεί τμήμα του τεράστιου συστήματος του Γαλαξία. Στο η.σ. είναι το μόνο αυτόφωτο σώμα, το οποίο αποτελείται από μια αέρια μάζα, πολύ πυκνή προς το κέντρο και έδρα μιας τεράστιας εσωτερικής δράσης, η οποία σε μερικές περιόδους φτάνει σε εξαιρετικό παροξυσμό. Είναι επίσης σημαντική και ανεξάντλητη πηγή ενέργειας, σε βαθμό που να καθορίζει τις συνθήκες περιβάλλοντος πολλών σωμάτων της μεγάλης αυτοκρατορίας του. Τα κυριότερα σώματα του η.σ. είναι οι εννέα πλανήτες του: Ερμής, Αφροδίτη, Γη, Άρης, Δίας, Κρόνος, Ουρανός, Ποσειδώνας και Πλούτωνας, που εδώ αναφέρονται κατά την τάξη της απόστασής τους από τον κεντρικό αστέρα. Οι πλανήτες διαγράφουν γύρω από τον Ήλιο ελλειπτικές τροχιές, που προσεγγίζουν πολύ το κυκλικό σχήμα, τα επίπεδα των οποίων είναι κατά προσέγγιση συγκεντρωμένα πάνω στο επίπεδο της εκλειπτικής. Την τροχιακή κίνηση των πλανητών υποστήριξε ο Κοπέρνικος, αλλά από την αρχαιότητα την είχαν προβλέψει o Αρίσταρχος ο Σάμιος και ο Ηρακλείδης ο Ποντικός. Η μάζα ολόκληρου του συστήματος των πλανητών υπολογίζεται σε 2,7· 10³⁰ g, περίπου το 1/750 της μάζας του Ηλίου που είναι 2· 10³³ g. Η ενέργεια που ακτινοβολείται από τον Ήλιο (φωτεινή, θερμική κλπ.) ελαττώνεται ανάλογα με το τετράγωνο της απόστασης. Ο Ερμής, για παράδειγμα, δέχεται ενέργεια 7 φορές περισσότερη από τη Γη, o Κρόνος 90 φορές λιγότερη και o Ποσειδώνας μόνο το 1/900. Από τους πλανήτες, ο σπουδαιότερος για τον άνθρωπο είναι η Γη, η μόνη για την οποία έχει άμεση γνώση, η οποία του επιτρέπει, παρά τους μεγάλους περιορισμούς που επιβάλλει στην επιθυμία του να γνωρίσει το σύμπαν, να αναπτύξει και να συμπληρώσει τον κύκλο της ζωής του. Όλοι οι πλανήτες, εκτός από τον Ερμή, την Αφροδίτη και τον Πλούτωνα, έχουν δορυφόρους ή σελήνες. O Κρόνος έχει επίσης έναν δακτύλιο (στην πραγματικότητα πρόκειται για τρεις ομόκεντρους δακτυλίους), που περιστρέφεται γύρω του σε αντιστοιχία με το επίπεδο του ισημερινού του και με ταχύτητα διαφορετική από την ταχύτητα περιστροφής του ίδιου του πλανήτη. Οι πλανήτες και οι δορυφόροι περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους και περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο με ταχύτητες που ελαττώνονται όσο αυξάνει η μέση απόστασή τους από αυτόν. Στον χώρο μεταξύ των τροχιών του Άρη και του Δία έχουν παρατηρηθεί 2.000 μικροί πλανήτες που ονομάζονται και αστεροειδείς, των οποίων τα επίπεδα τροχιάς είναι και αυτά ελλειπτικά. Το σχήμα των ελλείψεων που διαγράφουν διαφέρει –σε μερικές περιπτώσεις σημαντικά– από το κυκλικό. Κατά τον Βέλγο αστρονόμο Στρόομπαντ, ο συνολικός αριθμός των μικρών αυτών πλανητών πιθανόν να ανέρχεται από 50.000 έως 100.000 και μόνο η ανάπτυξη των συστηματικών ερευνών και η αύξηση της ισχύος των μέσων παρατήρησης θα μπορέσουν να οδηγήσουν σε έναν ακριβέστερο υπολογισμό του πραγματικού αριθμού τους. Εξαιτίας της τεράστιας ποικιλίας των τροχιών τους παρατηρούμε ότι υπάρχουν μικροί πλανήτες που φτάνουν πέρα από την τροχιά του Δία και άλλοι που πλησιάζουν τον Ήλιο σε απόσταση μικρότερη ακόμα και από την τροχιά της Αφροδίτης. Οι κομήτες, τα πιο παράδοξα ουράνια σώματα, σχηματίζουν στο σύνολό τους ένα είδος γιγάντιου νέφους, που οι εξωτερικές παρυφές του εκτείνονται πέρα από τα όρια του ίδιου του πλανητικού συστήματος. Η πρώτη παρατήρηση κομήτη χρονολογείται από το 2369 π.Χ. και αναφέρεται στα κινεζικά αστρονομικά χρονικά. Από τότε έχουν παρατηρηθεί γύρω στους 1.700 κομήτες, στους οποίους περιλαμβάνονται και οι πολλαπλές εμφανίσεις τους, όταν επανέρχονται περιοδικά στο περιήλιο. Υπολογίζεται ότι συνολικά υπάρχουν γύρω στα 100 δισεκατομμύρια κομήτες, που μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο ομάδες: κομήτες σύντομης περιόδου (με ελλειπτικές τροχιές εσωτερικές ως προς εκείνη του Πλούτωνα, έντονα συγκεντρωμένες προς την εκλειπτική) και κομήτες μακράς περιόδου, μερικοί από τους οποίους διαγράφουν ελλειπτικές τροχιές και άλλοι παραβολικές ή ολοκληρωτικά υπερβολικές. Οι κομήτες έχουν ακανόνιστη κατανομή στον χώρο, ενώ πιστεύεται ότι μερικοί από αυτούς προέρχονται από τον κοσμικό χώρο και παρότι η φύση και η προέλευσή τους δεν είναι ακόμα πολύ γνωστές, οι κομήτες που βρίσκονται ή φτάνουν στους μεσοπλανητικούς χώρους ακολουθούν τους ίδιους νόμους της ουράνιας μηχανικής που είναι κοινοί και στα άλλα σώματα του η.σ. Όλα τα σώματα που περιγράψαμε μέχρι τώρα έχουν το κοινό χαρακτηριστικό ότι είναι ψυχρά και λάμπουν ανακλώντας το φως που δέχονται από τον Ήλιο. Μοναδική εξαίρεση παρατηρείται στις ουρές των κομητών, στις οποίες τα αέρια που τις αποτελούν διεγείρονται μέχρι φωταύγειας από την ηλιακή ακτινοβολία. Στον απέραντο διαπλανητικό χώρο υπάρχει επίσης και άλλη ύλη, που αποτελείται από μετεωρίτες, κοσμικό κονιορτό και ελεύθερα ηλεκτρόνια. Οι μετεωρίτες είναι θραύσματα στερεάς ύλης (πετρώματος ή πάγου), ποικίλης διαμέτρου, οι οποίοι διαγράφουν κλειστές τροχιές διάφορης εκκεντρότητας, που κατά ένα μέρος κατανέμονται προς την εκλειπτική και κατά ένα άλλο μέρος περιπλανώνται ακανόνιστα. Αν όμως διεισδύσουν στη γήινη ατμόσφαιρα, αναφλέγονται έντονα, προκαλώντας το φαινόμενο των μετεωριτώνδιαττόντων αστέρων. Μερικές φορές πρόκειται για θραύσματα μεγάλων διαστάσεων, που μπορούν να φτάσουν μέχρι την επιφάνεια του πλανήτη μας. Δεν ανήκουν όλοι οι μετεωρίτες στο η.σ. Αυτοί που έχουν ταχύτητες ανώτερες των 42 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο προέρχονται από τον διαστρικό χώρο. Διαπιστώθηκαν όμως και μετεωρίτες με ταχύτητα 300 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο. Στις περιπτώσεις αυτές πρόκειται για διαστρική μετεωρική ύλη που έλκεται από τον Ήλιο. Ο κοσμικός κονιορτός και τα ελεύθερα ηλεκτρόνια προκαλούν το φαινόμενο του ζωδιακού φωτός. Στο σύνολό τους σχηματίζουν ένα πολύ πεπλατυσμένο νεφέλωμα, που είναι συγκεντρωμένο περίπου στην εκλειπτική και έχει κέντρο τον Ήλιο. Το ζωδιακό φως δημιουργείται πιθανότατα στο εξωτερικό μέρος του ηλιακού στέμματος και τα σωματίδια που το παράγουν διαγράφουν σχεδόν κυκλικές τροχιές γύρω από τον Ήλιο. Υπάρχουν όμως και άλλες ερμηνείες του φαινομένου, τις οποίες δεν μπορούμε να αγνοήσουμε. Πρόκειται δηλαδή για ακτινοβολία σωματιδίων από τον Ήλιο ή για νέφη αερίων σε πολύ αραιή κατάσταση, για ελεύθερα ηλεκτρόνια ή άλλα υλικά ικανά να διαχέουν το ηλιακό φως. Η προσοχή των ειδικών επιστημόνων στρέφεται σήμερα και στην ύπαρξη άλλων συστατικών του η.σ. με την προοπτική των διαπλανητικών ταξιδιών και της δυνατότητας αποστολής του ανθρώπου έξω από τα όρια της γήινης ατμόσφαιρας. Πρόκειται για το ηλιακό πλάσμα και τις κοσμικές ακτίνες. Με τα μη επανδρωμένα διαστημόπλοια που εξαπολύθηκαν για τον σκοπό αυτό –όπως για παράδειγμα ο Μάρινερ II,που εκτοξεύτηκε τον Αύγουστο του 1962 προς την Αφροδίτη– διαπιστώθηκε ότι: 1) στον Ήλιο παρατηρούνται συνεχείς εκρήξεις, που απελευθερώνουν μια αδιάκοπη ροή ιονισμένων νεφών, η οποία γίνεται εξαιρετικά έντονη κατά τις περιόδους της μέγιστης δραστηριότητας των εκρηκτικών φαινομένων· 2) o κοσμικός κονιορτός, που σχηματίζεται από τα κατάλοιπα της αποσύνθεσης των κομητών και των αστεροειδών, είναι δέκα χιλιάδες φορές πυκνότερος στη γειτνίαση της Γης παρά στο Διάστημα· 3) στις περιοχές που είναι κοντά στη Γη υπάρχουν ηλιακά σωματίδια κατά δισεκατομμύρια φορές περισσότερα από εκείνα των κοσμικών ακτίνων. Οι ειδικοί παραδέχτηκαν την ύπαρξη του ηλιακού πλάσματοςηλιακού ανέμου (βλ. λ.), για να εξηγήσουν την κίνηση των ουρών των κομητών και τη δημιουργία μερικών μαγνητικών καταιγίδων στη Γη. Αν και χαρακτηρίζεται ως άνεμος, στην πραγματικότητα πρόκειται για ένα πυρακτωμένο ρεύμα ηλεκτρισμένων αερίων, στο οποίο η ύλη είναι αραιότερη (από 165 μέχρι 330 πρωτόνια –πυρήνες υδρογόνου– ανά κυβικό εκατοστό). Οι κοσμικές ακτίνες προέρχονται από το εξωτερικό του η.σ., κανονικά από τον Γαλαξία μας και κατ’ εξαίρεση από τους άλλους Γαλαξίες. Μερικές κοσμικές ακτίνες παράγονται και από τον Ήλιο κατά τη διάρκεια των εκρηκτικών του παροξυσμών. Ο πλανήτης του ηλιακού μας συστήματος Ποσειδώνας σε φωτογραφίες από το διαστημόπλοιο Voyager 2. Διακρίνονται εμφανώς οι κηλίδες στην επιφάνειά του (φωτ. ΑΠΕ). Φωτογραφία του πλανήτη Κρόνου με τον δακτύλιό του, από το διαστημόπλοιο Voyager 2 (φωτ. ΑΠΕ). Ο σχηματισμός του ηλιακού συστήματος σύμφωνα με την υπόθεση του Γάλλου αστρονόμου Λαπλάς. Η υπόθεση αυτή, που προσπαθεί να εξηγήσει τον σχηματισμό του Ήλιου και των πλανητών με την προοδευτική συμπύκνωση του πρωταρχικού νεφελώματος, έχει πια οριστικά εγκαταλειφθεί, καθώς δεν κατορθώνει να εξηγήσει πολλά γεγονότα (π.χ. την περιστροφή των πλανητών, την κλίση των τροχιών και την ύπαρξη ανάδρομων δορυφόρων). Βροχή μετεωριτών στις ΗΠΑ (φωτ. ΑΠΕ). Σχηματική παράσταση του ηλιακού συστήματος, όπου διακρίνονται οι κυριότεροι πλανήτες και οι τροχιές τους (από τα μέσα προς τα έξω: Ερμής, Αφροδίτη, Γη, Άρης, Δίας, Κρόνος, Ουρανός, Ποσειδώνας). Κάτω αριστερά εικονίζονται οι τροχιές του Ποσειδώνα και του Πλούτωνα. Ο τελευταίος είναι ο πλανήτης που βρίσκεται σε μεγαλύτερη απόσταση από τον Ήλιο και ανακαλύφθηκε μόλις το 1930. Στον χώρο μεταξύ της τροχιάς του Άρη και της τροχιάς του Δία βρίσκονται οι μικροί πλανήτες ή αστεροειδείς, από τους οποίους έχουν καταγραφεί έως τώρα περίπου 2.000. Ο μεγαλύτερος από τους αστεροειδείς, η Δήμητρα, έχει διάμετρο περίπου 800 χλμ.