Het zonnestelsel: welke hemellichamen omvat het?

Eén ster, acht planeten. Allen zijn onderdeel van een groter geheel: het zonnestelsel. Een stelsel zo groot dat een mens niet in staat is het volledig te vatten. Naast deze negen pilaren omvat het zonnestelsel ook nog een onmetelijk aantal andere objecten: dwergplaneten, manen en ongecategoriseerde lichamen. Omdat het zonnestelsel, ondanks zijn gigantische afmetingen, het dichtstbijzijnde sterrenstelsel is, we zijn er zelfs onderdeel van, werd het al uitvoerig bestudeerd. Toch zijn er nog heel wat geheimen.

Inhoud

• Het zonnestelsel: algemeen
• De zon
• De planeten
• Andere hemellichamen: Asteroïdengordel, Kuipergordel en Oortwolk

Het zonnestelsel: algemeen

Onze thuisbasis, het zonnestelsel, is ondertussen al 4,5 miljoen jaar oud. Als men over een bepaald planetenstelsel spreekt, dan heeft men het over alle objecten die de aantrekkingskracht van een bepaalde ster ondervinden. Zo ook in ons zonnestelsel. Een eenvoudig voorbeeld is de Aarde. Omdat deze rond de zon draait, en dus wordt beïnvloed door de aantrekkingskracht van de zon, bevindt hij zich in het zonnestelsel. Hoe ver de aantrekkingskracht van de zon reikt is niet exact bekend, maar men vermoedt dat het hier om een afstand van 2 lichtjaar (+/- 19 biljoen kilometer) gaat. De hypothetische Oortwolk wordt vaak als grens gekozen. Let wel: dit wil niet zeggen dat het licht afkomstig van de zon hier plotseling stopt, enkel dat de invloed van haar zwaartekracht vanaf hier te verwaarlozen is.

Hoe groot het zonnestelsel ook moge zijn, het is natuurlijk maar een klein deeltje van het immense heelal. Ons planetenstelsel maakt deel uit van het veel grotere sterrenstelsel genaamd: de Melkweg. De Melkweg is een spiraalvormige schijf, die onderverdeeld wordt in verschillende armen. Ons zonnestelsel bevindt zich in één van die armen: de Orion-arm. De Melkweg wordt vermoedelijk samengehouden door een centraal object met een extreem grote aantrekkingskracht, men vermoedt dat het hier over een superzwaar zwart gat gaat. De sterren draaien rond dit object, net zoals planeten rond een ster. Tijdens zijn traject rond dit superzwaar object, haalt het zonnestelsel een snelheid van 220 km/s. Zo legt het in 225-250 miljoen jaar een volledig traject af. Na observatie bleek ook dat ons zonnestelsel niet mooi binnen de schijf van het melkwegstelsel blijft. Nee, het oscilleert zacht, waardoor het nu weer boven, dan weer onder de schijf terecht komt.

De massa van het zonnestelsel komt, zoals verwacht, voornamelijk van de zon. Deze is verantwoordelijk voor maar liefst 99% van de totale massa van ons planetenstelsel. In vergelijking: de Aarde telt mee voor een luttele 0,0003%. Andere zwaargewichten zijn de twee gasreuzen Jupiter en Saturnus. Alles wat zich tussen de planeten en andere grote objecten bevindt noemt men interplanetaire materie. Deze bestaat vooral uit gas- en stofdeeltjes, maar men kan er ook kosmische straling en plasma (afkomstig van de zon) terugvinden.

Om een betere kijk te hebben op het zonnestelsel werd het opgedeeld in drie verschillende secties en een rand.

De eerste regio: de binnenplaneten

De eerste regio omvat de vier binnenste, terrestrische planeten. Dit zijn Mercurius, Venus, Aarde en Mars. Naast deze vier planeten kan men in de eerste regio ook nog de asteroïdengordel, die zich tussen Mars en Jupiter bevindt, en Ceres, een dwergplaneet, aantreffen.

De tweede regio: de buitenplaneten

De tweede regio omvat de vier buitenste planeten. Dit zijn Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Naast deze gas- en ijsreuzen omvat deze regio ook nog de Centaur-planetoïden, die grotendeels uit ijs bestaan. Ze zijn een mengeling van kometen en planetoïden.

De derde regio en de rand

De derde regio omvat alles tussen Neptunus en de rand van het zonnestelsel. Hier bevindt zich de Kuipergordel. Deze gordel lijkt op de Asteroïdengordel, maar bestaat in tegenstelling tot voorgaande vooral uit objecten van ijs. De ex-planeet Pluto kun je hier ook terugvinden. De derde regio gaat over in de rand, waar we de heliosfeer, de geïsoleerde objecten en de hypothetische Oortwolk tegenkomen.

De zon

De zon is de hoofdrolspeelster van het zonnestelsel. Haar aantrekkingskracht zorgt ervoor dat alle onderdelen van het zonnestelsel bij elkaar blijven. Een andere belangrijke rol van de zon is het voorzien van licht en energie aan de Aarde, waardoor er leven mogelijk is.

De zon bestaat uit twee lagen: de binnenlaag en de buitenlaag. Deze twee lagen werden op zich ook weer onderverdeeld in verschillende lagen. Zo bevat de binnenlaag de kern, de radioactieve zone en de convectiezone. Dit onderscheid werd gemaakt doordat er een groot fysisch onderscheid is tussen de verschillende zones. In de buitenlaag vinden we de fotosfeer, de chromosfeer, de transitieregio en de corona.

De binnenste lagen

De kern
In de kern van de zon is het warm genoeg om kernfusie plaats te doen vinden. Per seconde wordt een gigantische hoeveelheid waterstof omgezet in helium. Tijdens deze reactie gaat er een bepaalde massa, ongeveer 4-5 miljoen ton, verloren. Deze massa werd omgezet in energie (E=mc^2). De temperatuur in de kern van de zon is ongeveer 15 miljoen graden Celsius.

De radioactieve zone
De radioactieve zone is de laag rond de kern. De energie geproduceerd in de kern heeft, zelfs met een snelheid gelijk aan het licht, ongeveer een miljoen jaar nodig om door deze zone te raken. Dit komt omdat de zon hier een erg hoge dichtheid heeft. De fotonen, energiedragers van de zon, botsen continu op andere materie, waardoor ze zich zigzaggend moeten verplaatsen. Tijdens deze overgang zal de temperatuur dalen van 15 miljoen graden Celsius tot 1,5 miljoen graden Celsius.

De convectiezone
In de convectiezone verplaatst de energie zich niet meer met behulp van radiatie, maar met behulp van convectie. De warme onderkant van deze laag stijgt naar boven, terwijl de afgekoelde bovenkant naar beneden zakt. Zo is er een continue toevoer van warmte naar de bovenkant. Aan de bovenkant van de convectiezone zal de temperatuur opnieuw heel wat lager liggen.

De buitenste lagen

De fotosfeer
De fotosfeer kan worden gezien als het oppervlak van de zon. In de fotosfeer zal de temperatuur zakken van ongeveer 6200 graden Celsius tot ongeveer 4200 graden Celsius. Dit is de koudste plaats op de zon. De fotosfeer zorgt daarnaast voor bijna al het waarneembare ligt. (Footos is Grieks voor licht.)

De chromosfeer
De chromosfeer is de eerste laag waar de temperatuur warmer wordt naarmate je verder gaat van de zon. Hier zal de temperatuur opnieuw stijgen tot ongeveer 7800 graden Celsius.

De transitieregio
De transitieregio wordt gekenmerkt door een abrupte stijging in temperatuur. Over een afstand van maar honderd kilometer stijgt de temperatuur bijna 500.000 graden Celsius. Deze laag is dan ook een duidelijke afscheiding tussen de chromosfeer en de corona.

De corona
De corona is de buitenste laag van de zon. De temperatuur varieert hier tussen de 500.000 en enkele miljoenen graden Celsius. De corona zelf heeft erg weinig licht, waardoor deze doorgaans niet met het blote oog te zien is. Tijdens een totale zonsverduistering kan men de corona wel waarnemen: de verschillende vlammen die rond de verduisterde zon te zien zijn, maken deel uit van deze laag.

De planeten

Wat is een planeet?

Volgens de IAU (International astronomical Union) moet een object aan de volgende voorwaarden voldoen om als planeet te worden beschouwd (volgens resolutie B5):

• Het object draait rond de zon
• Heeft voldoende massa om in een hydrostatisch evenwicht te blijven (lees: is rond).
• Heeft de omgeving van zijn traject rond de zon schoongemaakt.

De verschillende soorten

Terrestrische planeten
Het oppervlak van een terrestrische planeet is opgebouwd uit vaste stoffen. In het zonnestelsel zijn de vier planeten het dichtst bij de zon terrestrische planeten.

Gasreuzen
Een gasreus is een planeet die voornamelijk uit gas bestaat. Deze planeten worden reuzen genoemd omdat ze vaak een erg grote diameter hebben.

IJsreuzen
Een ijsreus ligt qua formaat ergens tussenin de terrestrische planeten en gasreuzen. Deze planeten bestaan uit een lager percentage gas dan de gasreuzen en bezitten dus nog steeds een groot deel zwaardere stoffen.

De planeten, opgelijst volgens gemiddelde afstand van de zon
Mercurius

• Soort planeet: terrestrisch
• Gemiddelde temperatuur: -180°C tot 430°C
• Volume: 6*10^10 km^3
• Gewicht: 3,3*10^23 kg
• Manen: /
• Afstand tot zon: +/- 60.000.000 km
• Lengte dag: 59 aardedagen
• Lengte jaar: 88 aardedagen

Mercurius bevindt zich erg dicht bij de zon. Zo dicht zelfs dat, als je op het oppervlak van Mercurius zou staan, de zon drie keer zo groot zou lijken als hier op Aarde. Hierdoor varieert de temperatuur er erg sterk. De kant die naar de zon gericht is wordt vaak warmer dan 400°C, terwijl de andere kant zwaar onder het nulpunt duikt. In tegenstelling tot de Aarde heeft Mercurius geen beschermende atmosfeer, waardoor meteorietinslagen er vaak grote kraters vormen. Qua formaat kan Mercurius vergeleken worden met onze maan. (Mercurius is net iets groter.)

Venus

• Soort planeet: terrestrisch
• Gemiddelde temperatuur: 462°C
• Volume: 9,28*10^11 km^3
• Gewicht: 4,86*10^24 kg
• Manen: /
• Afstand tot zon: 108.000.000 km
• Lengte dag: 243 aarddagen
• Lengte jaar: 225 aarddagen

Venus is één van de twee planeten die van oost naar west roteert in plaats van omgekeerd. Zijn rotatie duurt ook het langst van alle planeten, waardoor Venus de langste dag van het zonnestelsel heeft. Een rotatie duurt maar liefst 243 aarddagen. Een jaar op Venus duurt daarentegen maar 225 aarddagen, waardoor de dagen langer zijn dan de jaren. De atmosfeer van Venus bestaat vooral uit koolstofdioxide en is dicht genoeg om de meeste meteorieten tegen te houden. Omdat enkel de grote meteoren niet opbranden voor ze het planeetoppervlak bereiken zijn de meeste kraters aan het oppervlak van Venus behoorlijk groot.

Aarde

• Soort planeet: terrestrisch
• Gemiddelde temperatuur: -88°C tot 58°C
• Volume: 1,08*10^12 km^3
• Gewicht: 5,9722*10^24 kg
• Manen: maan
• Afstand tot zon: 1,496*10^8 km
• Lengte dag: 23,9 uur
• Lengte jaar: 365,25 aarddagen

De Aarde is de enige planeet die niet vernoemd werd naar een Griekse of Romeinse god. De planeet bestaat uit vier lagen: een binnenkern, een buitenkern, een mantel en een korst. De temperatuur aan het oppervlak en de aanwezigheid van water (+extra factoren) zorgen ervoor dat leven op Aarde mogelijk is. De Aarde bezit een atmosfeer die zijn oppervlak niet enkel beschermt tegen de schadelijke straling van de zon maar ook tegen meteorietinslagen. Meteoren branden meestal op vooraleer ze het oppervlak bereiken. De Aarde bezit ook één maan, die de maan werd genoemd. Deze zorgt ervoor dat het klimaat op Aarde relatief stabiel blijft. De afstand tussen de maan en de Aarde bedraagt gemiddeld 384.400 km.

Mars

• Soort planeet: terrestrisch
• Gemiddelde temperatuur: -153°C tot 20°C
• Volume:1,6*10^11 km^3
• Gewicht: 6,4169*10^23 kg
• Manen: Phobos, Deimos
• Afstand tot zon: 2,28*10^8 km
• Lengte dag: 24u 37 min
• Lengte jaar: 286 aarddagen

Mars wordt ook wel de rode planeet genoemd. Dit komt omdat de ijzermineralen in de grond er beginnen te roesten. Dit roest heeft de grond een roodachtige kleur. Mars is ook de planeet waarop men experimenten wil doen betreffende het leven op een andere planeet. Door de relatief dichte locatie is Mars een ideaal proefkonijn. Nochtans is Mars erg vijandig tegenover mensen. Continue stofstormen teisteren het oppervlak, de atmosfeer is er erg dun en er is geen drinkbaar water aanwezig. Het ligt wel binnen de grenzen van de mensheid om de temperaturen op Mars te overleven, indien de juiste technologie gebruikt wordt.

Mars bezit twee manen: Phobos en Deimos. Deze zijn erg klein in vergelijking met de maan. Phobos heeft een diameter van slechts 22,2 km en Deimos is nog kleiner, met een diameter van 12,6 km. Het duurde dan ook erg lang, tot 1877, voordat deze manen ontdekt werden.

Jupiter

• Soort planeet: gasreus
• Gemiddelde temperatuur: -120°C
• Volume: 1,43*10^15 km^3
• Gewicht: 1,898*10^27 kg
• Manen: 63 + extra, enkele wachten nog op bevestiging
• Afstand tot zon: 7,78*10^8 km
• Lengte dag: 9,8 uur
• Lengte jaar: 4333 aarddagen

Jupiter is de grootste planeet in ons zonnestelsel. Omdat Jupiter grotendeels uit gas bestaat, is hij ook de eerste planeet die onder de gasreuscategorie valt. Net zoals de vier andere grote planeten heeft Jupiter ringen, maar deze zijn bijna niet zichtbaar omdat ze uit zwarte deeltjes bestaan. Leven op Jupiter is helemaal niet mogelijk, maar leven op enkele van zijn manen zou mogelijk kunnen zijn. Sommige manen vertonen namelijk tekenen die kunnen wijzen op de aanwezigheid van water. Omdat Jupiter zo gigantisch is, wekt hij een groot magnetisch veld op. Hierdoor vangt de planeet als het ware alle geladen deeltjes om zich heen, waarna hij ze katapulteert naar zijn dichtste manen. Deze deeltjes zijn een gevaar voor ruimtetuigen die langs Jupiter passeren. Door zijn groot magnetisch veld heeft Jupiter het meest spectaculaire noorderlicht van het zonnestelsel.

Saturnus

• Soort planeet: gasreus
• Gemiddelde temperatuur: -133°C
• Volume: 8,27 *10^14 km^3
• Gewicht: 5,68*10^26 kg
• Manen: 65 bekend
• Afstand tot zon: 1,4*10^9 km
• Lengte dag: 10 uur 32 min
• Lengte jaar: 29,46 aardjaren

Saturnus staat vooral bekend om zijn majestueuze ringen. Deze ringen bestaan niet enkel uit erg kleine brokstukken de grote van zandkorrels, maar ook uit gigantische brokken zo groot als een huis. Men vermoedt dat de brokstukken afkomstig zijn van objecten die door de gigantische zwaartekracht van Saturnus uiteen werden gescheurd. Deze zwaartekracht is zo sterk dat een ruimteschip meteen in elkaar gedrukt zou worden.

Uranus

• Soort planeet: ijsreus
• Gemiddelde temperatuur: -205°C
• Volume:6,83*10^13 km^3
• Gewicht: 8,68*10^25 kg
• Manen: 27 bekende
• Afstand tot zon: 2,9*10^9 km
• Lengte dag: 17 uur 14 min
• Lengte jaar: 84 aardjaren

Uranus is de blauwe planeet, wat erg toepasselijk als je zijn temperatuur in rekening brengt. Deze kleur heeft de ijsreus te danken aan het methaangas dat zich in zijn atmosfeer bevindt. Als zonlicht bij Uranus komt absorbeert dit methaangas alle rode deeltjes van het licht. Hierdoor ontstaat er een blauwgroene gloed. De wind op Uranus is ook heel wat sterker dan bij ons op Aarde. Men kan al snel windsnelheden van 900 kilometer per uur waarnemen. In combinatie met de ijzig koude temperatuur maakt dit van Uranus een onleefbare planeet.

Neptunus

• Soort planeet: ijsreus
• Gemiddelde temperatuur: -220°C
• Volume: 6,3*10^13 km^3
• Gewicht: 1,02*10^26 kg
• Manen: 14 bekend
• Afstand tot zon: 4,5*10^9 km
• Lengte dag: 16u 6min
• Lengte jaar: 165 aardjaren

Neptunus doet er zo lang over om één rotatie rond de zon te maken, dat dit nog maar één keer gebeurd is sinds zijn ontdekking in 1846. Net zoals Uranus heeft Neptunus een blauwe gloed. Ook dit komt door de aanwezigheid van methaangas in de atmosfeer. Een groot verschil met Uranus is de windsnelheid, die hier nog hoger ligt. Wind bereikt hier snelheden tot 2000 km/u.

Dwergplaneten

Een dwergplaneet kreeg van de IAU een andere definitie dan een planeet, zijnde:

• Het object draait rond de zon
• Heeft voldoende massa om in een hydrostatisch evenwicht te blijven (lees: is rond).
• Heeft de omgeving van zijn traject om de zon NIET schoongemaakt.
• Is geen satelliet. (Een satelliet is een object dat om een ander object, dat niet de zon is, draait. De maan is hier een voorbeeld van.)

Bekende voorbeelden van dwergplaneten zijn: Pluto, Eris, Ceres, Haumea en Makemake.

Andere hemellichamen: Asteroïdengordel, Kuipergordel en Oortwolk

Asteroïdengordel

De Asteroïdengordel ligt tussen Mars en Jupiter. Deze locatie heeft zijn naam te danken aan de vele asteroïden die zich hier bevinden. In de Asteroïdengordel bevindt zich ook één dwergplaneet: Ceres. Ondanks het feit dat er erg veel Asteroïden zijn in deze gordel, maken ze geen groot deel uit van het zonnestelsel: indien we alle asteroïden op een weegschaal zouden leggen, dan zouden we merken dat de maan nog steeds zwaarder is.

Kuipergordel

De Kuipergordel bevindt zich buiten het traject van Neptunus. Pluto is één van de meest bekende hemellichamen in de Kuipergordel, wegens zijn voormalige statuut als planeet. Men vermoedt dat de Kuipergordel bestaat uit de overblijfselen van de vorming van het zonnestelsel. Informatie over de objecten in de Kuipergordel is vaak moeilijk te ontdekken, wegens zijn verre ligging. Men denkt dat er miljoenen objecten te vinden zijn, variërend van erg groot tot erg klein. De Kuipergordel werd gebruikt om het bestaan van een negende planeet, planeet X, te verantwoorden. Het bestaan van deze negende planeet is echter nog niet bewezen.

Oortwolk

De Oortwolk is een hypothetische, onontdekte zone rondom het zonnestelsel, het is er dus geen onderdeel meer van. Deze zone zou waarschijnlijk bestaan uit een dikke laag gevuld met brokstukken van ijs. Het bestaan van deze zone werd voorgesteld nadat enkele kometen met een erg lange periode, dit zijn kometen die duizenden jaren nodig hebben om een traject rond de zon af te leggen, werden waargenomen. Deze kometen zouden afkomstig kunnen zijn uit deze hypothetische Oortwolk.