Greece

Το όνομα του ηλιακού συστήματος προέρχεται από το όνομα του άστρου μας, τον Ήλιο. Ο Ήλιος είναι η πηγή ενέργειας που κάνει δυνατή την ζωή στη Γη και χωρίς αυτόν δεν θα υπήρχαμε. Ωστόσο σε σύγκριση με άλλα αστέρια ο Ήλιος είναι ένα μέτριο άστρο. Μπορούμε να έχουμε άστρα με μάζες με εύρος, από 0.08 μέχρι και 80 φορές την μάζα του Ήλιου.

Πηγή: Βασιλική Σουηδική Ακαδημία των 
Επιστημών
Ο Ήλιος μας έχει ακτίνα 697'000 km (συγκρίνετέ την με την ακτίνα της Γης που είναι 6'378 km) και αποτελεί περίπου το 99.8% ολόκληρης της μάζας του Ηλιακού μας συστήματος.
Στον πυρήνα του Ήλιου, οι θερμοκρασίες μπορούν να φτάσουν μέχρι και τους 15'600'000 °C (πάνω από 15 εκατομμύρια βαθμούς), όμως ακόμα και η πιο ψυχρή επιφάνεια έχει θερμοκρασία 5'800 °C. Αυτές οι θερμοκρασίες παράγονται από πυρηνικές αντιδράσεις. Κάθε δευτερόλεπτο περίπου 6 δισεκατομμύρια τόνοι πυρήνων υδρογόνου καταναλώνονται στην κεντρική περιοχή του Ηλίου και συντήκονται μαζί σε αυτό τον τεράστιο αστρικό πυρηνικό αντιδραστήρα παράγοντας ήλιο. Αυτό παράγει ένα τεράστιο ποσό ενέργειας: 386 δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια MW (3.86∙1026 W). Θα δούμε τις πυρηνικές διεργασίες λεπτομερώς αργότερα.

Ορίστε μία τυπική εικόνα του Ηλίου. Οι σκοτεινές κηλίδες που είναι ορατές στην ηλιακή επιφάνεια είναι ψυχρότερες περιοχές με θερμοκρασίες γύρω στους 3'800 °C. Μία ηλιακή κηλίδα μπορεί να είναι μεγάλη όσο 2-3 φορές η διάμετρος της Γης. (Πηγή: Βασιλική Σουηδική Ακαδημία των Επιστημών).

Οι ηλιακές κηλίδες δημιουργούνται καθώς το ισχυρό μαγνητικό πεδίο του Ήλιου 'αναδεύει' την ηλιακή επιφάνεια, το πώς όμως αυτό συμβαίνει δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητό, και αποτελεί μεγάλη περιοχή έρευνας για τους αστρονόμους.

Το ηλιακό σύστημα αποτελείται από τον Ήλιο στο κέντρο του και 8 πλανήτες που κινούνται σε ελλειπτικές τροχιές γύρω από αυτόν. Ο Ήλιος είναι πολύ μεγαλύτερος από τους πλανήτες. Οι ίδιοι οι πλανήτες απαρτίζουν λιγότερο από το 0.15% της μάζας του ηλιακού συστήματος. Οι πλανήτες είναι ορατοί μόνο επειδή το φως από τον Ήλιο αντανακλάται στην επιφάνειά τους.
Δεν εκπέμπουν φως από μόνοι τους. Υπάρχουν επίσης πολλά μικρότερα σώματα όπως δορυφόροι σε τροχιά γύρω από τους πλανήτες, αστεροειδείς και κομήτες. Η Γη είναι ο τρίτος πλανήτης μακριά από τον Ήλιο. Οι υπόλοιποι πλανήτες παίρνουν το όνομά τους από ελληνικούς και ρωμαϊκούς θεούς και θεές. Αυτοί είναι (με σειρά όπως απομακρυνόμαστε από τον Ήλιο)

Ερμής, ονομασμένος όπως ο Ελληνικός θεός του εμπορίου, των ταξιδιών και της κλοπής.
Αφροδίτη, ονομασμένη όπως η Ελληνίδα θεά της αγάπης και της ομορφιάς καθώς είναι τόσο λαμπερή στον ουρανό
Γη, κυριολεκτικά ονομασμένη όπως η σκόνη ή το χώμα που έχει. Επίσης χρησιμοποιείται και το λατινικό της όνομα, Terra.
Άρης, ονομασμένος όπως ο Ελληνικός θεός του πολέμου εξαιτίας του θυμωμένου κόκκινου χρώματός του.
Δίας, ονομασμένος όπως ο Ελληνικός πατέρας του δωδεκάθεου. Είναι ο μεγαλύτερος πλανήτης του ηλιακού συστήματος.
Κρόνος, ονομασμένος όπως ο Τιτάνας πατέρας του Δία, του Ποσειδώνα και του Πλούτωνα. Φημισμένος για τους πανέμορφους δακτυλίους του.
Ουρανός, ονομασμένος όπως ο Ελληνικός θεός του ουρανού. Ήταν ο πρώτος πλανήτης που ανακαλύφθηκε με την χρήση τηλεσκοπίου, και
Ποσειδώνας, ονομασμένος όπως ο θεός της θάλασσας. Γνωστός και ως "ο μπλε γίγαντας". Έχει 6 δακτυλίους.

Ο Πλούτωνας θεωρούνταν πλανήτης μέχρι το 2006, οπότε και κατατάχθηκε ως πλανήτης νάνος. Υπάρχουν 3 κριτήρια που χρειάζονται για να χαρακτηρισθεί ως πλανήτης. Το σώμα πρέπει να βρίσκεται σε τροχιά γύρω από το άστρο του, να έχει αρκετή βαρυτική έλξη, ώστε να είναι σφαιρικός και να έχει αρκετή μάζα, ώστε να καθαρίσει την περιοχή γύρω από τη τροχιά του. Ο Πλούτωνας δεν πληρούσε το τρίτο κριτήριο.

Εδώ μπορεί κάποιος να δει μία ανασύνθεση του Ήλιου και των πλανητών που δείχνει τα διάφορα μεγέθη τους.
Από αριστερά προς τα δεξιά: επιφάνεια του Ήλιου, Ερμής, Αφροδίτη, Γη, Άρης, Δίας με ορατό ένα φεγγάρι του, Κρόνος με τους δακτυλίους του, Ουρανός και Ποσειδώνας. Τα μεγέθη των πλανητών είναι σε κλίμακα, όχι όμως και οι αποστάσεις μεταξύ των πλανητών! (Πηγή: Calvin J. Hamilton, solarviews.com)

Ο Ερμής, η Αφροδίτη, η Γη και ο Άρης είναι όλοι βραχώδεις πλανήτες. Ωστόσο, παρά αυτή τους την ομοιότητα, σε άλλους τομείς αυτοί οι πλανήτες διαφέρουν σημαντικά! Ο Ερμής δεν έχει ατμόσφαιρα και ως αποτέλεσμα μοιάζει πολύ με την Σελήνη, καλυμμένος με κρατήρες που οφείλονται σε αμέτρητες συγκρούσεις μετεωριτών. Η Αφροδίτη, ο δεύτερος πλανήτης από τον Ήλιο, είναι ο πιο θερμός. Έχει μέση επιφανειακή θερμοκρασία 464 °C, νύχτα και μέρα. Το ψηλότερο όρος στο ηλιακό σύστημα είναι το όρος Όλυμπος στον Άρη. Είναι περίπου τρεις φορές ψηλότερο από το όρος Έβερεστ, το ψηλότερο όρος στην Γη.
Από την άλλη, ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας είναι αέριοι γίγαντες. Ο Δίας είναι μακράν ο μεγαλύτερος πλανήτης του ηλιακού συστήματος, με μάζα μεγαλύτερη απ'ό,τι οι μάζες όλων των άλλων πλανητών μαζί. Έχει 300 φορές περισσότερη μάζα από τη Γη και έχει πάνω από 60 δορυφόρους. Ο Κρόνος έχει 9 πλανητικούς δακτυλίους.

Ο πλανήτης που μοιάζει περισσότερο στη Γη είναι ο Άρης. Υπάρχουν στοιχεία ότι υπήρχε νερό στην επιφάνεια του Άρη στο παρελθόν. Χαρακτηριστικά που ομοιάζουν πολύ με ακτογραμμές, κοίτες ποταμών και νησιά υποδεικνύουν ότι μεγάλα ποτάμια έρρεαν κάποτε στον πλανήτη. Είναι ένα άλυτο μυστήριο το που έχει πάει αυτό το νερό. Εξαιτίας της πιθανής ύπαρξης νερού, τουλάχιστον στο μακρινό παρελθόν, ο Άρης υπολογίζεται ως υποψήφιος για την συντήρηση ζωής (ή στο παρελθόν) εκτός από τη Γη μας. Το ExoMars είναι μία ευρωπαϊκά καθοδηγούμενη ρομποτική αποστολή στον Άρη που αναπτύσσεται τώρα από την ESA (European Space Agency, Ευρωπαική Υπηρεσία Διαστήματος) και την Roscosmos. Εκτοξεύσεις είναι προγραμματισμένες για το 2016 και το 2018 και θα χρησιμοποιηθούν αρκετά διαφορετικά όργανα. Το Trace Gas Orbiter (TGO) θα τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Άρη ψάχνοντας για μεθάνιο, κάτι το οποίο μπορεί να υποδείξει αν υπάρχει ή αν υπήρξε ζωή στον πλανήτη. Θα υπάρχει επίσης ένα εξάτροχο ιδιαίτερα αυτόνομο όχημα με κάμερα για τη λήψη φωτογραφιών από την επιφάνεια και ένα τρυπάνι υπεδάφους 2 μέτρων για τη λήψη δειγμάτων εδάφους.

Στο παρελθόν, οι περισσότεροι αρχαίοι πολιτισμοί είχαν κάποιο μοντέλο του Σύμπαντος, το οποίο τοποθετούσε τη Γη σε ηρεμία, ακριβώς στο κέντρο. Οι Αιγύπτιοι έβλεπαν τον ουρανό ως το σώμα της θεάς Νουτ, οι Ινδουιστές θεωρούσαν ότι ο ουρανός βρισκόταν στους χαυλιόδοντες ενός πελώριου ελέφαντα, οι Βαβυλώνιοι έβλεπαν τον ουρανό ως το εσωτερικό ενός κωδονόμορφου βάζου και οι Άραβες θεωρούσαν τον ουρανό μία τεράστια τέντα.

Ο Πτολεμαίος (περίπου 100-170 μ.Χ.), ένας Ρωμαίος πολίτης ελληνικής καταγωγής που ζούσε στην Αίγυπτο το δεύτερο αιώνα μ.Χ., ήταν αστρονόμος, μαθηματικός και γεωγράφος. Συνέλλεξε και ανέλυσε μεγάλο αριθμό αστρονομικών δεδομένων και εισήγαγε ένα μοντέλο για να περιγράψει τις θέσεις των πλανητών, τις οποίες κατέγραψε στο βιβλίο του "Η Μεγάλη Μαθηματική Σύνθεση".

Το μοντέλο του καλείται γεωκεντρικό σύστημα. Σε αυτό το σύστημα, η Γη θεωρούνταν το κέντρο του Σύμπαντος και η Σελήνη, οι πλανήτες και τα αστέρια βρίσκονταν σε ομόκεντρες σφαιρικές τροχιές γύρω από αυτήν. Το Σύμπαν ήταν μία σφαίρα πεπερασμένων διαστάσεων, και πέρα από αυτήν την σφαίρα δεν υπήρχε τίποτα. Αυτό το μοντέλο ήταν ευρέως αποδεκτό για περισσότερα από 1300 χρόνια.

Τα κεντρικά στοιχεία της θεωρίας του είναι τα παρακάτω:

  1. Η Γη είναι ακίνητη και βρίσκεται στο κέντρο του συστήματος.
  2. Ο Ήλιος και η Σελήνη εκτελούν κυκλικές κινήσεις. Η Γη είναι το κέντρο αυτών των κυκλικών κινήσεων.
  3. Κάθε άλλος πλανήτης κινείται σε κύκλο, το κέντρο του οποίου βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Γη.

Στο παρελθόν, η ιδέα ότι η Γη ήταν το κέντρο των πάντων ήταν βαθιά ριζωμένη στο μυαλό όλων και ήταν δύσκολο να πείσεις τον κόσμο να πιστέψει κάτι διαφορετικό. Ωστόσο, υπήρχαν μερικοί ριζοσπαστικοί σκεπτικιστές, ακόμα και πίσω στον 3ο π.Χ. αιώνα που πίστευαν διαφορετικά. Ο Αρίσταρχος ο Σάμιος, (περίπου 310-230 π.Χ.) πίστευε ότι ο Ήλιος είναι στην πραγματικότητα το κέντρο του Σύμπαντος. Εκείνη την εποχή η θεωρία του δεν ήταν αποδεκτή και πέρασαν πάνω από χίλια χρόνια ώσπου ο κόσμος να αρχίσει να την υπολογίζει.

Ο Πολωνός αστρονόμος, Νικόλαος Κοπέρνικος (1473-1543), δεν πίστευε ούτε αυτός στο γεωκεντρικό μοντέλο του Σύμπαντος. Ο Κοπέρνικος εισήγαγε μία νέα θεωρία που ονομάστηκε το ηλιοκεντρικό σύστημα. Η θεωρία του Κοπέρνικου ότι ο Ήλιος είναι το κέντρο του Σύμπαντος ήταν η πιο ριζοσπαστική επιστημονική ανακάλυψη του πρώτου μισού του 16ου αιώνα και συχνά θεωρείται το αρχικό σημείο όλης της σύγχρονης επιστήμης. Η ανακάλυψη του Κοπέρνικου οδήγησε σε ολική αναθεώρηση της γνώσης μας για τον κόσμο, η οποία δομήθηκε πάνω στην πεποίθηση ότι η Γη ήταν το κέντρο του Σύμπαντος. Τώρα έπρεπε να γίνει αποδεκτό ότι η Γη ήταν απλά ένας πλανήτης ανάμεσα σε άλλους πλανήτες.

Στο Ηλιοκεντρικό σύστημα ο Ήλιος είναι στο κέντρο και οι πλανήτες κινούνται σε τροχιές γύρω από τον Ήλιο. Αυτό ήταν κάτι ιδιαίτερα δύσκολο να γίνει αποδεκτό εκείνη την εποχή, γιατί φαινόταν αντίθετο με την πιθανή θεώρηση ότι η Γη είναι το κέντρο των πάντων.

Nicolaus Copernicus
Ο Κοπέρνικος συμπεριέλαβε χειρόγραφα περιγράφοντας την θεωρία του στο έργο του με τίτλο "De revolutionibus orbium coelestium libri VI" (Έξι Βιβλία Σχετικά με την Περιστροφή των Ουράνιων Σφαιρών) όμως δε δημοσιεύτηκαν για χρόνια, μέχρι το 1543, τη χρονιά που πέθανε.
Αρχικά, είχε μόνο λίγους πιστούς υποστηρικτές. Ο Giordano Bruno (1548-1600) ήταν ένας Ιταλός φιλόσοφος και ποιητής. Ήταν επίσης ένθερμος υποστηρικτής της θεωρίας του Κοπέρνικου. Καταδικάστηκε για αίρεση και ελεύθερη σκέψη από την Ιερά Εξέταση, φυλακίστηκε για 8 χρόνια και τελικά κάηκε στην πυρά για τις πεποιθήσεις του.
Τελικά, ο ένας μετά τον άλλον, οι επιστήμονες άρχισαν να υιοθετούν αυτό το νέο σύστημα. Ωστόσο πέρασαν 100 χρόνια από το θάνατο του Κοπέρνικου, ώστε η θεωρία του να γίνει πλήρως αποδεκτή. Από τότε φυσικά η θεωρία του έχει επιβεβαιωθεί. Ο Γαλιλαίος και ο Κέπλερ ήταν δύο από τους πρώτους επιστήμονες που βρήκαν αποδείξεις που στηρίζουν το ηλιοκεντρικό σύστημα.

Ο Κέπλερ ανακάλυψε την μαθηματική περιγραφή που περιγράφει την κίνηση των πλανητών γύρω από τον Ήλιο. Οι περίφημοι Νόμοι του Κέπλερ διατυπώθηκαν μετά από λεπτομερή έρευνα αστρονομικών παρατηρήσεων των πλανητών, που πραγματοποιήθηκαν και καταγράφηκαν από τον Τύχο Μπράχε. Αυτοί οι νόμοι περιγράφουν ακριβώς αυτές τις παρατηρήσεις σε μαθηματική γλώσσα.

Μπορούν να περιγραφούν ως ακολούθως:

  1. Οι κινήσεις των πλανητών είναι ελλειπτικές με τον Ήλιο στη μία εστία της έλλειψης.
  2. Η γραμμή που ενώνει των πλανήτη με τον Ήλιο καλύπτει ίσα εμβαδά σε ίσους χρόνους καθώς ο πλανήτης ταξιδεύει γύρω από την έλλειψη.
  3. Το τετράγωνο της περιόδου της τροχιάς ενός πλανήτη γύρω από τον Ήλιο είναι ανάλογο του κύβου του μεγάλου ημιάξονα της ελλειπτικής του τροχιάς.

Το σχήμα αναπαριστά τους Νόμους του Κέπλερ δείχνοντας ότι η τροχιά ενός πλανήτη είναι μία έλλειψη και ότι ο πλανήτης καλύπτει ίσα εμβαδά σε ίσους χρόνους (πορτοκαλί περιοχές). Επίσης φαίνονται ο μεγάλος και ο μικρός άξονας, το κέντρο της έλλειψης, καθώς και το πιο κοντινό σημείο της τροχιάς στον Ήλιο (Περιήλιο) και το πιο απομακρυσμένο σημείο της τροχιάς από τον Ήλιο (Αφήλιο).

Οι εξωηλιακοί πλανήτες είναι πλανήτες σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια. Οι αστρονόμοι τους εντοπίζουν με όλο και μεγαλύτερη ευχέρεια και, μέχρι τον Ιανουάριο του 2017, έχουν επαληθευτεί 3447. Αυτό αποδεικνύει ότι είναι αρκετά σύνηθες για τα αστέρια να συνοδεύονται από πλανήτες. Έχουμε ήδη εντοπίσει αρκετούς πλανήτες που μπορεί να έχουν κοινά χαρακτηριστικά με τη Γη. Στην περίπτωση που βρίσκαμε έναν πλανήτη με παρόμοιο μέγεθος, θερμοκρασιακές συνθήκες και ατμόσφαιρα όπως αυτή της Γης, τότε θα ήταν δυνατό αυτός ο πλανήτης να φιλοξενεί εξωγήινη ζωή.

Οι πλανήτες δεν εκπέμπουν δικό τους φως, και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο εντοπίζονται τόσο δύσκολα. Επιπλέον, οι πλανήτες εκτός του ηλιακού μας συστήματος είναι πολύ μακριά και είναι σχεδόν αδύνατο να τους δούμε, ακόμα και σε περίπτωση που γνωρίζαμε που ακριβώς να κοιτάξουμε. Για να το αντιμετωπίσουν αυτό, οι αστρονόμοι έχουν σκεφτεί έξυπνους τρόπους για να δουν τους πλανήτες έμμεσα, χρησιμοποιώντας το γονικό αστέρι.

Για παράδειγμα, αν μετράς το φως από ένα άστρο και βρίσκεις ότι το φως του ελαττώνεται σε τακτά χρονικά διαστήματα, τότε αυτό μπορεί να οφείλεται σε ένα πλανήτη που περνά από μπροστά του. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος δουλεύει μόνο όταν η τροχιά του πλανήτη περνάει από την οπτική διαδρομή της Γης, που σε πολλές περιπτώσεις δεν συμβαίνει. Μπορείς επίσης να βρεις πλανήτες από την βαρυτική τους επίδραση. Το βαρυτικό πεδίο του άστρου αναγκάζει τους πλανήτες σε τροχιά γύρω από αυτό, όμως η βαρύτητα λειτουργεί αμφίδρομα και το βαρυτικό πεδίο του πλανήτη θα έλκει το άστρο επίσης. Αυτό δεν είναι τόσο εμφανές επειδή τα αστέρια είναι πολύ μεγαλύτερα και συνεπώς έχουν ένα πολύ ισχυρότερο βαρυτικό πεδίο, όμως αν κάποιος μετρήσει με αρκετή ακρίβεια την θέση ενός άστρου μπορεί να το δει να ταλαντεύεται στον ουρανό, καθώς ο πλανήτης το έλκει. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι είναι πιο αποτελεσματικές όταν οι πλανήτες είναι μεγάλοι, και αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο οι περισσότεροι πλανήτες που έχουμε βρει ως τώρα είναι μεγάλοι αέριοι πλανήτες όπως ο Δίας. Όμως χρησιμοποιώντας όλο και πιο προηγμένες μεθόδους οι αστρονόμοι έχουν ήδη βρει αρκετές δεκάδες τέτοιους πλανήτες όμοιους με την Γη, που βρίσκονται στην κατοικήσιμη ζώνη των άστρων τους.

Not all planets have moons. Mercury and Venus, for example, travel alone around the Sun. However, some planets have plenty. Jupiter has over 60 moons. Our planet has just one moon and it is the only place outside Earth that mankind has visited. Astronomers believe that an object roughly the size of Mars collided with Earth and the Moon was formed from the debris.

This photocomposition shows Jupiter with its Red Spot, a gigantic complex storm about three times as large as the Earth and wind speeds up to 450 km/h. On the right side of the picture are the Galilean moons (Io, Europa, Ganymede and Callisto - from top to bottom). Of course, in reality Jupiter and the moons are much further apart than shown here.

Neil Armstrong became the first man on the Moon on July 21st, 1969, which is an impressive feat considering that the Moon is 384,400km away on average. The Moon is being bombarded with a steady rain of meteoroids, asteroids and comets, as are most planets. While on Earth, falling space objects are usually burnt up in the atmosphere, the Moon is covered in craters because it has no atmosphere.

The battered Moon has a great effect on the Earth. Not only does it control the tides, it also stabilises Earth and reduces the amount that it wobbles on its axis. Without the Moon acting as our anchor, our climate would be extremely unstable and this would reduce the Earth’s ability to harbour life.

Why are Io, Europa, Ganymede and Callisto known as the “Galilean moons” ?

Galileo Galilei (1594 – 1642) was an Italian physicist, mathematician, astronomer and philosopher, considered an extremely important figure in the Scientific Revolution. He is often hailed as ‘The Father of Modern Science’ as he was the first to implement the “experimental scientific method”. Some of his many achievements include constructing the first telescope. With this telescope, he observed the brightest ‘star’ in the sky and found 4 small ‘stars’ orbiting around it, invisible to the naked eye. He soon realised that these bright objects weren’t actually stars at all. He was in fact observing Jupiter and had discovered its 4 largest moons. He named the moons Ganymede, Io, Callisto and Europa but together they’re known as the “Galilean moons” of Jupiter.

Despite making such a huge contribution to science, The Roman Catholic Church didn’t approve of Galileo’s work. In 1633 the Inquisition convicted him of heresy. They forced him to publicly withdraw his support for Copernicus and the heliocentric system and sentenced him to life imprisonment. Due to his advanced age and bad health, that sentence was amended the next day to allow him to serve his sentence under house arrest instead.

Europa is the smallest but the most interesting moon of Jupiter because it is considered a candidate for harbouring extraterrestrial life. It has about a quarter the size of the Earth. It is covered by an ice crust, below which the largest ocean of the whole Solar System is found. It is estimated that this ocean could have a depth of up to 20 km (on Earth the deepest point in all oceans is only about 11 km).

Although the surface temperature of Europa averages -160°c, volcanoes creating hot thermal vents on Europa’s ocean floor could create havens for life. The necessary energy for these volcanoes is provided either by natural radioactive decay (as on Earth) in the rocky interior of Europa or by tidal effects caused by nearby Jupiter.

This picture taken by the Galileo mission shows the icy surface of Europa (Source: NASA/JPL/University of Arizona/University of Colorado, solarviews.com).

Do tiny algae (or giant squids!) really swim in Europa’s ocean? We do not know yet. The answer depends on the unknown mechanisms for the origin of life itself as well as on the conditions of Europa. A space mission to Jupiter’s moon might provide further clues. For instance, a spacecraft landing on the icy surface of Europa could search for organic molecules produced by life in the ocean. The ice on Europa is too thick for drilling but geologic processes may transport oceanic components to the surface where it could be found by a space probe.

Not only does Europa have what seems to be liquid water, it also has a thin oxygen atmosphere. Yet despite the water and oxygen, living on Europa would still be extremely difficult. The surface receives around 5400mSv of radiation emitted from Jupiter, a fatal dose for humans. One would have to live below the surface, where it is warmer. But then there’s also the much smaller gravitation, yet another health hazard for humans.

There’s often a lot of confusion about the terminology when it comes to the smaller objects that streak across our sky from time to time. So, here are some definitions:



Meteoroids are small rocks in our solar systems with dimensions of less than 10m across. If they reach our atmosphere, they’ll often burn up due to the heat caused by friction. This forms a burning line in the sky. This path is called a meteor but you’ll probably know it as ‘a shooting star’. However, if the meteroid doesn’t entirely burn up and survives an impact with Earth, the piece of rock that’s left is called a meteorite. One can find meteorites all over the planet but especially in Antarctica as the meteorites are easy to see on the ice and the cold protects them from geological transformation.

Asteroids are bigger. They can have sizes up to many kilometres. Most of them can be found in the main asteroid belt which orbits the Sun between Mars and Jupiter.

Comets are between 1km and 20km long and are mainly made up of ice and dust. This is why sometimes they can be called 'dirty snowballs'. They have extremely elliptical orbits and, because of this, they spend most of their time far out in the Solar system, beyond Pluto. However, when they get close to the Sun, they’re heated up and the ice melts and evaporates leaving a tail of gas behind. You can often see two tails on a comet. One is made of dust and shows you its direction of travel and one will always face away from the Sun as it’s made of gas which is is ripped off the comet’s surface by the solar wind.

The top picture shows a meteorite, called EETA 79001, found on the ice in Antarctica. It quite likely originated from Mars. The cube shown has 1cm sides. (Source: LPI/NASA). The middle image shows part of the asteroid Mathilde about 59 by 47 km across. The surface exhibits many large craters (Source: JHU/APL/NASA). The third picture is of comet West. The thin blue tail is made of gases and the broad white tail is made of microscopic dust particles (Source: John Laborde).

These small rocky or icy objects collide with other objects in the solar system on a fairly regular basis. You can probably tell if you looked at a picture of all the craters on our Moon or the planet Mercury. Fortunately, we have something they don’t have. Earth has an atmosphere.

Usually the objects that collide with Earth are small. As they travel through the atmosphere, the friction they create generates a lot of heat and the object burns up and disintegrates. Sometimes a small fragment might make it through but it’ll probably hit the ground or oceans without hurting anyone.

However, very rarely, a large asteroid or comet will hit the planet and the atmosphere won’t be able to protect us. For example, it’s believed that 56 million years ago, an asteroid about 10km wide hit the Earth in Central America causing earthquakes, huge fires and gigantic tsunamis. The impact threw up ash and debris into the air which blocked out the sun for months, lowering global temperatures to freezing. It’s thought that over two thirds of the species on Earth were killed by this event, including the dinosaurs. However, while scientists know for sure that this asteroid collided with Earth, there’s also some evidence that it may have just been one of many reasons for the extinction of dinosaurs. Fossil records show that the numbers of dinosaurs were already declining quite significantly before the impact and perhaps the asteroid just finished them off.

But what about us? What would happen if an asteroid hit the Earth today?

It would depend mostly on how big it was. If it was the size of a house, it could flatten concrete buildings half a mile from the impact point. Yet an asteroid a mile wide would cause far more damage, like the one that may have wiped out the dinosaurs. But as scary as all this may seem, the chances of colliding with an asteroid of that kind of scale are very low, perhaps one large asteroid every 100 million years or so.

You usually don’t find stars all on their own. A galaxy is a collection of an enormous number of stars that are all gravitationally bound to each other. There are a countless number of galaxies. Some are called dwarf galaxies, containing ten million or so stars, 500 times smaller than our own galaxy. Some are unimaginably big, 20 times bigger than our galaxy and containing literally trillions of stars.

Despite this enormous range, most galaxies form into similar patterns so you can catorgorise galaxies fairly easily. The most used classification scheme was invented by the American astronomer Edwin Hubble in 1936. Hubble identified three main types of galaxies based on their visible appearance.

Ellipticals are galaxies that are roughly elliptical in shape and usually consist of older, low-mass stars and have a very low number of new stars forming.

Spiral galaxies are much more common then ellipticals. They consist of a fairly flat, rotating disk of stars that generally form spiral structures and a central concentration of stars called the bulge. The arms tend to be younger, hotter stars with high rates of new star formation whereas the central bulge holds slightly older stars. Many of these galaxies have a central bar of stars in the centre

Lenticulars are somewhere in the middle. They usually contain disks like the spiral galaxies but they are much less well defined and fewer new stars are created. It’s as if the material in the disk had simply been used up and all that’s left is dust. They tend to have much larger bulges too and contain much older stars, more like the elliptical galaxies.

Hubble also identified a fourth catergory. The irregulars. These are galaxies that don’t fit into the other catorgories as they don’t have a well-defined shape. It is thought that these are galaxies that used to have a defined shape but were distorted by the gravity of another large object.

We are located within a galaxy called the Milky Way. It is a spiral galaxy containing approximately 200 - 400 billion stars, that stretches across 100 000 light-years. Our Sun is just one single such star in our Milky Way. Our Sun is just one of the stars in our galaxy, located about two thirds out from the centre in one of its spiral arms.

When astronomers discovered this, the heliocentric system had to be adapted. The Sun is obviously not the centre of the Universe anymore. It was believed that the Milky Way was our entire Universe until Edwin Hubble discovered thousands more galaxies.

Drawing of the Milky Way showing its spiral form with the approximate location of our Sun (Source: HEASARC/NASA)

The expression Milky Way has two meanings. On one side it is the name of our home galaxy as described before. On the other side it is the dim band you can see in the night sky. In Greek myth, the Milky Way was caused by milk spilt by Hera when suckling Heracle.

Almost all the stars you can see in the sky at night with the naked eye belong to our galaxy. The dim band called Milky Way arises because we are looking towards the centre of our galaxy, towards the bulge. The higher concentration of stars is what makes this region so much brighter.

The Milky Way and a few known constellations (Source: Fred Bruenjes)

The space between the stars is not empty. Huge clouds consisting of dust and gas can be found. This is called interstellar medium, meaning the stuff between the stars.

The interstellar medium is extremely rarefied by terrestrial standards: at its densest, it is even emptier than the best vacuum we can produce on Earth. However, the total mass of the interstellar medium amounts to about 10 times the mass of all stars in our Milky Way, simply because the space between the stars is so vast.

On 25 August 2012, Voyager 1 had reached the interstellar medium, becoming the first manmade object to do so. Voyager 1 will study interstellar plasma and dust until the mission’s end in 2025.

The picture shows a huge interstellar gas and dust cloud in the Trifid Nebula (Source: Arizona State University)

Like stars, galaxies can be gravitationally bound together as well. If there are less than 50 galaxies then it is said that the galaxies are part of a galaxy group. Our galaxy, the Milky Way is part of the Local group, which contains over 30 galaxies. The biggest galaxy in the group (we’re second) is the Andromeda, which is big enough to be seen with the naked eye as a blurry spot in the Northern sky.

Andromeda is quite similar to our galaxy - same spiral shape - but has many more stars than. It is estimated it holds roughly one trillion stars. Recent studies have suggested that Andromeda was created by the collision of 2 smaller galaxies billions of years ago, which is likely to happen again as the Milky Way and Andromeda are moving towards each other at speeds of 500,000 km/h. It is thought that we’ll collide into each other in about 4.5 billion years.

Not all the galaxies in the group are like ours. Two of the much smaller galaxies are satellite galaxies orbiting the Milky Way and are known as the Large and Small Magellanic clouds.

If there are more than 50 galaxies grouped together, they are in what’s called a galaxy cluster. Clusters can have thousands of galaxies all travelling together. Sometimes clusters can combine to form superclusters. Superclusters are so big that they are n o longer gravitationally bound. They can form huge walls of galaxies spanning hundreds of millions of light-years. One of these extraordinary walls is called the Great Wall or the Coma Wall. It’s size is 300 million by 500 million light-years across, with a thickness of 15 million light-years.

In astronomy, the scales needed are often extremely big and so sometimes new units are needed. A light-year represents how far light can travel in a year:

  1 light-year (ly) = 9.461 x 1015 m

Another unit is the parsec:

  1 parsec (pc) = 3.26 light-year (ly)

For very large distances kilo-parsec and Mega-parsec are customarily used:

  1 kilo-parsec (kpc) = 1 000 pc

  1 Megaparsec (Mpc) = 1 000 000 pc

You may also find astronomical units (AU). 1 AU is the average distance between the Earth and the Sun:

  1 AU = 149.6 x 109 m
  1 AU = 4.8481 x 10-6 pc
  1 AU = 15.813 x 10-6 ly

Space is big and full of fascinating objects that are just too far away for us to get to. As a result, the majority of what we know about the Universe comes from measuring the radiation the objects emit, such as photons or X-rays.

Using these emissions, one of the things we can calculate is the size of the gravitational force the object in question generates. In the 1930s, an astronomer named Fritz Zwicky found that the Coma Galaxy cluster had what appeared to be ‘missing mass’. The cluster had far more gravity than could be explained. We can see the stars using optical telescopes and we can see the hot gas within the cluster using X-ray telescopes and thus, calculate their mass. However, the gravitational effects of the cluster were much higher than expected, suggesting that there was more mass; mass we cannot see or detect. This is what became to be called ‘Dark Matter’.

Since then, there have been extensive studies of dark matter. It seems that normal matter, the atoms that make up our Earth, planets, stars and the interstellar medium can only account for 4% of the mass in the Universe. The rest is unexplained.

As we can’t detect dark matter itself, we find it indirectly through the movement of stars in galaxies, and galaxies and dust in clusters. We don’t know what dark matter is made of but there are many theories and experiments working to find out. For example, some scientists believe that dark matter is black holes created in the big bang or brown dwarfs, small cold stars that are too small to burn hydrogen into helium. However, the most commonly accepted theory is that dark matter is made from not yet discovered elementary particles called WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles). One of the experiments designed to look for WIMPS is called DRIFT and is located 1100m under the ground at the Boulby mine in North Yorkshire, UK.


Take a quiz!
1. The Sun produces a huge amount of energy. This is because
  1. hydrogen fuses into helium via nuclear processes
  2. helium fuses into iron via nuclear processes
  3. oxygen fuses into carbon via nuclear processes
2. The three laws of planetary motion were formulated by
  1. Johannes Kepler
  2. Nicolaus Copernicus
  3. Galileo Galilei
3. The distance between our Sun and the nearest star is
  1. some 1013 km
  2. approximately 270,000 AU
  3. exactly 3.45 ly
4. Which of these following sentences are correct?
  1. A meteoroid is bigger than an asteroid
  2. A meteoroid must be smaller than 10m
  3. A meteorite is smaller than a comet
  4. Meteoroids and comets are both made out of rock and some metals
  5. Meteoroids and asteroids are both made out of rock and some metals
Show the answers ...
1.a 2.a 3.b 4.b+c+e