Ηλιακό σύστημα

Σύντομη περιγραφή

Το ηλιακό σύστημα χοντρικά χωρίζεται σε τέσσερις περιοχές: σε αυτή των εσωτερικών (ή Γήινων) πλανητών, με τέσσερις πλανήτες που έχουν στέρεα επιφάνεια και σύσταση παρόμοια με αυτή της Γης (πυρίτιο και σίδηρο), στη Ζώνη των Αστεροειδών, που περιέχει μικρά σώματα, στους εξωτερικούς πλανήτες ή γίγαντες αερίων, με τέσσερις πλανήτες που αποτελούνται κυρίως από αέρια και είναι πολύ μεγαλύτεροι απ' τη Γη και στην εξωτερική περιοχή του Συστήματος, που περιλαμβάνει τον Πλούτωνα, τη Ζώνη του Κάιπερ και το Νέφος του Όορτ.

Ήλιος

Στο κέντρο του ηλιακού συστήματος βρίσκεται ο Ήλιος, ένα κίτρινο αστέρι της κύριας ακολουθίας ηλικίας σχεδόν 5 δισεκατομμυρίων χρόνων.

Ερμής

Αρχίζοντας ένα ταξίδι από τον Ήλιο προς τα έξω για να γνωρίσουμε το Ηλιακό σύστημα, σε απόσταση 0,39 αστρονομικών μονάδων (AU) θα συναντήσουμε τον Ερμή, τον μικρότερο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος. Ο Ερμής είναι γεμάτος κρατήρες, δεν έχει ατμόσφαιρα και, καθώς είναι πολύ κοντά στον Ήλιο, έχει στην επιφάνειά του θερμοκρασίες που αγγίζουν τους 400 °C.Ο Ερμής κινείται πολύ γρήγορα στο διάστημα (37-56 χλμ. το δευτερόλεπτο). Εξαιτίας της μεγάλης ταχύτητας και της μικρής απόστασης από τον Ήλιο, ο πλανήτης αυτός έχει το μικρότερο σε διάρκεια έτος από όλους τους άλλους.

Αφροδίτη

Επόμενος πλανήτης, στις 0,72 AU, είναι η Αφροδίτη. Έχει σχεδόν το ίδιο μέγεθος με τον δικό μας, γι' αυτό παλιά λεγόταν και αδελφός πλανήτης της Γης. Εκτός από το μέγεθος όμως, ως περιβάλλον δεν έχει σχεδόν κανένα κοινό με τον πλανήτη μας. Καλύπτεται από μια πυκνή ατμόσφαιρα θειικού οξέος και διοξειδίου του άνθρακα, με αποτέλεσμα η επιφάνειά της να μην είναι ποτέ ορατή. Περιστρέφεται αργά γύρω από τον άξονά της και η πυκνή της ατμόσφαιρα δημιουργεί ένα ακραίο φαινόμενο θερμοκηπίου, το οποίο κρατά την μέση θερμοκρασία του πλανήτη σε πολύ υψηλά επίπεδα ακόμα και στις περιοχές που, λόγω της αργής περιστροφής γύρω από τον άξονα της (243 γήινες μέρες), δεν φωτίζονται από τον Ήλιο για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Γη

Είναι ο μοναδικός πλανήτης στο σύστημα που έχει θάλασσες (κάτι που υποστηριζόταν παλιότερα για την Αφροδίτη και μέχρι πρόσφατα για το δορυφόρο του Κρόνου, Τιτάνα), ο μόνος με έντονη γεωλογική δραστηριότητα και ο μοναδικός (απ' όσο ξέρουμε μέχρι σήμερα) που φιλοξενεί ζωή. Η ατμόσφαιρά του αποτελείται από άζωτο και οξυγόνο, και είναι ο μεγαλύτερος από τους εσωτερικούς πλανήτες. Είναι ο πρώτος, από τον Ήλιο, πλανήτης ο οποίος έχει φυσικό δορυφόρο, τη Σελήνη.
Ο αστρονομικός συμβολισμός της γης αποτελείται από έναν περικυκλωμένο σταυρό, αναπαριστώντας έναν μεσημβρινό και έναν παράλληλο· μία παραλλαγή, τοποθετεί τον σταυρό πάνω από τον κύκλο (Unicode: ⊕ ή ♁).

Άρης

Στις 1,52 AU βρίσκεται ο Άρης. Έχει την μισή διάμετρο από τη Γη και έχει μια αραιή ατμόσφαιρα από διοξείδιο του άνθρακα. Στην επιφάνειά του έχουν παρατηρηθεί γεωλογικοί σχηματισμοί όπως φαράγγια και κοιλάδες, που σημαίνουν ότι ο πλανήτης ήταν γεωλογικά ενεργός κι ότι κάποτε ήταν θερμότερος και στην επιφάνειά του υπήρχε νερό σε υγρή μορφή (κάτι που επιβεβαιώθηκε τον Μάρτιο του 2007 από τον Ευρωπαϊκό δορυφόρο Mars Express). Θεωρείται ο πλανήτης που μοιάζει πιο πολύ με τη Γη και υπάρχει η περίπτωση να βρεθεί κάποτε ζωή εκεί, ή τουλάχιστον απολιθώματα. Ο Άρης έχει δύο μικρούς φυσικούς δορυφόρους, τον Φόβο και τον Δείμο.

Ζώνη των Αστεροειδών

Το σύνορο που χωρίζει τους εσωτερικούς απ' τους εξωτερικούς πλανήτες είναι η Κύρια Ζώνη Αστεροειδών. Πρόκειται για εκατοντάδες χιλιάδες μικρά σώματα, διαμέτρου από μερικά μέτρα έως εκατοντάδες χιλιόμετρα, που όμως όλα μαζί έχουν μάζα μόλις όσο το ένα χιλιοστό της Γης. Οι αστεροειδείς είναι το υλικό για έναν πλανήτη που τελικά δεν σχηματίστηκε, λόγω της μεγάλης έλξης του Δία, ή από κάποιον πλανήτη που υπήρχε εκεί (ανάμεσα στον Άρη και τον Δία) και για κάποιο λόγο καταστράφηκε και διασπάστηκε σε 7.000 περίπου αστεροειδείς.

Δίας

Ο Δίας, στις 5,2 AU, είναι ο μεγαλύτερος από τους πλανήτες (έχει τη διπλάσια μάζα από όλους τους άλλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος μαζί). Ο Δίας περιστρέφεται τόσο γρήγορα, ώστε η μέρα και η νύχτα του διαρκούν λιγότερο από 10 γήινες ώρες. Η διάμετρός του είναι 11 φορές αυτή της Γης. Αποτελείται από τεράστιες ποσότητες αερίων -κυρίως υδρογόνο και ήλιο- που περιστρέφονται γύρω από ένα μικρό στερεό πυρήνα. Μερικές φορές χαρακτηρίζεται και ως αποτυχημένο άστρο, λόγω ακριβώς της μεγάλης περιεκτικότητας στα δύο αυτά στοιχεία. Είναι τόσο θερμός που θα μπορούσε να λάμπει σαν άστρο, αν ήταν 10 φορές μεγαλύτερος. Είναι γνωστός για την περίφημη Μεγάλη Κόκκινη Κηλίδα, μια καταιγίδα στην ατμόσφαιρά του, που υπάρχει τουλάχιστον από τότε που παρατηρούμε το Δία (και πιθανόν από πολύ πιο πριν). Έχει 79 δορυφόρους, δυο από τους οποίους (η Ευρώπη κι ο Γανυμήδης) είναι πιθανό να έχουν ωκεανούς κάτω από την παγωμένη επιφάνειά τους.

Κρόνος

Ο Κρόνος (9,5 AU) είναι λίγο πιο μικρός (και πολύ πιο ελαφρύς) από τον Δία και του μοιάζει σε αρκετά χαρακτηριστικά. 
Αποτελείται και αυτός κυρίως από αέρια -με λιγότερο υδρογόνο και περισσότερη αμμωνία όμως- έχει και αυτός πολλούς δορυφόρους και είναι γνωστός για τους δακτυλίους του. Ο Δίας μαζί με τον Κρόνο αποτελούν το 93% της μάζας όλων των πλανητών. Είναι ίσως ο πιο εντυπωσιακός απ' τους πλανήτες αλλά κι ο ελαφρύτερος, με μέση πυκνότητα μικρότερη απ' αυτή του νερού. Ο δορυφόρος του Τιτάνας, που είναι μεγαλύτερος απ' τον Ερμή, έχει ατμόσφαιρα από άζωτο και υδρογονάνθρακες και, αν και είναι πολύ ψυχρός, πιθανολογείται ότι μπορεί να φιλοξενεί ζωή. Το σύστημα του Κρόνου θα μελετηθεί τα επόμενα χρόνια από τη διαστημοσυσκευή Κασσίνι - Χόιχενς, που βρίσκεται εκεί από το καλοκαίρι του 2004. Μέχρι σήμερα, έχουν επιβεβαιωθεί οι τροχιές 62 δορυφόρων του πλανήτη, από τους οποίους οι 53 έχουν λάβει όνομα.

Ουρανός

Επόμενος σταθμός ο Ουρανός στις 19,2 AU. Αποτελείται κυρίως από αμμωνία και μεθάνιο, έχει και αυτός δακτυλίους και 27 δορυφόρους. Έχει την ιδιαιτερότητα ότι, σε αντίθεση με τους υπόλοιπους πλανήτες, περιστρέφεται σαν να κυλάει πάνω στην τροχιά του, δηλαδή με τον ένα του πόλο πάντα στραμμένο προς τον Ήλιο. Πιθανολογείται ότι αυτό είναι το αποτέλεσμα μιας κατακλυσμιαίας σύγκρουσης με κάποιο άλλο σώμα, κάτι που επιβεβαιώνεται εν μέρει και από την απουσία διαταραχών στην ατμόσφαιρά του.
Ο Ουίλιαμ Χέρσελ ανακοίνωσε την ανακάλυψή του τις 13 Μαρτίου 1781, επεκτείνοντας για πρώτη φορά στην ιστορία τα όρια του ηλιακού συστήματος. Ο Ουρανός ήταν ο πρώτος πλανήτης που ανακαλύφθηκε με τηλεσκόπιο.

Ποσειδώνας

Τελευταίος μεγάλος πλανήτης είναι ο Ποσειδώνας, σε απόσταση 30 AU από τον Ήλιο. Είναι ο πρώτος πλανήτης που ανακαλύφθηκε βάσει μαθηματικών προβλέψεων για τη θέση του (από τη μελέτη διαταραχών στην τροχιά του Ουρανού). Αποτελείται κυρίως από αέριο μεθανίου, νερού και αμμωνίας και, σε αντίθεση με τον Ουρανό, η ατμόσφαιρά του παρουσιάζει έντονη δραστηριότητα, κάτι απρόσμενο, μιας και βρίσκεται πολύ μακριά από τον Ήλιο και η θερμότητα που λαμβάνει από αυτόν είναι ελάχιστη. Σαν τον Δία, έχει κι αυτός μια χαρακτηριστική κηλίδα στην ατμόσφαιρα, μόνο που η δική του είναι σκούρα μπλε. Για αρκετά χρόνια ήταν ο πιο μακρινός πλανήτης του συστήματος, καθώς η τροχιά του Πλούτωνα μπαίνει μέσα στη δική του. Ο Ποσειδώνας έχει 14 γνωστούς δορυφόρους.

Ζώνη του Κάιπερ-Πλούτωνας

Η ζώνη του Κάιπερ βρίσκεται σε απόσταση 30-50 AU και αποτελείται από μικρά, παγωμένα σώματα. Τα σώματα της ζώνης που, λόγω έλξης από τους μεγάλους πλανήτες, μπαίνουν στο ηλιακό σύστημα λέγονται Κένταυροι.
Ο Πλούτωνας, που βρίσκεται στις 39,5 AU, ήταν ο μικρότερος από τους πλανήτες (με διάμετρο μικρότερη από τη Σελήνη) μέχρι τον αποχαρακτηρισμό του, και αυτός για τον οποίο έχουμε τα λιγότερα στοιχεία. Αποτελεί διπλό σύστημα με το δορυφόρο του Χάροντα (συνολικά ο Πλούτωνας έχει πέντε δορυφόρους). Ο Πλούτωνας θεωρείται πλέον πλανήτης νάνος, μιας και στη Ζώνη του Κάιπερ έχουν ανακαλυφθεί σώματα του ίδιου ή και μεγαλύτερου μεγέθους από αυτόν και αφού το ελάχιστο όριο μεγέθους για πλήρη πλανήτη τέθηκε μεγαλύτερο από αυτόν.

Διασκορπισμένος δίσκος

Ο διασκορπισμένος δίσκος (scattered disc) είναι περιοχή του ηλιακού συστήματος όπου μεταποσειδώνια αντικείμενα διανύουν τροχιές με περιήλια γύρω στις 30-35 AU και αφήλια που ξεπερνούν τις 100 AU. Τα αντικείμενα διασκορπισμένου δίσκου συγκαταλέγονται στα μακρινότερα και πιο ψυχρά αντικείμενα του Ηλιακού συστήματος. Πιστεύεται ότι από εκεί προέρχονται οι κομήτες με βραχεία περίοδο εμφάνισης.

Κομήτες

Οι κομήτες είναι ουράνια σώματα που σε αντίθεση με τους απλανείς αστέρες και τους πλανήτες παρουσιάζουν όψη νεφελώδη, ενώ η ύλη από την οποία συνίστανται επιμηκύνεται υπό μορφή μακριάς κόμης (= μακριά μαλλιά) όταν διέρχονται κοντά από τον Ήλιο. Κάθε κομήτης αποτελείται από τρία μέρη, τον πυρήνα, την κόμη και την ουρά. Οι τροχιές των κομητών είναι ελλειπτικές με εκκεντρότητα που τείνει προς τη μονάδα (1).

Ηλιόπαυση

Ως ηλιόσφαιρα ορίζεται μια τεράστια δομή, ελλειψοειδούς σχήματος, αποτελούμενη από σωματίδια του ηλιακού ανέμου, η οποία περιβάλει τον Ήλιο και τους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος. Σε  απόσταση, οποία ποικίλει από 80 με 100 AU έως 200 AU, βρίσκεται η περιοχή που ονομάζεται όριο κρουστικού κύματος (termination shock). Στο σημείο αυτό τα φορτισμένα σωματίδια του ηλιακού ανέμου επιβραδύνονται ύστερα από σύγκρουση με τα σωματίδια του διαστρικού μέσου καθώς και λόγω μαγνητικών πεδίων. Η περιοχή πέρα από το όριο αυτό ονομάζεται ηλιοσφαιρικός κολεός (heliosheath) και έχει σχήμα οβάλ. 
Το εξωτερικό όριο της ηλιόσφαιρας ονομάζεται ηλιόπαυση. Ως ηλιόπαυση ορίζεται η περιοχή όπου τα εξερχόμενα σωματίδια του ηλιακού ανέμου και τα εισερχόμενα σωματίδια από τη μεσοαστρική περιοχή έχουν ισοδύναμη πίεση. Στη περιοχή της ηλιόπαυσης, το 2009, ανακαλύφθηκε, σε απόσταση σχεδόν 16 δισ. χλμ. από τη Γη, ζώνη από σωματίδια υδρογόνου, τα οποία κάποτε ήταν φορτισμένα θετικά (δηλαδή ήταν σκέτα πρωτόνια). Τα σωματίδια αυτά σχηματίζουν στενή ζώνη, η οποία είναι δύο με τρεις φορές φωτεινότερη από οτιδήποτε άλλο στον ουρανό. Η ανακάλυψη της ζώνης υδρογόνου έγινε από την αποστολή ΙΒΕΧ.
Μέχρι το 2012 υπήρχε η άποψη πως εξωτερικά της ηλιόσφαιρας, στις 230 AU, δημιουργείτο ένα τοξοειδές Κύμα Κρούσης (αγγλ. Bow Shock), εξαιτίας της κίνησης του Ήλιου μέσα στον Γαλαξία. Παρόμοιες περιοχές παρατηρούνται συχνά σε πολλά αστέρια στο σύμπαν. Ωστόσο, με βάση νέα δεδομένα από την αποστολή ΙΒΕΧ το 2012, τα οποία μελετήθηκαν σε σύγκριση με δεδομένα από τις αποστολές Voyager 1 και 2, αποδείχθηκε πως το ηλιακό σύστημα δεν δημιουργεί τέτοια περιοχή, πιθανόν λόγω της μικρότερης ταχύτητας (52.000 μίλια την ώρα, έναντι των 59.000 μιλίων την ώρα που πιστεύαμε ως τότε), με την οποία κινείται αυτή τη στιγμή ο Ήλιος στο διαστρικό μέσο.

Νέφος του Όορτ

Τελικό σύνορο του Συστήματος είναι το υποθετικό Νέφος του Όορτ. Είναι παρόμοιο με τη Ζώνη του Κάιπερ όσον αφορά τα σώματα που το αποτελούν, βρίσκεται όμως πολύ πιο μακριά, στις 50.000-100.000 AU, και σχηματίζει σφαίρα που περικλείει το ηλιακό σύστημα, ενώ η Ζώνη του Κάιπερ είναι περιορισμένη στην εκλειπτική. Από εκεί θεωρείται ότι προέρχονται οι κομήτες με μεγάλες περιόδους, όπως ο Κομήτης του Χάλεϋ.
Τυπικά, το όριο του Ηλιακού συστήματος είναι εκεί που η βαρύτητα του Ήλιου παίζει μικρότερο ρόλο από τη βαρύτητα άλλων σωμάτων ή του Γαλαξία, δηλαδή πρακτικώς στα μισά της απόστασης μέχρι το πιο κοντινό άστρο. Εναλλακτικά, το ηλιακό Σύστημα τελειώνει εκεί που το μαγνητικό πεδίο του Γαλαξία γίνεται ισχυρότερο από το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου, και δημιουργείται κρουστικό κύμα με τον ηλιακό άνεμο (ηλιόπαυση).

Σχηματισμός και εξέλιξη

Το ηλιακό σύστημα δημιουργήθηκε από την κατάρρευση ενός τεράστιου μοριακού νέφους πριν από 4,568 δις έτη. Το αρχικό νέφος είχε διαστάσεις αρκετών ετών φωτός και δημιούργησε πολλά άστρα. Καθώς η περιοχή που θα γινόταν το ηλιακό σύστημα, γνωστή ως προηλιακό νέφος, κατέρρευσε, η διατήρηση της στροφορμής το ανάγκασε να περιστραφεί ταχύτερα. Το κέντρο στο οποίο συγκεντρώθηκε η περισσότερη μάζα γινόταν όλο και θερμότερο από το δίσκο, ο οποίος το περιέβαλλε. Καθώς το συρρικνωμένο νεφέλωμα περιστρεφόταν, σχηματίστηκε ένας πρωτοπλανητικός δίσκος με διάμετρο 200 AU και ένα καυτό πρώταστρο στο κέντρο. Οι πλανήτες σχηματίστηκαν από συσσώρευση υλικού από αυτό το δίσκο. Μέσα στα επόμενα 50 εκατομμύρια χρόνια, οι συνθήκες στον Ήλιο επέτρεψαν την εκκίνηση θερμοπυρηνικής σύντηξης στον πυρήνα του. Από αυτό το σημείο και για τα επόμενα 10 δισεκατομμύρια χρόνια ο Ήλιος θα ανήκει στην κύρια ακολουθία. Το ηλιακό σύστημα θα έχει αυτή τη μορφή που έχει σήμερα μέχρι ο Ήλιος να εξελιχθεί σε ερυθρό γίγαντα. Αυτό αναμένεται να συμβεί σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια.