Solsystemet

stående=1.5|mini|Solsystemet i naturliga färger, bilder och skala. stående=1.5|mini|Planeter och dvärgplaneter i solsystemet. Planeternas storlek är i skala, men inte det relativa avståndet till solen. miniatyr|stående|En ramsa från 1950-talet för att lära sig planeternas namn, och ordning från solen räknat. Solsystemet är det vardagliga namnet på vårt planetsystem där bland annat solen, jorden och månen ingår. Det består av solen och de himlakroppar som den binder till sig genom sin gravitation och har sitt ursprung i en gravitationell kollaps av ett gigantiskt gas- och stoftmoln för 4,5 miljarder år sedan.

Runt solen kretsar en rad objekt i en nästan cirkulär skiva i ekliptikan. Med undantag från solen finns merparten av solsystemets massa i de åtta planeterna, vars omloppsbanor är nästan cirkulära. De fyra mindre inre planeterna är Merkurius, Venus, jorden och Mars, vilka kallas stenplaneterna och mest består av sten och metall. De fyra yttre planeterna är Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus som kallas gasjättarna och som mestadels består av väte och helium och är mycket tyngre och större än stenplaneterna.

Det finns två områden med mindre kroppar: asteroidbältet, som ligger mellan Mars och Jupiter, består av mindre kroppar som har vissa likheter med stenplaneterna då de till största delen består av sten och metall; Kuiperbältet, som ligger bortom Neptunus omloppsbana, består huvudsakligen av fruset vatten, ammoniak och metan. Inom dessa bälten finns det speciella objekt: Ceres, Pluto, Haumea, Makemake och Eris som betecknas dvärgplaneter, då de är tillräckligt stora för ha blivit runda som en konsekvens av sin egen gravitation. På ett avstånd av 0,8–1,6 ljusår från solen antar man att det finns vad man kallar Oorts kometmoln som tros vara ursprunget till de långperiodiska kometerna.

I solsystemet finns det grupper av mindre kroppar såsom kometer, centaurer och damokloider, interplanetärt stoft som färdas mellan dessa områden, medan solvinden, ett flöde av plasma från solen, skapar en bubbla i det interplanetära mediet som kallas heliosfären. Detta sträcker sig ut till mitten av det område som kallas scattered disc, ett område i anslutning till Kuiperbältet.

Sex av planeterna och fyra av dvärgplaneterna har naturliga satelliter eller månar i omloppsbana. Var och en av de fyra yttre planeterna har en planetarisk ring av damm och andra partiklar.

Upptäckt och utforskning

Under en stor del av mänsklighetens historia har, med ett fåtal undantag, solsystemets existens varit okänd. En förekommande uppfattning var att jorden låg stationär i universums mitt och var något helt annat än de förmodade gudomliga eller andliga objekten som rörde sig över himlen. Dock spekulerade bland andra den indiska astronomen Aryabhata och den grekiska filosofen Aristarchos i en heliocentrisk världsbild, det vill säga att solen var i centrum och att jorden rörde sig runt denna. Men det var 1500-talsastronomen Nicolaus Copernicus som först kunde utveckla en matematisk modell som förutsade de olika himlakropparnas rörelser i solsystemet. Under 1600-talet kunde astronomerna Galileo Galilei, Johannes Kepler och Isaac Newton fortsätta bygga på Copernicus modell, vilket efterhand ledde till en allmän acceptans av att jorden rör sig runt solen och att de andra planeterna styrs av samma fysiska lagar som styr jorden.

Förbättringar av de första primitiva teleskopen ledde till en accelererande takt av upptäckter av både större och mindre himlakroppar i solsystemet, däribland de båda planeterna Uranus och Neptunus samt otaliga asteroider. På senare tid har bättre utrustning givit allt mer detaljerade studier av solsystemets himlakroppar, såsom berg, dalar och kratrar samt väderfenomen som molnbildning och sandstormar.

Struktur miniatyr|De relativa massorna av solsystemets planeter. Jupiter och Saturnus dominerar med sina 71% respektive 21% av den totala massan. Merkurius och Mars, vardera med mindre än 0,1% av massan, är inte synliga i den här skalan. mini|stående=1.5|Skalenlig avbildning av solsystemets himlakroppars omloppsbanor (medurs med start ovan till vänster) Den dominerande kroppen i solsystemet är solen, en huvudseriestjärna av spektralklass G2, som innehåller 99,86% av solsystemets totala kända massa och dominerar gravitationellt. Jupiter och Saturnus, de två största kropparna i en bana runt solen, står tillsammans för över 90% av solsystemets återstående massa.

De flesta större objektens banor runt solen ligger nära ekliptikan, det vill säga i samma plan som jordens omloppsbana. Planeterna ligger mycket nära ekliptikan, medan kometer och objekt i Kuiperbältet ofta har avsevärda vinklar mot ekliptikan.

Samtliga planeter och de flesta övriga objekten i solsystemet har en bana runt solen i samma riktning som solens rotation (moturs, sett från ovanför solens nordpol). Det finns undantag, till exempel Halleys komet.

Keplers lagar beskriver olika objekts omloppsbanor runt solen. Enligt dessa färdas varje objekt längs en ellips med solen i en brännpunkt. Objekt nära solen (med kortare halv storaxel) har kortare år än objekt längre bort. För en elliptisk omloppsbana varierar avståndet från solen över objektets år. Den närmaste punkten från solen kallas för perihelium medan punkten längst bort kallas aphelium. Varje objekt rör sig som snabbast vid sitt perihelium och som långsammast vid sitt aphelium. Planeternas omloppsbanor är nästan cirkulära, men många kometer, asteroider och Kuiperbältsobjekt följer mycket elliptiska banor.

För att kunna illustrera solsystemet i samma bild visas ofta planeternas banor med lika avstånd från varandra. I verkligheten ökar generellt sett avstånden ju längre ut i solsystemet man rör sig. Till exempel befinner sig Venus cirka 0,33 AU från Merkurius, medan Saturnus befinner sig 4,3 AU längre ut än Jupiter och Neptunus 10,5 AU från Uranus.

De flesta planeterna i solsystemet har egna system med månar, för jätteplaneterna kan det påminna om solsystem i miniatyr. Vissa av månarna är nästan lika stora eller till och med större än den minsta planeten Merkurius. De flesta befinner sig i en så kallad bunden rotation, där ena sidan av månen hela tiden är vänd mot planeten. Vår egen måne är ett exempel på detta. De fyra största planeterna har även planetariska ringar som i huvudsak består av små finkorniga partiklar som rör sig runt planeten.

Terminologi Informellt delas solsystemet ibland in i separata områden. Det inre solsystemet innefattar de fyra stenplaneterna och asteroidbältet och planeterna där kallas inre planeter. Det yttre solsystemet ligger bortom asteroidbältet, med de fyra gasjättarna och planeterna där kallas yttre planeter. Sedan upptäckten av Kuiperbältet räknas de yttersta delarna, bortom Neptunus, som ett eget område.

Planeterna delas även in i två grupper beroende på hur deras banor ligger i förhållande till jordens bana. De två innersta planeterna Merkurius och Venus, vars banor ligger innanför jordens bana, kallas för undre planeter, medan planeterna från Mars och utåt kallas övre planeter. Sett från jorden kan en undre planet aldrig stå i opposition mot solen, och en övre planet kan aldrig stå i undre konjunktion. Jorden är varken en undre eller en övre planet utan är den planet från vilken vi — i alla fall än så länge – observerar de andra planeterna. När den dagen eventuellt kommer då människor permanent bor på någon annan planet än jorden kommer det sett från den planeten att bli en annan uppdelning i undre och övre planeter.

Dynamiskt och fysiskt klassificeras objekt som kretsar runt solen i: planeter, dvärgplaneter, småplaneter och kometer. En planet är en himlakropp som kretsar kring solen och som har tillräcklig massa för ha blivit sfärisk samt har rensat sin egen omloppsbana från mindre objekt. Genom denna definition har solsystemet åtta kända planeter: Merkurius, Venus, jorden, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus. Pluto når inte upp till denna definition då den inte har rensat det omgivande Kuiperbältet från andra mindre himlakroppar. En dvärgplanet är en himlakropp i omloppsbana runt solen som är stor nog att ha blivit sfärisk genom sin egen gravitation men som inte har rensat sin omgivning från planetesimaler och inte är en satellit. Genom denna definition har solsystemet fem kända dvärgplaneter: Ceres, Pluto, Haumea, Makemake och Eris. Andra objekt som kan komma att klassificeras som dvärgplaneter är Sedna, Orcus, och Quaoar. Dvärgplaneter med omloppsbanor utanför Neptunus brukar kallas för "plutoider". Övriga objekt i omloppsbana kallas småplaneter eller kometer.

stående=1.5|mini|vänster|Solsystemets regioner (eller zoner): det inre solsystemet, asteroidbältet, jätteplaneterna och Kuiperbältet. Storlekar och banor är inte skalenliga.

Inom den planetära astronomin används termerna gas, is och sten för att beteckna de olika typer av material som man hittar i solsystemet. Sten används för att beskriva material med hög smältpunkt (högre än 500 K), såsom silikater. Sådana material är dominerande i det inre solsystemet bland stenplaneterna och asteroiderna. Med gas menar man material med låg smältpunkt, till exempel atomiskt väte, helium och ädelgaser. Dessa material dominerar mellanregionen där Jupiter och Saturnus mestadels består av sådant material. Med is menar man fruset vatten, metan, ammoniak och koldioxid som har smältpunkter på upp till några hundra kelvin. De flesta av gasjättarnas satelliter, planeterna Uranus och Neptunus samt det stora antalet mindre objekt som finns bortom Neptunus omloppsbana, består mestadels av sådant material. Med beteckningen flyktiga material menas sammantaget allt material med låg smältpunkt (mindre än några hundra Kelvin), inkluderande både gas och is, som i olika former kan hittas på ett flertal ställen i solsystemet.

Solen

Solen är stjärnan i solsystemet och det är runt den som de övriga delarna i solsystemet kretsar. Dess stora massa på 332 830 jordmassor (1 047 jupitermassor) ger dess innandöme en densitet som är hög nog för att upprätthålla fusion. Fusionen avger enorma mängder energi som till slut lämnar solens yta som elektromagnetisk strålning, bland annat som synligt ljus.

Solen klassificeras som en måttligt stor gul dvärg. Trots det är den relativt stor och ljusstark, och större än 85 procent av övriga stjärnor i Vintergatan.

Genom klassificering i det så kallade Hertzsprung–Russell-diagrammet, en graf som prickar ut ljusstyrkan hos stjärnor gentemot deras yttemperatur, framgår det att solen ligger precis i mitten av den så kallade huvudserien. Stjärnor som är varmare och ljusstarkare är ovanliga medan kyligare och ljussvagare är vanliga.

På grund av att solen befinner sig i mitten av den så kallade huvudserien tros den befinna sig i sin krafts dagar för en stjärna då den ännu inte har gjort slut på sitt förråd av väte som används vid fusionen. Solen lyser numera starkare än tidigare i sin historia – ursprungligen lyste den med cirka 70 procent av dagens ljusstyrka.

Solen är en population I-stjärna och bildades under de senare delarna av universums tillväxt. Den innehåller därför fler beståndsdelar som är tyngre än väte och helium ("metaller" i astronomiskt språkbruk) än äldre population II stjärnor.

De beståndsdelar som är tyngre än väte och helium bildades i kärnorna i uråldriga exploderade stjärnor, så det var en förutsättning att första generationens stjärnor dog för att universum skulle berikas med dessa atomer. De äldsta stjärnorna innehåller endast små mängder metaller, medan nyare stjärnor har betydligt större mängder. En hög metallicitet tros ha varit avgörande för att solen har utvecklat ett planetsystem, eftersom planeter formas genom ackretion av metaller.

Interplanetära mediet