A Field Guide to the Planets

Description

Humanity’s first steps on the Moon were an immense accomplishment in 1969 and a fantastic milestone in the history of space exploration. And yet, how little we knew about our solar system as compared to what we know now! Professor Biography......Page 3 Course Scope......Page 7 Lecture 1—How the Solar System Family Is Organized......Page 10 Organizing the Solar System......Page 12 Water in the Solar System......Page 15 Cooling......Page 17 Collisions......Page 19 Lecture 2—Mercury, the Extreme Little Planet......Page 21 Orbit and Rotation......Page 23 Surface Features......Page 25 Structure and Composition......Page 29 Atmosphere......Page 31 Lecture 3—Venus, the Veiled Greenhouse Planet......Page 33 Atmosphere......Page 35 Greenhouse Effect......Page 36 Sulfuric Acid Clouds and Winds......Page 38 Upside-Down Rotation......Page 40 Surface and Interior......Page 41 Lecture 4—Earth: How Plate Tectonics Sets Up Life......Page 44 Plate Tectonics......Page 46 Plate Tectonics and Climate......Page 51 Plate Tectonics and Life......Page 53 Lecture 5—Orbiting Earth: Up through the Atmosphere......Page 56 Troposphere......Page 58 Stratosphere......Page 59 Mesosphere......Page 60 Thermosphere......Page 61 Exosphere......Page 63 Magnetosphere......Page 65 Lecture 6—Exploring the Earth-Moon System......Page 68 Comparing the Moon and Earth......Page 70 The Moon’s Orbit and Phases......Page 71 Lunar Tides......Page 73 The Moon’s Effect on Earth’s Rotation Stability......Page 75 The Formation of the Moon......Page 76 Quiz for Lectures 1-6......Page 78 Lecture 7—Humans on the Moon: A Never-Ending Story......Page 82 The Apollo Program......Page 84 Geology of the Moon......Page 85 Craters......Page 86 Lunar Swirls......Page 89 Lava Channels and Tubes......Page 90 Water on the Moon......Page 91 The Interior of the Moon......Page 92 Lecture 8—Exploring Mars from Space and the Ground......Page 94 Mars’s Orbit, Rotation, and Seasons......Page 96 Mars’s Atmosphere......Page 97 Mars’s Polar Caps......Page 99 Mars’s Moons: Phobos and Deimos......Page 101 Mars’s Surface and Interior......Page 103 Lecture 9—Water on Mars and Prospects for Life......Page 105 Water and Life......Page 107 Geomorphic Evidence......Page 108 Aqueous Mineralogy......Page 111 Mars’s D/H Ratio......Page 113 Searching for Water and Life on Mars: The Way Forward......Page 115 Lecture 10—Near-Earth Asteroids and the Asteroid Belt......Page 116 What Is an Asteroid?......Page 118 Near-Earth Asteroids......Page 119 Visiting the Asteroid Belt......Page 122 Other Asteroids......Page 126 Lecture 11—Mighty Jupiter, The Ruling Gas Giant......Page 128 Composition......Page 130 Atmosphere......Page 131 Interior......Page 133 Magnetic Field......Page 134 Jupiter in Solar System Context......Page 137 Lecture 12—Jupiter’s Planetlike System of Moons......Page 139 The Galilean Satellites......Page 141 Io......Page 142 Europa......Page 145 Ganymede......Page 147 Callisto......Page 148 The Smaller Moons......Page 150 Quiz for Lectures 7-12......Page 152 Lecture 13—Saturn and the Rings: Gravity’s Masterpiece......Page 157 The Ring System......Page 159 The Cassini Mission......Page 161 How the Rings Formed......Page 163 Atmosphere......Page 165 Magnetic and Gravity Fields......Page 166 Ring Seismology......Page 167 Lecture 14—Saturn’s Moons: Titan to Enceladus......Page 169 The Saturnian Moons......Page 171 Titan......Page 173 Rhea......Page 175 Iapetus......Page 176 Tethys......Page 177 Mimas......Page 178 Lecture 15—Uranus: A Water World on Its Side......Page 180 What Is an Ice Giant?......Page 182 Unusual Rotation......Page 184 Atmosphere......Page 185 Interior......Page 186 Magnetic Field......Page 187 Moons......Page 188 Rings......Page 189 Lecture 16—Neptune: Windy with the Wildest Moon......Page 191 First Contact......Page 193 Atmosphere......Page 194 Interior......Page 195 Triton......Page 198 Rings......Page 201 Lecture 17—Pluto and Charon: The Binary Worlds......Page 202 Pluto......Page 204 The New Horizons Mission......Page 205 Charon......Page 209 Dwarf Planet Status......Page 211 Lecture 18—Comets, the Kuiper Belt, and the Oort Cloud......Page 213 Comets......Page 215 The Kuiper Belt......Page 218 The Oort Cloud......Page 221 Quiz for Lectures 13-18......Page 223 Lecture 19—How Our Sun Defines Our Solar System......Page 228 Gravity, Light, and Heat......Page 230 Solar Magnetic Field......Page 234 The Solar Wind......Page 235 Solar Storms......Page 237 Lecture 20—A Solar System Time Machine and Meteorites......Page 240 Clue 1: Orbits in the Solar System......Page 242 Clue 2: Planet Composition......Page 243 Clue 3: Few and Isolated Planets......Page 245 Clue 4: Where the Tiny Things Are......Page 246 Clue 6: Moon Systems......Page 247 Clue 7: Planetary Catastrophes......Page 248 Timing of Solar System Formation: Meteorites and Isotopes......Page 251 Lecture 21—What the Biggest Exoplanets Reveal......Page 253 Pulsar Planets......Page 255 Planets around Main-Sequence Stars......Page 256 Hot Jupiters......Page 257 The Radial Velocity Method......Page 258 The Transit Method......Page 260 Direct Imaging......Page 262 Lecture 22—Closing in on Earthlike Exoplanets......Page 263 Earthlike Criterion 1: Mass or Size......Page 265 Earthlike Criterion 2: Composition......Page 267 Earthlike Criterion 3: Habitability......Page 269 Earthlike Criterion 4: Atmosphere......Page 272 Exoplanet Statistics......Page 273 Lecture 23—Planets Migrated in Our Early Solar System!......Page 275 Evidence for the Late Heavy Bombardment......Page 277 Potential Causes of the LHB......Page 278 How Planet Migration Could Lead to the LHB: The Nice Model......Page 279 The Grand Tack Model......Page 282 Criticism of the LHB......Page 284 Lecture 24—Human Futures in the Solar System......Page 286 Getting to the Planets......Page 288 New Ways to Explore Planets......Page 290 Magnetic Shielding......Page 292 Giant Telescopes......Page 294 Astrobiology......Page 297 Quiz for Lectures 19-24......Page 298 Answers......Page 303 Bibliography......Page 309