Aurinkokunta on kaunis näky. Sen neljän maanpäällisen planeetan, neljän kaasujättiläisen, useiden jäästä ja kivestä koostuvien pikkuplaneettojen sekä lukemattomien kuiden ja pienempien kohteiden välillä ei yksinkertaisesti ole pulaa asioista, joita voi tutkia ja jotka kiehtovat. Kun tähän lisätään Aurinkomme, asteroidivyöhyke, Kuiperin vyöhyke ja monet komeetat, riittää tekemistä loppuelämäksi.
Mutta miksi juuri Aurinkokunnan suuremmat kappaleet ovat pyöreitä? Puhutaanpa sitten Titanin kaltaisesta kuusta tai aurinkokunnan suurimmasta planeetasta (Jupiter), suuret tähtitieteelliset kappaleet näyttävät suosivan pallon muotoa (joskaan eivät täydellistä). Vastaus tähän kysymykseen liittyy siihen, miten painovoima toimii, puhumattakaan siitä, miten Aurinkokunta on syntynyt.
muodostuminen:
Tähtien ja planeettojen muodostumisen laajimmin hyväksytyn mallin – eli Nebula-hypoteesin – mukaan Aurinkokuntamme sai alkunsa pyörteilevästä pöly- ja kaasupilvestä (ts. tähtisumusta). Tämän teorian mukaan noin 4,57 miljardia vuotta sitten tapahtui jotain, joka sai pilven romahtamaan. Tämä saattoi olla seurausta ohi kulkevasta tähdestä tai supernovan paineaalloista, mutta lopputuloksena oli painovoimainen romahdus pilven keskellä.
Tämän romahduksen seurauksena pöly- ja kaasutaskuja alkoi kerääntyä tiheämmiksi alueiksi. Kun tiheämmät alueet vetivät puoleensa lisää ainetta, liikemäärän säilyminen aiheutti sen, että ne alkoivat pyöriä samalla kun kasvava paine sai ne kuumenemaan. Suurin osa aineesta päätyi keskellä olevaan palloon muodostaen Auringon, kun taas loput aineesta litistyi levyksi, joka kiersi sen ympärillä – eli protoplanetaariseksi kiekoksi.
Planeetat muodostuivat akkrektiolla tästä kiekosta, jossa pöly ja kaasu painautuivat yhteen ja yhdistyivät muodostaen yhä suurempia kappaleita. Korkeampien kiehumispisteidensä vuoksi vain metallit ja silikaatit saattoivat olla kiinteässä muodossa lähempänä Aurinkoa, ja näistä muodostuivat lopulta maanpäälliset planeetat Merkurius, Venus, Maa ja Mars. Koska metalliset alkuaineet muodostivat vain hyvin pienen osan Auringon tähtisumusta, maanpäälliset planeetat eivät voineet kasvaa kovin suuriksi.
Sen sijaan jättiläisplaneetat (Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus) muodostuivat Marsin ja Jupiterin kiertoratojen välisen pisteen ulkopuolella, jossa aine on tarpeeksi viileää, jotta haihtuvat jääyhdisteet pysyisivät kiinteinä (eli pakkaslinjalla). Jäät, joista nämä planeetat muodostuivat, olivat runsaampia kuin metalleja ja silikaatteja, joista maanpäälliset sisäiset planeetat muodostuivat, mikä mahdollisti niiden kasvamisen tarpeeksi massiivisiksi, jotta ne pystyivät vangitsemaan suuria vety- ja heliumilmakehiä.
Jääneet roskat, joista ei koskaan tullut planeettoja, kerääntyivät alueille, kuten asteroidivyöhyke (Asteroid Belt), Kuiperin vyöhyke (Kuiper Belt) ja Oortin pilvi. Näin ja siksi Aurinkokunta siis ylipäätään muodostui. Miksi suuremmat kappaleet muodostuivat pallomaisiksi eikä esimerkiksi neliöiksi? Vastaus tähän liittyy käsitteeseen, joka tunnetaan nimellä hydrostaattinen tasapaino.
Hydrostaattinen tasapaino:
Astrofysiikan termeissä hydrostaattinen tasapaino viittaa tilaan, jossa planeetan sisältä ulospäin suuntautuva lämpöpaine ja sisäänpäin painuvan aineen paino ovat tasapainossa. Tämä tila syntyy, kun objekti (tähti, planeetta tai planetoidi) muuttuu niin massiiviseksi, että sen harjoittama painovoima saa sen luhistumaan tehokkaimpaan muotoon – palloon.
Tyypillisesti objektit saavuttavat tämän pisteen, kun niiden halkaisija ylittää 1000 km:n rajan, vaikka tämä riippuu myös niiden tiheydestä. Tästä käsitteestä on tullut myös tärkeä tekijä määritettäessä, nimitetäänkö tähtitieteellinen kohde planeetaksi. Tämä perustuu Kansainvälisen tähtitieteellisen liiton 26. yleiskokouksen vuonna 2006 hyväksymään päätöslauselmaan.
Päätöslauselman 5A mukaisesti planeetan määritelmä on:
- ”Planeetta” on taivaankappale, joka (a) on Auringon kiertoradalla, (b) jolla on riittävästi massaa, jotta sen omapainovoima voittaa jäykän kappaleen voimat niin, että se omaksuu hydrostaattisen tasapainon (lähes pyöreän) muodon, ja (c) joka on tyhjentänyt kiertoratansa ympäristön.
- ”Kääpiöplaneetta” on taivaankappale, joka a) kiertää Aurinkoa, b) jolla on riittävästi massaa, jotta sen omapainovoima voittaa jäykän kappaleen voimat niin, että se saa hydrostaattisen tasapainon (lähes pyöreän) muodon, c) joka ei ole tyhjentänyt kiertorataansa ympäröivää aluetta ja d) joka ei ole satelliitti.
- Kaikkea muuta Aurinkoa kiertävää kohdetta, satelliitteja lukuun ottamatta, kutsutaan yhteisesti ”pieniksi aurinkokunnan kappaleiksi”.
So why are planets round? No, osittain se johtuu siitä, että kun kohteista tulee erityisen massiivisia, luonto suosii sitä, että ne omaksuvat tehokkaimman muodon. Toisaalta voisimme sanoa, että planeetat ovat pyöreitä, koska päätämme määritellä sanan ”planeetta” niin. Mutta toisaalta, ”ruusu millä tahansa muulla nimellä”, eikö?
Olemme kirjoittaneet useita artikkeleita Auringon planeetoista Universe Todayyn. Tässä on Why is the Earth Round?, Why is Everything Spherical?, How was the Solar System Formed?, ja tässä on Some Interesting Facts About the Planets.
Jos haluat lisää tietoa planeetoista, tutustu NASA:n Aurinkokunnan tutkimussivuun, ja tässä on linkki NASA:n Aurinkokuntosimulaattoriin.
Olemme myös nauhoittaneet sarjan jaksoja Astronomy Cast -ohjelmasta, jotka käsittelevät jokaista Aurinkokuntoon kuuluvaa planeettaa. Aloita tästä, jakso 49: Merkurius.