Päikesesüsteem

Päikesesüsteem algab igas mõttes Päikesest. Umbes 99,86% Päikesesüsteemi massist on Päike. Päikese läbimõõt on 1 390 000 000 m, mass 1,99·10³⁰ kg. Suuruselt teine on Jupiter, mass 1047 korda, läbimõõt 9,7 korda Päikesest väiksem. Päikesesüsteemis ei ole kehi, mida saaks mugavalt Päikesega võrrelda, pigem on meile sobiv võrdlus Maaga. Planeete ja nende kaaslasi kirjeldades kasutatakse ühikuna Maa massi ja läbimõõtu. Kaugusi mõõdetakse astronoomilistes ühikutes. 1 aü ehk AU on Maa keskmine kaugus Päikesest, 2012. aasta kokkuleppe järgi 149 597 870 700 meetrit ehk umbes 150 miljonit kilomeetrit.

Päikesesüsteemi suuremad kehad on Päike, planeedid koos mõne suurema kaaslasega, suurim asteroid ja tuntuim kääbusplaneet. Planeetide läbimõõdud tuhandetes kilomeetrites (Mm-megameeter) ja võrdluses Maaga, orbiidid miljonites kilomeetrites (Gm-gigameeter, kaaslastel Mm) ja astronoomilistes ühikutes (aü-Maa keskmine kaugus Päikesest). Planeetide orbiitide mõõdud on keskmised kaugused Päikesest, kaaslastel keskmised kaugused planeedist, Päikesel kaugus galaktika keskmest (kly-kaugus tuhandetes valgusaastates). Vaata tabelit.

Joonis 3.6.1. Päikesesüsteemi õiges mõõtkavas pildile saada on üsna keeruline. Kui kaugemate planeetide orbiidid paberile mahutada, jäävad maasarnased planeedid (Marss, Maa, Veenus, Merkuur) ja isegi Päike nii väikseks, et neid õieti ära trükkida ei saagi. Päikesesüsteemi mõõdus mudeleid ehitatakse loodusesse, matkaradadele, maanteede äärde. Kui paigutada Eestisse Päikesesüsteemi mudel nii, et Päike oleks Tartus Toomemäel, umbes nii suur kui Tähetorni peahoone, ja Kuiperi vöö kääbusplaneedid asuksid Soome lahe saartel ning Lõuna-Soomes, siis näiteks Maa tuleks paigutada enam-vähem Tartu linna piirile (4 km Päikesest). Maa läbimõõt oleks sel mudelil 40 cm. Sinna lähedale, umbes 10 m kaugusele tuleks panna Kuu, mille läbimõõt oleks veidi üle 9 cm. Tallinna poole sõites kohtaksime enne Laeva teeristi 3,3 m läbimõõduga Jupiteri koos oma nelja kuulsa Galilei kuuga ja suure hulga pisemate kaaslastega.

Päikesesüsteemi planeedid tiirlevad peaaegu ühes tasandis. Kuiperi vöö kääbusplaneetide orbiidid võivad olla selle suhtes kaldu ja väga ekstsentrilised. Kogu Päiesesüsteemi ümbritseb veel arvatavalt Päikesest 50 000 aü kaugusele ulatuv ligikaudu sfääriline jäistest kehadest koosnev Öpiku-Oorti pilv.

Kui suur on Päikesesüsteem?

Päikesesüsteemi suurust ei ole lihtne määrata. Piiri võib tõmmata Päikesest lugedes viimase planeedi juurde, aga planeedid ei ole ainsad kehad Päikesesüsteemis. Kaugeim planeet on Neptuun, keskmiselt 2,87 miljardi kilomeetri kaugusel. Pluto, mis kandis aastakümneid kaugeima planeedi auväärset tiitlit, liigub ekstsentrilisel orbiidil keskmise kaugusega Päikesest 5,91 miljardit kilomeetrit, 39,5 korda kaugemal kui Maa. Praegu loetakse Pluto kääbusplaneediks, sarnaseid leidub sealkandis teisigi. Nende tiirlemispiirkonda nimetatakse Kuiperi vööks. Nimesid on otsitud mitmete rahvaste legendidest ja uskumustest: Eris, Sedna, Quaoar, Makemake, Haumea. Kõigile ei ole nimesid pandud, näiteks esimene pärast Plutot avastatud kääbusplaneet kannab tänaseni tähistust (15760) 1992 QB1. Kuiperi vööd võib mõnes mõttes pidada Päikesesüsteemi äärealaks.

Päikesesüsteemi piiri võib panna ka sinna, kus lõpeb Päikese mõju. Valgus ja gravitatsiooniväli nõrgenevad kauguses ja kuigi nende ulatus on lõputa, hakkab kusagil teiste tähtede mõju domineerima. Vaevalt et piiri tegelikult nii kaugele tasub venitada. Teisiti on magnetväljaga. Ka see ulatub lõpmata kaugele, aga siin tuleb arvestada laetud osakeste liikumist. Päikesest lähtuv osakestevoog, päikesetuul, „puhub” läbi planeetidevahelise ruumi gaasi ja tolmu, aeglustub ja kohtub arvatavasti umbes 110 astronoomilise ühiku kaugusel Päikesest tähtedevahelise kiirguse, ioonide, gaasi ja tolmuga. Enamasti peetakse just seda Päikesesüsteemi servaks, heliosfääri piiriks. Sinnakanti on jõudnud mõned 1970-ndatel startinud kosmosesondid. Kõige kaugemale jõudnud Voyager 1 startis 1977, möödus Neptuunist ja jõudis planeetide alast välja 1989. 2012 ja 2013. aasta andmete alusel võib lõpuks öelda, et Voyager 1 on tõesti lahkunud heliosfäärist ja on esimene inimeste valmistatud seade, mis jõudnud tähtedevahelisse ruumi. See ei ole sugugi reisi lõpp. Umbes 300 aasta pärast peaks Voyager jõudma Öpiku-Oorti pilve, kust pärinevad Päikesesüsteemi külastavad pikaperioodilised komeedid. Pilve läbimiseks kulub arvatavalt 30 000 aastat. Kahjuks ei jätku elektrienergiat Maaga sidepidamiseks kauem kui aastani 2025.


Joonis 3.6.2. Päikesesüsteemi neli sisemist planeeti on Maaga ühte tüüpi, pisikesed, aga suure tihedusega, koosnevad metallidest ja kivimitest. Samas on nad väga erinevad. Kliki joonisel ja loe edasi.	Joonis 3.6.3. Maasarnastel planeetidel pole kuigi palju kaaslasi. Kuu on suur erand, mõõtmete ja koostise poolest oleks ta kindlasti viies maasarnane planeet, kui tiirleks ümber Päikese. Tõsised kaaslaste pilved tiirlevad suurte gaashiidude (jupiterisarnaste planeetide) ümber. Neli Jupiteri suuremat kaaslast – Io, Europa, Ganymedes ja Callisto – avastas Galilei oma esimeste teleskoobivaatlustega (ptk Astronoomia). Hiljem on leitud suur hulk pisikaaslasi, kokku on neid koos 2012. aasta täiendusega nimekirjas 67.

Joonis 3.6.2. Päikesesüsteemi neli sisemist planeeti on Maaga ühte tüüpi, pisikesed, aga suure tihedusega, koosnevad metallidest ja kivimitest. Samas on nad väga erinevad. Kliki joonisel ja loe edasi.

Joonis 3.6.3. Maasarnastel planeetidel pole kuigi palju kaaslasi. Kuu on suur erand, mõõtmete ja koostise poolest oleks ta kindlasti viies maasarnane planeet, kui tiirleks ümber Päikese. Tõsised kaaslaste pilved tiirlevad suurte gaashiidude (jupiterisarnaste planeetide) ümber. Neli Jupiteri suuremat kaaslast – Io, Europa, Ganymedes ja Callisto – avastas Galilei oma esimeste teleskoobivaatlustega (ptk Astronoomia). Hiljem on leitud suur hulk pisikaaslasi, kokku on neid koos 2012. aasta täiendusega nimekirjas 67.


Joonis 3.6.4. Iga planeet on omamoodi eriline, Saturn tõuseb esile oma ilusa rõngaga. Rõngas, täpsemal uurimisel rõngad, ei ole Maalt alati vaadeldavad. Vahel on nad meie poole serviti ja pole üldse näha. Arvestades suurust (tiheda põhiosa läbimõõt üle 270 000 km), on rõngad silmapaistavalt õhukesed, erinevates kohtades ja erinevatel hinnangutel 10 m kuni kilomeeter. Rõngad, mis jäävad pildile kui tervikobjektid, koosnevad tegelikult lugematust arvust pisikestest kehadest. Väiksemad on tolmukübeme mõõtu, suuremad kuni 10-meetrised. Kliki joonisele ja loe edasi.	Joonis 3.6.5. Tunnustatuim mudel kirjeldab planeetide teket akretsioooni kaudu. Pisikesed tolmukübemed koonduvad suuremateks klompideks, mis omavahel ühinedes kasvavad väiksemate kehadega põrkudes miljonite aastatega üha suuremaks. Sisemised planeedid tekivad kuumas piirkonnas, kus kergemad ühendid nagu vesi, ammoniaak ja metaan ei saa kondenseeruda. Tekivad kivised ja metalle sisaldavad planeedid. Kauges ja külmas piirkonnas on vesinikuühendite kondenseerumine võimalik. Tekivad suured gaasplaneedid, mis koguvad endasse vesinikku ja heeliumi. Kliki pildile ja loe edasi.

Joonis 3.6.4. Iga planeet on omamoodi eriline, Saturn tõuseb esile oma ilusa rõngaga. Rõngas, täpsemal uurimisel rõngad, ei ole Maalt alati vaadeldavad. Vahel on nad meie poole serviti ja pole üldse näha. Arvestades suurust (tiheda põhiosa läbimõõt üle 270 000 km), on rõngad silmapaistavalt õhukesed, erinevates kohtades ja erinevatel hinnangutel 10 m kuni kilomeeter. Rõngad, mis jäävad pildile kui tervikobjektid, koosnevad tegelikult lugematust arvust pisikestest kehadest. Väiksemad on tolmukübeme mõõtu, suuremad kuni 10-meetrised. Kliki joonisele ja loe edasi.

Joonis 3.6.5. Tunnustatuim mudel kirjeldab planeetide teket akretsioooni kaudu. Pisikesed tolmukübemed koonduvad suuremateks klompideks, mis omavahel ühinedes kasvavad väiksemate kehadega põrkudes miljonite aastatega üha suuremaks. Sisemised planeedid tekivad kuumas piirkonnas, kus kergemad ühendid nagu vesi, ammoniaak ja metaan ei saa kondenseeruda. Tekivad kivised ja metalle sisaldavad planeedid. Kauges ja külmas piirkonnas on vesinikuühendite kondenseerumine võimalik. Tekivad suured gaasplaneedid, mis koguvad endasse vesinikku ja heeliumi. Kliki pildile ja loe edasi.

Joonis 3.6.6. Pole mingit põhjust arvata, et planeedisüsteemi teke on toimud ainult Päikese juures. Teiste tähtede juures asuvate planeetide (eksoplaneetide) otsimine ja uurimine on astronoomidele olnud keeruline ülesanne, sest tähed on kaugel ja planeedid enamasti väikesed. Maasarnased planeedid, mis meile eriliselt huvi pakuvad, on eriti väikesed. Otsene vaatlemine on Jupiterist suuremate ja tähest kaugel asuvate planeetide korral võimalik, aga selle kõrval kasutatakse mitmeid kaudsed meetodeid. Millised planeedid välja näevad, on enamasti kunstnike töömaa.
Esimesed eksoplaneedid avastati 1992. aastal, esimesed planeedid päikesesarnase tähe juures 1995. aastal. Leitud planeetide arv on kindlasti üle tuhande. 2014. aasta aprilli algul oli erinevates andmebaasides 1400 kuni 1800 planeeti ja üle 3500 planeedikandidaadi. Muidugi köidavad meid eelkõige maasarnased planeedid ja nende tingimused. On leitud planeete, mis tiirlevad oma tähe nn elatavas alas, st kaugusel, kus võib leiduda vedelat vett. 17. märtsi 2014 seisuga on teatatud ühest planeedist, mis lisaks on ka õiges mõõdus, et kandideerida Maa kaksiku nimele. Kahjuks ei ole esialgu teada Kepler-186f nime kandva kandidaadi mass. Kuigi eksoplaneetide kohta on kogunemas rohkelt andmeid, ei ole praegu siiski võimalik öelda, millistel neist saaks areneda või on arenenud elu. Kosmobioloogidel ja kosmokeemikutel peaks siin olema oma kaalukas sõna öelda. Uurimismeetodid arenevad väga kiiresti, juba on kandidaatide hulgas ka eksoplaneetide kaaslased, nn eksokuud. Elu, eelkõige mõistusliku elu otsimisega kosmosest tegeleb SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), mida Ameerika Ühendriikides mõnda aega ka riiklikult finantseeriti. Esialgu midagi leitud ei ole.