Aurinkokunta

Aurinkokunta on Auringon ja kaikkien Aurinkoa kiertävien kappaleiden, kuten planeettojen, kuiden, kääpiöplaneettojen, asteroidien, meteoroidien, komeettojen ja transneptunisten kohteiden muodostama järjestelmä.
Aurinkokunnan planeetat ovat Auringosta poispäin lukien Merkurius, Venus, Maa, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus. Neljä sisintä planeettaa ovat kiviplaneettoja, neljä ulointa kaasuplaneettoja.
Aurinkokunnan iäksi on arvioitu noin 4,6 miljardia vuotta. Myös muilla tähdillä on havaittu omia eksoplaneettojen muodostamia planeettakuntia.
Sijainti Linnunradassa.
Aurinkokunta sijaitsee noin 25 000 valovuoden päässä kotigalaksimme Linnunradan keskustasta Orionin haarassa, joka on yksi Linnunradan pienistä sivuhaaroista. Aurinkokunta kiertää Linnunradan keskustaa 220 kilometrin sekuntivauhdilla, ja yksi kierros eli ”galaktinen vuosi” kestää 225 miljoonaa vuotta.
Aurinkokunnan ympyränmuotoinen kiertorata Linnunradan keskuksen ympäri on poikkeuksellinen ja teorian mukaan hyödyllinen elämän kannalta. Koska aurinkokunnan ratanopeus vastaa Linnunradan kierteishaarat muodostavan tiheysaallon nopeutta, aurinkokunta on pysynyt spiraalihaarojen ulkopuolella ja välttynyt supernovien säteilyltä, jota tiheämmissä kierteishaaroissa tapahtuu useammin ja joka estää muun kuin pienimuotoisen elämän synnyn planeetoilla. Myös aurinkokunnan etäisyys Linnunradan keskustasta on riittävä, jotta painovoima ja säteily eivät nouse vaaralliselle tasolle.
Elinkaari.
Aurinkokunta on 4,57 miljardin vuoden ikäinen. Se muodostui, kun suuri tähtienvälinen kaasupilvi luhistui ja tiivistyi tähdiksi, kuten oma Aurinkomme. Auringon ympärille muodostui kiekko, joka koostui kaasupilven materiaalista: vety- ja heliumkaasusta sekä raskaammista alkuaineista, kuten hapesta, hiilestä ja typestä. Prosentti kiekon aineesta oli erilaisista yhdisteistä muodostunutta pölyä.
Pölyhiukkasten yhdistyessä muodostui suuria kiinteitä kappaleita, ja niistä muodostuivat miljoonien vuosien kuluessa aurinkokunnan planeetat. Niistä ensin syntyivät kaukana niin sanotun jäärajan takana sijaitsevat suuret kaasuplaneetat Jupiter, Saturnus, Neptunus ja Uranus. Ne muodostuivat jäätyneistä kaasuista, jotka kaasuuntuivat planeetan pinnalla uudelleen. Jäärajan sisäpuoliset kiviplaneetat Merkurius, Venus, Maa ja Mars muodostuivat pääasiassa pölystä. Niistä vain Maalla ja Venuksella on merkittävän paksut kaasukehät.
Aurinko kasvoi imettyään itseensä lisää materiaalia sitä ympäröivästä kiekosta, kunnes se lopulta alkoi muuttaa ytimessään vetyä heliumiksi. Aurinko myös puhalsi aurinkotuulen avulla kiekon ympäriltään, niin että vain planeetat jäivät jäljelle.
Viiden miljardin vuoden kuluttua vety loppuu Auringon keskustasta, ja se alkaa hitaasti laajentua ja punertua. Vähitellen Auringosta tulee punainen jättiläinen, joka nielaisee Merkuriuksen ja Venuksen. Maapallo sulaa laavapalloksi, ja osa sen kivikehästä höyrystyy avaruuteen. Aurinko muuttuu myöhemmin valkoiseksi kääpiöksi, ja jäljelle jäänyt Auringon ydin jäähtyy hitaasti mustaksi kääpiöksi.
Koko ja mittasuhteet.
Eräs määritelmä aurinkokunnan ulkorajaksi on se etäisyys, missä aurinkotuuli törmää tähtienväliseen aineeseen. Tätä rajaa kutsutaan heliopaussiksi, ja sen rajaama alue on heliosfääri. Heliosfääri ulottuu 150–200 AU:n päähän Auringosta. Toisen päämääritelmän mukaan aurinkokunnan alueella kappaleet ovat Auringon painovoimavaikutuksen piirissä ja pystyvät kiertämään sitä. Tämän alueen raja on arviolta 100 – 1 000 kertaa kauempana kuin heliopaussi.
Aurinkokunnan vaikutusalue ei ole symmetrinen pallo vaan epäsymmetrinen ”kananmuna”, joka on toiselta reunalta hieman litistynyt. Teorian mukaan syynä muotoon saattaa olla aurinkotuulen törmäily tähtienväliseen aineeseen.
Aurinkokunnan massasta 99,8 prosenttia on Auringossa, jonka massa on lähes 2×1027 tonnia. Jos halutaan havainnollistaa Aurinkokunnan mittasuhteita vertaamalla Maan kokoa pienen nuppineulan päähän (2,8 mm), olisi aurinko lähinnä verrattavissa koripalloon. Jos aurinkoa kuvataan vertaamalla sitä 10 senttimetrin läpimittaiseen appelsiiniin, olisi tällöin Maa tylsähköllä lyijykynällä tehdyn pisteen kokoinen (0,9 mm), joka kiertää appelsiinia 11 metrin etäisyydellä. Kuiperin vyöhykkeellä sijaitseva kääpiöplaneetta Pluto kiertäisi appelsiini-Aurinkoa keskimäärin yli 400 metrin etäisyydellä, ja vyöhykkeen alueelta elliptisellä radalla välillä kauemmas etääntyvän kääpiöplaneetta Eriksen kiertoradan keskietäisyys olisi yli 700 metrin päässä appelsiinista. Hyvin soikealla radalla kiertävän kaukaisen kohteen, Sednan, keskietäisyys olisi tässä mittakaavassa jo melkein 6 km, ja Oortin pilven kohteiden kiertoratojen etäisyys olisi jopa 55 – 1 100 km appelsiinista.
Osat.
Aurinko.
Aurinkokunnan keskuskappale on Aurinko. Se on tähti, joka koostuu pääasiassa ionisoituneesta vety- ja heliumkaasusta eli plasmasta. Auringon ytimessä plasman paine on korkeimmillaan ja lämpötila lähes 14 miljoonaa celsiusastetta. Näin korkeassa lämpötilassa tapahtuu fuusiota, jossa vety muuttuu heliumiksi tuottaen energiaa, joka säteilee Auringon pinnasta avaruuteen pääasiassa näkyvänä valona, infrapunasäteilynä ja ultraviolettisäteilynä. Aurinko vaikuttaa planeettoihin energiansa lisäksi myös magneettisen aktiivisuutensa kautta.
Planeetat.
Aurinkokunnan planeetat ovat sisimmästä uloimpaan Merkurius, Venus, Maa, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus. Näistä neljä sisintä ovat kiviplaneettoja ja neljä ulointa kaasuplaneettoja. Suurin planeetta on Jupiter ja pienin Merkurius. Planeetan pinnan kuumuus riippuu sen läheisyydestä Aurinkoon. Kiviplaneetoista vain Maalla ja Venuksella on merkittävän paksut kaasukehät. Kaasuplaneettojen kaasukehät koostuvat pääosin kevyistä alkuaineista. Kaasuplaneetoilla on voimakkaat sisäiset magneettikentät, mutta kiviplaneetoista ainoastaan Maalla on voimakas sisäsyntyinen magneettikenttä. Planeettojen etäisyydet noudattavat suurin piirtein Titiuksen–Boden lakia.
Merkurius.
Merkurius on aurinkokunnan pienin planeetta, vain hiukan Kuuta suurempi. Sen pinta on voimakkaasti kraatteroitunut, sillä ei ole kaasukehää, ja sen magneettikenttä on hyvin heikko. Merkuriuksella arvioidaan olevan hyvin suuri ja metallinen ydin, sillä se on painava tilavuuteensa nähden.
Venus.
Venus on hiukan pienempi kuin Maa. Myös Venuksessa arvellaan olleen joskus vettä, jonka haihtumisen seurauksena planeetalla on hyvin paksu kaasukehä, joka koostuu lähes kokonaan hiilidioksidista. Pilvikerros peittää planeetan pinnan kokonaan näkyvistä. Kaasukehän vaikutuksesta Venuksen pintalämpötila on noin 460 celsiusastetta, mikä on jopa enemmän kuin Aurinkoa lähempänä olevalla Merkuriuksella. Venuksen pinnalla on myös peräti 92 Maan ilmakehän paine. Venuksen pinta on geologisesti varsin nuorta, ja sitä täplittävät tulivuoret ja vanhat laavavirrat. Aktiivista tulivuoritoimintaa ei kuitenkaan ole havaittu.
Maa.
Maa eli maapallo on aurinkokunnan kiviplaneetoista suurin. Se on ainoa paikka maailmankaikkeudessa, jossa elämää tiedetään kehittyneen, ja ainoa paikka aurinkokunnassa, jossa on varmuudella havaittu juoksevaa vettä. Maa ja sen kiertolainen Kuu ovat ainoat taivaankappaleet, joilla ihminen on käynyt.
Mars.
Mars on neljästä kiviplaneetasta ulommaisin. Se on Maata pienempi halkaisijaltaan ja tiheydeltään. Marsilla on ohut kaasukehä eikä magneettikenttää. Navoilla on vesijäätä, ja muitakin merkkejä vedestä on löydetty. Marsin pyörimisakselin kallistus sekä vuodenajat ovat samantyyppiset kuin Maassa. Varhaisessa historiassaan Marsin pinnalla oli todennäköisesti virtaavaa vettä, ja myös kaasukehä ja magneettikenttä olivat nykyistä suuremmat. Miehitetty lento Marsiin ja siirtokunnan perustaminen sinne ovat mahdollisia, mutta toistaiseksi vain puheiden ja suunnitelmien asteella. Joidenkin arvioiden mukaan Marsista saattaisi löytyä mikroskooppista elämää tai ainakin jälkiä muinaisesta elämästä.
Jupiter.
Jupiter on sisin kaasuplaneetta ja aurinkokunnan suurin planeetta, halkaisijaltaan yli kymmenen kertaa Maan kokoinen. Jupiter painaa kaksi ja puoli kertaa niin paljon kuin aurinkokunnan kaikki muut planeetat yhteensä. Kaasuplaneettana Jupiterilla ei ole kiinteää pintaa, mutta sen ytimen uskotaan olevan kiinteää kiveä. Magneettikenttä on voimakas. Planeetan nestekerrosta ympäröi noin tuhat kilometriä paksu kaasukerros. Sen yläosaa peittää paksu pilvikerros, jossa on raitoja ja pyörremyrsky nimeltä suuri punainen pilkku. Jupiterilla on heikosti Maahan näkyvät renkaat.
Saturnus.
Saturnus kiertää Aurinkoa kaksi kertaa kauempana kuin Jupiter. Se on vain vähän Jupiteria pienempi mutta paljon sitä kevyempi. Saturnuksen tiheys onkin pienempi kuin veden. Muutoin se muistuttanee sisäiseltä rakenteeltaan Jupiteria. Saturnuksella on näyttävät renkaat, jotka koostuvat vesijäästä. Renkaiden leveys on jopa 300 kertaa itse planeetan halkaisijaa suurempi, joskin uloimmat renkaat ovat hyvin himmeät. Renkaat lienevät itse planeettaa nuorempi väliaikainen ilmiö, ja ne tulevat katoamaan suhteellisen läheisessä tulevaisuudessa.
Uranus.
Uranus on niin sanottu jääjättiläinen, joka on 20 kertaa kauempana Auringosta kuin Maa. Se löydettiin vasta kaukoputken avulla. Uranuksessa on enemmän vettä, ammoniakkia ja metaania kuin Saturnuksessa ja Jupiterissa. Ne ovat planeetan sisäisen lämmön ja paineen vuoksi nestemäisessä tai kaasumaisessa olomuodossa. Uranuksen pinta on turkoosi ja piirteetön. Sen pohjois- ja etelänapa osoittavat suoraan sivulle, eli se ikään kuin kierii kyljellään pitkin rataansa. Tämä saattaa johtua varhaisesta törmäyksestä jonkin suuren kappaleen kanssa.
Neptunus.
Neptunus on aurinkokunnan uloin planeetta ja 30 kertaa kauempana Auringosta kuin Maa. Sen kierto Auringon ympäri kestää 165 vuotta, ja se löydettiin planeetoista viimeisenä. Neptunus on jääjättiläinen, jonka koostumus muistuttaa Uranuksen koostumusta. Se säteilee avaruuteen enemmän lämpöä kuin saa Auringosta; ylimääräisen lämmön lähdettä ei varmuudella tunneta. Neptunuksen pinnalla näkyy pilviä sekä pyörremyrskyjä tummina pilkkuina. Neptunuksella on heikot renkaat.
Kuut.
Kuut ovat kappaleita, jotka kiertävät jotakin Aurinkoa kiertävää kappaletta. Kuudella kahdeksasta planeetasta on ainakin yksi kuu, ja myös joillain kääpiöplaneetoilla ja asteroideilla on kuunsa. Aurinkokunnan planeetoilla on helmikuun 2023 tiedon mukaan seuraava määrä kuita: Jupiter 92, Saturnus 83, Uranus 27, Neptunus 14, Mars 2 ja Maa 1. Venuksella ja Merkuriuksella ei ole yhtään kuuta.
Maan kiertolainen Kuu on kuuksi suhteellisen suuri. Se on aurinkokunnan viidenneksi suurin kuu. Marsin kuut Phobos ja Deimos ovat pieniä ja muodoltaan epäsäännöllisiä. Ne lienevät Marsin painovoiman kaappaamia asteroideja.
Jupiterin suurimmat kuut ovat Io, Europa, Ganymedes ja Kallisto. Näistä Ganymedes on aurinkokunnan suurin kuu, ja myös Io ja Kallisto ovat Maan kuuta suurempia. Io on aurinkokunnan geologisesti aktiivisin kappale, ja sen pinnalla on yli 400 aktiivista tulivuorta. Europan pinnan alla uskotaan olevan suolaisesta vedestä koostuva meri, ja sitä pidetään Marsin ohella aurinkokunnan lupaavimpana paikkana etsiä Maan ulkopuolista elämää. Saturnuksen suurin kuu Titan on aurinkokunnan toiseksi suurin kuu. Sillä on Maan lisäksi aurinkokunnan ainoana kappaleena paksu kaasukehä ja pinnalla vapaasti virtaavaa nestettä.
Uranuksen suurten kuiden radat ja pyörimisliikkeet ovat kallistuneet samaan tapaan kuin itse planeettakin, eli niiden kiertoradat ovat lähes kohtisuorassa planeettojen ratatasoon nähden. Uranuksen kuut on tapana nimetä Alexander Popen ja William Shakespearen hahmojen mukaan. Neptunuksen suurin kuu Triton on samalla aurinkokunnan suurin kuu, jonka kiertosuunta on planeetan pyörimisliikkeeseen nähden päinvastainen. Kyseessä on luultavasti Neptunuksen painovoiman kaappaama planetesimaali tai pikkuplaneetta.
Kääpiöplaneetat, asteroidit ja komeetat.
Kääpiöplaneetoiksi määritellään kappaleet, jotka ovat riittävän isoja muotoutumaan pallomaisiksi mutta eivät riittävän massiivisia hallitsemaan painovoimallaan koko kiertoratansa ympäristöä. Tunnetuimpia kääpiöplaneettoja ovat Ceres ja Pluto. Ceresiä lukuun ottamatta kaikki kääpiöplaneetat kiertävät ulommassa aurinkokunnassa Neptunuksen radan ulkopuolella.
Asteroidit eli pikkuplaneetat ovat epäsäännöllisen muotoisia kappaleita, jotka kiertävät usein soikeammilla radoilla kuin planeetat. Asteroideja törmäilee joskus planeettoihin. Marsin ja Jupiterin välissä olevalla asteroidivyöhykkeellä on arvioitu olevan 700 000 – 1,7 miljoonaa yli kilometrin kokoista asteroidia. Asteroidivyöhykkeen suurin kappale on Ceres, joka luokitellaan asteroidiksi ja kääpiöplaneetaksi. Ceresin jälkeen asteroidivyöhykkeen suurimmat asteroidit ovat Vesta, Pallas ja Hygiea. Asteroideja on myös Maan radalla.
Komeetat eli pyrstötähdet ovat aurinkokunnan ulko-osista tulleita kappaleita, jotka sisältävät tyypillisesti kiviainesta ja jäätä. Lähestyessään Aurinkoa ne lämpenevät ja saavat taakseen näyttävän pyrstön. Päävyöhykkeen komeetoiksi kutsutaan asteroidivyöhykkeellä sijaitsevia kappaleita, joilla on komeetan piirteitä.
Ulompi aurinkokunta.
Neptunuksen takaa alkaa Kuiperin vyöhyke, joka koostuu pääasiassa jäisistä kappaleista. Kuiperin vyöhyke on 20 kertaa leveämpi ja 20–200 kertaa massiivisempi kuin asteroidivyöhyke. Sen tunnetuin kappale on Pluto, jota pidettiin planeettana vuoteen 2006 asti, kunnes se luokiteltiin kääpiöplaneetaksi.
Kuiperin vyöhykkeen takana alkaa trumpettimaisesti leviävä hajanainen kiekko, joka sisältää samanlaisia jäisiä kappaleita kuin Kuiperin vyöhyke.
Toistaiseksi (tilanne 2015) etäisin havaittu kappale aurinkokunnassa on 15 miljardin kilometrin päässä Auringosta oleva 500 – 1 000 kilometrin halkaisijainen kappale V774104. Sen kiertorata ei ole toistaiseksi selvillä.
Aurinkokuntaa ympäröi luultavasti noin 50 000 AU:n etäisyydellä pallonkuorimainen pilvi komeetanytimiä, jota kutsutaan Oortin pilveksi.
Muita kappaleita.
Muita aurinkokunnan pieniä kappaleita ovat asteroidikuut ja meteoroidit. Planeettoja kiertää lisäksi pölyä ja muuta pientä materiaalia, josta kaasuplaneettojen renkaatkin muodostuvat. Planeettainvälinen pöly näkyy eläinratavalona.
Kappaleiden radat.
Planeetat kiertävät Aurinkoa lähes ympyränmuotoisilla radoilla. Radat ovat melkein samassa tasossa, joka on suunnilleen Auringon ekvaattorin tasossa. Planeetat liikkuvat radoillaan samaan suuntaan, ja useimmat myös pyörivät samansuuntaisesti, mukaan lukien Aurinko. Myös suurin osa asteroideista liikkuu lähellä samaa tasoa planeettojen kanssa. Komeettojen radat voivat sen sijaan olla missä tahansa asennossa.
Havaitseminen.
Paljain silmin Maan pinnalta aurinkokunnan kohteista voidaan havaita Kuu ja Aurinko sekä planeetat Merkurius, Venus, Mars, Jupiter ja Saturnus. Kaikki nämä kohteet onkin tunnettu jo vuosituhansien ajan. Kiikarilla voidaan havaita myös Uranus ja Neptunus, Jupiterin neljä suurinta kuuta, Saturnuksen suurin kuu ja muutama kirkkain asteroidi. Kirkkaimpia komeettoja voidaan havaita silloin, kun ne tulevat Auringon lähelle. Planeettojen paikat tähtitaivaalla muuttuvat jatkuvasti, koska ne kiertävät Aurinkoa toisin kuin tähdet. Planeettojen liikkeet tähtien suhteen ovat melko mutkikkaita, koska Maakin liikkuu Auringon ympäri.
Aurinkokunnan ymmärtäminen ja tutkimus.
Aurinkokeskistä maailmankuvaa esitti jo antiikin Kreikassa Aristarkhos. Puolalainen tähtitieteilijä Nikolaus Kopernikus esitti vuonna 1543 julkaistussa teoksessaan, että planeetat kiertävät kehää Auringon ympäri. Hänen jälkeensä Johannes Kepler esitti, että planeettojen radat ovatkin elliptisiä. Kaukoputkea käyttänyt Galileo Galilei todisti 1600-luvun alussa aurinkokeskisen maailmankuvan paikkansapitäväksi havaitessaan Venuksen vaiheet. Giovanni Domenico Cassini laski Maan radan halkaisijan ja koko aurinkokunnan koon. Isaac Newton selitti ensimmäisenä planeettojen liikkeet fysiikan kaavojen pohjalta. Komeettojen osan järjestelmässä oivalsi ensimmäisenä Edmond Halley. Kaikki kahdeksan planeettaa oli löydetty vuoteen 1846 mennessä, kun Neptunus löytyi. Pluto löytyi myöhemmin, mutta sitä ei enää pidetä planeettana. Oortin pilven löysi vuonna 1950 Jan Oort. 
Ihminen on käynyt Aurinkokunnan kappaleista Maan lisäksi vain Kuussa, jossa käytiin useita kertoja vuosina 1969–1972. Moni valtio suunnittelee uusia miehitettyjä kuulentoja, ja myös pysyvän tukikohdan rakentamisesta Kuuhun on puhuttu. Luotaimet ovat lentäneet planeettojen ohi ja laskeutuneetkin niille. Voyager 1 -luotain ylitti heliopaussin vuonna 2012 ja jatkaa matkaansa aurinkokunnasta poispäin.