Aurinkokunnan tutkimuksen historiaa

Transkriptio

1 Aurinkokunnan tutkimuksen historiaa Maan koko ja muoto Vetovoimalaki ja aurinkokunnan koko Planeettojen löytyminen Planeettojen rakenne ja koostumus Tutkimuslaitteiden ja menetelmien kehittyminen Aurinkokunnan pienkappaleet Aurinkokunnan ulkopuoliset planeetat Maan koko ja muoto Maan koko ja muoto on tunnettava ennen kuin voimme ymmärtää aurinkokunnan muiden kappaleiden ominaisuuksia. Maan pallonmuotoisuus tunnettiin jo antiikin aikana, mutta sen tarkka koko saatiin selville vasta uudella ajalla. 1

2 Eratosthenes (n. 00 e.kr.) Aleksandria Syene Auringon suunta kesäpäivänseisauksena Eratostheneen menetelmä Maan koon määrittämiseksi. Eratosthenes oli kuullut kerrottavan, että kesäpäivänseisauksen aikaan Aurinko paistoi Syenessä kohtisuoraan syvän kaivon pohjalle. Samaan aikaan Aleksandriassa Auringon etäisyys zeniitistä oli 1/50 ympyrän kehän pituudesta. Kamelinajajien kertomusten perusteella hän arvioi paikkakuntien välimatkaksi 5000 stadiaa ja oletti, että Syene ja Aleksandria ovat samalla meridiaanilla. Koko maapallon ympärysmitta on siten 50 kertaa paikkakuntien välimatkaa suurempi, joka nykymitoissa vastaisi n km. Maan koko ja muoto pituusasteen ongelma: leveysaste tähtihavainnoista, pituusasteen mittaamiseen tarvitaan aikaerojen määrittämistä kahdella paikalla samanaikaisesti Kuukeino jo antiikin aikana vasta 1700-l. kronometrit mahdollistivat tarkat mittaukset Vanhat kartat likimain oikein pohjoiseteläsuunnassa, suuria vääristymiä itälänsisuunnassa

3 Astemittaukset? Newton vs. Cassini ym. Retkikunnat 1700-l, Maupertuis, Tornionjokilaakso; de la Condamine, Peru Maa litistynyt Myöhemmin 1800-l mm. Struve Maan muoto Maanpäällisin keinoin mittauksia vain yhden mantereen alueella; valtameret vaativat avaruusgeodesian menetelmiä 3

4 Satelliitit painovoimakentän muoto -- geoidi V GM r n n 1 m 1 n a r n a r n J P (sin ) n n ( J cos m K sin m ) P (sin ) nm nm nm Painovoimasatelliitit Satelliittien radat ja ratamuutokset riippuvat planeetan painovoimakentän muodosta 4

5 Laattatektoniikka ja muut maankuoren liikkeet Wegener 1900-l. alussa Ensimmäiset suorat havainnot 1970-l. satelliittilaser Nykyisin esim. GPS, VLBI havainnot Vetovoimalaki ja aurinkokunnan koko Miten aurinkokunnan kappaleet liikkuvat ja kuinka liikelait saatiin selville. Mitä kappalten liikkeet kertovat, mikä on aurinkokunnan koko. Planeettojen liikkeet taivaalla näyttävät monimutkaisilta, koska liikumme myös itse Auringon ympäri. 5

6 Episyklit Keplerin lait r 1 k / e cos f 1 A r f k 1 3 P 3 4 a G( m m )

7 Newtonin vetovoimalaki F r Gm m 1 r r 3 r r 3 Monen kappaleen ongelma; lasketaan numeerisesti Aurinkokunnan koko Keplerin lait antavat vain ratojen kokosuhteet Vähintään yksi etäisyys mitattava suoraan kolmiomittaus (esim. Mars, Eros,...); nyk. tutka, luotaimet, 7

8 Planeettojen löytyminen Havaintolaitteiden kehittyminen mahdollisti yhä himmeämpien kohteiden löytymisen: silmä kaukoputki valokuvaus elektroniset ilmaisimet luotaimet Maata kiertävät satelliitit Planeetat löytyvät Saturnukseen saakka näkyvät paljain silmin Uranus 1781 (William Herschel) Ceres (Piazzi) Neptunus 1846 (Galle / LeVerrier / Adams) Pluto 1930 (Tombaugh) Kuiperin vyöhyke eksoplaneetat Pluto menettää planeetta-asemansa (006); planeettojen määritelmä IAU 8

9 Planeettojen rakenne ja koostumus Planeettojen fysiikka rakenne. Ensimmäiset havainnot koostumuksesta spektroskopian avulla, vasta laskeutujaluotaimin saatiin yksityiskohtaista tietoa koostumuksesta. Planeetat Ennen kaukoputkia ei tietoa planeettojen luonteesta Likimääräiset koot 1700-l. spektroskopian avulla uutta tietoa (rajoitetusti) melko hyvä käsitys jo 1900-l. alkupuolella luotainlennot ja laskeutujat - yksityiskohdat 9

10 Merkittäviä tapahtumia, menetelmiä, laitteita,... Aurinkokeskinen malli, kopernikaaninen vallankumous, 1500-l. Kaukoputken keksiminen, 1600-l. alku Keplerin planeettaliikkeen lait 1600-l. alku Newtonin vetovoimalaki, 1600-l. loppu Uranus, Neptunus, Pluto, pikkuplaneetat taivaanmekaniikan kehitys 1800-l. loppu Merkittäviä... valokuvaus otetaan käyttöön 1800-l. loppu spektroskopia 1800-l. loppu ydinfysiikka, kvanttimekaniikka 1900-l. suhteellisuusteoria 1900-l. radioastronomia, tutkatekniikka 1900-l. satelliitit, luotaimet

11 Merkittäviä... Sputnik 1, 1957, ensimmäinen satelliitti Explorer 1, 1958, van Allenin säteilyvyöt Luna, 1959, ensimmäinen törmäys Kuuhun Luna 3, 1959, kuvat Kuun toiselta puolelta Merkittäviä... Mariner, 196, Venuksen ohilento Mariner 4, 1964, Marsin ohilento Luna 9, 1966, ensimmäinen kuulaskeutuja 11

12 Merkittäviä... Apollo 11, 1969, 1. miehitetty kuulento Venera 7, 1970, pehmeä lasku Venukseen Pioneer 10, 197, Jupiterin ohilento Venera 9 Merkittäviä... Mariner 10, 1974, Merkuriuksen ohilento Viking 1, 1976, tutkimuksia Marsin pinnalla Pioneer Venus 1, 1979, Venuksen 1. kartoitus 1

13 Merkittäviä... Voyager 1,, , Jupiterin, Saturnuksen, Uranuksen ja Neptunuksen ohilennot Tethys Triton Merkittäviä... Galileo, 1989, ensimmäinen lähikuva asteroidista (Gaspra) Galileo 1995, Jupiterin kaasukehä, Jupiterin ja sen kuiden tutkimus 13

14 Merkittäviä... Halley-luotaimet, 1986, lähitiedot komeetasta Ulysses, 1990-, Auringon napa-alueet Near-Shoemaker, 000, laskeutuminen Eroksen pinnalle Merkittäviä... Magellan, 1990-l., Venuksen kartoitus Mars-laskeutujat, kiertolaiset,

15 Merkittäviä... Cassini/Huygens, 005, Saturnus, Titan Vettä Kuussa ja Marsissa, 000-l Iapetus landslide 15