Samenwerkingschat Demo

Zonnestelsel

Het zonnestelsel is het door zwaartekracht bijeengehouden systeem van de zon en de objecten die eromheen draaien. Het ontstond 4,6 miljard jaar geleden door de gravitationele ineenstorting van een gigantische interstellaire moleculaire wolk. Het overgrote deel (99,86%) van de massa van het systeem bevindt zich in de zon, terwijl het grootste deel van de resterende massa zich in de planeet Jupiter bevindt. Het planetenstelsel rond de zon bevat acht planeten. De vier planeten in het binnenste deel van het systeem – Mercurius, Venus, Aarde en Mars – zijn aardse planeten, die voornamelijk uit gesteente en metaal bestaan. De vier gasreuzen in het buitenste deel van het systeem zijn aanzienlijk groter en zwaarder dan de aardse planeten. De twee grootste, Jupiter en Saturnus, zijn gasreuzen, die voornamelijk uit waterstof en helium bestaan; de volgende twee, Uranus en Neptunus, zijn ijsreuzen, die voornamelijk bestaan uit vluchtige stoffen met relatief hoge smeltpunten in vergelijking met waterstof en helium, zoals water, ammoniak en methaan. Alle acht planeten hebben vrijwel cirkelvormige banen die zich dicht bij het vlak van de aardbaan bevinden, de zogenaamde ecliptica.

Er zijn een onbekend aantal kleinere dwergplaneten en ontelbare kleine hemellichamen in ons zonnestelsel die rond de zon draaien. Zes van de grote planeten, de zes grootst mogelijke dwergplaneten en veel van de kleinere hemellichamen worden omringd door natuurlijke satellieten, die gewoonlijk 'manen' worden genoemd, naar de maan van de aarde. Twee natuurlijke satellieten, Jupiters maan Ganymede en Saturnusmaan Titan, zijn groter dan Mercurius, de kleinste aardse planeet, hoewel ze minder massief zijn, en Jupiters maan Callisto is bijna even groot. Elk van de reuzenplaneten en sommige kleinere hemellichamen worden omringd door planetaire ringen van ijs, stof en maantjes. De asteroïdengordel, die zich tussen de banen van Mars en Jupiter bevindt, bevat objecten die bestaan uit gesteente, metaal en ijs. Voorbij de baan van Neptunus liggen de Kuipergordel en de verstrooide schijf, die populaties van objecten zijn die voornamelijk uit ijs en gesteente bestaan.

In de buitenste regionen van het zonnestelsel bevindt zich een klasse van kleine planeten die losstaande objecten worden genoemd. Er bestaat veel discussie over het exacte aantal van deze objecten. Sommige van deze objecten zijn groot genoeg om door hun eigen zwaartekracht een ronde vorm te hebben aangenomen en worden daarom als dwergplaneten beschouwd. Sterrenkundigen erkennen over het algemeen ongeveer negen objecten als dwergplaneten: de asteroïde Ceres, de Kuiperbeltobjecten Pluto, Orcus, Haumea, Quaoar en Makemake, en de objecten in de verstrooide schijf Gonggong, Eris en Sedna. Diverse populaties van kleine hemellichamen, waaronder kometen, centauren en interplanetaire stofwolken, bewegen zich vrijelijk tussen de verschillende regio's van het zonnestelsel.

De zonnewind, een stroom geladen deeltjes die vanuit de zon naar buiten stroomt, creëert een belvormig gebied van interplanetair medium in het interstellaire medium, bekend als de heliosfeer. De heliopauze is het punt waar de druk van de zonnewind gelijk is aan de tegendruk van het interstellaire medium; deze strekt zich uit tot aan de rand van de verstrooide schijf. De Oortwolk, waarvan wordt gedacht dat deze de bron is van langperiodieke kometen, bevindt zich mogelijk ook op een afstand die ongeveer duizend keer groter is dan de heliosfeer. Het zonnestelsel bevindt zich op 26.000 lichtjaar van het centrum van de Melkweg in de Orionarm, die de meeste zichtbare sterren aan de nachtelijke hemel bevat. De dichtstbijzijnde sterren bevinden zich in de zogenaamde Lokale Bel, met Proxima Centauri als dichtstbijzijnde ster op 4,2441 lichtjaar afstand.

Structuur en compositie

Het woord 'solar' betekent 'betrekking hebbend op de zon', afgeleid van het Latijnse woord 'sol', dat zon betekent. De zon is het dominante zwaartekrachtselement van het zonnestelsel en het planetenstelsel wordt in een relatief stabiele, langzaam evoluerende staat gehouden door geïsoleerde, door de zwaartekracht gebonden banen eromheen te volgen.

Banen

De planeten en andere grote objecten die rond de zon draaien, bevinden zich dicht bij het vlak van de aardbaan, ook wel de ecliptica genoemd. Kleinere ijzige objecten zoals kometen draaien vaak onder een aanzienlijk grotere hoek ten opzichte van dit vlak. De meeste planeten in ons zonnestelsel hebben hun eigen secundaire systemen, namelijk die van natuurlijke satellieten die manen worden genoemd. Veel van de grootste natuurlijke satellieten draaien synchroon, waarbij één kant permanent naar de moederplaneet is gericht. De vier gasreuzen hebben planetaire ringen, dunne banden van minuscule deeltjes die er synchroon omheen draaien.

Als gevolg van de vorming van het zonnestelsel draaien planeten en de meeste andere objecten in dezelfde richting om de zon als de zon zelf roteert. Dat wil zeggen, tegen de klok in, gezien vanaf de noordpool van de aarde. Er zijn uitzonderingen, zoals de komeet Halley. De meeste grote manen draaien in de voorwaartse richting om hun planeten, in lijn met de rotatie van de planeet; Neptunusmaan Triton is de grootste die in de tegenovergestelde, achterwaartse richting draait. De meeste grote objecten draaien om hun eigen as in de voorwaartse richting ten opzichte van hun baan, hoewel de rotatie van Venus achterwaarts is.

De wetten van Kepler over de planetaire beweging beschrijven, in een goede eerste benadering, de banen van objecten rond de zon. Deze wetten stellen dat elk object langs een ellips beweegt met de zon in één brandpunt, waardoor de afstand van het object tot de zon in de loop van het jaar varieert. Het punt waar een object het dichtst bij de zon komt, wordt het perihelium genoemd, terwijl het verste punt van de zon het aphelium wordt genoemd. De banen van de planeten zijn vrijwel cirkelvormig, maar veel kometen, asteroïden en objecten in de Kuipergordel volgen sterk elliptische banen. De wetten van Kepler houden alleen rekening met de invloed van de zwaartekracht van de zon op een object in een baan, niet met de zwaartekracht van verschillende objecten op elkaar. Op een menselijke tijdschaal kunnen deze extra verstoringen worden meegenomen met behulp van numerieke modellen, maar het planetenstelsel kan in de loop van miljarden jaren chaotisch veranderen.

Het impulsmoment van het zonnestelsel is een maat voor de totale hoeveelheid orbitaal en rotatie-impulsmoment van alle bewegende componenten. Hoewel de zon qua massa het systeem domineert, is ze slechts verantwoordelijk voor ongeveer 2% van het impulsmoment. De planeten, met Jupiter als belangrijkste factor, zijn verantwoordelijk voor het grootste deel van de rest van het impulsmoment vanwege de combinatie van hun massa, baan en afstand tot de zon, met mogelijk een significante bijdrage van kometen.

Samenstelling

De algemene structuur van de in kaart gebrachte gebieden van het zonnestelsel bestaat uit de zon, vier kleinere binnenplaneten omgeven door een gordel van voornamelijk rotsachtige asteroïden, en vier gasreuzen omgeven door de Kuipergordel van voornamelijk ijzige objecten. Sterrenkundigen verdelen deze structuur soms informeel in afzonderlijke regio's. Het binnenste deel van het zonnestelsel omvat de vier aardse planeten en de asteroïdengordel. Het buitenste deel van het zonnestelsel bevindt zich voorbij de asteroïden en omvat de vier gasreuzen. Sinds de ontdekking van de Kuipergordel worden de buitenste delen van het zonnestelsel beschouwd als een aparte regio, bestaande uit de objecten voorbij Neptunus.

Het belangrijkste onderdeel van het zonnestelsel is de zon, een ster met een lage massa die 99,86% van de bekende massa van het systeem bevat en het systeem gravitationeel domineert. De vier grootste objecten die om de zon draaien, de gasreuzen, zijn goed voor 99% van de resterende massa, waarbij Jupiter en Saturnus samen meer dan 90% uitmaken. De overige objecten in het zonnestelsel (waaronder de vier aardse planeten, de dwergplaneten, manen, asteroïden en kometen) vormen samen minder dan 0,002% van de totale massa van het zonnestelsel.

De zon bestaat voor ongeveer 98% uit waterstof en helium, net als Jupiter en Saturnus. In het zonnestelsel bestaat een samenstellingsgradiënt, veroorzaakt door de hitte- en lichtdruk van de vroege zon; objecten dichter bij de zon, die sterker beïnvloed worden door deze hitte- en lichtdruk, bestaan uit elementen met een hoog smeltpunt. Objecten verder van de zon bestaan grotendeels uit materialen met een lager smeltpunt. De grens in het zonnestelsel waarbuiten deze vluchtige stoffen zich zouden kunnen samenklonteren, staat bekend als de vorstgrens en ligt op ongeveer vijf keer de afstand van de aarde tot de zon.

De objecten in het binnenste deel van het zonnestelsel bestaan voornamelijk uit gesteente, zoals silicaten, ijzer of nikkel. Jupiter en Saturnus bestaan hoofdzakelijk uit gassen met extreem lage smeltpunten en een hoge dampdruk, zoals waterstof, helium en neon. IJs, zoals water, methaan, ammoniak, waterstofsulfide en koolstofdioxide, heeft smeltpunten tot een paar honderd kelvin. Het is te vinden als ijs, vloeistof of gas op verschillende plaatsen in het zonnestelsel. IJzige stoffen vormen het grootste deel van de satellieten van de gasreuzen, evenals het grootste deel van Uranus en Neptunus (de zogenaamde 'ijsreuzen') en de talrijke kleine objecten die zich buiten de baan van Neptunus bevinden. Gassen en ijs worden samen vluchtige stoffen genoemd.