منظومه شمسی چیست؟

منظومه شمسی ما

ما، از سرزمین کوچک خود، به اقیانوس کیهانی پهناوری به گستره هزاران سال نوری، می نگریم.

درگذشته، اخترشناسان نقاط نورانی در آسمان می دیدند که میان ستارگان حرکت می کردند. آنها نام این نقاط نورانی متحرک را سیاره، به معنای چیزی که حرکت می کند گذاشتند و به هر یک از آنان نام یکی از خدایان باستانی را دادند.

مشتری (هرمزد ایرانی یا ژوپیتر رومی) خدای خدایان

مریخ خدای جنگ

عُطارِد (تیر ایرانی یا مرکوری رومی) پیام آور خدایان

زهره (ناهید یا آناهیتا ایرانی و ونوس رومی) خدای زیبایی و عشق

زحل (کیوان ایرانی یا ساترن اروپایی) پدر مشتری و خدای کشاورزی

دنباله دارها با دم مسحور کننده شان و شهاب های درخشان که گاهی در آسمان دیده می شدند نیز مورد مطالعه رصدگران آن زمان قرار می گرفتند

از زمان اختراع تلسکوپ سه سیاره دیگر نیز به جمع سیارات منظومه شمسی پیوستند: اورانوس (١٧٨١) ، نپتون (١٨٤٦) و پلوتون (در صورتی که آن را هنوز سیاره به شمار آوریم ١٩٣٠).

علاوه بر آنها، هزاران جرم کوچک دیگر نیز، مانند خرده سیاره ها و دنباله دارها وجود دارد. بیشتر سیارکها در منطقه ای بین مدار مریخ و مدار مشتری قرار دارند. در حالی که مکان اصلی دنباله دارها، آنسوی مدار پلوتون، در ابر اورت است.

چهار سیاره نزدیک خورشید (عطارد، زهره، زمین و مریخ)به دلیل سطح سنگی و جامدی که دارند، سیارات سنگی نامیده می شوند. چهار سیاره بزرگ که در آنسوی مدار مریخ هستند ( مشتری، زحل، اورانوس و نپتون)سیارات گازی نام دارند. سیاره کوچک و دور دست پلوتون سطحی جامد اما یخی دارد.

تقریبا همه سیارات – و برخی از قمرهای آنها – جو دارند. بخش زیادی از جوّ زمین، از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است. زهره جوّ ضخیمی از دی اکسید کربن(Co2) ، به همراه رده هایی از گازهای سمی مانند دی اکسید گوگرد (سولفور دی اکسید)، دارد. جوّ مریخ از گاز دی اکسید کربن تشکیل شده است که بسیار نازک است. مشتری، زحل، اورانوس و نپتون عمدتاً از هیدروژن و هلیم هستند. پلوتون، زمانی که در نزدیکی خورشید است، جوّ رقیقی دارد، امّا هنگامی که از خورشید فاصله می گیرد و به مناطق دورتر مدارش می رود، جوّش یخ می زند و برروی سطح فرو می ریزد. از این نظر، پلوتون مانند یک دنباله دار رفتار می کند.

تاکنون بیش از ١٦٠ قمر، در مدارهایی در اطراف سیارات، با اندازه هایی بزرگتر از ماه ما تا خرده سنگهای کوچک شناخته شده است. بسیاری از آنها با فضاپیماهای سیاره ای کشف شده اند. برخی از این اقمار جو دارند (مانند تیتان قمر زحل). حتی برخی میدان های مغناطیسی دارند (مانند گانمید، قمر مشتری). یو یکی از اقمار مشتری، فعاّل ترین جرم منظومه شمسی از جهت فعالیت های آتشفشانی است. ممکن است اقیانوسی در زیر پوسته یخی اروپا، قمر مشتری نهفته باشد و تصاویر رسیده از گانمید، حرکت تاریخی پوسته های یخی را نشان می دهد. برخی از اقمار، خرده سیاراتی هستند که در دام گرانش سیارات افتاده اند. مثال هایی از این گونه قمرها، فوبوس و دیموس و بسیاری از اقمار مشتری، فوئب قمر زحل ، بسیاری از اقمار جدید اورانوس و احتمالا نرید قمر نپتون است.

از سال ١٦١٠ میلادی تا ١٩٧٧ میلادی تصور می شد زحل تنها سیاره ای است که حلقه دارد. اکنون می دانیم که مشتری، اورانوس و نپتون نیز حلقه دار ند؛ گرچه حلقه های زحل، بزرگترین حلقه هاست. ذراتِ این حلقه ها اندازه های متفاوتی از ذرات غبار تا قطعه هایی به اندازه یک خانه دارند و ممکن است ذرات و تکه های سنگی یا یخی باشند.

بیشتر سیارات میدان مغناطیسی دارند که در اطراف سیاره گسترده شده است و مغناط کره را تشکیل داده است. این مغناط کره ها، به همراه ذرّات باردار شناور در آنها، با سیاره می چرخند. خورشید مغناط کره ای دارد که همه منظومه شمسی ما را احاطه می کند.

گذشتگان می پنداشتند زمین مرکز کیهان است و خورشید و تمام ستاره ها به دور آن می گردند. کوپرنیک نشان داد که زمین و همه سیارات به دور خورشید می گردند. کم کم شناخت ما از کیهان بیشتر شد و این پرسش مطرح شد که آیا سیارات دیگری وجود دارند که در آنها حیات وجود داشته باشد؟ در سال های اخیر، ستاره شناسان ابزارهایی برای تشخیص سیارات غول پیکر گازی در اطراف ستاره های دیگر به دست آورده اند.

اما تعریف ستاره چیست؟ انجمن بین المللی نجوم تعریفی را برای سیاره ارائه کرده است :

جرمی که :

۱ – در مداری به دور خورشید باشد،

۲ – جرم کافی برای تامین گرانش خودش داشته باشد، طوری که بر نیروهای جسم صلب مقاومت کند، به گونه ای که شکلش در تعادل هیدرواستاتیکی باشد (تقریبا کروی)

۳ – در مدارش جرم دیگری نباشد.

برطبق این تعریف پلوتو در کنار انبوهی از خرد سیاره های کمربند کویپر سیاره به شمار نمی آید

تعریف قمر :

انجمن بین المللی نجوم حدّ پایه اندازه یک قمر را یک مایل، یا حدود ٦/١ کیلومتر دانسته است و اجرام کوچک تر از آن که به دور سیاره ای بگردند قمر نام ندارند و فقط قطعه سنگ یا یخی سرگردان به شمار می روند.

خورشید

the sun

تک ستاره منظومه شمسی ما، خورشید، از دوران باستان توجه بشر را به خود جلب کرده است؛ به گونه ای که در بسیاری از اسطوره ها دیده می شود. در برخی از تمدّن های قدیمی ساختارهای سنگی خاصی برای رصد ماه و خورشید ساخته می شد. آنها فصل ها را ثبت می کردند، تقویم می ساختند و گرفت های خورشید و ماه را رصد می کردند. این ساختارهای سنگی نشان از توّجه انسانهای آن دوران به پدیده های نجومی دارد، مانند طلوع و غروب خورشید و ماه و حتی ستارگان و سیارات .

خورشید با فاصله ای تقریبا برابر ٦٠/١٤٩میلیون کیلومتر از زمین، نزدیک ترین ستاره به ما است. این فاصله به نام "واحد نجومی" شناخته می شود که مبنای بسیاری از اندازه گیری ها در فواصل سیارات منظومه شمسی است. خورشید یک کره گازی بسیار بزرگ است که نور و گرمای آن موجب پیدایش حیات در زمین شده است، موجب عمل فتوسنتز در گیاهان می شود و تامین کننده اصلی غذا و سوخت فسیلی در زمین است. تابش خورشید و انحراف محور مدار زمین موجب پیدایش فصل ها می شود. همچنین ارتباط و کنش های میان زمین و خورشید، جریان های اقیانوسی و تغییرات آب و هوایی را سبب می شود.

خورشید ٣٣٢٩٠٠بار پرجرم تر از زمین است و ٩٩.٨٦% جرم کل منظومه شمسی را در بردارد. در مرکز آن فشار و دما بسیار زیاد است. خورشید شش ناحیه دارد : هسته، منطقه تابش، منطقه همرفتی در درون آن، سطح مرئی که به نام نورسپهر یا فوتوسفرشناخته می شود، فام سپهر و تاج که بیرونی ترین ناحیه است.

layers of sun

در هسته، دما ١٥ میلیون درجه سانتی گراد است؛ دمایی که برای انجام واکنش های هسته ای کافی است. انرژی تولید شده در مرکز خورشید، منشا همه نور و گرمایی است که ما در زمین دریافت می کنیم. منبع انرژی این ستاره فرآیند همجوشی هسته ای است که در آن اتم هیدروژن به هلیم تبدیل می شود.این واکنش در درون هسته جای می گیرد که خود یک چهارم شعاع خورشید را در بر می گیرد.ذرات نوترینو ناشی از واکنشهای هسته ای درون خورشید در زمین قابل کشف هستند.ساختمان ودینامیک خورشید در علمی به نام خور لرزه نگاری(Helioseismology) مورد بررسی قرار می گیرد.یک منطقه تابشی(radiative) وبعد از آن یک منطقه همرفتی (convective)هسته را در برگرفته که اندازه آن7/28 درصد از شعاع خورشید می باشد .

انرژی پس از آنکه در هسته تولید شد، وارد منطقه تابش می شود و پس از ١٦٠٠٠٠ سال به منطقه همرفتی می رسد. در منطقه همرفتی، دما به زیر ٢ میلیون درجه سانتی گراد می رسد. در این منطقه، حباب های بزرگ پلاسمای داغ (دریایی از اتم های یونیزه) حرکت می کنند.

"سطح" خورشید، نور سپهر، با ٥٠٠ کیلومتر قطر، ناحیه ای است که نور خورشید از آنجا وارد فضا می شود و پس از ٨ دقیقه به زمین می رسد. لکه های خورشیدی در نور کره مناطقی با میدان مغناطیسی قوی هستند که سردتر، و در نتیجه تیره تر از نواحی اطرافشان در خورشید هستند. دمای نور سپهر تقریبا ٥٥٠ درجه سانتی گراد است. بالای نور سپهر، منطقه رقیقی به نام فام سپهر (کرونوسفر) و سپس تاج وجود دارد. نور مرئی این دو منطقه بسیار ضعیف است، به گونه ای که در مقابل نور شدید نور سپهر دیده نمی شود، بجز هنگام خورشید گرفتگی ها.

در زمان خورشیدگرفتگی، قرص ماه مقابل خورشید قرار می گیرد و نور شدید نور سپهر را پوشش می دهد؛ در این حالت فام سپهر، به شکل حلقه سرخی در اطراف خورشید دیده می شود و تاج، هاله سفید رنگ زیبایی را در اطراف خورشید به وجود می آورد.

پس از نور سپهر، دما با ارتفاع افزایش می یابد؛ به گونه ای که دما در تاج به ٢ میلیون درجه سانتی گراد می رسد.

علّت دمای بالای تاج ٥٠ سال است که یکی از مسائل بزرگ علمی است. زیرا تاج با توجه به دوری از مرکز گرمازای خورشید باید کمترین دما را داشته باشد. پاسخ هایی برای این مساله با کمک فضاپیمای SOHO و TRACE پیدا شد. آنها ردی از میدان مغناطیسی که کل سطح خورشید را می پوشاند، پیدا کردند. دانشمندان می پندارند این پوشش مغناطیسی علّت دمای بالای تاج است. گویی که خطوط میدان با انتقال ذرّات پرانرژی تاج را داغ می کنند. تاج، دمای خود را با تابش و به شکل بادهای خورشیدی، جریانی از ذرّات باردار که تا مرزهای منظومه شمسی پیش می روند، از دست می دهد و به سرعت سرد می شود.

تمام فعالیت های خورشید شامل انتقال جرمی تاج (coronal mass ejection) شراره (flares) مناطق فعال ولکه های ناشی از آنها طی یک چرخه 11 ساله کم وزیاد می شوند.مقدارتابش ورودی به زمین با نام ثابت خورشیدی نیز دارای ارتباطی با این چرخه می باشد تغییرات بلند دوره ثابت خورشیدی حتی به تغییرات اقلیمی نیز منجر می شود ودوره کمینه ماوندر(maunder minimum) یکی از نمونه ها می باشد.

تابش اشعه ایکس قوی ناشی از شراره های خورشید ٬لایه یونکره (ionosphere) زمین را تحت تاثیر قرار داده وذرات پرانرژی آزاد شده نیز می توانند خطری برای فضانوردان وماهواره ها به حساب بیایند.انتقال جرمی تاج ، فضای بین زمین وخورشید را تحت تاثیر قرار داده وموجب طوفانهای مغناطیسی ودر نتیجه شفق های قطبی می شود.

شفق قطبی



پدیده زیبای شفق قطبی



عطارد (تیر)

عطارد

عطارد مداری بیضی شکل دارد که باعث می شود تا ٤٧ میلیون کیلومتری خورشید پیش برود و تا ٧٠ میلیون کیلومتری از آن دور شود. اگر کسی در سطح داغ سیاره عطارد، زمانی که در نزدیک ترین فاصله اش از خورشید است، بایستد، خورشید با اندازه ای تقریبا سه برابر آنچه از روی زمین است، دیده می شود.

دما در سطح عطارد ممکن است تا ٤٣٠ درجه سانتی گراد برسد. چون عطارد جوّی ندارد که دما را در خود نگه دارد، دمای سطح سیاره در شب تا -١٧٠ درجه سانتی گراد افت می کند

به دلیل نزدیکی عطارد به خورشید، رصد آن از روی زمین، اغلب در شفق و فلق ممکن است و پیداکردنش کار ساده ای نیست. ١٣ بار در هر قرن عطارد، از دید ناظران زمینی از مقابل خورشید می گذرد؛ پدیده ای که به آن "گذر" گفته می شود.

دانشمندان می پنداشتند همیشه یک روی عطارد به سمت خورشید است، امّا در سال ١٩٦٥ میلادی ستاره شناسان متوجه شدند این سیاره در هر دو بار گردش به دور خورشید، سه بار به دور خود می چرخد.

عطارد هر ٨٨ روز یکبار به دور خورشید می گردد و با سرعتی حدود ٥٠ کیلومتر در ثانیه در فضا سیر می کند؛ سریع تر از هر سیاره دیگری. طول یک روز عطاردی (یکبار چرخش به دور خود) برابر ۶۴۶/۵۸ روز زمینی است.

عطارد جو ندارد، اما به جای جو، لایه نازکی از اتمهایی دارد که با باد خورشیدی رسیده اند یا شهاب سنگهای کوچک برخوردی آنها را از سطح بلند کرده اند.

به دلیل دمای بسیار زیاد سطح عطارد در روز، اتم ها بسیار سریع از دام گرانش عطارد می گریزند. به دلیل جو بسیار رقیق عطارد، در آنجا فرسایشی وجود ندارد و شهاب سنگها هنگام برخورد با عطارد، ردی از خود در آسمان عطارد به جای نمی گذارند.

سطح عطارد بسیار شبیه به ماه است؛ با گودال های برخوردی بسیار که حاصل برخورد شهاب سنگ ها و دنباله دارها با سطح عطارد هستند. در عطارد سطوح صاف و هموار نیز وجود دارد و علاوه بر آنها، صخره هایی با صدها کیلومتر طول و بیش از یک کیلومتر ارتفاع نیز وجود دارند که از برخورد پوسته ها، در اوایل پیدایش، به وجود آمده اند.

دهانه عظیم یا رشته دیواره ای کولاریس (Colaris) با ١٣٠٠ کیلومتر قطر، یکی از بزرگترین عوارض عطارد است. این گودال، حاصل برخورد یک شهاب سنگ در اوایل پیدایش منظومه شمسی است. طی نیم میلیارد سال پس از پیدایش، با سرد شدن عطارد، قطر آن یک تا دو کیلومتر کمتر شد. در این زمان، پوسته خارجی منقبض و آنقدر سخت شد که مانع رسیدن ماگها (گدازهها) و مواد آتشفشانی به سطح شد؛ این پایان دوران فعالیت های زمین شناسی در عطارد بود.

عطارد کوچکترین سیاره منظومه شمسی است . عطارد با هسته ای آهنی به قطر ١٨٠٠ تا ١٩٠٠ کیلومتر که ٧٥ درصد قطر سیاره را تشکیل داده است ، پس از زمین، چگال ترین سیاره منظومه است. پوسته بیرونی عطارد، در مقایسه با پوسته بیرونی زمین که به آن گوشته می گویند، فقط ٥٠٠ تا ٦٠٠ کیلومتر است. به نظر می رسد میدان مغناطیسی این سیاره، نمونه کوچک شده میدان مغناطیسی زمین است، امّا دانشمندان هنوز درباره شدّت این میدان مطمئن نیستند.

تاکنون فقط یک فضاپیما به ملاقات عطارد رفته است: مارینز ١٠ که در عبور از کنار این سیاره توانست از ٤٥ درصد سطح سیاره تصویربرداری کند. در سال ١٩٩١ میلادی داده هایی که از رصدهای راداری به دست آمد، نشان می داد عطارد در گودال های عمیق خود در قطب شمال و جنوب که بسیار سرد هستند و نور خورشید بربستر آنها نمی تابد (کمتر از ٢١٢- درجه سانتی گراد)، احتمالا یخ آب دارد. احتمال دارد شهاب سنگ ها و دنباله دارها یخ آب را به این مناطق آورده باشند یا بخار آب از درون سیاره به سطح آمده باشد و یخ زده باشد.

ماموریت جدید ناسا به سمت عطارد به نام Messenger یا پیام آور سال ٢٠١١ میلادی به مقصد می رسد. این فضاپیما به بررسی ترکیبات سیاره، ساختار هسته و میدان مغناطیسی و ماده تشکیل دهنده قطب ها، خواهد پرداخت.

زهره ( ناهید)

زهره

در نگاه اول زهره مانند همدم زمین است. هر دو سیاره از نظر اندازه، جرم، ترکیبات و فاصله از خورشید مشابه یکدیگرند. امّا در نگاهی عمیق تر این دو بسیار متفاوت اند. زهره اقیانوسی ندارد. زهره جوّ بسیار ضخیمی دارد که گرمای سطح را می گیرند و آنجا را به دنیایی داغ و گلخانه مانند تبدیل می کنند.

در سطح زهره دما آنقدر زیاد است که سرب را ذوب می کند و فشار آنقدر بالاست که ایستادن در زهره مانند ایستادن در عمق ٩٠٠ متری اقیانوس های زمین است (٩٠ برابر فشار هوا در سطح زمین).

علاوه بر جذب گرما، این ابرها نور خورشید را بازتاب می کنند. چون زهره نور زیادی بازتاب می کند، معمولا پرنورترین سیاره آسمان است. گرچه به دلیل ضخامت ابرهای زهره، ما نمی توانیم سطح آن را ببینیم؛ امّا فضاپیماهایی بوده اند که از سطح زهره نقشه برداری کرده اند. فضاپیمای "ماژلان" با کمک رادار از سطح زهره نقشه برداری کرد و "گالیله" موفق شد ساختار ابرهای زهره را در فروسرخ بررسی کند.

مانند عطارد، زهره نیز گاهی از دید رصدگران زمینی، از مقابل قرص خورشید عبور می کند. این گذرهای زهره به صورت جفت رخ می دهند که هر جفت حدود یک قرن با یکدیگر فاصله دارند. از زمان اختراع تلسکوپ، این گذرها در سالهای ١٦٣١، ١٦٣٩ ،١٧٦١ ، ١٧٦٩ ، ١٧٨٤ و ١٨٨٢ میلادی رصد شده اند. آخرین بار در ١٩ خرداد سال ١٣٨٣ شمسی (٨ ژوئن ٢٠٠٤ میلادی) رصدگران سراسر دنیا لکه کوچک زهره را که از مقابل خورشید گذر می کرد، رصد کردند. گذر دوم این جفت در ١٧ خرداد ١٣٩١ شمسی (٦ ژوئن ٢٠١٢ میلادی) رخ خواهد داد.

گذر زهره از مقابل خورشید

جوّ زهره بیشتر از کربن دی اکسید (Co2) و ابرهایی از سولفوریک اسید تشکیل شده است و فقط ردّی از آب، در بخش هایی از جو، دیده شده است. جوّ ضخیم زهره که گرمای خورشید را در خود نگه می دارد، موجب شده است دمای سطح این سیاره به ٤٧٠ درجه سانتی گراد برسد. فضاپیماهایی که تاکنون بر سطح زهره فرود آمده اند، به علّت دما و فشار بسیار زیاد، بیش از چند ساعت دوام نیاورده اند.

سال زهره (زمان حرکت سیاره به دور خورشید) حدود ٢٢٥ روز زمینی است، در حالی که چرخش این سیاره به دور خودش ٢٤٣ روز زمینی است؛ با توجه به جهت چرخش زهره و این اعداد یک شبانه روز (از یک طلوع تا طلوع بعدی خورشید) در زهره ١١٧ برابر یک روز زمینی است. زهره برخلاف سایر سیارات که از غرب به شرق می چرخند، از شرق به غرب به دور خود می چرخد. اگر از روی زهره به خورشید نگاه کنید، خورشید از غرب طلوع و در شرق غروب خواهد کرد. در حالی که زهره در مدار خود به دور خورشید "جلو" حرکت می کند و خودش به آرامی به "عقب" می چرخد، ابرهای جوّ آن با بادهای طوفانی هر چهار روز زمینی در جهت مخالف چرخش سیاره، حرکت می کنند. اینکه این حرکت و چرخش ها چگونه در جوّ زهره به وجود می آیند و باقی می مانند، معّمایی است که سالهاست دانشمندان را به خود مشغول کرده است. حدود ٩٠ درصد سطح زهره به نظر می رسد به تازگی از گدازه های آذرینی (بازالتی) پوشیده شده باشد؛ این گونه تصوّر می شود که ٣٠٠ تا ٥٠٠ میلیون سال پیش همه سطح سیاره با گدازه های آتشفشانی دوباره پوشیده شده است.

ترکیبات گوگردی، که می توان آنها را به فعالیت های آتشفشانی نسبت داد، در ابرهای زهره فراوانند. حرکت جوّ چگال زهره که حاوی عناصر شیمیایی خورنده و مخرب نیز هست، موجب اشکال خاصّی از فرسایش در سطح زهره می شوند. در تصاویر راداری، نشانه هایی از وزش باد و تپه های خاکی دیده می شود. گودال های برخوردی کوچکتر از ٥/١ تا ٢ کیلومتر در سطح زهره دیده نمی شوند زیرا شهاب سنگهای کوچکی که ممکن است چنین گودال هایی را بسازند، پیش از رسیدن به سطح زهره، در جوّ ضخیم آن می سوزند. بیش از ١٠٠٠ آتشفشان و مراکز آتشفشانی با قطری بیش از ٢٠ کیلومتر در زهره دیده می شوند. جریان های آتشفشانی، کانال های بلندی به طول صدها کیلومتر با ساختارهای موجی شکل به وجود می آورند.

دشت ایشتر (Ishtar Terra)، با اندازه ای برابر استرالیا، در نواحی قطب شمال سیاره قرار گرفته است؛ دشت آفرودیت (Aphrodite Terra) ؛ اندازه ای برابر آمریکای جنوبی، در نزدیکی استوا است. کوه ماکسول (Maxwell) با ارتفاعی قابل قیاس با قلّه اورست در زمین، در لبه شرقی دشت ایشتر است.

زهره هسته ای آهنی با قطر ٣٠٠٠ کیلومتر دارد. این سیاره گرچه مانند زمین هسته ای آهنی دارد، امّا به علّت چرخش کندش، میدان مغناطیسی مانند آنچه در اطراف زمین است، در اطراف خود ندارد.


انتشار توسط دانیال دسترنج