Getið þið sagt mér eitthvað um loftsteinabeltið sem er á milli Mars og Júpíter og talið er hafa verið reikistjarna einu sinni?
Árið 1772 kynnti þýski stjörnufræðingurinn Johann Elert Bode (1747-1826) reglu sem virtist gilda um fjarlægðir frá sólu til þeirra sex reikistjarna sem þá þekktust. Þessi regla varð þekkt sem "Lögmál" Titiusar-Bode þar sem þýski stærðfræðingurinn Johann Daniel Titius benti á þetta árið 1766. Lögmál er hins vegar óheppilegt heiti því þetta er hvorki náttúrulögmál né heldur fylgir það reikistjörnunum nákvæmlega.
Þessi regla gefur engu að síður ótrúlega nákvæmar tölur fyrir fjarlægðir nokkurra reikistjarna frá sólu. Reglan er sú að taka talnaröðina 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192,..., leggja fjóra við hverja tölu og síðan deila með 10. Sé þetta gert sést að fjarlægðirnar eiga ótrúlega vel við fjarlægðir flestra reikistjarnanna í stjarnfræðieiningum eins og sjá má í töflunni hér fyrir neðan:
Titius-Bode talnarunan
Pláneta
Meðalfjarlægð AU
(0 + 4)/10 = 0,4
Merkúr
0,39
(3 + 4)/10 = 0,7
Venus
0,72
(6 + 4)/10 = 1,0
Jörðin
1,00
(12 + 4)/10 = 1,6
Mars
1,52
(24 + 4)/10 = 2,8
Týnd reikistjarna?
-
(48 + 4)/10 = 5,2
Júpíter
5,20
(96 + 4)/10 = 10,0
Satúrnus
9,54
(192 + 4)/10 = 19,6
Úranus
19,18
(384 + 4)/10 = 38,8
Neptúnus
30,06
(768 + 4)/10 = 77,2
Plútó
39,44
Eins og sést virkar reglan ekki fyrir Neptúnus eða Plútó, enda höfðu þessar reikistjörnur ekki uppgötvast á þeim tíma er reglan var sett fram. Engin skýring er til á hvers vegna sumar reikistjarnanna virðast falla inn í þessa reglu, en líklegast er um merkingarlausa tilviljun að ræða. Stjörnufræðingar veltu hins vegar mjög fyrir sér eyðunni milli Mars og Júpíters í 2,8 stjarnfræðieininga fjarlægð og sumir héldu fram að þarna hlyti "týnd reikistjarna" að vera.
Snemma var hafin leit að týndu reikistjörnunni. Sex þýskir stjörnufræðingar settu saman alþjóðlegan hóp til að hefja leit, og kölluðu þeir sig í gríni "himinlögregluna". Áður en leitin hófst bárust þeim óvæntar fréttir frá ítalska stjörnufræðingnum og munknum Giuseppe Piazzi (1746-1826) frá Palermo á Sikiley. Hinn 1. janúar árið 1801 hafði Piazzi verið að kortleggja vandalega daufar stjörnur í Nautsmerkinu þegar hann tók eftir áður óþekktri daufri stjörnu. Piazzi taldi sig hafa fundið týndu reikistjörnuna en þessi hnöttur reyndist of lítill, rétt um 930 km í þvermál, til að vera týnda reikistjarnan. Þessi daufa stjarna reyndist svo fyrsta smástirnið sem fannst í sólkerfinu og var það nefnt Seres eftir rómverskri verndargyðju Sikileyjar að uppástungu Piazzis.
Ári eftir fund Piazzis fann þýski eðlis- og áhugastjörnufræðingurinn Henrich Olber (1758-1840) annan daufan hnött á himninum. Hann nefndi fyrirbærið Pallas eftir viskugyðjunni grísku. Eins og Seres er Pallas um 4,6 ár að fara einn hring um sólina í 2,77 stjarnfræðieininga fjarlægð. Pallas er jafnvel enn smærri en Seres því þvermál hennar er einungis 522 km.
Var týnda reikistjarnan raunverulega til? Eftir fund þessara smástirna töldu sumir stjörnufræðingar líklegt að þarna hefði eitt sinn verið reikistjarna sem tvístraðist og myndaði hóp smástirna milli Mars og Júpíters. Leitinni að týndu reikistjörnunni var því hætt og beindist í staðinn að þessum smástirnahópi. Árangurinn lét ekki á sér standa því árið 1804 uppgötvaðist smástirnið Júnó og árið 1807 smástirnið Vesta. Fram á miðja 19. öld uppgötvuðust nokkur hundruð smástirni til viðbótar og í lok 19. aldarinnar höfðu, með bættri ljósmyndatækni, uppgötvast á þriðja hundrað smástirni.
Menn sáu þá að flest smástirnin halda sig á svæði sem er í um 1,8 til 4,0 stjarnfræðieininga fjarlægð og var síðan nefnt smástirnabeltið. Fjarlægðin gefur til kynna að brautarhreyfing þeirra umhverfis sólu sé um 3,15 til 6,0 ár.
En hvernig urðu smástirnin í beltinu til? Hvers vegna mynduðust smástirni frekar en reikistjarna milli Mars og Júpíters? Ástæðuna er að finna í þyngdarkrafti Júpíters. Ef líkan af myndun sólkerfisins er skoðað og þyngdarkraftur Júpíters er ekki tekinn með í reikninginn myndast venjulega reikistjarna á stærð við jörðina í smástirnabeltinu og gefur þannig fimm innri reikistjörnur í stað fjögurra. Ef þyngdarkrafti Júpíters er hins vegar bætt við er ólíklegt að reikistjarna myndist. Sterkur þyngdarkraftur Júpíters togar í reikisteina í smástirnabeltinu og kastar flestum þeirra út úr sólkerfinu. Afleiðingin er að smástirnabeltið "tæmist" áður en reikistjarna getur myndast. Reikisteinarnir sem eftir eru mynda smástirnabeltið eins og við þekkjum það í dag. Smástirnin sem eftir eru í dag mynda aðeins brot af samanlögðum massa þeirra sem upphaflega voru á braut um sólu og segja stjörnufræðingar því að Júpíter hafi hreinsað smástirnabeltið.
Þyngdarkraftar Júpíters geta hins vegar ekki útskýrt brautir smástirnana, það er miðskekkjuna og halla þeirra miðað við sléttu sólkerfisins. Eitthvað annað hefur því líklega "hrært" í smástirnunum og komið þeim í sitt núverandi horf. Nýlegar rannsóknir þykja benda til þess að eitt eða fleiri fyrirbæri á stærð við Mars hafi í raun myndast innan smástirnabeltisins. Reikisteinarnir sem komu of nálægt þessu fyrirbærum urðu fyrir miklum þyngdaráhrifum sem gætu hafa beint reikisteinunum á þær brautir sem mörg smástirnana eru á í dag. Þess konar frávik hafa líklega átt sinn þátt í að hreinsa smástirnabeltið með því að ýta reikisteinunum að Júpíter sem síðan hefur kastað þeim úr sólkerfinu.
En hvar er þá þetta fyrirbæri í dag? Vísindamenn telja líklegt að þyngdartog Júpíters hafi annað hvort kastað þeim úr sólkerfinu eða hægt svo á þeim að þau féllu í átt til sólarinnar. Talið er að fyrirbæri á stærð við Mars hafi rekist á jörðina og myndað tunglið. Ef til vill var það fyrirbæri að kastast úr smástirnabeltinu.
Þyngdarkraftur Júpíters myndaði einnig fjölda svæða í smástirnabeltinu þar sem fá eða jafnvel engin smástirni eru. Þessi svæði nefnast Kirkwoods-eyðurnar eftir bandaríska stjörnufræðingnum Daniel Kirkwood sem fyrstur manna benti á tilvist þeirra. Kirkwoods-eyðurnar eru staðsettar þar sem umferðartími smástirnanna eru einföld brot af umferðartíma Júpíters, til dæmis ¼, 1/3, ½ og 2/5. Ástæðan fyrir þessum eyðum eru stöðug áhrif frá þyngdarkrafti Júpíters sem nefnast sporbaugsherma. Ef umferðartími smástirnis er einfalt brot af 11,86 ára umferðartíma Júpíters um sólu lendir það í hermu við Júpíter, sem þýðir að fyrirbærin tvö mætast alltaf aftur og aftur á sama stað á sporbrautinni á einhverjum ákveðnum tíma. Ef umferðartími smástirnis um sólu er til dæmis 6 ár eða helmingur af umferðartíma Júpíters er herman ½, sem þýðir að herman á sér stað aðra hverja umferð.
Þyngdartog Júpíters gefur frá sér einhverja orku til smástirnisins sem knýr þannig áfram stöðuga breytingu eða röskun og gerist þetta alltaf á 12 ára fresti. Hermiáhrif frá Júpíter auka miðskekkjur brauta smástirnanna. Miðskekkjan breytir þó ekki meðalfjarlægð smástirnis frá sólu, en veldur því að sólnánd verður nær sólu en ella og þá sólfirð fjær sólu. Eftir einhvern tíma hefur miðskekkjan orðið til þess að smástirnið sker braut reikistjörnu. Nálgun smástirnis við innri reikistjörnur eða Júpíter hefur einnig haft mikil áhrif á brautina, annað hvort árekstur við reikistjörnu eða útkast úr sólkerfinu. Hermiáhrif hafa því haft mikil áhrif á myndun smástirnabeltisins, en þau hafa líklega valdið tíðari og harðari árekstrum í beltinu sem hindraði myndun reikistjörnu.
Smástirni eru þó ekki einungis í smástirnabeltinu. Á braut Júpíters eru tveir smástirnahópar sem nefnast Trójusmástirnin og liggja á föstum punktum, 60° fyrir framan og aftan Júpíter. Þessir punktar kallast Lagrange-punktar eftir franska stærðfræðingnum Joseph Lagrange (1736-1813) sem sagði að tvö fyrirbæri geta deilt sömu braut um óákveðinn tíma ef þau mynda jafnhliða þríhyrning með sólinni. Um 420 Trójusmástirni hafa fundist. Fræðilega séð gætu allar reikistjörnurnar haft slík smástirni á brautum sínum. Aðeins ein reikistjarna fyrir utan Júpíter hefur smástirni í Lagrange-punkti en það er Mars með smástirnið 5261 Eureka.
Næsti stóri smástirnahópurinn kallast Centaurus og finnst milli Satúrnusar og Úranusar. Ef til vill eru þetta ekki smástirni heldur halastjörnur sem hafa orðið fyrir truflun í Kuiperbeltinu og stefnt inn í sólkerfið. Centaurus-hópurinn er í ytra sólkerfinu og því hitna fyrirbærin ekki nægilega mikið til að sýna halastjörnuvirkni. Því er þetta talin smástirni þar til annað kemur í ljós. Engu að síður hafa sjö Centaurus-fyrirbæri sýnt halastjörnuvirkni í þessari miklu fjarlægð.
Kuiperbeltið er ysti smástirnahópurinn. Kuiperbetið er handan Neptúnusar en innan við 1000 stjarnfræðieiningar frá sólu. Þessi fyrirbæri eru ef til vill líka halastjörnur og í raun var bent á það árið 1949 að Kuiperbeltið væri uppspretta skammferðarhalastjarna.
Innan við smástirnabeltið eru smástirnahópar sem skera brautir innri reikistjarnanna: Amor-, Apollo- og Aten-smástirnin. Amor smástirnin skera braut Mars en ná ekki að braut jarðar. Apollo smástirnin skera braut jarðar og er meðalfjarlægð þeirra frá sólu alltaf um 1 stjarnfræðieining. Atens smástirnin skera einnig braut jarðar en þau eru samt yfirleitt alltaf innan við braut jarðar. Á ensku nefnast þessir hópar "near-Earth objects", sem mætti kalla jarðnándarfyrirbæri á íslensku. Þau eru fremur smá en það stærsta er í Amor-hópnum, heitir 1036 Ganymed og er 38,5 km í þvermál. Þegar fjöldi þessara smástirna eykst, minnkar stærðin um leið. Í dag þekkjast um 200 smástirni sem kalla má nærri jörðu en talið er að allt að 1500 smástirni af þessu tagi séu meira en 1 km í þvermál. Þetta er smávægilegt miðað við smástirnabeltið en það merkilega við þessi fyrirbæri er hins vegar að það eru þau sem hafa og eiga eftir að rekast á jörðina. Uppsprettu þessara smástirna má líklega rekja til Kirkwoods-eyðanna í smástirnabeltinu.
Skoðið einnig skyld svör:
Sævar Helgi Bragason. „Getið þið sagt mér eitthvað um smástirnabeltið sem er á milli Mars og Júpiter?“ Vísindavefurinn, 10. júní 2002. Sótt 20. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=2474.
Sævar Helgi Bragason. (2002, 10. júní). Getið þið sagt mér eitthvað um smástirnabeltið sem er á milli Mars og Júpiter? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=2474
Sævar Helgi Bragason. „Getið þið sagt mér eitthvað um smástirnabeltið sem er á milli Mars og Júpiter?“ Vísindavefurinn. 10. jún. 2002. Vefsíða. 20. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=2474>.
Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.
Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar
um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að
svara öllum spurningum.
Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að
svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki
nægileg deili á sér.
Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.
Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!
Sólin
Rís 05:36 • sest 21:19
Tunglið
Rís 16:44 • Sest 05:50
Flóð
Árdegis: 04:37 • Síðdegis: 17:05
Fjara
Árdegis: 10:57 • Síðdegis: 23:09
Árið 1772 kynnti þýski stjörnufræðingurinn Johann Elert Bode (1747-1826) reglu sem virtist gilda um fjarlægðir frá sólu til þeirra sex reikistjarna sem þá þekktust. Þessi regla varð þekkt sem "Lögmál" Titiusar-Bode þar sem þýski stærðfræðingurinn Johann Daniel Titius benti á þetta árið 1766. Lögmál er hins vegar óheppilegt heiti því þetta er hvorki náttúrulögmál né heldur fylgir það reikistjörnunum nákvæmlega.
Þessi regla gefur engu að síður ótrúlega nákvæmar tölur fyrir fjarlægðir nokkurra reikistjarna frá sólu. Reglan er sú að taka talnaröðina 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192,..., leggja fjóra við hverja tölu og síðan deila með 10. Sé þetta gert sést að fjarlægðirnar eiga ótrúlega vel við fjarlægðir flestra reikistjarnanna í stjarnfræðieiningum eins og sjá má í töflunni hér fyrir neðan:
