SISTEMA SOLAR: PLANETAS, CARACTERÍSTICAS, ORIGEM, EVOLUÇÃO - ARTE - 2024

O sistema solar é um conjunto de planetas e objetos astronômicos ligados pela atração gravitacional produzida pela única estrela central: o Sol. Dentro deste sistema planetário há uma infinidade de corpos menores, como luas, planetas anões, asteróides, meteoróides, centauros, cometas ou poeira cósmica.

O sistema solar tem 4.568 milhões de anos e está localizado na Via Láctea. Se você começar a contar a partir da órbita de Plutão, calcula-se que mede 5.913.520.000 km, o equivalente a 39,5 UA.

Figura 1. Os membros do sistema solar. Fonte: Wikimedia Commons.

O sistema planetário mais próximo conhecido é Alpha Centauri, localizado a cerca de 4,37 anos-luz (41,3 bilhões de quilômetros) de nosso Sol. Por sua vez, a estrela mais próxima seria Proxima Centauri (provavelmente o sistema Alpha Centauri), localizada cerca de 4,22 anos-luz de distância.

Sol

O Sol é o objeto mais massivo e maior em todo o sistema solar, pesando não menos que 2 x 10 ³⁰ kg e um diâmetro de 1,4 x 10 ⁶ km. Um milhão de Terras cabem confortavelmente dentro.

A análise da luz solar mostra que esta enorme esfera é composta principalmente de hidrogênio e hélio, mais 2% de outros elementos mais pesados.

Em seu interior está um reator de fusão, que transforma constantemente o hidrogênio em hélio, produzindo a luz e o calor que irradia.

O Sol e os outros membros do sistema solar provavelmente se originaram ao mesmo tempo, pela condensação de uma nebulosa original da matéria, pelo menos 4,6 bilhões de anos atrás. A matéria nesta nebulosa pode muito bem ter vindo da explosão de uma ou mais supernovas.

Embora o Sol não seja a estrela maior ou mais luminosa, é a estrela mais importante para o planeta e o sistema solar. É uma estrela de tamanho médio, bastante estável e ainda jovem, localizada em um dos braços espirais da Via Láctea. Bastante comum no geral, mas com sorte para a vida na Terra.

Figura 2. Estrutura do Sol. Kelvinsong

Com sua poderosa força gravitacional, o Sol possibilita a surpreendente variedade de cenários em cada um dos planetas do sistema solar, já que é a fonte de sua energia por meio da qual mantém a coesão de seus membros.

Quais planetas constituem o sistema solar?

Ilustração do sistema solar; mostra o Sol, planetas internos, cinturão de asteróides, planetas externos, Plutão e um cometa. Esta imagem não está em escala.

Existem 8 planetas no sistema solar, classificados em planetas internos e planetas externos: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.

Planetas internos

Os planetas internos são Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. Eles são pequenos planetas rochosos, enquanto planetas externos como Júpiter são gigantes gasosos. Essa diferença de densidade tem sua origem na forma como a matéria na nebulosa original se condensou. Quanto mais longe do Sol, a temperatura diminui e, portanto, a matéria pode formar diferentes compostos.

Nas proximidades do Sol, onde a temperatura era mais alta, apenas elementos pesados ​​e compostos como metais e silicatos foram capazes de condensar lentamente e formar partículas sólidas. Assim surgiram os planetas densos: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte.

Planetas exteriores

Os planetas externos são Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Eles se formaram em regiões mais remotas, nas quais a matéria rapidamente se condensou em gelo. O rápido crescimento dessas acumulações de gelo resultou em objetos de tamanho enorme. No entanto, dentro desses planetas gigantescos não estão congelados, na verdade eles ainda irradiam uma grande quantidade de calor para o espaço.

A fronteira entre os planetas internos e externos é o Cinturão de Asteróides, remanescentes de um planeta que não se formou devido à enorme atração gravitacional de Júpiter, que os dispersou.

Plutão é um planeta do sistema solar?

Por muito tempo Plutão foi considerado um planeta até 2006, quando astrônomos o designaram como um planeta anão por não ter domínio orbital, uma das características que um corpo celeste deve ter para ser considerado um planeta.

Isso significa que outros corpos de tamanho semelhante e com gravidade semelhante não deveriam existir em seu ambiente. Este não é o caso de Plutão, cujo tamanho é semelhante ao de sua lua Caronte e muito próximos um do outro.

Principais características dos planetas

Os planetas orbitam o Sol seguindo órbitas elípticas, de acordo com as leis de Kepler. Essas órbitas estão todas aproximadamente no mesmo plano, que é o plano da eclíptica, por onde passa o movimento da Terra em torno do Sol.

Figura 3. Órbita dos planetas do sistema solar

Na verdade, quase todos os objetos do sistema solar estão neste plano, com pequenas diferenças, exceto Plutão, cujo plano orbital é inclinado 17º em relação à eclíptica.

- mercúrio

Figura 5. Mercúrio. Fonte: NASA.

É um planeta pequeno, pouco maior que um terço da Terra e o mais próximo do Sol. Em sua superfície há formações rochosas semelhantes às da Lua, como se vê nas imagens. Típicas são as escarpas lobadas, que os astrônomos dizem ser uma indicação de que Mercúrio está encolhendo.

Ele também tem outras características em comum com o nosso satélite, por exemplo, a composição química, a presença de gelo nos pólos e um grande número de crateras de impacto.

Figura 4. Caloris Plain, uma das maiores superfícies de impacto do Sistema Solar. Nos antípodas existe uma cordilheira que provavelmente foi formada pelas ondas de choque do impacto. Fonte: NASA via solarsystem.nasa.

Mercúrio é ocasionalmente visível da Terra, muito baixo acima do horizonte, logo ao pôr do sol ou muito cedo, antes do nascer do sol.

Este pequeno planeta acoplou seu movimento de rotação e translação ao redor do Sol, graças às chamadas forças de maré. Essas forças tendem a diminuir a velocidade de rotação do planeta em torno de seu eixo, até que se igualem à velocidade de translação.

Esses acoplamentos não são incomuns entre objetos do sistema solar. Por exemplo, a Lua tem um movimento semelhante e sempre mostra a mesma face para a Terra, como Plutão e seu satélite Caronte.

O acoplamento de maré é responsável pelas temperaturas extremas de Mercúrio, juntamente com a fina atmosfera do planeta.

A face de Mercúrio exposta ao Sol tem temperaturas escaldantes, mas não é o planeta mais quente do sistema solar, mesmo que seja o mais próximo do rei sol. Essa distinção é para Vênus, cuja superfície é coberta por uma densa manta de nuvens que retém o calor em seu interior.

Tabela 1. Mercúrio: características e movimento

- Vênus

Figura 6. Vênus. Fonte: Wikimedia Commons.

Em tamanho, massa e composição química, Vênus é muito semelhante à Terra, mas sua atmosfera densa impede que o calor escape. É o famoso efeito estufa, responsável pela temperatura da superfície de Vênus atingir 400 ºC, próximo ao ponto de fusão do chumbo.

A atmosfera venusiana é composta principalmente de dióxido de carbono e vestígios de outros gases como o oxigênio. A pressão atmosférica é cerca de 100 vezes maior que a terrestre e a distribuição dos ventos rápidos é extremamente complexa.

Outro detalhe da notável atmosfera de Vênus é sua rotação ao redor do planeta, que leva cerca de 4 dias terrestres. Observe que a rotação do próprio planeta é extremamente lenta: um dia venusiano dura 243 dias terrestres.

O deutério é abundante em Vênus, um isótopo do hidrogênio que se deve à falta de uma camada protetora de ozônio contra os raios ultravioleta do Sol. Não há evidências de água no momento, no entanto, tanto deutério indica que Vênus poderia tê-la no passado.

Quanto à superfície como tal, os mapas de radar mostram formas de relevo como montanhas, planícies e crateras, nas quais o basalto é abundante.

O vulcanismo é característico de Vênus, assim como a rotação retrógrada lenta. Apenas Vênus e Urano giram na direção oposta aos outros planetas.

A hipótese é que seja devido a uma colisão anterior com outro objeto celeste, mas outra possibilidade é que as marés atmosféricas causadas pelo Sol modifiquem lentamente a rotação. Possivelmente ambas as causas contribuíram igualmente para o movimento que o planeta agora possui.

Tabela 2. Vênus: características e movimento

- A terra

Figura 7. Terra vista do espaço.

O terceiro planeta mais próximo do Sol é o único que abriga vida, pelo menos até onde sabemos.

A Terra está a uma distância ideal para a vida proliferar e também possui uma camada protetora de ozônio, água líquida abundante (até 75% da superfície é coberta por esse elemento) e um intenso campo magnético próprio. Sua rotação também é a mais rápida dos quatro planetas rochosos.

A atmosfera da Terra é composta de nitrogênio e oxigênio, com vestígios de outros gases. É estratificado, mas seus limites não são definidos: ele se afina progressivamente até desaparecer.

Outra característica importante da Terra é que ela possui placas tectônicas, então sua superfície sofre mudanças contínuas (em tempos geológicos, é claro). Conseqüentemente, as evidências de crateras que abundam nos outros planetas do sistema solar já foram apagadas.

Isso proporciona à Terra uma grande variedade de configurações ambientais: montanhas, planícies e desertos, juntamente com a abundância de água, tanto nos vastos oceanos quanto na água doce na superfície e no subsolo.

Junto com a Lua, seu satélite natural, forma uma dupla notável. O tamanho do nosso satélite é relativamente grande em comparação com o da Terra e exerce uma influência notável sobre ele.

Para começar, a Lua é responsável pelas marés, que exercem uma poderosa influência na vida terrestre. A Lua está em rotação sincrônica com nosso planeta: seus períodos de rotação e translação em torno da Terra são os mesmos, por isso sempre nos mostra a mesma face.

Tabela 3. A Terra: características e movimento

- marte

Figura 8. O planeta vermelho. Fonte: Wikimedia Commons.

Marte é ligeiramente menor que a Terra e Vênus, mas maior que Mercúrio. Sua densidade de superfície também é um pouco menor. Muito parecido com a Terra, os curiosos sempre acreditaram ter visto sinais de vida inteligente na estrela avermelhada.

Por exemplo, desde meados do século XIX, muitos observadores afirmavam ter visto "canais", linhas retas que cruzavam a superfície marciana e que atribuíam à presença de vida inteligente. Mapas desses supostos canais foram até mesmo criados.

No entanto, as imagens da sonda Mariner demonstraram em meados dos anos 60 do século 20 que a superfície marciana é deserta e que os canais não existiam.

A cor avermelhada de Marte se deve à abundância de óxidos de ferro na superfície. Quanto à sua atmosfera, é fina e consiste em 95% de dióxido de carbono, com vestígios de outros elementos como o argônio. Não há vapor de água ou oxigênio. Este último é encontrado formando compostos nas rochas.

Ao contrário da Terra, Marte não tem seu próprio campo magnético, então as partículas do vento solar atingem diretamente a superfície pouco protegida pela fina atmosfera.

Quanto à orografia, é variada e há indícios de que o planeta já teve água líquida. Uma das características mais notáveis ​​é o Monte Olimpo, o maior vulcão conhecido do Sistema Solar até agora.

O Monte Olimpo ultrapassa de longe os maiores vulcões da Terra: é três vezes a altura do Monte Everest e 100 vezes o volume de Mauna Loa, o maior vulcão da Terra. Sem atividade tectônica e com baixa gravidade, a lava poderia se acumular para dar origem a essa estrutura colossal.

Tabela 4. Marte: características e movimento

- Júpiter

Figura 9. Júpiter e as luas de Galileu.

É sem dúvida o rei dos planetas devido ao seu grande tamanho: seu diâmetro é 11 vezes maior que o da Terra e também suas condições são muito mais extremas.

Possui uma atmosfera rica atravessada por ventos rápidos. A conhecida Grande Mancha Vermelha de Júpiter é uma tempestade de longa data, com ventos de até 600 km / h.

Júpiter é gasoso, portanto não há solo sólido abaixo da atmosfera. O que acontece é que a atmosfera fica mais densa à medida que a profundidade aumenta, até chegar a um ponto onde o gás se liquefaz. Por isso é bastante achatado nos pólos, devido à rotação.

Apesar de a maior parte da matéria que compõe Júpiter ser hidrogênio e hélio -como o Sol-, em seu interior há um núcleo de elementos pesados ​​em alta temperatura. Na verdade, o gigante gasoso é uma fonte de radiação infravermelha, razão pela qual os astrônomos sabem que o interior é muito mais quente do que o exterior.

Júpiter também tem seu próprio campo magnético, 14 vezes mais forte que o da Terra. Uma característica notável desse planeta é o grande número de satélites naturais que possui.

Devido ao seu enorme tamanho, é natural que a sua gravidade pudesse ter capturado muitos corpos rochosos que por acaso passaram por seus arredores. Mas também tem grandes luas, a mais notável das quais são as quatro luas da Galiléia: Io, Europa, Calisto e Ganimedes, sendo esta última a maior das luas do sistema solar.

Essas grandes luas provavelmente se originaram na mesma época que Júpiter. Por si só, são mundos fascinantes, pois há a presença de água, vulcanismo, clima extremo, magnetismo, entre outras características.

Tabela 5. Júpiter: características e movimento

- Saturno

Figura 10. Imagem de Saturno

Sem dúvida, o que mais chama a atenção de Saturno é o seu complexo sistema de anéis, descoberto por Galileu em 1609. Deve-se notar também que Christian Huygens foi o primeiro a notar a estrutura anular, alguns anos depois, em 1659. Certamente O telescópio de Galileu não tinha resolução suficiente.

Milhões de partículas de gelo constituem os anéis de Saturno, talvez remanescentes de luas e cometas antigos que impactaram o planeta - Saturno tem quase tantos quanto Júpiter.

Alguns satélites de Saturno, chamados satélites pastores, são responsáveis ​​por manter a órbita livre e confinar os anéis em regiões bem definidas do plano equatorial planetário. O equador do planeta é bastante pronunciado, sendo um esferóide bastante achatado devido à sua baixa densidade e movimento rotacional.

Saturno é tão leve que poderia flutuar em um oceano hipotético grande o suficiente para contê-lo. Outra razão para a deformação do planeta é que a rotação não é constante, mas depende da latitude e de outras interações com seus satélites.

Em relação à sua estrutura interna, os dados coletados pelas missões Voyager, Cassini e Ulysses asseguram que é bastante semelhante à de Júpiter, ou seja, um manto gasoso e um núcleo de elementos pesados ​​muito quentes.

As condições de temperatura e pressão possibilitam a formação de hidrogênio líquido metálico, razão pela qual o planeta possui seu próprio campo magnético.

Em direção à superfície, o clima é extremo: as tempestades abundam, embora não tão persistentes como as do vizinho Júpiter.

Tabela 6. Saturno: características e movimento

- Urano

Figura 11. Vista do planeta congelado Urano. Fonte: Pixabay.com

Foi descoberto por William Herschel em 1781, que o descreveu como um pequeno ponto azul esverdeado em seu telescópio. A princípio ele pensou que fosse um cometa, mas logo depois ele e outros astrônomos perceberam que era um planeta, assim como Saturno e Júpiter.

O movimento de Urano é bastante peculiar, sendo uma rotação retrógrada, como Vênus. Além disso, o eixo de rotação é muito inclinado em relação ao plano da órbita: 97,9º, por isso praticamente gira lateralmente.

Portanto, as estações do planeta - reveladas pelas imagens da Voyager - são bastante extremas, com invernos que duram 21 anos.

A cor azul esverdeada de Urano se deve ao conteúdo de metano de sua atmosfera, muito mais fria do que a de Saturno ou Júpiter. Mas sobre sua estrutura interna, pouco se sabe. Tanto Urano quanto Netuno são considerados mundos de gelo, ou melhor, gasosos ou quase líquidos.

Embora Urano não produza hidrogênio metálico devido à sua menor massa e pressão interna, ele possui um campo magnético intenso, mais ou menos comparável ao da Terra.

Urano tem seu próprio sistema de anéis, embora não seja tão magnífico quanto o de Saturno. Eles são muito fracos e, portanto, não são facilmente vistos da Terra. Eles foram descobertos em 1977, graças à ocultação temporária do planeta por uma estrela, o que permitiu aos astrônomos ver sua estrutura pela primeira vez.

Como todos os planetas externos, Urano tem muitas luas. Os principais são Oberon, Titania, Umbriel, Ariel e Miranda, nomes retirados das obras de Alexander Pope e William Shakespeare. Água congelada foi detectada nessas luas.

Tabela 7. Urano: características e movimento

- Netuno

Figura 12. Imagem de Netuno obtida pela sonda Voyager 2. Fonte: Wikimedia Commons.

No limite do sistema solar está Netuno, o planeta mais distante do Sol. Ele foi descoberto devido a distúrbios gravitacionais inexplicáveis, que sugeriam a existência de um objeto grande, ainda não descoberto.

Os cálculos do astrônomo francês Urbain Jean Leverrier finalmente levaram à descoberta de Netuno em 1846, embora Galileu já o tivesse avistado com seu telescópio, acreditando ser uma estrela.

Visto da Terra, Netuno é um pequeno ponto azul-esverdeado e até pouco tempo atrás, muito pouco se sabia sobre sua estrutura. A missão Voyager forneceu novos dados no final dos anos 1980.

As imagens mostraram uma superfície com evidências de fortes tempestades e ventos rápidos, incluindo uma grande mancha semelhante a Júpiter: a Grande Mancha Escura.

Netuno tem uma atmosfera rica em metano, bem como um sistema de anéis tênue, semelhante aos de Urano. Sua estrutura interna é composta por uma crosta de gelo que recobre o núcleo metálico e possui magnetismo próprio.

Quanto às luas, cerca de 15 já foram descobertas até o momento, mas podem haver algumas outras, já que o planeta é muito distante e é o menos estudado até agora. Tritão e Nereidas são os principais, com Tritão em órbita retrógrada e possuindo uma tênue atmosfera de nitrogênio.

Tabela 8. Netuno: características e movimento

Outros objetos astronômicos

O Sol e os planetas grandes são os maiores membros do sistema solar, mas existem outros objetos, menores, mas igualmente fascinantes.

Falamos sobre planetas anões, luas ou satélites dos principais planetas, cometas, asteróides e meteoróides. Cada um tem peculiaridades extremamente interessantes.

Planetas minúsculos

Figura 13. Plutão. Fonte: Pixabay.com

No cinturão de asteróides que fica entre Marte e Júpiter, e além da órbita de Netuno, no cinturão de Kuiper, existem muitos objetos que, segundo critérios astronômicos, não se enquadram na categoria de planetas.

Os mais proeminentes são:

- Ceres, no cinturão de asteróides.

- Plutão, que antes era considerado o nono maior planeta.

- Eris, descoberta em 2003 e maior que Plutão e mais distante do Sol do que é.

- Makemake, no cinturão de Kuiper e com cerca de metade do tamanho de Plutão.

- Haumea, também no cinturão de Kuiper. É de forma marcadamente elipsoidal e possui anéis.

O critério para distingui-los dos planetas maiores é tanto o tamanho quanto a atração gravitacional que eles possuem, ligada à sua massa. Para ser considerado um planeta, um objeto deve girar em torno do Sol, além de ser mais ou menos esférico.

E sua gravidade deve ser alta o suficiente para absorver os outros corpos menores ao seu redor, seja como satélites ou como parte do planeta.

Como pelo menos o critério gravitacional não é cumprido para Ceres, Plutão e Eris, essa nova categoria foi criada para eles, para a qual Plutão acabou em 2006. No distante cinturão de Kuiper é possível que existam mais planetas anões como estes, ainda não detectado.

Luas

Como vimos, os planetas principais, e até mesmo Plutão, têm satélites que orbitam em torno deles. Existem mais de cem pertencentes aos planetas principais, quase todos eles distribuídos nos planetas externos e três pertencentes aos planetas internos: a Lua da Terra e Fobos e Deimos de Marte.

Figura 14. Lua da Terra. Fonte: Pixabay.com

Ainda pode haver mais luas para descobrir, especialmente em planetas mais distantes do Sol, como Netuno e outros gigantes gelados.

Suas formas são variadas, algumas são esferoidais e outras bastante irregulares. Os maiores provavelmente se formaram próximo ao planeta pai, mas outros podem ser capturados pela gravidade. Existem até luas temporárias, que por algum motivo são capturadas pelo planeta, mas são liberadas a tempo.

Outros corpos, além dos planetas principais, também têm luas. Estima-se que até agora existam cerca de 400 satélites naturais de todos os tipos.

Pipas

Figura 15. Cometa Halley.

Os cometas são detritos da nuvem de matéria que deu origem ao sistema solar. Eles são feitos de gelo, rochas e poeira e são encontrados atualmente na periferia do sistema solar, embora eles se aproximem do Sol de vez em quando.

Existem três regiões que estão muito distantes do Sol, mas ainda pertencem ao sistema solar. Os astrônomos acreditam que todos os cometas habitam lá: o cinturão de Kuiper, a nuvem de Oort e o disco espalhado.

Asteróides, centauros e meteoróides

Asteróides são corpos rochosos menores que um planeta anão ou satélite. Quase todos são encontrados no cinturão de asteróides que marca a fronteira entre planetas rochosos e gasosos.

Os centauros, por sua vez, recebem esse nome porque compartilham características de asteróides e cometas, como os seres mitológicos de mesmo nome: metade humanos e metade cavalos.

Descobertos em 1977, eles ainda não foram devidamente fotografados, mas são conhecidos por serem abundantes entre as órbitas de Júpiter e Netuno.

Finalmente, um meteoróide é um fragmento de um objeto maior, como os descritos até agora. Eles podem ser tão pequenos quanto um fio de matéria - sem serem tão pequenos quanto um grão de poeira - cerca de 100 mícrons ou tão grandes quanto 50 km de diâmetro.

Resumo das principais características do sistema solar

- Idade estimada: 4,6 bilhões de anos.

- Forma: disco

- Localização: braço de Orion na Via Láctea.

- Extensão: é relativa, pode ser considerada cerca de 10.000 unidades astronômicas *, até o centro da nuvem de Oort.

- Tipos de planetas: terrestres (rochosos) e Jovianos (gasosos e gelados)

- Outros objetos: satélites, planetas anões, asteróides.

* Uma unidade astronômica equivale a 150 milhões de quilômetros.

Figura 16. Escala do sistema solar em unidades astronômicas. Fonte: NASA.

Origem e evolução

Atualmente, a maioria dos cientistas acredita que a origem do sistema solar está nos restos de uma ou mais supernovas, a partir das quais se formou uma gigantesca nebulosa de gás cósmico e poeira.

A gravidade foi a responsável pela aglomeração e colapso dessa matéria, que dessa forma passou a girar cada vez mais rápido e a formar um disco, no centro do qual se formou o Sol. Este processo é denominado acreção.

Em torno do Sol permaneceu o disco de matéria remanescente, do qual, com o tempo, os planetas e outros membros do sistema solar surgiram.

A partir de observações de sistemas estelares em formação em nossa própria galáxia, a Via Láctea, e de simulações de computador, os cientistas têm evidências de que tais processos são relativamente comuns. Estrelas recém-formadas costumam ter esses discos de matéria ao seu redor.

Esta teoria explica muito bem a maioria das descobertas feitas sobre o nosso sistema solar, sendo um único sistema estelar central. No entanto, isso não explicaria totalmente a formação de planetas em sistemas binários. E existem, pois estima-se que 50% dos exoplanetas pertencem a sistemas com duas estrelas, sendo muito comuns na galáxia.

Referências

1. Astrofísica e Física. Recuperado de: astrofisicayfisica.com.
2. Carroll, B. An Introduction to Modern Astrophysics. 2ª Edição. Pearson.
3. PANELA. Exploração do sistema solar. Recuperado de: solarsystem.nasa.gov.
4. PANELA. Sistema Solar, em perspectiva. Recuperado de: nasa.gov.
5. Riveiro, A. The Sun, motor do sistema solar. Recuperado de: astrobitacora.com.
6. Seeds, M. 2011. Foundations of Astronomy. Décima primeira edição. Cengage Learning.
7. Wikipedia. Centauro (astronomia): recuperado de: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. O sistema solar. Recuperado de: es.wikipedia.org.