Planeter ochdvärgplaneter i solsystemet. Planeternas storlek är i skala, men inte det relativa avståndet till solen.En ramsa från 1950-talet för att lära sig planeternas namn, och ordning från solen räknat.
Det finns två områden medmindre kroppar:asteroidbältet, som ligger mellan Mars och Jupiter, består av mindre kroppar som har vissa likheter med stenplaneterna då de till största delen består av sten och metall;Kuiperbältet, som ligger bortom Neptunus omloppsbana, består huvudsakligen av frusetvatten,ammoniak ochmetan. Inom dessa bälten finns det speciella objekt:Ceres,Pluto,Haumea,Makemake ochEris som betecknasdvärgplaneter, då de är tillräckligt stora för ha blivit runda som en konsekvens av sin egen gravitation.[1] På ett avstånd av 0,8–1,6ljusår från solen antar man att det finns vad man kallarOorts kometmoln som tros vara ursprunget till de långperiodiskakometerna.
Sex av planeterna och fyra av dvärgplaneterna harnaturliga satelliter eller månar i omloppsbana. Var och en av de fyra yttre planeterna har enplanetarisk ring av damm och andra partiklar.
Under en stor del av mänsklighetens historia har, med ett fåtal undantag, solsystemets existens varit okänd. En förekommande uppfattning var att jorden låg stationär iuniversums mitt och var något helt annat än de förmodade gudomliga eller andliga objekten som rörde sig över himlen. Till exempel denindiska astronomenAryabhata och den grekiska filosofenAristarchos spekulerade dock i enheliocentrisk världsbild, det vill säga att solen var i centrum och att jorden rörde sig runt denna. Men det var 1500-talsastronomenNicolaus Copernicus som först kunde utveckla en matematisk modell som förutsade de olika himlakropparnas rörelser i solsystemet. Under1600-talet kunde astronomernaGalileo Galilei,Johannes Kepler ochIsaac Newton fortsätta bygga på Copernicus modell, vilket efterhand ledde till en allmän acceptans av att jorden rör sig runt solen och att de andra planeterna styrs av samma fysiska lagar som styr jorden.
Förbättringar av de första primitivateleskopen ledde till en accelererande takt av upptäckter av både större och mindre himlakroppar i solsystemet, däribland de båda planeternaUranus ochNeptunus samt otaligaasteroider. På senare tid har bättre utrustning givit allt mer detaljerade studier av solsystemets himlakroppar, såsomberg,dalar ochkratrar samt väderfenomen sommolnbildning ochsandstormar.
De relativa massorna av solsystemets planeter. Jupiter och Saturnus dominerar med sina 71% respektive 21% av den totala massan. Merkurius och Mars, vardera med mindre än 0,1% av massan, är inte synliga i den här skalan.Skalenlig avbildning av solsystemets himlakroppars omloppsbanor (medurs med start ovan till vänster)
Den dominerande kroppen i solsystemet är solen, enhuvudseriestjärna avspektralklass G2, som innehåller 99,86% av solsystemets totala kända massa och dominerar gravitationellt.[2] Jupiter och Saturnus, de två största kropparna i en bana runt solen, står tillsammans för över 90% av solsystemets återstående massa.
De flesta större objektens banor runt solen ligger näraekliptikan, det vill säga i samma plan som jordens omloppsbana. Planeterna ligger mycket nära ekliptikan, medan kometer och objekt i Kuiperbältet ofta har avsevärda vinklar mot ekliptikan.[3][4]
Samtliga planeter och de flesta övriga objekten i solsystemet har en bana runt solen i samma riktning som solens rotation (moturs, sett från ovanför solens nordpol). Det finns undantag, till exempelHalleys komet.
Keplers lagar beskriver olika objekts omloppsbanor runt solen. Enligt dessa färdas varje objekt längs enellips med solen i en brännpunkt. Objekt nära solen (med kortarehalv storaxel) har kortareår än objekt längre bort. För en elliptisk omloppsbana varierar avståndet från solen över objektets år. Den närmaste punkten från solen kallas förperihelium medan punkten längst bort kallasaphelium. Varje objekt rör sig som snabbast vid sitt perihelium och som långsammast vid sitt aphelium. Planeternas omloppsbanor är nästan cirkulära, men många kometer, asteroider och Kuiperbältsobjekt följer mycket elliptiska banor.
För att kunna illustrera solsystemet i samma bild visas ofta planeternas banor med lika avstånd från varandra. I verkligheten ökar generellt sett avstånden ju längre ut i solsystemet man rör sig. Till exempel befinner sig Venus cirka 0,33 AU från Merkurius, medan Saturnus befinner sig 4,3 AU längre ut än Jupiter och Neptunus 10,5 AU från Uranus.
De flesta planeterna i solsystemet har egna system med månar, för jätteplaneterna kan det påminna om solsystem i miniatyr. Vissa av månarna är nästan lika stora eller till och med större än den minsta planeten Merkurius. De flesta befinner sig i en så kalladbunden rotation, där ena sidan av månen hela tiden är vänd mot planeten. Vår egen måne är ett exempel på detta. De fyra största planeterna har ävenplanetariska ringar som i huvudsak består av små finkorniga partiklar som rör sig runt planeten.[5]
Informellt delas solsystemet ibland in i separata områden. Det inre solsystemet innefattar de fyra stenplaneterna och asteroidbältet och planeterna där kallasinre planeter. Det yttre solsystemet ligger bortom asteroidbältet, med de fyra gasjättarna[6] och planeterna där kallasyttre planeter. Sedan upptäckten av Kuiperbältet räknas de yttersta delarna, bortom Neptunus, som ett eget område.[7]
Planeterna delas även in i två grupper beroende på hur deras banor ligger i förhållande till jordens bana. De två innersta planeterna Merkurius och Venus, vars banor ligger innanför jordens bana, kallas förundre planeter, medan planeterna från Mars och utåt kallasövre planeter. Sett från jorden kan en undre planet aldrig stå iopposition mot solen, och en övre planet kan aldrig stå iundre konjunktion. Jorden är varken en undre eller en övre planet utan är den planet från vilken vi — i alla fall än så länge – observerar de andra planeterna. När den dagen eventuellt kommer då människor permanent bor på någon annan planet än jorden kommer det sett från den planeten att bli en annan uppdelning i undre och övre planeter.
Dynamiskt och fysiskt klassificeras objekt som kretsar runt solen i:planeter,dvärgplaneter,småplaneter ochkometer. Enplanet är en himlakropp som kretsar kring solen och som har tillräcklig massa för ha blivitsfärisk samt har rensat sin egen omloppsbana från mindre objekt. Genom denna definition har solsystemet åtta kända planeter: Merkurius, Venus, jorden, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus. Pluto når inte upp till denna definition då den inte har rensat det omgivande Kuiperbältet från andra mindre himlakroppar.[8] Endvärgplanet är en himlakropp i omloppsbana runt solen som är stor nog att ha blivit sfärisk genom sin egen gravitation men som inte har rensat sin omgivning frånplanetesimaler och inte är ensatellit.[8] Genom denna definition har solsystemet fem kända dvärgplaneter: Ceres, Pluto, Haumea, Makemake och Eris.[9] Andra objekt som kan komma att klassificeras som dvärgplaneter ärSedna,Orcus, ochQuaoar. Dvärgplaneter med omloppsbanor utanför Neptunus brukar kallas för "plutoider".[10] Övriga objekt i omloppsbana kallassmåplaneter ellerkometer.
Solsystemets regioner (eller zoner): detinre solsystemet,asteroidbältet,jätteplaneterna ochKuiperbältet. Storlekar och banor är inte skalenliga.
Inom den planetära astronomin används termernagas,is ochsten för att beteckna de olika typer av material som man hittar i solsystemet.Sten används för att beskriva material med hög smältpunkt (högre än 500 K), såsomsilikater. Sådana material är dominerande i det inre solsystemet bland stenplaneterna ochasteroiderna. Medgas menar man material med låg smältpunkt, till exempelatomiskt väte,helium ochädelgaser. Dessa material dominerar mellanregionen där Jupiter och Saturnus mestadels består av sådant material. Medis menar man frusetvatten,metan,ammoniak ochkoldioxid[11] som har smältpunkter på upp till några hundra kelvin. De flesta av gasjättarnas satelliter, planeterna Uranus och Neptunus samt det stora antalet mindre objekt som finns bortom Neptunus omloppsbana, består mestadels av sådant material.[12] Med beteckningenflyktiga material menas sammantaget allt material med låg smältpunkt (mindre än några hundra Kelvin), inkluderande både gas och is, som i olika former kan hittas på ett flertal ställen i solsystemet.
Solen är stjärnan i solsystemet och det är runt den som de övriga delarna i solsystemet kretsar. Dess stora massa på 332 830jordmassor (1 047jupitermassor) ger dess innandöme endensitet som är hög nog för att upprätthållafusion. Fusionen avger enorma mängderenergi som till slut lämnar solens yta somelektromagnetisk strålning, bland annat somsynligt ljus.
Solen klassificeras som en måttligt storgul dvärg.[13] Trots det är den relativt stor och ljusstark, och större än 85 procent av övriga stjärnor iVintergatan.[14]
Genom klassificering i det så kalladeHertzsprung–Russell-diagrammet, en graf som prickar ut ljusstyrkan hos stjärnor gentemot deras yttemperatur, framgår det att solen ligger precis i mitten av den så kalladehuvudserien. Stjärnor som är varmare och ljusstarkare är ovanliga medan kyligare och ljussvagare är vanliga.[15]
På grund av att solen befinner sig i mitten av den så kallade huvudserien tros den befinna sig i sin krafts dagar för en stjärna då den ännu inte har gjort slut på sitt förråd avväte som används vid fusionen. Solen lyser numera starkare än tidigare i sin historia – ursprungligen lyste den med cirka 70 procent av dagens ljusstyrka.[16]
Solen är enpopulation I-stjärna och bildades under de senare delarna av universums tillväxt. Den innehåller därför fler beståndsdelar som är tyngre än väte ochhelium ("metaller" i astronomiskt språkbruk) än äldre population II stjärnor.[17]
De beståndsdelar som är tyngre än väte och helium bildades i kärnorna i uråldriga exploderade stjärnor, så det var en förutsättning att första generationens stjärnor dog för att universum skulle berikas med dessa atomer. De äldsta stjärnorna innehåller endast små mängder metaller, medan nyare stjärnor har betydligt större mängder. En hög metallicitet tros ha varit avgörande för att solen har utvecklat ett planetsystem, eftersom planeter formas genomackretion av metaller.[18]
Tillsammans medljus strålar från solen även ut en kontinuerlig ström av laddade partiklar (plasma, mest elektroner och protoner) som kallassolvinden. Denna ström av partiklar sprids i en hastighet av cirka 1,5 miljoner kilometer per timme,[19] och skapar en tunn stjärnatmosfär (heliosfären) vilken omfattar hela solsystemet i vilket solvinden flödar ostört ut till åtminstone 100 AU (seheliopausen).[20] Detta är känt som det interplanetära mediet.Geomagnetiska stormar på solens yta, till exempelsolfacklor ochkoronamassutkastningar, stör heliosfären och skaparrymdväder.
Den största strukturen inom heliosfären är det spiralformadeinterplanetära strömskiktet som bildas när solens roterande magnetfält interagerar med det interplanetära mediet.[21][22]
Jordens magnetfält förhindrardess atmosfär från att försvinna på grund av solvinden. Venus och Mars har inget magnetfält och solvinden får deras atmosfär att successivt försvinna ut i rymden.[23] Då de laddade partiklarna, som skickats ut från solen (den så kallade solvinden), fångas in av jordens magnetfält accelererar de. Då partiklarna i solvinden kolliderar med partiklar i jordens atmosfär bildaspolarsken. Eftersom sådan acceleration endast sker i vissa områden i magnetosfären uppträder polarskenet huvudsakligen i ringformade områden runt jordens två magnetiska poler.
Kosmisk strålning har sitt ursprung utanför solsystemet. Heliosfären skyddar delvis solsystemet. Planeternas magnetfält (om de har ett) ger också ett visst skydd. Mängden kosmisk strålning och styrkan på solens magnetfält varierar på mycket långa tidsskalor varför även mängden kosmisk strålning inom solsystemet varierar, men med hur mycket är okänt.[24]
I det interplanetära mediet finns åtminstone två skivformade områden medkosmiskt stoft. Det första, det interplanetära stoftmolnet, ligger i den inre delen av solsystemet och orsakarzodiakalljus på stjärnhimlen på grund av att solens strålar reflekteras av stoftet. Stoftmolnet bildades troligtvis genom kollisioner i asteroidbältet sedan deras banor störts av de närliggande planeterna.[25] Det andra området med stoft sträcker sig från omkring 10 AU ut till omkring 40 AU och bildades sannolikt av liknande kollisioner inom Kuiperbältet.[26][27]
Det inre solsystemet är den traditionella benämningen på den region som innehåller stenplaneterna och asteroiderna. Objekten i det inre solsystemet ligger mycket närasolen och består främst avsilikater ochmetaller. Regionens radie är mindre än avståndet mellanJupiter ochSaturnus.
De fyra inre planeterna, även kallade stenplaneterna, har hög densitet med en sammansättning som domineras av stenartade material, få eller inga månar, och inga ringsystem. De består till största delen av mineraler med en hög smältpunkt, till exempel silikater som dominerar i planeternas skorpor och mantlar, och metaller somjärn ochnickel, vilka främst ansamlas i deras kärnor. Tre av fyra inre planeter har en betydande atmosfär och samtliga har en rik och varierande geologi med flera framträdande företeelser som nedslagskratrar och vulkaner.
Merkurius (0,4 AU) är den planet som ligger närmast solen och är den minsta planeten (0,055 jordmassor). Merkurius har inganaturliga satelliter och dess enda kända geologiska strukturer förutom nedslagskratrar är kullar, klippor och dalar som troligen bildades under dess tidigaste historia.[28] Merkurius nästan obetydliga atmosfär består av atomer som blåsts dit från solen avsolvinden.[29] Den relativt stora järnkärnan och tunna manteln har inte kunnat förklaras, men den främsta hypotesen är att de yttre lagren försvann från planeten vid en enorm kollision med ett annat planetariskt objekt.[30][31]
Venus (0,7 AU) har nästan samma storlek som jorden (0,815 jordmassor). Venus är även på många andra sätt lik jorden då den har en tjock silikatmantel runt enjärnkärna, en betydande atmosfär och sannolikt geologisk aktivitet. Men det finns även stora skillnader; Venus är mycket torrare än jorden och dess atmosfär är nästan 90 gånger tätare. Venus har inga naturliga satelliter och är den varmaste planeten i solsystemet med en yttemperatur på över 400 °C. Den höga temperaturen beror till största delen på mängden avväxthusgaser, främstkoldioxid, i atmosfären.[32] Det finns inga definitiva bevis på att Venus i dag är geologiskt aktiv, men den saknar ett magnetfält som skulle förhindra att atmosfären försvinner ut i rymden. Detta kan betyda att atmosfären regelbundet fylls på avvulkanutbrott.[33] Atmosfären är mycket tjock och består till största delen av koldioxid. Venus kallas även för aftonstjärna eller morgonstjärna eftersom planeten, beroende på fas, med blotta ögat kan ses från jorden antingen på kvällen eller morgonen. Mellan faserna kommer Venus för nära solen och kan då inte ses från jorden.
Jorden (1 AU) är den största och mest kompakta av de inre planeterna. Jorden är den enda av planeterna som konstaterats ha geologisk aktivitet och är även den enda planeten som med säkerhet härbärgerarliv. Dess flytandehydrosfär är unik blandstenplaneterna och jorden är också den enda planeten hos vilkenplattektonik har observerats. Jordens atmosfär skiljer sig markant från de andra planeternas, vilket förklaras av att närvaron av levande organismer har förändrat atmosfären till att innehålla frittsyre, i dag motsvarande 21 procent.[34][35]
Månen är jordens enda naturliga satellit och den enda större månen hos stenplaneterna i solsystemet. Månen har endiameter som är ungefär en fjärdedel av jordens. Månen är den enda himlakroppen som människor har färdats till och landat på, vilket skedde under det amerikanskaApolloprogrammet.
Mars (1,5 AU) är mindre än jorden och Venus (0,107 jordmassor). Den har en tunn atmosfär till största delen bestående avkoldioxid. Dess yta, som är täckt av vulkaner (till exempelOlympus Mons) och förkastningssänkor (som exempelvisValles Marineris), tyder på geologisk aktivitet som kan ha pågått fram till alldeles nyligen. En stor del av ytan täcks av ett djupt lager finfördelat stoft som bland annat innehåller mycketjärn(III)oxid vilket ger Mars dess rödaktiga färg.[36] Mars har två små naturliga satelliter (Deimos ochPhobos) vilka tros vara asteroider som fångats upp av gravitationen.[37]
Asteroider är mestadels mindre kroppar som består av icke-flyktiga material såsom sten och metall.[38]
Medlemmarna av asteroidbältet ligger i omloppsbanor mellan Mars och Jupiter, från 2,3 till 3,3 AU från solen. Dessa tros vara rester från den tid när solsystemet bildades. Påverkan från Jupiters gravitation har gjort att materialet i bältet aldrig har kunnat samlas för att växa till en vanlig planet.[39]
Asteroider kan vara från hundratals kilometer i diameter till att ha mikroskopisk storlek. Alla asteroider är klassificerade som småplaneter, men bara Ceres har samtidigt status som dvärgplanet.Vesta ochHygieia kan dock bli klassificerade som dvärgplaneter om man kan visa att de har uppnåtthydrostatisk jämvikt, det vill säga att deras form (nästan sfärisk) är ett resultat av småplanetens egen gravitation.[40]
Asteroidbältet innehåller troligen miljontals objekt med en storlek på över en kilometer i diameter.[41] Trots det så är den totala massan sannolikt bara en bråkdel av jordens.[42] Bältet är trots det stora antalet objekt ganska glest.Rymdsonder passerar genom det rutinmässigt utan att några incidenter har skett. Kroppar med en storlek på mellan 10−4 till 10 meter brukar betecknas sommeteoroider.[43]
Ceres (2,77 AU) är den största kroppen i asteroidbältet. Den har en diameter på strax under 1 000 km, vilket anses vara tillräckligt stort för att dess egen gravitation ska kunna ge den en sfärisk form vilket gör den till en dvärgplanet. När Ceres upptäcktes på 1800-talet betraktades den först som en vanlig planet. Den omklassificerades dock till asteroid på 1850-talet sedan ett antal ytterligare asteroider hade upptäckts.[44] 2006 blev den klassificerad som dvärgplanet.
I asteroidbältet brukar man ofta dela in asteroiderna iasteroidfamiljer. Medlemmarna i dessa familjer antas ha ett gemensamt ursprung i en kollision längre tillbaka i asteroidbältets historia, varför man ofta finner att de har vissa likheter i sin kemiska/geologiska sammansättning.[45] Även i asteroidbältet delar man dock upp vissa grupper av kroppar efter deras banelement. Ett typexempel på en sådan grupp ärHilda-asteroiderna som befinner sig i en 2:3banresonans med Jupiter. Det betyder att de gör tre varv runt solen på samma tid som Jupiter gör två. Det finns flera sådana grupper. Medan Hilda-gruppen har stabila omloppsbanor som en konsekvens av banresonansen så störs till exempelGriqua-asteroiderna så att de riskerar att kastas ur sina omloppsbanor.[46][47] I asteroidbältet finns även de nyupptäcktaasteroidbältskometerna som har befunnit sig på ungefär samma plats i runt 4 miljarder år men som ändå visar upp en för kometer typisk koma och svans. Det finns misstankar om att dessa kometer är ursprunget till det vatten som i dag finns på jorden.[48]
Detrojanska asteroiderna befinner sig i planeternaslagrangepunkter, 60° före och efter planeterna i samma omloppsbana. De första trojanerna hittade man i Jupiters omloppsbana men man har även hittat fyra trojanska asteroider i två av Mars lagrangepunkter[49] och sex stycken i en av Neptunus.[50] Man beräknar att Neptunus kanske har tusentals trojanska asteroider som ännu inte är upptäckta. Teoretiskt kan det finnas trojanska asteroider till alla planeter, men man beräknar att en trojansk asteroid till Uranus och Saturnus inte skulle kunna upprätthålla en stabil omloppsbana över längre tidsperioder.[51]
Den yttre regionen i solsystemet är hemvist för gasjättarna och deras satelliter som ibland är lika stora som de mindre planeterna. Många kortperiodiska kometer ochcentaurerna har sina omloppsbanor här. De fasta objekten här består ofta av en större andel flyktigt material (såsom vatten, ammoniak, metan) än vad de steniga medlemmarna i det inre av solsystemet gör.
De fyra yttre planeterna, eller jätteplaneterna, utgör 99 procent av all den massa som finns i omloppsbana runt solen. Jupiter och Saturnus består till största delen av väte och helium medan Uranus och Neptunus har större andel is. Det har föreslagits att de två sistnämnda tillhör en egen kategori, "isjättar", men detta är en ännu inte allmänt accepterad definition.[52] Alla fyra harringar, men det är bara Saturnus ringar som är lätta att observera från jorden.
Jupiter (5,2 AU) har, med sina 318 jordmassor, 2,5 gånger så mycket massa som alla de andra planeterna sammantaget. Jupiter består huvudsakligen avväte och helium. Jupiters höga inre värme skapar ett antal halv-permanenta inslag i dess turbulenta atmosfär som till exempel denStora röda fläcken. Jupiter harsjuttionio kända månar. De fyra största,Ganymedes,Callisto,Io, ochEuropa, visar en stor likhet med stenplaneterna, till exempel vulkanism och en varm kärna.[53] Ganymedes, den största av solsystemets månar, är större än Merkurius. Jupiter har mörka ringar som är väldigt tunna.
Saturnus (9,5 AU) karakteriseras av sitt utbreddaringsystem men har ett flertal likheter med Jupiter såsom dess sammansättning i atmosfären och dessmagnetosfär. Även om Saturnus har 60 procent av Jupiters volym så är dess 95 jordmassor mindre än en tredjedel av Jupiters massa, vilket gör Saturnus till den planet i solsystemet med lägst densitet. Saturnus harsextiotvå kända månar. Två av månarna:Titan ochEnceladus visar tecken på geologisk aktivitet, även om de till största delenbestår av is.[54] Titan är större än Merkurius och är den enda månen i solsystemet med en betydande atmosfär.
Uranus (19,6 AU) är med sina 14 jordmassor den lättaste av de yttre planeterna. Olikt de andra gasjättarna så kretsar den runt solen liggande på sidan då dessaxellutning är över 90 grader motekliptikan. Den har en mycket kallare kärna än övriga gasjättar och ger ifrån sig mycket lite värmestrålning.[55] Uranus har27 kända månar varavTitania,Oberon,Umbriel,Ariel ochMiranda är de största.
Neptunus (30 AU) är något mindre än Uranus men som – trots det – väger mer med sina 17 jordmassor och har därför markant högredensitet. Den ger också ifrån sig mer strålning från sitt inre, dock inte lika mycket som Saturnus och Jupiter.[56] Neptunus hartretton kända månar. Den största,Triton, är geologiskt aktiv medgejsrar medflytande kväve.[57] Triton är den enda större månen med enretrograd rörelse. Neptunus åtföljs av ett antalsmåplaneter i samma omloppsbana, så kalladetrojanska asteroider, i 1:1-banresonans med planeten.
Kometer är mindre kroppar i solsystemet, vanligtvis bara några kilometer i diameter. De består till stor del av flyktig is. De har ofta kraftigt excentriska omloppsbanor med ett perihelium bland de inre planeterna och ett aphelium utanför Pluto. När kometen når det inre av solsystemet så gör närheten till solen att den isiga ytansublimeras ochjoniseras vilket ger upphov till enkoma och en lång svans som ofta är synlig för blotta ögat.
Kortperiodiska kometer som har omloppstider på mindre än 200 år tros ha sitt ursprung i Kuiperbältet. Långperiodiska kometer som har omloppstider på tusentals år, till exempelHale–Bopp, tros ha sitt ursprung i Oorts kometmoln. Många grupper av kometer såsomKreutz-gruppen har bildats genom att ett större objekt har brutits sönder.[58] Vissa kometer medhyperbolisk, icke-periodisk, omloppsbana kan ha sitt ursprung utanför solsystemet, men det är svårt att bestämma deras exakta omloppsbana.[59] Äldre kometer som har förlorat det mesta av sitt flyktiga material, på grund av att solen värmt upp dem, blir ofta kategoriserade som asteroider.[60]
Centaurerna är isiga, kometliknande kroppar med en medelavstånd som är större än Jupiters (5,5 AU) och mindre än Neptunus (30 AU). Den största kända centauren,10199 Chariklo, har en diameter på omkring 250 km.[61] Den första centauren som upptäcktes,2060 Chiron, har även klassificerats som en komet (95P/Chiron) eftersom den visar upp enkoma på samma sätt som kometer gör då de närmar sig solen.[62] Deras omloppsbanor tar dem ofta nära de stora planeterna vilket på längre sikt gör att deras omloppsbanor blir instabila och de faller in närmare solen eller kastas ut ur solsystemet.[63]
Damokloider är en kategori av asteroider som har omloppsbanor som liknar de somHalleys komet eller andra långperiodiska kometer har. Deras omloppsbanorlutar kraftigt eller är retrograda och är kraftigtexcentriska. De betraktas därför oftast som gamla kometer där allt flyktigt material som ger en koma och svans har dunstat bort. Damokloider är några av de mörkast objekten i solsystemet.[64]5335 Damocles var den först upptäckta damokloiden.
Området bortom Neptunus, det så kallade "transneptunska området", är fortfarande i praktiken outforskat. Det verkar mestadels bestå av småplaneter som är sammansatta av sten och is. Det största kända objektet har en diameter som är en femtedel av jordens och en massa som är mindre än månens. Området kallas ibland för det "yttre solsystemet", medan andra med samma benämning menar området utanför asteroidbältet.
En plot över de kända kuiperbältsobjekten och de yttre planeterna
Kupierbältet, områdets första del, består av en ring av fragment liknande asteroidbältet. En skillnad är dock att objekten här till stor del består av is. Det sträcker sig från 30 till 50 AU från solen. De flesta objekten är små, men flera såsomQuaoar,Varuna, ochOrcus är stora nog att kunna klassificeras som dvärgplaneter. Det tros finnas över 100 000 objekt som är större än 50 km, men de har sammantaget inte en massa som överstiger en tiondel av jordens.[65] Många objekt har en eller flera månar.
I Kuiperbältet kännetecknas de banresonanta objekten av sin gravitationella koppling till Neptunus. Ett objekt i 3:2-banresonans gör två varv runt solen samtidigt som Neptunus gör tre. Flera av dessa objekt korsar Neptunus omloppsbana, men störs aldrig av den stora planeten eftersom de alltid befinner i perihelium när Neptunus är långt borta. Ett typiskt exempel ärPluto.
Cubewanos har fått sitt namn efter det första upptäckta objektet15760 Albion (1992 QB1). (que-bee-one på engelska) Denna grupp brukar ibland även kallas de klassiska kuiperbältsobjekten. De befinner sig mellan 39,5-48 AU från solen och är inte i någon banresonans med Neptunus. Oftast har deras omloppsbanor låg excentricitet och banlutning. Det finns dock objekt med kraftigare banlutning.[65][66] Ett typiskt objekt är dvärgplanetenMakemake.
Pluto (39 AU medel), är en dvärgplanet i Kuiperbältet. När den upptäcktes 1930 betraktades den som den nionde planeten, vilket man fortsatte göra ända fram till 2006 när man beslutade om en ny definition av planetbegreppet, bland annat beroende på upptäckten avEris, en dvärgplanet i Kuiperbältet som verkade vara större än Pluto, vilket ledde till en vetenskaplig debatt som reviderade definitionen av en planet.[67] Plutos omloppsbana är något excentrisk och lutar 17° mot ekliptikan. Vid perihelium befinner sig Pluto innanför Neptunus omloppsbana.
Pluto har fem kändamånar:Charon,Nix,Hydra,Kerberos ochStyx. Charon är så stor relativt Pluto att systemetsmasscentrum befinner sig vid en position mellan kropparna. Detta gör att de kan betraktas som ettbinärt system. De sex olika kropparna roterar egentligen runt sitt gemensamma masscentrum mellan objekten i stället för runt Pluto. Pluto och dess månar befinner sig i 3:2 banresonans med Neptunus och har gett namn åt gruppenplutinos som alla befinner sig i samma typ av omloppsbana.[68]
Haumea (43,34 AU medel) är i en 12:7-banresonans med Neptunus. Den har två kända månar och har en mer utsträcktellipsoid form i jämförelse med andra dvärgplaneter. Den upptäcktes 2004 och fick sitt namn i samband med att den klassificerades som dvärgplanet 2008.[9]
Makemake (45,79 AU medel) är det största kända objektet i det klassiska kuiperbältet. Den är den näst ljusaste objektet i Kuiperbältet efter Pluto. Den fick sitt namn och sin status som dvärgplanet bekräftad 2008.[9]
Scattered disc (Spridd skiva) överlappar Kuiperbältet men sträcker sig mycket längre utåt. Detta område tros vara ursprunget till de kortperiodiska kometerna. Objekten man finner här, benämndaScattered disc objects (SDO), tros ha placerats i sina udda omloppsbanor i samband med att Uranus och Neptunus började vandra utåt i solsystemet vid den tid då solsystemet formades. Deras perihelium finns i det inre av Kuiperbältet och deras aphelium finns ibland så långt ut som 150 AU från solen. Excentriciteten hos objekten är ofta hög och banlutningen ibland vinkelrät mot ekliptikan. Vissa astronomer betraktar centaurer och objekt i scattered disc som en del av samma grupp på varsin sida om Neptunus.[69]
Eris (68 AU medel) är den största kända SDO:n. Den orsakade debatt om vad som kännetecknar en planet när det visade sig att den åtminstone är 5 procent större än Pluto, med en uppskattad diameter på 2 400 km. Den är den största av de kända dvärgplaneterna.[67] Likt Pluto är dess omloppsbana kraftigt excentrisk med ett perihelium på 38,2 AU och ett aphelium på 97,6 AU och har kraftig banlutning.[70] Den har en måne,Dysnomia.
Utanför scattered disc finns det ytterligare en grupp av objekt, Extended scattered disc (E-SDO), som har ett perihelium från 40 AU och utåt. Dessa antas inte ha kunnat få sina omloppsbanor som en konsekvens av Neptunus utåtvandring vid solsystemets bildande. I stället finns det teorier om att dessa har placerats här i samband med att någonstjärna har passerat genom solsystemets utkanter.[71]
Sedna (525.86 AU medel) är ett stort rödaktigt Plutolikt objekt med en enorm utsträckt omloppsbana som sträcker sig från 76 AU till 930 AU från solen. Omloppstiden är 11 200 år.[72] Sedna är ett av de främsta exemplen på en ny typ av objekt som befinner sig i mycket annorlunda omloppsbanor.Michael E. Brown som upptäckte planeten 2003 menar att den är ett bevis för att det finns ett inreOorts kometmoln på samma sätt som man länge antagit att det finns ett yttre 100 000 AU bort.[73]David C. Jewitt menar dock att planeten är för stor för att ha kunnat skapas så långt ut. I stället tror han att Sedna skapats längre in i solsystemet och mycket tidigt slungats ut i en avlägsen omloppsbana. Den låga banlutningen (12°) stärker detta antagande.[74] Någon förklaring till den rödaktiga färgen, som är i klass med Mars, har man inte i dag.[73] Sedna är tillräckligt stor för att kunna klassificeras som dvärgplanet, men man vet för lite om dess form. I området finns ocksåsednoiden2012 VP113.[75]
Var solsystemet slutar och den interstellära rymden börjar är vagt definierat, detta eftersom de yttre gränserna bildas av två olika företeelser, nämligensolvinden och solensgravitation. Den yttre gränsen för solvindens påverkan på omgivningen ligger ungefär fyra gånger längre ut än Plutos avstånd till solen. Dennaheliopaus anses vara gränsen där detinterstellära mediet börjar.[76] Samtidigt anses solensHillsfär, det område där solens gravitation dominerar över andra massor, fortsätta närmare 1 000 gånger längre ut.
Heliosfären är uppdelad i två separata regioner. Solvinden färdas med cirka 400 km/s fram till att den kolliderar med plasmaflöden i detinterstellära mediet. Kollisionerna sker vidterminationschocken vilken är belägen ungefär 80-100 AU från solen motvinds och cirka 200 AU medvinds.[77] Här saktas solvinden ner dramatiskt, kondenseras och blir mer turbulent.[77] Den bildar en stor oval form kalladhelioskiktet som ser ut och uppför sig ungefär som en kometsvans och sträcker sig ut ungefär 40 AU motvinds men flera gånger detta i den motsatta riktningen. De båda rymdsondernaVoyager 1 ochVoyager 2 har nu passerat terminationschocken och är på väg in i helioskiktet, ungefär 94 respektive 84 AU från solen.[78][79] Den yttre gränsen av heliosfären,heliopausen, är den punkt där solvinden till sist helt avtar och där den interstellära rymden börjar.[76]
Bortom heliopausen, ungefär 230 AU från solen, finnsbogchocken, vilket är ett sorts "plasmakölvatten" som lämnas av solen när den rör sig genomVintergatan, inte helt olikt en båt som rör sig genom vattnet. Inga rymdfarkoster har ännu passerat bortom heliopausen så det finns inga direkta mätningar därifrån.NASA:sVoyagersonder förväntas passera heliopausen någon gång det kommande årtiondet och sända tillbaka värdefulla data om strålningsnivåer och solvinden till jorden.[80] Hur väl heliosfären skyddar solsystemet från kosmisk strålning är så här långt en obesvarad fråga.
Oorts kometmoln är en stor hypotetisk massa längst ut i solsystemet som tros kunna bestå av upp till en biljon (1012) isiga objekt och anses vara källan till alla långperiodiska kometer. Det ska vara beläget ungefär 50 000 AU från solen (ungefär 1 ljusår), möjligen så långt ut som 100 000 AU (1,9 ljusår). Oorts kometmoln anses bestå av objekt som kastades ut från det inre solsystemet av gravitationell påverkan från de yttre planeterna. Objekten i molnet rör sig mycket långsamt och kan störas (perturberas) av sällsynta händelser som kollisioner mellan objekten, gravitationell påverkan från passerande stjärnor eller från hela galaxen, så kalladegalaktiska tidvatteneffekter.[81][82] Sådana händelser kan orsaka att ett större antal kometer samtidigt börjar röra sig in mot de centrala delarna av solsystemet.
Mycket av solsystemet är fortfarande inte kartlagt och vad som finns i vissa regioner är i stort sett okänt. Solens gravitationella fält har uppskattats dominera omgivningen ut till omkring 2ljusår (125 000 AU). Lägre uppskattningar för radien av Oorts kometmoln pekar på att denna inte ligger längre ut än 50 000 AU.[83] Trots upptäckter som Sedna är regionen mellan Kuiperbältet och Oorts kometmoln, ett område på flera tiotusental AU i radie, i praktiken nästan helt okänt. Det pågår också studier av regionen mellan Merkurius och solen som även den misstänks kunna innehålla okända kroppar, där kan det dock bara vara fråga om mindre objekt.[84]
Solsystemet befinner sig igalaxenVintergatan, enstavspiralgalax som med en diameter på ungefär 100 000ljusår innehåller cirka 200 miljarder stjärnor.[85] Vår sol befinner sig i en av vintergatans yttre spiralarmar som kallas förOrionarmen ellerlokala armen.[86] Vi befinner oss mellan 25 000 och 28 000 ljusår frångalaxens centrum och rör oss med en hastighet av ungefär 220kilometer per sekund, vilket innebär att det tar 225-250 miljoner år för ett varv runt galaxen. Denna rotationstid kallas för solsystemetsgalaktiska år.[87]Solapex, riktningen av solens rörelse genom den interstellära rymden, är ungefär mot stjärnbildenHerkules och stjärnanVegas nuvarande position.[88]
Solsystemets position i galaxen har mycket sannolikt haft en avgörande påverkan pålivets utveckling på jorden. Omloppsbanan är nästan cirkulär och har ungefär samma hastighet som spiralarmarna vilket innebär att vi passerar dem endast mycket sällan. Eftersom tätheten av potentiellt farligasupernovor är betydligt större i spiralarmarna har detta givit jorden långa perioder av interstellär stabilitet för livet att utvecklas.[89] Solsystemet befinner sig också på säkert avstånd från de kaotiska regionerna i galaxens mitt där närliggande stjärnor ständigt skulle skicka in kometer från Oorts moln mot de inre delarna av solsystemet, och i värsta fall kanske rycka planeterna från dess banor. Den intensiva strålningen i denna region skulle också kunna inverka negativt på utvecklingen av komplext liv.[89] Till och med i solsystemets nuvarande position har man spekulerat att nyliga supernovor kan ha påverkat livet negativt under de senaste 35 000 åren genom att slunga utkastade delar av stjärnor mot solen i form av radioaktivt stoft och större, kometliknande, kroppar.[90]
Solsystemets närmaste galaktiska omgivning kallas för detLokala interstellära molnet, ett område med förhållandevis hög täthet av gaspartiklar i den annars ganska tomma regionen som benämns somLokala bubblan. Den lokala bubblan är ett timglasformat tomrum i detinterstellära mediet med en diameter på ungefär 300 ljusår. Bubblan innehåller högtemperaturplasma som antyder att den kan vara resultatet av flera sentidasupernovor.[91]
Det finns relativt få stjärnor inom 10 ljusår (95 biljoner km) från solen. Den närmaste är trippelstjärnanAlfa Centauri som befinner sig ungefär 4,4 ljusår bort. Alfa Centauri A och B är ett tätt bundet par av sol-liknande stjärnor, medan en litenröd dvärg, Alfa Centauri C, (även känd somProxima Centauri) rör sig i bana runt de övriga två på ett avstånd av omkring 0,2 ljusår. De därefter närmaste stjärnorna är de röda dvärgarnaBarnards stjärna (5,9 ljusår),Wolf 359 (7,8 ljusår) ochLalande 21185 (8,3 ljusår). Den största stjärnan inom 10 ljusår ärSirius (8,6 ljusår), en ljushuvudseriestjärna som har ungefär dubbelt så stor massa som solen. I en bana runt Sirius finns envit dvärg kallad Sirius B. De återstående stjärnorna inom 10 ljusår är dubbelstjärnanLuyten 726-8 (8,7 ljusår) och den ensamma röda dvärgstjärnanRoss 154 (9,7 ljusår).[92]
Den närmaste ensamma sol-liknande stjärnan ärTau Ceti, vilken ligger ungefär 11,9 ljusår bort. Den har ungefär 80 procent av solens massa men lyser med endast 60 procent avluminositeten.[93] Den närmaste kändaexoplaneten befinner sig runt stjärnanEpsilon Eridani, en stjärna något ljussvagare och rödare än solen, vilken befinner sig omkring 10,5 ljusår bort. Dess enda bekräftade planet,Epsilon Eridani b, har ungefär 1,5 gånger större massa än Jupiter och rör sig ett varv runt sin moderstjärna per 6,9 år.[94]
Bild tagen avHubbleteleskopet på protoplanetära skivor iOrionnebulosan, ett område som fungerar som "barnkammare" för stjärnor och sannolikt påminner om den urnebulosa som vårt solsystem bildades ur. Synfältet i bilden är endast omkring 0,14 ljusår stort.
Solsystemet bildades från den gravitationella kollapsen av ett jätteliktmolekylmoln för ungefär 4,6 miljarder år sedan. Detta ursprungliga moln var sannolikt flera ljusår stort och gav troligen upphov till flera stjärnor.[96]
Den del av detta moln som skulle bli solsystemet började kollapsa och bevarande avrörelsemängdsmoment åstadkom en allt snabbare rotation. Molnets centrum, där den största delen av massan samlats blev avsevärt hetare än den omkringliggande skivan.[96] Efterhand som den sammandragande nebulosan roterade började den plattas ut till enprotoplanetär skiva med en diameter på omkring 200 AU[96] och en het och tätprotostjärna vid dess centrum.[97][98] Vid denna tidpunkt i solens utveckling anses den ha varit enT Tauri-stjärna. Studier av sådana stjärnor visar att de ofta omges av skivor av protoplanetär materia med massor av ungefär 0,001-0,1 solmassor, med huvuddelen av nebolusans massa samlad i själva stjärnan.[99] Planeterna bildades genomackretion från denna skiva.[100]
Inom 50 miljoner år blev trycket och tätheten avväte i protostjärnans kärna tillräckligt stort för attkärnfusion skulle påbörjas.[101] Temperaturen, reaktionshastigheten, trycket och densiteten ökade fram till att ett tillstånd avhydrostatisk jämvikt nåddes, där det termiska trycket utåt motsvarar den gravitationella kraften som försöker dra samman stjärnan ytterligare. Vid denna tidpunkt blev solen enhuvudseriestjärna.[102]
Solsystemet kommer att bestå som det är i dag fram till att solen börjar sin utveckling från huvudserien iHertzsprung–Russell-diagrammet. När solen förbrukar allt mer sitt förråd av väte minskar energiproduktionen som understödjer kärnan från kollaps, vilket får den att minska i storlek. Det ökade trycket värmer upp kärnan och förbränningen av väte påskyndas därmed. På grund av detta blir solen långsamt ljusare med en hastighet av ungefär 10 % per 1,1 miljarder år.[103]
Omkring 5,4 miljarder år i framtiden kommer vätet i solens kärna nästan fullständigt ha omvandlats till helium vilket avslutar huvudseriefasen i solens utveckling. Vid denna tidpunkt kommer solens yttre lager expandera till omkring 260 gånger dess nuvarande diameter och solen blir därmed enröd jätte. På grund av den avsevärt större arean blir ytan på solen betydligt svalare än den är nu som huvudseriestjärna (omkring 2 600 K som lägst).[104]
Efterhand kommer de yttre lagren av solen stötas bort, det som återstår av solen är envit dvärg, ett objekt med extrem densitet där hälften av solens massa finns kvar men objektet är bara lika stort som jorden[105] De utkastade yttre delarna av solen bildar en så kalladplanetär nebulosa, vilket återför en del av materian som bildade solen till det interstellära mediet.
Solen och planeternas egenskaper i förhållande till jorden
^Feaga, L (2007). ”Asymmetries in the distribution of H2O and CO2 in the inner coma of Comet 9P/Tempel 1 as observed by Deep Impact”. Icarus 190: sid. 345.doi:10.1016/j.icarus.2007.04.009.
^Schenk P., Melosh H.J. (1994),Lobate Thrust Scarps and the Thickness of Mercury's Lithosphere, Abstracts of the 25th Lunar and Planetary Science Conference, 1994LPI....25.1203S
^Sekanina, Zdenek (2001). ”Kreutz sungrazers: the ultimate case of cometary fragmentation and disintegration?”. Publications of the Astronomical Institute of the Academy of Sciences of the Czech Republic 89: sid. 78–93.
^Stone, E. C.; Cummings, A. C.; McDonald, F. B.; Heikkila, B. C.; Lal, N.; Webber, W. R. (2005 September). ”Voyager 1 explores the termination shock region and the heliosheath beyond”. Science (New York, N.Y.) 309 (5743): sid. 2017–2020.doi:10.1126/science.1117684.PMID 16179468.
^Stone, E. C.; Cummings, A. C.; McDonald, F. B.; Heikkila, B. C.; Lal, N.; Webber, W. R. (2008). ”An asymmetric solar wind termination shock”. Nature 454 (7200): sid. 71–4.doi:10.1038/nature07022.PMID 18596802.
^Boss, A. P. (2005). ”Chondrule-forming Shock Fronts in the Solar Nebula: A Possible Unified Scenario for Planet and Chondrite Formation”. The Astrophysical Journal: sid. L137.doi:10.1086/429160.
_(cropped).jpg)
.jpg)
