Üdvözlünk erdei Naprendszer túránkon, amely egy könnyű séta, akár kocogás keretében bemutatja Földünk égi családját, a Napot és a bolygókat. A túra egy méretarányos modell, amely szemléltetni kívánja és segít elképzelni azokat a csillagászati dimenziókat, amelyek körülvesznek bennünket. A méretarány szerint az itteni 1 méternek a bolygóközi térben 2.2 millió kilométer felel meg! Ilyen arányok mellett az Obszervatórium kapujánál lévő 60 cm-es napkoronghoz képest a 2 cm átmérőjű Neptunusz a Naptól 1.9 km-re van a bekötő utunk elején lévő sorompónál, míg a legközelebbi csillag, a Proxima Centauri már a Föld túloldalán Új-Zélandon lenne! A méretarány következménye az is, hogy az itteni kényelmes séta a fénysebességet látszólag többszörösen meghaladó bolygóközi utazásnak felel meg!
Magyarországon a bolygócsaládunkat bemutató hasonló kiállítás található még a Bükki Csillagdánál, Budapesten a Planetárium környezetében és Kecskeméten.
A KGO Naprendszer túra minden egyes állomása egy fém oszlop, amelyben egy folyadék-tartályban látható az adott bolygó méretarányosan kicsinyített mása. Az oszlopok naplemente után megvilágítottak és izgalmas esti sétát is lehetővé tesznek. A túra csak a bolygómodelleket tartalmazza, a Naprendszer tényleges kiterjedése ennél lényegesen nagyobb! A bolygókról és a Naprendszer többi tagjáról weboldalunkon találhatók részletesebb információk!
Nap
Napról, mint az égbolt legmeghatározóbb égitestéről nehéz elhinni, hogy minden tekintetben csak egy átlagos csillag, egy a százmillárdból, ami a Tejútrendszerünket alkotja és egy abból a 8000-ből, ami szabad szemmel látható az égbolton. A csillagok, így a Nap is, főleg hidrogénből álló gázgömbök, amelyek energiakibocsátását a belsejükben folyó magfúzió termeli. Tömegük függvényében eltérő és változatos életutat futnak be, a sokszoros naptömegűek akár néhány 100 millió év után kiégnek és fekete lyukként vagy neutroncsillagként végzik, a Naphoz hasonló tömegűek pedig akár 10 milliárd év után fehér törpeként fejezik be aktív pályafutásukat.
A csillagok fizikai tulajdonságai (szín, fényesség, felszíni hőmérséklet, színképosztály) szerinti osztályozása - az ún. Hertzsprung-Russel diagram - 22000 környezetünkben található csillag adatai - alapján (forrás Wikipedia).
A csillagok 80%-a, így a Nap is a főágban helyezkedik el. Az itt található csillagok tömege 0.08 - 60 naptömeg közötti, a főágon balra felfelé haladva növekszik a csillagok tömege.
Csillagunk egy 1.4 millió km átmérőjű izzó gázgömb, tömege 1.98*1030 kg, amely a naprendszer tömegének 99,87%
-a! A Nap mivel nem szilárd test, hanem plazma az anyaga, a különböző szélességi körökön lévő területei eltérő sebességgel forognak, az egyenlítői részek 25, míg a sarkvidékek csak 32 naponként fordulnak körbe. Összetétele, ha az atomok számát tekintjük akkor 98%-ban hidrogén, viszont tömegszázalékban már csak 70% hidrogén, 28%-ban hélium és 2%-ban egyéb elemek. Energiatermelését a magban 14 millió Kelvin hőmérséklete folyó magfúzió biztosítja, amelyben hidrogén atomok egyesülnek hélium atomokká és közben nagyenergiájú fotonok keletkeznek. A magot körülvevő röntgensugárzási és konvekciós zónákon a sok-sok ütközés miatt akár 10000 évbe tellhet, amíg az energiahordozó foton a felszínre, a fotoszférába ér. A Napban folyó magfúzió teljesítménye: 4*1026 Watt. Ez olyan óriási teljesítmény, hogy tőle 150 millió kilométerre még négyzetméterenként 1360 Watt teljesítény jut!
A Nap fényes korongját közelebbről nézve mutatkoznak meg a benne folyó gigantikus energiatermelés jelei: az 5800 K fokos plazma fortyogása (granulák), napkitörések, napfoltok. A Nap az emberi szem által látható és megfigyelhető része a fotoszféra, a Nap sugárzási teljesítményének 90%-a ebben a rétegben keletkezik. A fotoszféra átlagos hőmérséklete 5800 K, de vannak ennél hidegebb (napfolt) és melegebb (fáklya) régiói.
A fotoszférát granulák építik fel. A granulákban 5-7 km/s sebességgel felfelé áramló forró gáz van, míg a granulák között már a kihűlt, lefelé süllyedő gáz található. Egy átlagos granula átmérője 500 km. A granulák, miután létrejönnek, folyamatosan változtatják az alakjukat, keverednek az őket körülvevő anyaggal és lassan eltűnnek. Ehhez a folyamathoz 10-20 percre van szükségük.
A a napkitörések a Nap felszínén robbanásszerűen megjelenő röntgentartománybeli felfénylések (fler) vagy anyagkidobódással is járó, akár hetekig megmaradó, a mágneses erővonalakat követő protuberanciák. A földi mágneses tér nagyrészt megvéd bennünket a bolygóközi térből, így a Napból érkező részecskesugárzástól, de a nagyobb napkitörések plazmaáramai elérhetik a Földet is zavarokat okozva a telekommunikációban és a műholdas rendszerek működésében. A földi mágneses tér erővonalai a mágneses pólusok környezetében engedik be a töltött részecskéket, amelyek a légkört alkotó atomokkal ütközve gerjesztik a csodálatos sarki fény jelenségét.
Sarki fény Izlandon
A napfoltok a Nap felszínén megjelenő sötétebb, akár több ezer km átmérőjű foltok, amelyek megfelelő védelem, pl. speciális napfényszűrő fólia használata mellett akár szabad szemmel is láthatóak. A bennük jelenlévő erős mágneses tér gátolja az energiafeláramlást, ezért kb. 2000 K fokkal „hűvösebbek” környezetüknél. A napfoltok számának változása 11 éves periódust követ. A napfoltciklusok során a beérkező energia mindössze 0.1%-kal ingadozik, ugyanakkor pl. az elmúlt 400 évben a két nagy, több cikluson átívelő napfolt-minimum (Maunder- és Dalton-minimum) a fák évgyűrűiben és a sarki jégből származó mintákban is kimutatható éghajlati hatással járt. A következő napfolt-maximum 2025.ben várható.
A napfoltciklusok a 17.századtól napjainkig.(Forrás: masfelfok.hu)
A Nap mintegy 12 milliárd évig tartó fejlődésének közel felénél tart. Átlagcsillag jellege viszont a földi élet kulcsa, közel ötmilliárd éves keletkezése óta egyenletes sugárzásával hátteret nyújt az élet kialakulásához és evolúciójához. Még több milliárd éven keresztül kitart a magjában zajló magfúzió, a benne lévő hidrogén héliummá alakul át. Lassan nő a sugara, a felszíni hőmérséklete és a luminozitása. Ha majd elfogy a hidrogén fűtőanyaga, akkor összehúzódik, de eközben annyira felmelegszik a magja, hogy beindul a már ott lévő hélium szénné való fúziós átalakulása. Ez a folyamat még nagyobb energiatermeléssel jár majd, így a csillag mérete több százszorosára nő, elnyelve akár az akkori Földet is. A felszíni rétege viszont kevésbé forró lesz a mostaninál, ún. vörös óriás csillag jön létre. Ez az állapot csillagászati léptékben a aránylag rövid ideig tart. A hélium fogyásával a fúzió fokozatosan megszűnik, a belső nyomás lecsökken, a saját gravitációs vonzása miatt a Nap véglegesen összeroskad, egy kb. Föld-méretű, nagyon sűrű, forró ún. fehér törpe jön létre, amely évmilliárdok alatt hűl ki.
A Merkúr a Naphoz legközelebb eső bolygó, a felszínéről a Napot háromszor akkorának látnánk, mint a Földről. A napsugárzás is sokkal erősebb, a Földön tapasztalhatónak több mint hatszorosa. Ennek ellenére nem a Merkúr a Naprendszer legforróbb bolygója, mivel nincs légköre, amely az üvegházhatás révén a besugárzott energiát visszatarthatná, vagy a lassú forgás miatti hosszú nappalok és éjszakák 430 °C körüli, illetve akár –185 °C hőmérsékletét kiegyenlíthetné. A Merkúr a legkisebb méretű bolygó a Naprendszerben, csak egy kicsit nagyobb a Holdnál. Ugyanakkor nagy vas-nikkel magja miatt a második legsűrűbb bolygó. A Földhöz hasonlóan kőzetbolygó, a kérge aránylag vékony. Felszínét vulkanikus síkságok és kráterekkel borított fennsíkok, ezenkívül gyűrődések és völgyek tagolják. A mintegy 1400 km átmérőjű kör alakú Caloris-medence egy hatalmas becsapódás eredménye. A Merkúr a Földről nézve látszólag mindig a Nap közelében van és a Holdhoz hasonló fázisokat mutat. Pályájának lapultsága a bolygók közül a legnagyobb. Napkörüli keringési ideje 87,97 nap, tengelyforgási ideje pedig ennek pontosan a 2/3-ad része, azaz 58,65 nap. Holdja nincs.
A Vénusz a Naphoz képest a második legközelebbi bolygó. Mérete és tömege sokban hasonlít a Földéhez, ezért a Föld nővérének is hívják. Kietlen, sziklás felszínét – amelyen bazaltvulkánok működnek, és kevés becsapódási kráter van – áttetsző, kénsavcseppekből álló felhőrétegek takarják. A kőzetbolygók között legsűrűbb légköre nagyrészt szén-dioxidból áll, ezenkívül a vulkáni működésre utaló kén található benne. A légköri nyomás a kilencvenszerese a földinek. A Naprendszerben itt a legfokozottabb az üvegházhatás, a felszín forró, 460 °C hőmérsékletű, így bár a Merkúr közelebb van a Naphoz, mégis a Vénusz a legmelegebb bolygó. Forgási ideje a tengelye körül 243,1 nap, ezáltal a Naprendszer leglassabban forgó bolygója. Forgási iránya ellentétes a keringési irányával, ebből adódóan egy vénuszi nap hossza 117 földi nap. A Földön tapasztalhatóhoz képest a Nap fordított irányban halad át az égbolton: nyugaton kel és keleten nyugszik le. A Vénusz a Nap és a Hold után a földi égbolt harmadik legfényesebb égiteste, talán ezért is nevezték el a szépség római istennőjéről. Magyar neve Esthajnalcsillag, mivel a Földről nézve a Napnak hol az egyik, hol a másik oldalára kerül, és így egyszer Esti, máskor pedig Hajnalcsillagként láthatjuk.
Föld
A Föld 2019. április 17-én, a NASA EPIC kamerájának felvétele 1,6 millió km távolságból (Forrás: NOAA/NASA EPIC Team)
A Föld a Naprendszerben a Naptól számított harmadik bolygó. A kőzetbolygók között a legnagyobb átmérővel, tömeggel és sűrűséggel rendelkezik, az összes bolygót nézve pedig nagyság szerinti sorrendben az ötödik. Felszíne rendkívül változatos, és a vulkáni tevékenység, a lemeztektonika, az erózió miatt folyamatos átalakulásban van. Közel 71 százalékát víz borítja, az egyetlen olyan bolygó, amelynek a felszínén a víz mind a három halmazállapota egyszerre megtalálható. Légköre 78%-ban nitrogénből, 21 %-ban oxigénből áll, a maradék 1%-ot főleg vízgőz, argon és szén-dioxid alkotja. Élővilágát az atmoszféra védi a meteoroktól és a Napból érkező UV, valamint a röntgen sugárzástól, mágneses tere pedig a kozmikus sugárzástól, napszéltől. A légkör az üvegházhatáson keresztül is részt vesz az élet feltételeinek megteremtésében, nélküle a 15 °C körüli átlagos felszíni hőmérséklet –15 °C lenne. A Föld egyetlen kísérője a Hold, amelynek vonzása okozza az árapály jelenségét, ezenkívül stabilizálja a Föld forgási tengelyének 23,5 fokos ferdeségét, aminek az évszakok váltakozása köszönhető.
Mars
A Mars körül keringő Viking űrszonda által készített kompozit kép. (Forrás: JPL, Caltech/NASA)
A Mars a Naprendszer negyedik bolygója a Naptól számítva. Kőzetbolygó, az átmérője körülbelül a fele a Földének, tömege viszont csak a tizede. Felszínét hatalmas vulkáni kúpok, pajzs formájú vulkáni hegyek és becsapódási kráterek tagolják. Legnagyobb vulkánja, az Olympus Mons, egy 25 km magasságú, 600 km átmérőjű pajzsvulkán. A Mars vörös színét a vas-oxidban gazdag homok és por adja. Légkörét 96 százalékban szén-dioxid alkotja, ezenkívül nitrogén és argon, valamint nyomokban oxigén és vízgőz. A Marsról nézve az égbolt nem kék, hanem halvány narancssárgás, rózsaszínes árnyalatú. A légköri nyomás körülbelül a századrésze a Földön lévőnek. A ritka légkör ellenére erős szelek és nagy porviharok alakulnak ki. A Marson egy nap 24 óra 37 perc, vagyis majdnem pontosan olyan hosszú, mint a Földön, egy év viszont nagyjából kétszer addig tart. Forgástengelyének ferdesége is közel áll a Földéhez, ebből adódóan a Marson is vannak évszakok, de sokkal szélsőségesebbek, a felszíni hőmérséklet –150 °C és 20 °C között váltakozik. Két holdja van, a Phobos és a Deimos.
A Jupiter az ötödik bolygó a Naprendszerben. Az óriásbolygók közé tartozik, átmérője a Földének 11,2-szerese, tömege pedig majdnem 318-szorosa. Nincs szilárd felszíne, a látható, nagyon gyorsan áramló felhőréteg alatt nagyjából ezer kilométer vastagságú, hidrogénben gazdag légkör található, ez alatt pedig feltételezések szerint folyékony molekuláris hidrogénből álló 25 000 km mély óceán, ami az összes bolygót tekintve is a legnagyobb óceán. Légköre 90 százalékban hidrogénből áll, a maradék hélium, illetve nyomokban metán, ammónia és vízgőz. A bolygók közül Jupiter forog leggyorsabban a tengelye körül, itt egy nap csak 9 óra 55 percig tart. A gyors forgás miatt felhőzete az egyenlítőjével párhuzamos sávokba rendeződött. A Nap körüli keringési ideje 11,86 év. Mágneses tere tízszer erősebb a földinél. A Naptól kapott hőenergiának majdnem a kétszeresét bocsátja ki a világűrbe infravörös sugárzással, az ehhez szükséges energia valószínűleg a lassú összehúzódása során szabadul fel. Jellegzetes légköri képződménye az évszázadok óta létező Nagy Vörös Folt. Jelenleg 79 holdjáról van tudomásunk, amelyek túlnyomó többsége csak 2–9 km közötti átmérőjű. A négy legnagyobbat Galilei fedezte fel 1610-ben. Ezenkívül egy porszemcsékből álló, kb. 30 km vastagságú gyűrűrendszer is körbeveszi.
A hatodik bolygó a Naptól számítva a Szaturnusz.Óriásbolygó, a Földhöz képest az átmérője körülbelül kilenc és félszer, a tömege pedig több mint 95-ször nagyobb. A Naprendszer legkisebb átlagsűrűségű bolygója, az egyetlen olyan, amelynek sűrűsége a vízénél is kisebb. Középpontjában egy sziklás mag található, e fölött egy folyékony fémes, majd egy molekuláris hidrogénréteg helyezkedik el. A Jupiterhez hasonlóan a Szaturnusznak is van belső energiatermelése. A légköre is – amelyben az egész Naprendszert tekintve a leggyorsabb, akár 400 m/s sebességet is elérő áramlatok és örvények alakulnak ki – főként hidrogénből áll. A Jupiteréhez hasonlóan a légköre sávos felépítésű. A Szaturnusz saját tengelye körüli forgási ideje 10 óra 48 perc, a Nap körül 29,46 év alatt kering körbe. Felhőzetének tetején az átlaghőmérséklet csak -130 °C. A kőzet- és jégszemcsékből álló gyűrűrendszere, amely már egyszerűbb távcsővel is megfigyelhető, a Naprendszer egyik legnagyobb látványossága. A Szaturnusznak 82 holdja ismert, egyetlen óriásholdja a Titan.
Uránusz
A Voyager 2 űrszonda felvétele az Uránuszról 1986. január 14-én (Forrás: NASA/JPL)
Az Uránusz a Naprendszer hetedik bolygója. Átmérője a Földének négyszerese, tömege pedig több mint 14-szerese. Átlagos sűrűsége kicsit nagyobb a vízénél: 1,32 g/cm3. Óriásbolygó, szilárd anyagot is tartalmazó magját folyékony vízből, ammóniából és metánból álló köpeny veszi körül. Légköre 83% hidrogénből, 15% héliumból, valamint metánból és ammóniából áll. Az atmoszféra felső részén a metán elnyeli a vörös fényt, ez okozza az Uránusz halvány kékeszöld színét. Egy nap az Uránuszon 17 óra 17 percig, egy év pedig kicsit több mint 84 földi évig tart. Forgástengelyének ferdesége 97,9°, ebből adódóan tengelykörüli forgásiránya fordított a keringési irányához képest. 42 évig az egyik, majd 42 évig a másik pólusa fordul a Nap felé. Az uránuszi nappalok hossza az adott hely földrajzi szélességétől függ. Felhőzetének tetején az átlaghőmérséklet –210 °C. Az Uránusznak a Földhöz hasonlóan erős mágneses tere van. Tizenegy nagyon keskeny gyűrűje ismert, amelyek méteres nagyságú, sötét felszínű jeges kődarabokból állnak. 27 ismert holdja közül az öt legnagyobb a Miranda, az Ariel, az Umbriel, a Titania és az Oberon.
Neptunusz
A Voyager 2 űrszonda felvétele a Neptunuszról (Forrás: NASA/JPL)
A Naprendszer nyolcadik bolygója, a Neptunusz harmincszor akkorra távolságra kering a Naptól, mint a Föld. A legkisebb óriásbolygó, sok jellemzője hasonlít az Uránuszhoz, így az átmérője, a tömege, az átlagos felszíni hőmérséklete és az erős mágneses tere is. Tengelyferdesége 28,3 fok. 1,64 g/cm3 sűrűsége a legnagyobb az óriásbolygók között. Kék színét az Uránuszhoz hasonlóan a légkörében lévő metán okozza. Élénk kék felszíni rétegén fátyolszerű, metánkristályokból álló fehér felhőfoltok vannak, sötétebb foltokként pedig légköri viharok láthatók. A Neptunusz körülbelül 16 óra alatt fordul meg a saját tengelye körül. A Nap körüli keringési ideje majdnem 165 év, így elmondhatjuk, hogy az 1846-ban történt felfedezése óta nem sokkal többet végzett egy keringésnél. Port és kőzettörmeléket tartalmazó, 5 vékony gyűrűből álló gyűrűrendszer veszi körbe, és 14 ismert holdja van. Legnagyobb holdja a 2706 km átmérőjű Triton, amelynek a felszínén látható sötét sávok valószínűleg metán-gejzírek működésének nyomai.
A Neptunusznál is messzebb
„Naprendszer modell” elnevezés talán megtévesztő lehet jelen esetben, hiszen itt csak a Naprendszer nagybolygóit mutatjuk be méretarányosan a Naptól mért távolságukat is figyelembe véve. Azonban Naprendszeren ennél sokkal többet kell érteni. Naprendszerhez tartozik mindazon égitestek összessége, amelyet a Nap gravitációs ereje egyben tart, azaz a nagybolygókon kívül a kisbolygók, meteoroidok, üstökösök, a Kuiper-öv és az Oort-felhőben lévő objektumok, valamint por, gáz, a napszél és a részecskeáramlatok. A Naprendszer határa a Naptól számított 9-10 billió km, vagyis kb. 1 fényév távolságban van.
A Neptunusz pályáján túl találjuk a Kuiper-övet, melyet Gerard Kuiper csillagász tiszteletére nevezték el. A Kuiper-öv a Naptól számított 30-50 csillagászati egység (CSE) között helyezkedik el. A Kuiper-övet alkotó több mint 100 000 objektumból jelenleg kb. 800 ismert. Közülük legnagyobbak a Plútó, az Eris, a Makemake, a Quaoar és a Haumea.
Az Oort-felhő még ennél is messzebb, a Naprendszer legkülső tartományában, a Naptól számított 5000 és 100 000 csillagászati egység közötti távolságban található. (Egy csillagászati egység a Föld átlagos távolsága a Naptól: körülbelül 150 millió kilométer). Az Oort-felhőben milliárdnyi üstökösmag kering. Elsőként Jan Hendrik Oort holland csillagász feltételezte a létezését.
