Planetas

Propiedades bsicas de los planetas

Distancia Tamao y forma Masa, densidad, momento de inercia Rotacin y ngulo de inclinacin Temperatura Composicin de la superficie y la atmosfera Composicin interna Campo magntico

2

Cmo se puede medir esas propiedades de planetas lejanos?

Y cmo sabemos algo del interior de nuestra planeta?

Distancia

Distancias relativas de los planetas en el sistema solar

Cmo las

podemos medir?

https://airandspace.si.edu/exhibitions/exploring-the-planets/online/ss/SOLSfromsun.jpg

Distancia

Paralaje estrella lejana

Enero

Junio

4

Pero cmo sabemos el valor de ?

= 1 Astronomical Unit (AU)

2

"#/"%= tan

Distancia

Paralaje

Junio

Enero

2= -

5

Las estrellas distantes tienen mucha menos paralaje que los planetas

Tamao y forma

6

Tamao y forma

Tamao angular

7 Usando la distancia, se puede medir el radio

Tamao y forma

Ocultacin: La cantidad de luz del Sol bloqueada por un planeta cuando pasa por delante nos informa sobre su tamao. El tiempo que dura esta ocultacin nos informa de su velocidad orbital. El cambio en el brillo del planeta debido a su movimiento nos informa del tamao y forma de la rbita

1

2

3

1

1

2

3

2

3

tiempo

Lu

min

osid

ad

8

Masa

La masa se puede determinar a partir de la fuerza gravitacional

Las rbitas de los

planetas y la duracin del ao (es decir, el periodo de la rbita) sirve para deducir la masa del planeta

Para tierra P = 1 ao = 3.156107 s a = 1.4961011 m G = 6.673 10-11 m3 kg-1 s-2

por lo tanto: Msol = 1.9886 1030 kg

a

9 Leyes de Kepler: https://www.youtube.com/watch?v=6TGCPXhMLtU

Densidad

La densidad aparente es:

Pero la densidad en el interior de los planetas no es homognea

Fe

10

Densidad

Se define como la densidad de sus materiales a presin cero.

Con la densidad decomprimida se puede comparar la abundancia de elementos pesados y livianos entre distintos planetas.

Planeta

Masa

(Mtierra)

densidad aparente

(g/cm3)

densidad decomprimida

(g/cm3)

Mercurio

0.06

5.44

5.4

Venus

0.85

5.24

3.97

Tierra

1

5.52

4.03

Luna

0.012

3.34

3.3

Marte

0.11

3.93

3.71

Jupiter

318

1.3

0.3

Saturno

95

0.7

0.3

Urano

15

1.3

0.5

Neptuno

17

1.6

0.5

11

La densidad decomprimida:

Momento de inercia

El momento de inercia es una medida de la resistencia de un objeto a cambios en la direccin de rotacin y depende de la distribucin de masa.

M, R

I = 0.4 M R2

I = 0.67 M R2

I = 0.33 M R2

12

Momento de inercia

Planeta

I

(MR2)

Implicaciones

Mercurio

0.33

Ncleo denso

Venus

0.33

Ncleo denso

Tierra

0.33

Ncleo denso

Luna

0.393

casi sin ncleo

Marte

0.366

Nucleo denso pequeo

Jupiter

0.254

Ncleo denso, cascarn de gas

Saturno

0.210

Ncleo denso pequeo, cascarn de gas

Urano

0.23

Ncleo denso pequeo, envoltura de gas

Neptuno

0.29

Ncleo denso ms grande, envoltura de gas

Sol

0.06

ncleo muy denso, envoltuda de gas

13

Rotacin

ngulo de inclinacin (oblicuidad) y longitud del da

Sol

0

Mercurio

Topografa

Mars

Mercury

15

Temperatura

La temperatura del planeta depende principalmente de la distancia orbital (distancia entre la estrella y el planeta)

La intensidad de la radiacin solar

sobre un rea A (es decir, el flujo) disminuye cuando la superficie A se aleja del sol.

El calor interno y el efecto invernadero pueden cambiar la temperatura del planeta.

16

Materiales

Gas: Atmsferas de los planetas gaseosos con composiciones solares (H, He) y de los planetas internos, con composiciones no-solares (N2, O2, CO2, etc).

Hielo: principalmente H2O, CO2, CO, NH3, y CH4 (voltiles).

Roca: Cortezas y mantos. Principalmente silicatos, es decir xidos de Si y Al. Se encuentran principalmente en la parte interior del sistema solar debido a las altas temperaturas.

Metal: ncleos planetarios. Principalmente Fe y Ni. 17

Atmsferas planetarias

La formacin de las atmsferas planetarias depende de un balance entre la temperatura del gas y la atraccin gravitatoria del planeta.

Velocidad de escape:

velocidad necesaria para que un objeto escape a la fuerza

gravitacional

vp>vesc

vp

Atmsferas planetarias

La energa cintica de las partculas de un gas a temperatura Ts es

constante de Boltzmann

Para que una molcula gaseosa no escape de un planeta, su velocidad debe ser menor que la velocidad de escape

Altura sobre la superficie del planeta

Masa total del planeta

19

Atmsferas planetarias

La velocidad de escape depende de la masa de las especies moleculares y de su temperatura.

As que se puede hacer una grfica que dice qu especies son estables para cada planeta.

20

http://ircamera.as.arizona.edu/astr_250/Lectures/Lec_05sml.htm

Atmsferas planetarias Qu controla la temperatura de las molculas gaseosas? Luminosidad:

energa que emite un cuerpo celeste

Albedo: coeficiente de reflexin de la luz, indica la cantidad de

energa recibida por un cuerpo celeste que es reflejada

La energa por unidad de rea que recibe del sol es :

Radiacin solar

(depende de la distancia orbital)

L = luminosidad

a

R

A = albedo

21

Atmsferas planetarias

La energa por unidad de rea perdida debido a la radiacin es

En equilibrio, Eout = Ein, luego: constante de Stefan-Boltzmann

22

Estructura de La Tierra

Capas de la Tierra: Atmsfera

23

Biosfera "The place on Earth's surface where life dwells"

24

Interior de la Tierra

Discontinuidad de Lehmann (ICB)

Diferenciacin

Es el proceso por el cual los elementos ms pesados en un planeta derretido se van hacia el centro debido a la fuerza de gravedad.

Este proceso crea cascarones esfricos con densidad mayor en la parte central.

26

Diferenciacin

Manto liviano

Hierro

Ncleo interno slido (5150km a 6370km)

Ncleo externo lquido

(2891km a 5159km)

Manto

(40km a 2891km)

Corteza

(5km a 40km)

27

Tiempo

Corteza

28

Manto

29

Ncleo

J. Aubert (IPGP)

30

Magnetosfera

Magnetosfera: es la zona de influencia del campo magntico de un planeta alrededor del mismo que afecta particulas cargadas. La magnetosfera se genera si:

1.Existe un dnamo planetario.

2.Existe una magnetizacin de las rocas de la corteza

31

Magnetosfera

32 http://blogs.jccc.edu/astronomy/textbook/unit-three-planets-and-planetary-systems/chapter-11-jovian-planets/

Magnetosfera

viento solar

cinturones de Van Allen

Tierra

magnetosfera

magnetosfera

Envoltura magntica

corrientes de magnetocola

magneto

pausa

manetopausa

33 viento solar Envoltura magntica h

ttps

://w

ww

.you

tube

.com

/wat

ch?v

=4D

oRT

JpO

Q7s

Exoplanetas (o planetas extrasolares)

Velocidad radial: Se mide la velocidad con

la que la estrella se aleja y se acerca debido al movimiento del planeta.

Trnsitos: Se mide la diferencia en

luminosidad causada por la sombra que hace el planeta al pasar frente a la estrella

http://planetquest.jpl.nasa.gov/news/SIM-Beichman_image.html

34

Exoplanetas (o planetas extrasolares)

90

00

95

05

10

Ao

Nm

ero

de p

lane

tas

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Velocidad radial

Trnsitos

Imagen directa

Microlentillas gravitacionales

Cronometraje

90

100

110

35