Het ontstaan van de planeten

woestijnwereld De rode planeet Mars is een koude, droge
steenwoestijn, geteisterd door stofstormen.
HFDST 11
de binnendelen van het zonnestelsel
136
het zonnestelsel
deel 4
Het ontstaan van de planeten
P
laneten zijn de bijproducten van de vorming van de
zon. Alle planeten, planetoïden en kometen bij elkaar
bevatten slechts één procent van de totale massa van
het zonnestelsel; de overige 99% is voor rekening van de zon.
Net als alle andere sterren is de zon ontstaan uit een samentrekkende wolk van gas en stof; de planeten – inclusief de
aarde – zijn niet meer dan de restproducten van dat proces.
Wanneer een ijle wolk van gas- en stofdeeltjes onder zijn
eigen gewicht ineen begint te storten, zal hij steeds sneller
gaan roteren en bovendien sterk afgeplat raken (zie ook
pag. 182). Ruim vierenhalf miljard jaar geleden leidde dat
tot de vorming van de zonnenevel: een compacte protoster
die onder invloed van de zwaartekracht nog steeds aan het
inkrimpen is, omgeven door een platte, ronddraaiende schijf
van materie die hooguit tien procent van de totale massa
bevat.
De dichtheid en de temperatuur van die schijf nemen van
binnen naar buiten toe af. In de binnendelen bestaat hij
als gevolg van de hoge temperatuur uit vaste stofdeeltjes
en vluchtige gasatomen; in de buitendelen, waar het veel
kouder is, is een groot deel van het gas gecondenseerd tot
ijskristallen. Het zijn de vaste deeltjes die al snel beginnen
samen te klitten en uiteindelijk leiden tot de vorming van de
planeten.
In korte tijd – hooguit een paar honderdduizend jaar – ontstaan in de zonnenevel vele triljoenen zogeheten planetesimalen: kleine objecten, met afmetingen van hooguit een
paar kilometer. In de binnendelen van het zonnestelsel zijn
dat planetesimalen die uit metalen en gesteenten bestaan;
in de buitendelen van het zonnestelsel komen ook talloze
ijsplanetesimalen voor.
aardse planeten De aarde, gezien vanaf de maan. Beide
hemellichamen hebben een vast oppervlak en bestaan uit
gesteenten en metalen.
+ + + Pluto wordt sinds 2006 officieel niet meer als een planeet beschouwd, maar als een van de grootste bewoners van de
hfdst 11 de binnendelen van het zonnestelsel
Twee soorten planeten
Van de stenige planetesimalen zijn er veel minder: de zonnenevel bevat verhoudingsgewijs maar weinig zware elementen en hoewel de oppervlaktedichtheid van de nevel in
het centrum groter is dan in de buitengebieden, is de totale
hoeveelheid materie toch vrij klein, omdat het centrum nu
eenmaal minder oppervlak beslaat. Uit dat relatief geringe
aantal stenige planetesimalen ontstaan uiteindelijk de vier
aardse planeten: Mercurius, Venus, de aarde en Mars, die een
vast oppervlak en een kern van ijzer en nikkel hebben.
Het aantal ijsplanetesimalen in de buitendelen van het zonnestelsel is veel en veel groter. Zij klonteren samen tot de
kernen van de reuzenplaneten: Jupiter, Saturnus, Uranus en
Neptunus. Die grote kernen weten met hun zwaartekracht
ook enorme hoeveelheden gas uit de zonnenevel aan zich te
binden, waardoor de planeten uitgroeien tot ware gasreuzen. Kort daarna blaast de steeds heter wordende zon al het
resterende gas uit de nevel weg en blijft een prille versie van
het huidige zonnestelsel over.
Niet alle planetesimalen groeien samen tot volwaardige
planeten. Buiten de baan van Mars (de buitenste aardse
planeet) komt een brede gordel voor van overgebleven
stenige planetesimalen: de planetoïden (zie pag. 164). In de
buitenste regionen van het zonnestelsel zwerven overgebleven ijsplanetesimalen: de ijsdwergen (zie pag. 167).
Zwaartekrachtsstoringen van de reuzenplaneten, die kort na
Kuipergordel. + + +
reuzenplaneten Gasreuzen zoals Jupiter bestaan
voor het grootste deel uit waterstof en helium.
hun ontstaan vermoedelijk chaotische baanveranderingen
ondergingen, slingeren de meeste kometen het zonnestelsel uit, waar ze nu twee gebieden bevolken: de Kuipergordel, buiten de baan van Neptunus, en de Oortwolk, op vele
biljoenen kilometers afstand van de zon. Sommige kometen
en planetoïden bewegen in langgerekte banen door de binnendelen van het zonnestelsel, waar ze af en toe in botsing
komen met een van de planeten.
137
acht op een rij De acht planeten van het zonnestelsel,
Grootste elongaties van Mercurius 2012-2017
onderling op de juiste schaal.
De banen van de planeten
14 mrt 2014: 27,6°w
18 apr 2016: 19,9°o
18 apr 2012: 27,5°w
25 mei 2014: 22,7°o
5 jun 2016: 24,2°w
1 jul 2012: 25,7°o
12 jul 2014: 20,9°w
16 aug 2016: 27,4°o
16 aug 2012: 18,7°w
21 sep 2014: 26,4°o
28 sep 2016: 17,9°w
26 okt 2012: 24,1°o
1 nov 2014: 18,7°w
11 dec 2016: 20,8°o
4 dec 2012: 20,6°w
14 jan 2015: 18,9°o
19 jan 2017: 24,1°w
16 feb 2013: 18,1°o
24 feb 2015: 26,7°w
1 apr 2017: 19,0°o
31 mrt 2013: 27,8°w
7 mei 2015: 21,2°o
17 mei 2017: 25,8°w
12 jun 2013: 24,3°o
24 jun 2015: 22,5°w
30 jul 2017: 27,2°o
30 jul 2013: 19,6°w
4 sep 2015: 27,1°o
12 sep 2017: 17,9°w
24 nov 2017: 22,0°o
Gemiddelde afstand
tot de zon
Omlooptijd
Baansnelheid
Baanexcentriciteit
Baan­helling
57.900.000 km
88 dagen
47,9 km/s
0,206
7,0°
9 okt 2013: 25,3°o
16 okt 2015: 18,1°w
Venus
108.200.000 km
225 dagen
35,0 km/s
0,001
3,4°
18 nov 2013: 19,5°w
29 dec 2015: 19,7°o
Aarde
149.600.000 km
1 jaar
29,8 km/s
0,017
0,0°
31 jan 2014: 18,4°o
7 feb 2016: 25,6°w
Mars
228.000.000 km
1,88 jaar
24,1 km/s
0,094
1,8°
Jupiter
778.200.000 km
11,86 jaar
13,1 km/s
0,049
1,3°
1.433.500.000 km
29,46 jaar
9,7 km/s
0,057
2,5°
Uranus
2.862.000.000 km
84,02 jaar
6,8 km/s
0,050
0,8°
Neptunus
4.480.100.000 km
164,77 jaar
5,4 km/s
0,010
1,8°
Planeet
Mercurius
Saturnus
het zonnestelsel
138
W = grootste westelijke elongatie: ochtendverschijning aan de oostelijke horizon
O = grootste oostelijke elongatie: avondverschijning aan de westelijke horizon
kraterwereld Fotomozaïek van Mercurius,
gemaakt door de Amerikaanse ruimtesonde Messenger.
deel 4
hfdst 11 de binnendelen van het zonnestelsel
Kennismaking met het zonnestelsel
Mercurius
lle planeten in het zonnestelsel draaien in dezelfde
richting om de zon, waarbij de baansnelheid kleiner
wordt naarmate de afstand tot de zon toeneemt. De
planeetbanen liggen min of meer in hetzelfde vlak; alleen
de kleine planeet Mercurius heeft een baan die behoorlijk
scheef ligt ten opzichte van de baan van de aarde. De meeste
planeetbanen zijn min of meer cirkelvormig; opnieuw is het
Mercurius die een forse baanexcentriciteit heeft.
Planeten die binnen de aardbaan om de zon draaien (Mercurius en Venus) worden binnenplaneten genoemd. Vanaf de aarde kun je een binnenplaneet nooit tegenover
de zon aan de hemel zien staan. Mercurius en Venus
zijn dan ook altijd min of meer in de buurt van de zon
te vinden, waardoor ze ’s morgens voor zonsopkomst
of ’s avonds na zonsondergang zichtbaar zijn.
Staat een binnenplaneet tussen de aarde en de zon
in, dan staat hij in benedenconjunctie en is hij niet
zichtbaar. Een poosje later is hij zo ver mogelijk ten
westen van de zon zichtbaar (grootste westelijke
elongatie aan de ochtendhemel). Nog weer later
bevindt hij zich ‘achter’ de zon (bovenconjunctie) en
daarna staat hij in zijn grootste oostelijke elongatie,
en is hij ’s avonds te zien.
Planeten die buiten de aardbaan om de zon draaien
ercurius is de planeet die het dichtst bij de zon
staat. Vanwege zijn snelle verplaatsing aan de
sterrenhemel is hij genoemd naar de Romeinse
boodschappergod. Hij is al sinds de oudheid bekend, al kan hij
niet gemakkelijk waargenomen worden.
Mercurius staat altijd min of meer in de buurt van de zon aan
de hemel. De maximale elongatie (hoekafstand tussen de
zon en de planeet) bedraagt 28°. Dat betekent dat hij soms
kort voor zonsopkomst in het oosten zichtbaar is (tijdens de
grootste westelijke elongatie) en soms kort na zonsondergang in het westen (tijdens de grootste oostelijke elongatie).
Niet alle ochtend- en avondverschijningen van Mercurius
zijn even gunstig. Vanwege de wisselende hoek tussen de
baan van de planeet
Mercurius in cijfers
en de horizon is een
middellijn
4880 km
ochtendverschijning
rotatieperiode
58d 15h 31m
in het najaar of een
ashelling
0°
avondverschijning
massa (aarde = 1)
0,055
in het voorjaar het
dichtheid
5,43 g/cm3
gunstigst. De planeet
zwaartekracht aan het
is dan met het blote
0,37
oppervlak (aarde = 1)
oog te zien, als je
ontsnappingssnelheid
4,25 km/s
precies weet waar je
–200 °C /
temperatuur
+400 °C
moet kijken.
A
5 mrt 2012: 18,2°o
M
(Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus) worden
buitenplaneten genoemd. Zij staan soms ook in (boven)conjunctie met de zon, maar ze kunnen ook tegenover de zon aan
de hemel staan: in oppositie. Rond de oppositiedatum is een
buitenplaneet de gehele nacht zichtbaar, en is de afstand tot
de aarde het kleinst, waardoor de helderheid van de planeet
juist maximaal is. Ook beschrijft de planeet dan een oppositielus, waarbij hij enige tijd van oost naar west tussen de
sterren beweegt in plaats van andersom.
planetaire stellingname Binnenplaneten staan altijd
in de buurt van de zon aan de hemel; buitenplaneten
kunnen ook midden in de nacht worden waargenomen.
conjunctie
boven­conjunctie
oostelijke
kwadratuur
grootste
oostelijke
elongatie
beneden­
conjunctie
oppositie
aarde
grootste
westelijke
elongatie
baan
binnenplaneet
baan
aarde
baan
buitenplaneet
westelijke
kwadratuur
+ + + Hoe verder een planeet van de zon af staat, hoe langer zijn omlooptijd is: de planeet moet een grotere baan afleggen, en
Kijktip
Mercurius
werd in 1974 en
1975 van nabij
bestudeerd door
de Amerikaanse
ruimtesonde
Mariner 10, die
ongeveer de helft
van de planeet
fotografeerde.
Sinds maart
2011 draait de
Amerikaanse planeetverkenner Messenger in een baan rond
Mercurius, om de planeet volledig en gedetailleerd in kaart
te brengen. Net als de maan heeft Mercurius een zwaar
bekraterd oppervlak. Ook is er een reusachtig inslagbekken ontdekt. Mercurius heeft geen dampkring, maar in
permanent beschaduwde kraters in de poolgebieden komt
misschien wel ijs voor.
Mercurius heeft een verhoudingsgewijs zeer grote kern van
ijzer en nikkel. Mogelijk was de hele planeet vroeger veel
groter dan nu en is een aanzienlijk deel van de rotsachtige
mantel in de begindagen van het zonnestelsel weggeslagen
bij een zware kosmische inslag.
Probeer Mercurius
te vinden wanneer
hij dicht bij de smalle
maansikkel staat, of
dicht bij de planeet
Venus, die meestal een
stuk helderder is.
hij beweegt bovendien langzamer doordat de zwaartekracht van de zon op grotere afstand minder sterk is. + + +
139