-ar.jpg)
اكتشف الفلكي الأمريكي (جيمس كريستي)James Christy قمراً يدور حول بلوتو يوم 22 حزيران سنة 1978م، بعد أن لاحظ وجود نتوء في أحد أطراف الصور الملتقطة لبلوتو بعد تكبيرها بواسطة الحاسوب. ظن كريستي في البداية أن هذا النتوء ناتج عن خلل في كاميرا التصوير أو عدم ضبط بؤرة التلسكوب أثناء التصوير، وعندما تفحص جميع الصور الملتقطة لبلوتو وجد أن صورة النجوم واضحة ودقيقه مع وجود النتوء في جميع الصور الملتقطة، فاستنتج مباشرة أنه اكتشف قمراً يدور حول بلوتو. ثم أخذ الفلكي (روبرت هارينجتون) يرسم حركة القمر حول بلوتو وفقاً لطبيعة النتوء الظاهر، فاستنتج بأن القمر يدور حول بلوتو في 6 أيام و9 ساعات و18 دقيقه، وهي نفس مدة دوران بلوتو حول نفسه ( يومه)، لذلك فلو وقف شخص ما على بلوتو وكان كارون في السماء، فإن هذا القمر (كارون) سيبقى ثابتاً في مكانه دائماً دون أن يشرق أو يغيب، وهذا يعني أيضاً أن كارون يظل مواجهاً لبلوتو دون أن يقابل الطرف الثاني منه على الإطلاق. يبعد القمر كارون عن بلوتو 19640 كيلومترا، ويدور حول الكوكب في 6 أيام و9 ساعات و17 دقيقه، وقطره 1212 كيلومترا، وسرعة الافلات من جاذبيته 0.6 كيلومتر في الثانية. من الأمور الغريبة أن كارون يعتبر من اكبر الأقمار حجماً نسبة لحجم الكوكب الذي يدور حوله، حيث أن قطر كارون يساوي أكثر من نصف قطر بلوتو لذلك يعتبر الجرمان حالة فريدة في المجموعة الشمسية.
by lial
Copyright © 2016
رحلة الي الفضاء
by lial
- Joined Feb 2016
- Published Books 3
Copyright © 2016
by lial bdarneh
لشمس (رمزها 
) وهي النجم المركزي للمجموعة الشمسية. وهي تقريباً كروية وتحوي بلازما حارة متشابكة مع الحقل المغناطيسي.[12][13] يبلغ قطرها حوالي 1,392,684 كيلومتر،[5] وهو ما يعادل 109 أضعاف قطر الأرض وكتلتها 2×1030 كيلوغرام وهو ما يعادل 330,000 ضعف من كتلة الأرض وتشكل نسبة ما يتراوح إلى 99.86 % من كتلة كل المجموعة الشمسية.[14]
من الناحية الكيميائية يشكل الهيدروجين ثلاث أرباع مكونات الكتلة الشمسية، أما البقية فهي في معظمها هيليوم مع وجود نسبة 1.69% (تقريباً تعادل 5,628 من كتلة الأرض) من العناصر الأثقل متضمنة الأكسجين والكربون والنيون والحديد وعناصر أخرى.[15]
تنتمي الشمس وفق التصنيف النجمي على أساس الطبقات الطيفية إلى الفئة G2V.ويعرف بأنه قزم أصفر، لأن الأشعة المرئية تكون أكثر في الطيف الأصفر والأخضر. وتبدو من على سطح الكرة الأرضية ذات لون أصفر على الرغم من لونها الأبيض بسبب النشر الإشعاعي للسماء للون الأزرق..[16] على أي حال وفق التصنيف النجمي، يشير الرمز G2 إلى درجة حرارة السطح والتي تصل تقريباً إلى 5778 كلفن، بينما يشير الرمز V إلى أن الشمس هي نجم من النسق الأساسي. ويعتبره علماء الفلك بأنه نجم صغير وضئيل نسبياً، ويعتقد أن الشمس ذات بريق أكثر من 85% من نجوم مجرة درب التبانة، لتشكل أقزام حمراء معظم نجوم هذه المجرة.[17][18] يبلغ القدر المطلق للشمس +4.83، وكنجم أقرب إلى الأرض فإن الشمس هي أكثر جرم لمعاناً في سماء الأرض مع قدر ظاهري −26.74.[19][20] تتمدد هالة الشمس بشكل مستمر إلى الفضاء مشكلةً ما يعرف بالرياح الشمسية وهي عبارة عن جسيمات مشحونة تمتد حافة الغلاف الشمسي والتي تصل إلى حوالي 100 وحدة فلكية، ويمتلئ الوسط بين النجمي بالرياح الشمسية. يشكل الغلاف الشمسي أكبر بنية متصلة في المجموعة الشمسية.[21][22]
تتحرك الشمس في السحابة البينجمية المحلية الواقعة في منطقة الفقاعة المحلية ضمن الحافة الداخلية لذراع الجبار أحد الأذرعة الحلزونية لمجرة درب التبانة. تحتل الشمس المركزة الرابعة من حيث الكتلة ضمن الـخمسين نجم الأقرب إلى الأرض (نجوم تقع على مسافة 17 سنة ضوئية من الأرض)، في حين أن أقرب نجم من الأرض بعد الشمس هو القنطور الأقرب الذي يقع على بعد 4.2 سنة ضوئية.[23]
يبعد مدار الشمس المجري عن مركز المجرة على بعد تقريبي يتراوح ما بين 24,000–26,000 سنة ضوئية، تكمل الشمس مدارها المجري أو السنة المجرية كما يظهر منالقطب المجري الشمالي في حوالي 225–250 مليون سنة. بما أن المجرة تتحرك بشكل متناسب مع إشعاع الخلفية الكوني الميكرويفي بسرعة 550 كم/سا مما ينتج حركة للشمس بسرعة 370 كم/سا باتجاه كوكبة الأسد أو كوكبة الباطية.[24]
تبلغ متوسط مسافة الشمس عن الأرض حوالي 149.6 مليون كم (وحدة فلكية واحدة)، ويعتقد أن هذه المسافة تتغير بتحرك الأرض من الأوج إلى الحضيض.[25] ينتقل الضوء عند هذه المسافة المتوسطة خلال 8 دقيقة و9 ثوان، تؤمن طاقة الأشعة الضوئية الشمسية المنتقلة إلى الأرض الحياة عليها من خلال تأمين عملية التمثيل الضوئي,[26] إضافة إلى تأمين مناخ وطقس الأرض، وقد عرفت آثار الشمس على الأرض في عصر ما قبل التاريخ، واعتبرت الشمس وفق بعض الثقافات كإله. تطور الفهم العلمي للشمس بشكل بطيء، وحتى علماء القرن التاسع عشر كانت معارفهم حول التكوين المادي للشمس ومصدر طاقتها محدود، ولا تزال هذه المعارف تتطور مع وجود بعض الحالات الشاذة في سلوك الشمس الغير قادرة على التفسير.
طَارِد (رمزه☿) هو أصغر كواكب المجموعة الشمسية وأقربها إلى الشمس، وسمي بميركوري (تلفظ [ /ˈmɜrkjəri/]) في اللاتينية نسبة لإله التجارة الروماني، وتسميته الكوكب عطارد: مصدر التسمية – لسان العرب – طارد ومطّرَد أي المتتابع في سيره، وأيضاً سريع الجري ومن هنا اسم الكوكب عطارد الذي يرمز إلى السرعة الكبيرة لدورانالكوكب حول الشمس.
يبلغ قطره حوالي 4880 كلم وكتلته 0.055 من كتلة الأرض ويتم دورته حول الشمس خلال 87.969 يوم. لعطارد أعلى قيمة للشذوذ المداري من بين جميع كواكب المجموعة الشمسية، ولديه أصغر ميل محوري من بين هذه الكواكب وهو يكمل ثلاث دورات حول محوره لكل دورتين مداريتين. يتغير الحضيض في مدار عطارد في حركته البداريةبمعدل 43 دقيقة قوسية في كل قرن، وشُرح ذلك من خلال النظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين في مطلع القرن العشرين.[9]
يظهر عطارد بشكل متألق عندما يراه الناظر من الأرض، ويتراوح القدر الظاهري له بين -2.3 إلى 5.7، لكن ليس من السهل رؤيته عندما يكون في زاوية الاستطالة العظمى بالنسبة إلى الشمس والتي تبلغ 28.3 درجة. وبما أنه لا يمكن رؤية عطارد في وهج النهار إلا إذا كان هناك كسوف للشمس لذلك يمكن مشاهدته في الفجر والشفق.
المعلومات المتوفرة حول عطارد قليلة نسبياً إذ أن التلسكوبات الأرضية لم تكشف سوى الأجزاء الهلالية من سطح عطارد. إن أول مسبار فضائي زار كوكب عطارد هو مارينر 10 والذي أسقط خرائطاً لحوالي 45% من سطحه منذ عام 1974 حتى 1975، أما الرحلة الثانية فكانت بواسطة المسبار ميسنجر الذي أضاف 30% من الخرائط لهذا الكوكب عندما مر بقربه في 14 كانون الثاني 2008.
يشبه عطارد قمر الأرض في شكله، إذ يحوي العديد من الفوهات الصدمية، ومناطق سهلية ناعمة، ولا يوجد له أقمار طبيعية أو غلاف جوي، ولكنه يملك نواة حديدية على عكس القمر مما يؤدي إلى توليد حقل مغناطيسي يساوي 1% من قيمة الحقل المغناطيس للأرض. وتعتبر كثافة هذا الكوكب استثناء بالنسبة إلى حجمه نظراً للحجم الكبير لنواته،[10] أما درجات الحرارة فهي متغيرة بشكل كبير وتتراوح بين 90 إلى 700 كلفن.[11]
يبلغ من صغر عطارد أن بعض الأقمار الضخمة، من شاكلة غانيميد وتيتان، أكبر منه حجمًا. تتكوّن تركيبة عطارد من 70% معادن و 30% سليكات،[12] وكثافته هي ثاني أكبر كثافة في المجموعة الشمسية وتقل عن كثافة الأرض بحوالي 5.515 غ/سم³ فقط.[1] يلجأ العلماء إلى كثافة عطارد لتحديد بنيته الداخلية، حيث يقولون أنه بسبب حجم الكوكب الصغير وعدم انضغاط مكوناته الداخلية، فإنه لا بد من أن تكون نواته ضخمة الحجم ومكونة بمعظمها من الحديد.[13]
يرجع تاريخ رصد عطارد إلى الألفية الأولى قبل الميلاد. كان علماء الفلك الإغريق يعتقدون أن هذا الكوكب عبارة عن جرمين منفصلين، وذلك قبل القرن الرابع قبل الميلاد، وأطلقوا على أحد هذين الجرمين تسمية “أبولو“، واعتقدوا أنه لا يظهر للعيان إلا عند الشروق، وأطلقوا على الآخر تسمية “هرمس“، واعتقدوا أنه لا يمكن رؤيته إلا عند الغروب. يُشتق الرمز الفلكي لعطارد من شكل الصولجان الأسطوري لإله التجارة الإغريقي هرمس.[14]
يُعتبر عطارد الكوكب السائد في فلكيّ برج الجوزاء وبرج العذراء وفقًا لعلم التنجيم، حيث يُقال أن تأثيره الفلكي يكون في أوجه عندما يمر ضمن هذه الكوكبات،[15] مما يؤثر على حظوظ الناس المولودين خلال هذا الزمن (حسب رأيهم). وكان الفلكيون القدماء يعتقدون بأن “برية هرمس الهرامسة” (باللاتينية: Solitudo Hermae Trismegisti) تُشكل ميزة أساسية من ميزات الكوكب، حيث قيل بأنها تغطي تقريباً ربع ربعه الجنوبي الشرقي.[16]
الزُّهَرَة (رمزه: 
) هو ثاني كواكب المجموعة الشمسية من حيث قربه إلى الشمس. يبعد الزهرة عن الشمس نحو 108 مليون كيلومتر ، ومدارها حول الشمس ليس دائريا تماما. وهو كوكب ترابي كعطارد والمريخ ، شبيه بكوكب الأرض من حيث الحجم والتركيب . سمي فينوس نسبة إلى إلهة الجمال، أما سبب تسميتة بالزهرة فبحسب ما جاء في لسان العرب: الزُّهْرَة هي الحسن والبياض، زَهرَ زَهْراً والأَزْهَر أي الأبيض المستنير. والزُّهْرَة: البياض النير. ومن هنا اسم كوكب الزُّهَرَة . قال في لسان العرب : ( والزُّهَرَة ،بفتح الهاء : هذا الكوكب الأَبيض ). أي أن اسمه يعود إلى سطوع هذا الكوكب ورؤيته من الكرة الأرضية ،وذلك لانعكاس كمية كبيره من ضوء الشمس بسبب كثافة الغلاف الجوي فيه الكبيرة.
كوكب الزُّهَرَة أقرب إلى الشمس من الأرض ، حيث يدور في مداره حول الشمس ويبعد عنها نحو 108 مليون كيلومتر ، بينما تدور الأرض في مدارها خارج مدار الزهرة على بعد 150 مليون كيلومتر من الشمس. لذلك فإنه يرى في نفس الناحية التي تكون بها الشمس . ولذلك فإن رؤيته من على سطح الأرض ممكن فقط قبل الشروق أو بعد المغيب بوقت قصير. ولذلك يطلق عليه أحيانا تسمية نجم الصبح أو نجم المساء. وعند ظهوره في تلك الفترة، يكون أسطع جسم مضيء في السماء. ولموقعه هذا ميزة تجعل منه أحد كوكبين ثانيهما عطارد، تنطبق عليهما ظاهرة العبور، وذلك حين يمر كل منهما بين الشمس والأرض ويتوسطهما . وشوهد عبور الزهرة عام 2012 و العبور الذي قبله كان عام2004.
على سطح الزُّهَرَة توجد جبال معدنية مغطاة بصقيع معدني من الرصاص تذوب وتتبخر في الارتفاعات الحرارية. كانت بنية سطح الزهرة موضع تخمينات علميّة أكثر منه موضع دراسات فعليّة، وقد استمر الأمر على هذا المنوال حتى أواخر القرن العشرين عندما استطاع العلماء رسم خريطة لسطحه بعد أن أرسلوا مركبة “ماجلان” الفضائية التي التقطت صورا لسطحه بين عاميّ 1990 و1991. أظهرت الصور أن على الكوكب براكين نشطة، كذلك تبيّن وجود نسبة مرتفعة من الكبريت في الجو، مما يفيد بأن تلك البراكين ما تزل تتفجر بين الحين والآخر،[12][13] إلا أنه من غير المعلوم إن كان هناك أي تدفق للحمم البركانية يُرافق تلك الثورات. تبيّن أيضًا أن عدد الفوهات الصدمية قليل نسبيا على السطح، مما يعني أن هذا الكوكب ما يزال حديث النشأة، ويُحتمل بأن عمره يتراوح بين 300 و600 مليون سنة.[14] ليس هناك أي دليل يدعم نظرية وجود صفائح تكتونيّة على سطح الزهرة، ولعلّ ذلك يرجع إلى كون القشرة الأرضيّة شديدة اللزوجة لدرجة لا تسمح لها أن تنفصل عن بعضها أو تبقى متماسكة مع غيرها بحال حصل ذلك، وسبب هذا هو انعدام الماء السائل على السطح، الذي من شأنه تقليل نسبة اللزوجة.[14]
يُعتبر الزهرة كوكبا عاصفا ذو رياح شديدة ومرتفع الحرارة، وهو تقريبا في مثل حجم الأرض، لهذا يطلق عليه أخت الأرض، حيث أن وزن الإنسان على سطحه سيكون تقريبا مثل وزنه على الأرض. فلو كان وزن شخص ما 70 نيوتن فسيصل على سطح الزهرة إلى 63 نيوتن. تكسو الزهرة سحابة كثيفة من الغازات السامة تخفي سطحه عن الرؤية وتحتفظ بكميات هائلة من حرارة الشمس. ويعتبر كوكب الزهرة أسخن كواكب المجموعة الشمسية. وهذا الكوكب يشبه الأرض في البراكين والزلازل البركانية النشطة والجبال والوديان. والخلاف الأساسي بينهما أن جوه حار جدا لايسمح للحياة فوقه. كما أنه لا يوجد له قمر تابع كما للأرض. ونظراً لعدم وجود غلاف مغناطيسي فإن هذا الكوكب أصبح عرضة للرياح الشمسية.[15]
تمتلك الزُّهَرَة غلافا جويا سميكا جدا وكثيف، مما يجعل مشاهدة سطحها أمرا صعبا للغاية. اكتشف ميخائيل لومونوسوف الغلاف الجوي لهذا الكوكب في القرن الثامن عشر. يتكون هذا الغلاف أساساً من ثنائي أكسيد الكربون وحمض الكبريتيك والنيتروجين. متوسط حرارته 449 درجة مئوية، وتعزى هذه الحرارة اللاهبة على سطحه إلى مفعول الدفيئة (الاحتباس الحراري) الذي يؤدي إلى الاحترار الناتج عن كثافة الغاز الكربوني الذي يحيل هذا الكوكب الذي تغنى بجماله القدماء إلى جحيم لا يطاق.[12][16][17]
الأرضي والكوكبي[عدل]
الكرة الأرضية هي التمثيل الوحيد للأرض الذي لا يحرف أيًّا من شكل أو حجم الميزات الكبيرة فيها، فيتم إنشاء الخرائط المسطحة باستخدام إسقاط الخرائط الذي ينتج عنه حتمًا قدرًا متزايدًا من التشويه كلما كبر حجم المنطقة التي توضحها الخريطة. ويبلغ المقياس النموذجي للكرة الأرضية تقريبًا حوالي 1:40 مليون.
وفي بعض الأحيان، يُظهر نسيج سطح مجسم الكرة الأرضية طبوغرافيا الأرض; وعندها, تكون هذه الارتفاعات ذات حجم مبالغ فيه, أو على النقيض من ذلك فإنها تكون بالكاد مرئية. وتتوفر معظم مجسمات الكرة الأرضية الحديثة وقد طبع عليها خطوط الطول ودوائر العرض, بحيث يمكن للمرء أن يحدد الإحداثيات التقريبية لمكان ما.
السماوي[عدل]
كُرَة سّماوِيّة ألمانية عام 1770
طالع أيضًا: Star chart- Armillary sphere
تظهر الكرات السماوية المواقع الظاهرة للنجوم في السماء. وفي هذا المجسم تم حذف الشمس، والقمر والكواكب لأن مواقع تلك الأجسام تختلف نسبة إلى مواقع النجوم, إلا أن مسار الشمس, الذي تسير الشمس طبقًا له، تم تحديده.
تبرز هنا مشكلة محتملة تتعلق “بعدم التَّنَاظِر المِرآتِيّ” للكرات السماوية. فإذا كانت الكرة السماوية قد شُيدت بحيث تكون النجوم في مواقعها التي تشغلها بالفعل في المجال السماوي الخيالي، فعندها سيظهر مجال النجم مقلوبًا على سطح الكرة السماوية (سوف تظهر جميع الكوكبات كأنها صورة لمرآة). وذلك لأن المنظر من الأرض, بحكم موقعها في مركز القبة السماوية, يأتي نتيجة لاستخدام داخل القبة السماوية، في حين أن الكرة السماوية ذاتها تظهر من الخارج. ولهذا السبب، يمكن إنتاج الكرات السماوية في صور مرآة، حتى يمكن أن تظهر الكوكبات على الأقل في “اتجاهها الصحيح”. وتعالج بعض الكرات السماوية الحديثة هذه المشكلة بجعل سطح الكرة شفافًا. ويمكن بعد ذلك وضع النجوم في مواقعها الصحيحة ورؤيتها من خلال الكرة، لكي يكون المنظر من داخل القبة السماوية، كما يظهر من الأرض.
معلومات تاريخية[عدل]
الإردابفيل لمارتن بيهيم، أقدم نماذج الكرة الأرضية الباقية حتى الآن. ولم تكن الأمريكتين قد أدرجتا بعد. 1491-1493. المتحف الوطني الجرماني بنورمبرج
تأسست كروية الأرض ضمن علم الفلك اليوناني في القرن الثالث قبل الميلاد, وخلال هذه الفترة ظهرت أقدم نماذج الكرة الأرضية. وكان أقدم هذه الأمثلة قد بناه كراتس أوف ماليوس (Crates of Mallus) في قيليقية (المعروفة الآن باسم كوكوروفا في تركيا حاليًا), في منتصف القرن الثاني قبل الميلاد.
ولم يصل إلينا أي مجسمات للكرة الأرضية من العصور القديمة أو الوسطى. ومن الأمثلة على الكُرَات السّماوِيّة التي وصلت إلينا، وهي جزء من منحوتات الحضارة الهيلينية، الأطلس الفارنيزي (Farnese Atlas), ليصمد في نسخة رومانية تعود إلى القرن الثاني بعد الميلاد في متحف نابولي الوطني للآثار, بإيطاليا.[1]
شُيدت معظم مجسمات الكرة الأرضية التي تصور العالم القديم في العصر الإسلامي.[2][3] وطبقًا لديفيد وودورد (David Woodward), فإن أحد نماذج الكرة الأرضية التي قدمت بكينكان قد صنعها عالم الفلك الفارسي، جمال الدين، عام 1267.[4]
في حين أن أقدم نموذج كرة أرضية وصل إلينا هو إردابفيل (Erdapfel), الذي أنشأه مارتن بيهيم (Martin Behaim) في نورنبيرج, ألمانيا, عام 1492.[1] وقد ظهر مجسم كرة أرضية بطبعات طبق الأصل تُعرض فيه أمريكا على يد مارتن والدسيميولير (Martin Waldseemueller) عام 1507. ومن النماذج المبكرة أيضًا, كرة هانت-لينوكس (Hunt-Lenox), حوالي 1507, ومن المعتقد أن يكون هذا المجسم مصدر العبارة “هنا يوجد التنانين“. وقد تم بناء مجسم كرة أرضية “ذات المظهر الحديث” على يد تقي الدين في مرصد تقي الدين باسطنبول خلال فترة سبعينيات القرن السادس عشر.[5]
وقد أظهرت نسبة مرتفعة على غير العادة من إجمالي مجسمات الكرة الأرضية المطروحة في القرن العشرين المدينة الأسترالية بيردوم (Birdum), والتي لم تعد موجودة ولكنها احتلت موقعًا مهمًا عند نهاية سكك حديد شمال أستراليا.
تتضمن الأجهزة الإلكترونية الميكانيكية الموجودة في جلوبس IMP مجسمات كرة أرضية تبلغ خمس إنشات كانت قد استُخدمت في المركبة الفضائية السوفيتية الروسية منذ عام 1961 وحتى 2002 بوصفها ألات ملاحية. وفي عام 2001, استبدلت TMA أحد إصدارات مركبة سويوز (Soyuz) هذه الأداة بـفضاء افتراضي.[6]
التصنيع[عدل]
فيلم هولندي قصير، إنتاج 1955، يظهر تصنيع مجسمات الكرة الأرضية
تقليديًا كانت تصنع الكرة الأرضية بلصق ورقة مطبوعة للخريطة على الكرة، والتي تصنع غالبًا من الخشب.
ويتميز النوع الأكثر شيوعًا بوجود أجزاء (شرائط) طويلة رقيقة من الورق تضيق قرب نقطة عند القطبين،[7] وتغطي أقراص صغيرة الأجزاء غير المنتظمة الموجودة عند هذه النقاط. وكلما زادت الشرائط، قلت الحاجة إلى المد والتجعيد، وهو الأمر المطلوب لجعل الخريطة الورقية ملائمة للكرة. ومن المنظور الهندسي، فإن جميع النقاط على الكرة متكافئة؛ فيمكن للمرء اختيار أي نقطة عشوائية على سطح كوكب الأرض، وصنع خريطة ورقية تغطي الكرة الأرضية بشرائط توضع معًا عند تلك النقطة والنقطة القطبية المقابلة.
نصف الكرة بمجسم اللدائن الحرارية، قبل إزالة البلاستيك الزائد.
تصنع مجسمات الكرة الأرضية الحديثة من مادة لدائن حرارية. تطبع أقراص مسطحة بلاستيكية تحتوي على خارطة لأحد نصفي كوكب الأرض. ثم توضع في آلة تقوم بتشكيل القرص وجعله في شكل نصف كروي. ثم يرتبط نصف الكرة بنظيره المقابل مكونًا كرة أرضية كاملة.
تميل الكرة الأرضية عادة بزاوية تبلغ °23,5 على خط الطول. بالإضافة إلى تسهيل استخدام هذا الميل، بالدلالة على زاوية الكوكب نسبة للشمس ومدار الكوكب. وهو ما يجعل من السهل تصور كيفية مرور الـيوم وتعاقب فصول السنة.
أمثلة بارزة على نماذج الكرة الأرضية[عدل]
- يونيسفير (Unisphere) في كوينز, نيويورك, يبلغ قطره 120 قدم (36,6 م)، وهو أكبر مجسم للكرة الأرضية في العالم.
- إرثا (Eartha)، أكبر مجسم دوار للكرة الأرضية في العالم حاليًا (يبلغ قطره 41 قدمًا أو 12 مترًا)، في مقار ديلورم (Delorme) في يارماوث، مين
- ماباريوم (Mapparium)، هو مجسم للكرة الأرضية من ثلاثة طوابق، وزجاج ملون في مكتبة ماري بيكر إيدي (Mary Baker Eddy Library) في بوسطن، حيث يمشي الزائرون عبر جسر زجاجي بطول
30-قدم (9.1 م).
- كرة بابسون في وليسلي، ماساشوستس، وهي كرة يبلغ قطرها 26 قدمًا (7.9 أمتار) والتي تدور في الأصل حول محورها وعلى قاعدتها لمحاكاة تعاقب الليل والنهار وفصول العام.
- الكرة الأرضية العملاقة في بهو مبنى ذا نيوز في مدينة نيويورك.
- كرة هتلر، والمعروفة أيضًا باسم كرة الزعيم، وقد تم تسميتها رسميًا كرة كولومبس لقادة الدول والصناعة. وُجدت منه نسختان في حياة هتلر، حيث كان قد تم إنشاؤهما في منتصف ثلاثينيات القرن العشرين بناءً على أوامره. (وفي الإصدار الثاني تغير اسم الحبشة إلى شرق أفريقيا الإيطالية). وقد كانت هذه المجسمات “هائلة” ومكلفة للغاية. وطبقًا لصحيفة نيو يورك تايمز, “فإن كرة كولومبوس الفعلية قد كانت بحجمسيارة الخنفساء، وفي هذا الوقت أكثر تكلفة.” ولا يزال يوجد العديد منها ثلاثة في برلين: إحداها في المعهد الجغرافي، وواحدة في متحف ماركيشيز (Märkisches)، والأخرى في المتحف التاريخي الألماني (Deutsches Historisches Museum). ويوجد في المجسم الأخير ثقب رصاصة سوفيتية تمر خلال ألمانيا. ويحتوي أحد مجسمي المجموعة العامة في ميونخ على ثقب رصاصة أمريكية يمر من خلال ألمانيا. ويوجد العديد منها بملكيات خاصة داخل وخارج ألمانيا. وقد قلد تشارلي تشابلن نسخة أصغر بكثير من كرة هتلر في فيلم الديكتاتور العظيم (فيلم)، وهو فليم إنتاج عام 1940.[8]
المريخ[عدل]
|
|||||
|---|---|---|---|---|---|
 |
|||||
| المريخ بألوانه الطبيعية، صورة من مرقاب هابل الفضائي في 26 يونيو 2001 | |||||
| المكتشفون | |||||
| المكتشفون | معروف منذ ما قبل التاريخ | ||||
| الخصائص المدارية | |||||
| نصف المحور الأكبرللمدار الإهليجي | 227.990.900 كم 1,524 وحدة فلكية |
||||
| الشذوذ المداري | 0,0933 | ||||
| الحضيض | 206,669,000 كم 1,381 وحدة فلكية |
||||
| الأوج | 249,209,300 كم 1,666 وحدة فلكية |
||||
| الفترة النجمية | 686,971 يوم | ||||
| الفترة التزامنية | 779,96 يوم | ||||
| السرعة المدارية الوسطى | 24,077 كم/ثانية | ||||
| السرعة المدارية القسوى | 000 كم/ثانية | ||||
| السرعة المدارية الأدنى | 000 كم/ثانية | ||||
| الانحناء | 1،85° | ||||
| عدد الأقمار | 2 | ||||
| الخصائص الطبيعية | |||||
| القطر الاستوائي | 6.794 كم 0.533 من قطر الأرض |
||||
| القطر القطبي | 6.752 كم | ||||
| التسطح | 0.005 89 ± 0.000 15 | ||||
| مساحة سطح الكوكب | 144,798,500 كم2 أي 0.284 من مساحة الأرض |
||||
| حجم الكوكب | 6.318 × 1011 كم3 أي 0.151 من حجم الأرض |
||||
| كتلة الكوكب | 6.4185 × 1023 كغم أي 0.107 من كتلة الأرض |
||||
| الكثافة الكتلية | 3.9335 غسم³ | ||||
| الجاذبية الاستوائية | 3.711 مث² | ||||
| سرعة الإفلات | 5.027 كمث | ||||
| فترة الدوران | 24 ساعة و37 دقيقة و22 ثانية | ||||
| سرعة الدوران على خط الاستواء | 868.22 كمث | ||||
| ميل المحور | 25.19° | ||||
| البياض | 0.17 | ||||
| خصائص الغلاف الجوي | |||||
| الحرارة على السطح | الدنيا 140 ك° -133 درجة مئوية، الوسطى 218 ك° -55 درجة مئوية، القصوى 300 ك° 27 درجة مئوية |
||||
| الضغط الجوي | 6× 10−3 بار | ||||
| ثاني أكسيد الكربون | 95,32% | ||||
| النيتروجين | 2,7% | ||||
| أرجون | 1,6% | ||||
| أكسجين | 0,13% | ||||
| أول أكسيد الكربون | 0,08% | ||||
| ماء | 0,02% | ||||
المِرِّيخ (Mars مارس) هو الكوكب الرابع في البعد عن الشمس في النظام الشمسي وهو الجار الخارجي للأرض ويصنف كوكبا صخريا، من مجموعة الكواكب الأرضية (الشبيهة بالأرض).
اطلق عليه بالعربية المريخ نسبةً إلى كلمة أمرخ أي ذو البقع الحمراء، فيقال ثور أَمرخ أي به بقع حمراء، وهو باللاتينية مارس الذي اتخذه الرومان آله للحرب، وهو يلقب في الوقت الحالي بالكوكب الأحمر بسبب لونه المائل إلى الحمره، بفعل نسبة غبار أكسيد الحديد الثلاثي العالية على سطحه وفي جوه.
يبلغ قطر المريخ حوالي 6800 كلم وهو بذلك مساو لنصف قطر الأرض وثاني أصغر كواكب النظام الشمسي بعد عطارد. تقدّر مساحته بربع مساحة الأرض. يدور المريخ حول الشمس في مدار يبعد عنها بمعدل 228 مليون كلم تقريبا، أي 1.5 مرات من المسافة الفاصلة بين مدار الأرض والشمس.
له قمران، يسمّى الأول ديموس أي الرعب باللغة اليونانية والثاني فوبوس أي الخوف.
يعتقد العلماء أن كوكب المريخ احتوى الماء قبل 3.8 مليار سنة، مما يجعل فرضية وجود حياة عليه متداولة نظريا على الأقل. به جبال أعلى من مثيلاتها الأرضية ووديان ممتدة. وبه أكبر بركان في المجموعة الشمسية يطلق عليه اسم أوليمبس مونز تيمنا بجبل الأولمب.
تبلغ درجة حرارته العليا 27 درجة مئوية ودرجة حرارته الصغرى -133 درجة مئوية. ويتكون غلافه الجوي من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والأرغون وبخار الماء وغازاتأخرى. رمز المريخ الفلكي هو ♂.يجذب الانتباه بلونه الأحمر
قد يكون المريخ وفقا لدراسة عالمين أمريكيين مجرد كوكب جنين لم يستطع أن يتم نموه، بعد أن نجا من الأصطدامات الكثيرة بين الأجرام السماوية التي شهدها النظام الشمسي في بداية تكوينه والتي أدت لتضخم أغلب الكواكب الأخرى. وهذا يفسر صغر حجم المريخ مقارنة بالأرض أو بالزهرة. خلص العالمان إلى هذه النتيجة بعد دراسة استقصائية لنواتج الاضمحلال المشعة في النيازك.[1]
يستضيف المريخ حالياً 5 مركبات فضائية لا تزال تعمل، ثلاث في مدار حول الكوكب وهم مارس أوديسي ومارس إكسبريس ومارس ريكونيسانس أوربيتر، واثنتان على سطح الكوكب وهما كيوريوسيتي روفر وأبورتيونيتي، كما أن هناك مركبات فضائية لم تعد تعمل سواء كانت مهمتها ناجحة أم لا مثل مركبة فينيكس لاندر التي أنهت مهمتها عام 2008.[2]
محتويات
[أخف]
خصائص الكوكب[عدل]
مقارنة بكوكب الأرض، للمريخ ربع مساحة سطح الأرض وبكتلة تعادل عُشر كتلة الأرض. هواء المريخ لا يتمتع بنفس كثافة هواء الأرض إذ يبلغ الضغط الجوي على سطح المريخ 0.75% من معدّل الضغط الجوي على الأرض، لذا نرى ان المجسّات الآلية التي قامت وكالة الفضاء الأمريكية بإرسالها لكوكب المريخ، تُغلّف بكُرةِ هوائية لامتصاص الصدمة عند الارتطام بسطح كوكب المريخ. يتكون هواء المريخ من 95% ثنائي أكسيد الكربون، 3% نيتروجين، 1.6% ارجون، وجزء بسيط من الأكسجين والماء. وفي العام 2000، توصّل الباحثون لنتائج توحي بوجود حياة على كوكب المريخ بعد معاينة قطع من نيزك عثر عليه في القارة المتجمدة الجنوبية وتم تحديد أصله من كوكب المريخ نتيجة مقارنة تكوينه المعدني وتكوين الصخور التي تمت معاينتها من المركبات فيكينغ 1 و2، حيث استدلّ الباحثون على وجود أحافير مجهرية في النيزك. ولكن تبقى الفرضية آنفة الذكر مثاراً للجدل دون التوصل إلى نتيجة أكيدة بوجود حياة في الماضي على كوكب المريخ.
ويعتبر المريخ كوكب صخري ومعظم سطحه أحمر إلا بعض البقع الأغمق لوناً بسبب تربته وصخوره والغلاف الجوي لكوكب المريخ قليل الكثافة ويتكون أساساً من ثاني أكسيد الكربون وكميات قليلة من بخار الماء والضغط الجوي على المريخ منخفض جدًا ويصل إلى 0.01 من الضغط الجوي للأرض وجو المريخ ابرد من الأرض والسنة على المريخ 687 يوماً ارضياً.
التركيب الداخلي[عدل]
حدث للمريخ تماماً ما حدث للأرض من تمايز أو تباين والمقصود بالتمايز هنا العملية التي ينتج عنها اختلاف في كثافة ومكونات كل طبقة من طبقات الكوكب بحيث يكون قلب أو لب الكوكب عالي الكثافة وما فوقه أقل منه في الكثافة. النموذج الحالي لكوكب المريخ ينطوي على التالي: القلب يمتد لمسافة يبلغ نصف قطرها 1794 ± 65 كيلومتر وهي تتكون أساساً من الحديد والنيكل والكبريت بنسبة 16-17%. هذا القلب المكون من كبريتات الحديد سائل جزئياً، وتركيزه ضعف تركيز باقي المواد الأخف الموجودة في القلب. يحاط هذا القلببدثار من السليكات والتي تكون العديد من المظاهر التكتونية والبركانية على الكوكب إلا أنها الآن تبدو كامنة. بجانب السيليكون والأكسجين، فإن أكثر العناصر انتشاراً في قشرة كوكب المريخ هي الحديد والألومنيوم والماغنسيوم والألومنيوم والكالسيوم والبوتاسيوم. يبلغ متوسط سماكة قشرة كوكب المريخ 50 كيلومتر وأقصى ارتفاع 125 كيلومتر، في حين أن قشرة الأرض تبلغ سماكتها 40 كم، وهذا السُمك بالنسبة لحجم الأرض يعادل ثلث سماكة قشرة كوكب المريخ بالنسبة إلى حجمه. من المخطط له أن تقوم مركبة الفضاء إن سايت بتحليل أكثر دقة لكوكب المريخ أثناء مهمتها عليه في عام 2016 باستخدام جهاز مقياس الزلازل لتحدد نموذج للتركيب الداخلي للكوكب بصورة أفضل.
التربة[عدل]
أظهرت البيانات التي وصلت من مسبار الفضاء فينيكس أن تربة المريخ قلوية قليلاً وتحتوي على مواد مثل الماغنسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكلورين، هذه المغذيات موجودة في الحدائق على الأرض، وهي ضرورية لنمو النباتات. وأظهرت التجارب التي أجراها مسبار الفضاء أن تربة المريخ لها تركيز هيدروجيني 8.3 وربما تحتوي على آثار لملح البيركلوريك. قال سام كونافيس كبير الخبراء المختصين بمختبر كيمياء الموائع الموجود على فينيكس للصحفيين “وجدنا أساسا ما تبدو أنها الخصائص أو العناصر المغذية التي تدعم إمكانية الحياة سواء في الماضي أو الحاضر أو المستقبل.[3]
المياه[عدل]
- مقالة مفصلة: المياه علي كوكب المريخ
توجد المياه علي سطح المريخ غالبا في صورة جليد ويمثل الغطائين الجليديين في القطب الشمالي والجنوبي للكوكب معظم الجليد الموجود علي السطح يوجد أيضا بعض الجليد في صخور القشرة المريخية. كما توجد نسبة ضئيلة من بخار الماء في الغلاف الجوي للكوكب. لكن لاتوجد مياه سائلة علي سطح المريخ إطلاقا. يرجع وجود الماء في صورة جليدية الي الظروف المناخية للمريخ حيث درجات الحرارة المنخفضة جدا والتي تؤدي الي تجمد المياه الفوري. مع ذلك فقد أكدت الدراسات ان الوضع علي سطح المريخ كان مختلفا كثيرا عما هو عليه الآن ولربما كان يشبه كوكب الأرض حيث كانت توجد المياة السائلة[4] في مساحات كبيرة من سطح الكوكب مشكله محيطات مثل الموجودة الآن علي سطح الأرض.
توجد الكثير من الدلائل المباشرة وغير المباشرة علي هذه النظرية منها التحليلات الطيفية لسطح تربة المريخ وأيضا الغطائين القطبيين الجليديين وأيضاً وجود الكثير من المعادن في قشرة المريخ والتي ارتبط وجودها علي سطح الأرض بوجود المياه. منها أكسيد الحديد Hematite وأكسيد الكبريت Sulfate والجوثايت goethite ومركبات السيليكا phyllosilicate.[5] لقد ساعدت كثيرا مركبات ورحلات الفضاء غير المأهولة الي المريخ في دراسة سطح الكوكب وتحليل تربته وغلافه الجوي. ومن أكثر المركبات التي ساعدت علي ذلك مركبة مارس ريكونيسانس أوربيتر علي تصوير سطح المريخ بدقة عالية وتحليل سطح الكوكب بفضل وجود الكاميرا عالية الجودة HiRISE كما كشفت عن فوهات البراكين المتآكلة ومجاري النهار الجافة والأنهار الجليدية. كما كشفت الدراسات الطيفية بأشعة غاما عن وجود الجليد تحت سطح تربة المريخ. أيضا، كشفت الدراسات بالرادار عن وجود الجليد النقي في التشكيلات التي يعتقد أنها كانت أنهار جليدية قديمة.المركبة الفضائية فينيكس التي هبطت قرب القطب الشمالي ورأت الجليد وهو يذوب الجليد، وشهدت تساقط الثلوج، ورأت حتي قطرات من الماء السائل.
الطبوغرافيا[عدل]
- مقالة مفصلة: نيازك المريخ
طبوغرافية كوكب المريخ جديرة بالاهتمام، ففي حين يتكون الجزء الشمالي من الكوكب من سهول الحمم البركانية، وتقع البراكين العملاقة على هضبة تارسيس وأشهرها على الإطلاق أوليمبس مون وهو بدون شك أكبر بركان في المجموعة الشمسية، نجد ان الجزء الجنوبي من كوكب المريخ يتمتّع بمرتفعات شاهقة ويبدو على المرتفعات آثار النيازك والشّهب التي ارتطمت على تلك المرتفعات. يغطي سهول كوكب المريخ الغبار والرمل الغني بأكسيد الحديد ذو اللون الأحمر. تغطّي بعض مناطق المريخ أحيانا طبقة رقيقة من جليد الماء. في حين تغطي القطبين طبقات سميكة من جليد مكون من ثاني أكسيد الكربون والماء المتجمّد. تجدرالإشارة أن أعلى قمّة جبلية في النظام الشمسي هي قمّة جبل “اوليمبوس” والتي يصل ارتفاعها إلى 25 كم. أمّا بالنسبة للأخاديد، فيمتاز الكوكب الأحمر بوجود أكبر أخدود في النظام الشمسي، ويمتد الأخدود “وادي مارينر” إلى مسافة 4000 كم، وبعمق يصل إلى 7 كم.
الغلاف الجوي[عدل]
لقد كانت أول الأخبار عن جو المريخ من سلسلة رحلات مارينر، حيث تم التأكيد على أن للكوكب غلاف الجوي رقيق جداً يصل إلى 0.01 بالنسبة لغلاف الأرض الجوي. يتألف هذا الجو الرقيق من CO2 في أغلبه حيث تصل نسبته إلى 95% من مكوناته. ثم تم تحليل مكونات الجو بواسطة المركبة فايكينغ 1 لنصل إلى خلاصته عن تركيب الجو وهي كما في الجدول:
| المادة | النسبة % |
|---|---|
| CO2 | 95.3 |
| N2 | 2.7 |
| Ar | 1.6 |
| O2 | 0.3 |
| CO | 0.07 |
| H2O | 0.03 |
والضغط الجوي على سطح هذا الكوكب يقارب 1/100 من الضغط الجوي على سطح الأرض عند مستوى سطح البحر. وقد تم تلمس كمية ضئيلة جداً من الأوزون يصل تركيزها إلى 0.03 جزئ /مليون جزيء.ولكن هذا التركيز لا يحمي من الأشعة فوق البنفسجية الضارة. ونلاحظ من الجدول أن نسبة بخار الماء في الجو ضئيلة جداً مما يجعل الجو جافاً. ولكن بسبب برودة سطح الكوكب فإن كمية بخار الماء الضئيلة هذه تكفي لإشباعه. ومع استمرارية انخفاض درجة الحرارة دون درجة الندى تبدأ الغازات وخاصة CO2 بالتكاثف والتجمد والسقوط على سطح الكوكب. وتم رصد عواصف محلية على السطح وهي عبارة عن هبوب رياح قوية تتحرك بسرعة وتكون غيوم غبارية وزوابع تدور على السطح وتنقلالتربة من مكان إلى آخر. وهذه الرياح التي تعصف على الكوكب لها كما على الأرض دورة رياح يومية ودورة موسمية. ولها تأثير كبير في عمليات الحت والتجوية على سطح الكوكب. ولأن كثافة الجو 2% من كثافة جو الأرض يجب أن تكون قوة الرياح أكبر بحوالي 7 إلى 8 مرات من قوة الرياح الأرضية حتى تستطيع أن تثير وتحمل الغبار وتكون زوابع. فالرياح الأرضية بسرعة 24 كلم بالساعة تثير هذه العواصف أما على المريخ فنحتاج إلى رياح بسرعة 180 كلم بالساعة لتقوم بمثل هذه العواصف. ودعيت هذه التأثير بتأثير عُولس Eo`lian effect نسبة إلى آله الريح عُولس E`olus. ومن الأدلة الواضحة على تأثر عُولس لحركة الرياح هو الكثبان الرملية. حيث تحمل الرياح الرمال من مكان وتلقيها في مكان آخر. فنجد لها امتداداً واضحاً على سطح الكوكب. وعندما تثور كمية من الغبار فإن العاصفة تحافظ على بقائها بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حركية ريحية، حيث تمتص الطاقة من الإشعاع الشمسي وتسخن الجو وتزيد من سرعة الرياح. فيلف الكوكب دثار مصفر من الزوابع. ولعدم وجود ماء يغسل الغبار من الجو فإنه يبقى عالقاً لعدة أسابيع قبل أن يستقر على السطح ثانية. ومن الغريب أن هذه الرياح تعصف بهدوء ومن دون أصوات فلا ينطبق عليها أصوات العواصف الهادرة الأرضية.[6]
مدار الكوكب ودورانه[عدل]
المريخ هو رابع الكواكب بعداً عن الشمس. وأول كوكب له مدار خارج مدار الأرض ويبعد عن الشمس حوالي 228 مليون كلم بالمتوسط. شذوذية مركزيته e = 0.093 وهي كبيرة نسبياً، مما يدل على أن مداره إهليلجي بشكل واضح حيث يكون وهو في الحضيض على بعد 206 مليون كلم عن الشمس وعند وصوله إلى الأوج يصبح على بعد 249 مليون كلم عن الشمس. فنرى فرقاً واضحاً في البعدين وهذا يؤدي إلى تباين كمية أشعة الشمس الساقطة على سطحه بنسبة تصل إلى 45% بين الأوج والحضيض، أي بفارق 30 ْ س وما يتبع ذلك من تغيرات في مناخ الكوكب بين الموقعين. ودرجة الحرارة تتراوح على السطح بين الشتاء والصيف -144 ْس إلى 27 ْس أما في المتوسط فإن درجة الحرارة تقدر بحوالي –23 ْ إلى -55 ْ س.
ويقطع الكوكب هذا المدار في زمن يعادل 687 يوم أرضي، وأثناء دورانه في مداره هذا تحدث له عدد من الظواهر منها الاقتران.[6]
قمرا المريخ[عدل]
كوكب المريخ
- مقالة مفصلة: قمري المريخ
تم اكتشاف قمري المريخ في العام 1877 على يد “آساف هول” وتمّت تسميتهم تيمّناً بمرافقي الآله اليوناني “آريس”. يدور كل من القمر “فوبوس” والقمر “ديموس” حول الكوكب الأحمر، وخلال فترة الدوران، تقابل نفس الجهة من القمر الكوكب الأحمر تماما مثلما يعرض القمر نفس الجانب لكوكب الأرض.
القمر فوبوس[عدل]
- مقالة مفصلة: فوبوس
فوبوس قطعة صخرية صغيرة غير منتظمة الشكل لا يزيد طولها عن 21 كم (13 ميلا) ويتم دورته حول المريخ كل 7.7 ساعات. يبدو القمر هرم نوعا ما. وتغشاه فوهات صدم متفاوتة القدم. ويلاحظ عليه وجود حزوز striations وسلاسل من فوهات صغيرة. يطلق أكبرها اسم ستيكني stickney الذي يقارب قطره 10 كم (6 أميال). يقوم القمر فوبوس بالدوران حول المريخ اسرع من دوران المريخ حول نفسه، مما يؤدي بقطر دوران القمر فوبوس حول المريخ للتناقص يوماً بعد يوم إلى أن ينتهي به الأمر إلى التفتت ومن ثم الارتطام بكوكب المريخ.
القمر ديموس[عدل]
- مقالة مفصلة: ديموس
ديموس هو أحد الأقمار التابعة لكوكب المريخ إلى جانب القمر فوبوس وهو عبارة عن قطعة صخرية صغيرة غير منتظمة الشكل لا يزيد طولها عن 12 كم (7 ميلا) ويتم دورته حول المريخ خلال 1.3 يوم. ولبعده عن الكوكب الأحمر، فإن قطر مدار القمر آخذ بالزيادة. ويبدو ديموس على شكل هرمي نوعاً ما. وتغشاه فوهات صدم متفاوتة القدم.
استكشاف المريخ[عدل]
سطح كوكب المريخ
- مقال تفصيلي: تاريخ رصد المريخ
هناك ما يقرب من 44 محاولة[7] إرسال مركبات فضائية للكوكب الأحمر من قِبل الولايات المتحدة، الاتحاد السوفيتي، أوروبا، واليابان. قرابة ثلثين المركبات الفضائية فشلت في مهمّتها أما على الأرض، أو خلال رحلتها أو خلال هبوطها على سطح الكوكب الأحمر. من أنجح المحاولات إلى كوكب المريخ تلك التي سمّيت بـ “مارينر”، “برنامج الفيكنج”، “سورفيور”، “باثفيندر”، و”أوديسي”. قامت المركبة “سورفيور” بالتقاط صور لسطح الكوكب، الأمر الذي أعطى العلماء تصوراً بوجود ماء، إمّا على السطح أو تحت سطح الكوكب بقليل. وبالنسبة للمركبة “أوديسي”، فقد قامت بإرسال معلومات إلى العلماء على الأرض والتي مكّنت العلماء من الاستنتاج من وجود ماء متجمّد تحت سطح الكوكب في المنطقة الواقعة عند 60 درجة جنوب القطب الجنوبي للكوكب.
في العام 2003، قامت وكالة الفضاء الأوروبية بإرسال مركبة مدارية وسيارة تعمل عن طريق التحكم عن بعد، وقامت الأولى بتأكيد المعلومة المتعلقة بوجود ماء جليد وغاز ثاني أكسيد الكربون المتجمد في منطقة القطب الجنوبي لكوكب المريخ. تجدر الإشارة إلى أن أول من توصل إلى تلك المعلومة هي وكالة الفضاء الأمريكية وان المركبة الأوروبية قامت بتأكيد المعلومة. باءت محاولات الوكالة الأوروبية بالفشل في محاولة الاتصال بالسيارة المصاحبة للمركبة الفضائية وأعلنت الوكالة رسمياً فقدانها للسيارة الآلية في فبراير من من نفس العام. لحقت وكالة الفضاء الأمريكية الرّكب بإرسالها مركبتين فضائيتين وكان فرق الوقت بين المركبة الأولى والثانية، 3 أسابيع، وتمكن السيارات الآلية الأمريكية من إرسال صور مذهلة لسطح الكوكب وقامت السيارات بإرسال معلومات إلى العلماء على الأرض تفيد، بل تؤكّد على تواجد الماء على سطح الكوكب الأحمر في الماضي. في الشكل أدناه خريطة لسطح المريخ تظهر أماكن تواجد أهم المركبات الأمريكية على سطحه.
حزام الكويكبات[عدل]
حزام الكويكبات هو منطقة تقع بين كوكبي المريخ والمشتري، وتدور في هذه المنطقة كمية هائلة من الكويكبات الصغيرة التي تتكون في الأساس من الصخور وبعض المعادن.
وهو حزام من الكويكبات والكويكبات هي مجموعة من الكواكب الصغيرة جدا لايمكن رؤيتها بالعين المجردة بدون مرقاب، ولم يكن العلماء يعلمون بوجودها حتى عام 1801م، حيث إن الكواكب المختلفة تدور حول الشمس في مدارات أهليجية بيضوية ثابتة، وأقربها كوكب عطارد وأبعدها كوكب بلوتو، وما أن بدا العلماء يعرفون المزيد عن تحركات الكواكب حول الشمس حتى لاحظوا إن كل كوكب يبعد عن الشمس ما يتراوح بين مرة وربع المرة، إلى المرتين بالنسبة إلى بعد الكوكب السابق عن الشمس، ثم لاحظوا إن ذلك غير صحيح بالنسبة للمريخ وللمشتري، إذ يبعد المريخ نحو 228 مليون كيلومتر عن الشمس، ويجب على هذا الأساس أن يكون المشتري على مسافة 402 مليون كيلو متر من الشمس، ولكنه في الحقيقة يقع على ضعفي هذه المسافة مما يوحي بوجود كوكب آخر يدور في هذه الفسحة بين المريخ والمشتري.
وفي عام 1800م، أجتمع عدد من علماء الفلك في ألمانيا وقرروا استخدام مراقبهم الجديدة في محاولة للتأكد من وجود كوكب مفترض.
ولكن لم يكن النجاح حليفهم إذ حقق هذا الأكتشاف عالم فلكي إيطالي يدعى جيسبي بيازي. كان هذا العالم يعمل على وضع جدول منظم لمواقع النجوم، حين لاحظ شيئا يبدو كالنجم تماما ولو أنه يتحرك كالكواكب، وغير ثابت نسبيا كالنجوم، وأطلق على هذا الجرم الجديد اسم سيريس (Ceres)، على اسم آلهة الحصاد عند الرومان، وبعد أن راقب الفلكيون هذا الجرم الجديد فترة من الزمن وجدوا أنه يتحرك في مدار بين المريخ والمشتري، وسرعان ما وجدوا أجراما أخرى دعوها بالنجيمات (مصغر نجم) لشبهها بالنجوم، وأطلق عليها فيما بعد الكويكبات.
إن سيريس هو أكبر هذه الكويكبات ويبلغ قطره 670 كيلومتر، أي إن مساحته السطحية تبلغ مساحة العراق تقريبا، وقطر كويكبة بالاس (Pallas)، يبلغ 450 كيلو متر، تليها كويكبة فستا (Vesta)، التي يبلغ قطرها 385 كيلو متر، ثم جونو (Juno)، التي يبلغ قطرها240 كيلو مترا، أما الكويكبات الأخرى فالقليل منها يبلغ قطره 240 كيلومتر، وتقع معظمها على بعد يتراوح بين 415 و470 مليون كيلومتر عن الشمس، أي حيث يتوقع وجود الكوكب المجهول، وقد وجد علماء الفلك في العصر الحديث حوالي ألفي كويكبة، بعضها لا يعدو أن يكون مجرد كرة لعب صغيرة، ومن المحتمل أنها كانت في السابق كوكبا جميلا ثم أنفجر وتطاير قطعا قبل ملايين السنين.
ومن هذه الكويكبات ما يدور حول مدار المشتري وقد اكتشف إن عددها يتراوح نحو 12 كويكبا صغيرا، وهي تدعى مجموعة طروادة، وقد اكتشف أكبرها عام 1906م، وسميت كويكبة آخيل.
محتويات
[أخف]
موقع الحزام من الكواكب الأخرى[عدل]
من المرجح أن هذه الكويكبات قد نتجت عن السديم الأساسي الذي تكونت منه المجموعة الشمسية، وتمثل هذه الكويكبات الصغيرة أنوية لكواكب، إلا أن الجاذبية الهائلة لكوكب المشترى تمنعها من التجمع لتكوين كواكب أكبر، كما أن جاذبيته تؤدي إلى المزيد من التصادم بينها، وتمتص معظم الركام الصغير الناجم عن التصادم. وعلى فترات دورية، تضطرب مدارات الكويكبات كلما حدث ما يسمى بالرنين المداري مع المشترى، مما يؤدي إلى تغييرات دورية في مسارات الكويكبات.
تتركز كتلة حزام الكويكبات في الأجسام الكبيرة التي تدور فيها، وأكبر الكويكبات الموجودة هي ثلاثة أجسام يزيد متوسط قطرها عن 400 كيلومتر. الكويكبات الكبيرة الثلاثة هي “4 فيستا” و”2 بيلاس” و”10 هيجيا”. وفي الحزام أيضا يدور الكوكب القزم سيريس الذي تحدثنا عنه بالتفصيل من قبل، ويبلغ قطر سيريس حوالي 950 كيلومتر، وهكذا فإن سيريس والأجرام الثلاثة الكبيرة الأخرى يشكلون حوالي نصف كتلة حزام الكويكبات. باقي الأجسام التي تدور في الحزام تتفاوت في الصغر بين كويكبات صغيرة تقل عن الثلاثة الكبار وحجم حبة التراب.
توزيع الكويكبات ليس كثيفا، لهذا فمن الممكن أن تمر المركبات الفضائية عبرها دون مشاكل، على عكس أفلام الفضاء التي تظهر حزام الكويكبات كحقل ألغام للمركبات الفضائية، ويظل البطل يقوم بحركات بهلوانية بمركبته الفضائية ويدور في كل الاتجاهات ليتفادى الاصطدام! وحتى اليوم لم تتعرض أية مركبة فضائية مرت بالحزام لأي حادث.
استكشاف الحزام[عدل]
عقب اكتشاف أورانوس عام 1781م، اقترح الفلكي الألماني “يوهان بود” وجود كوكب آخر في الفجوة المدارية بين كوكبي المريخ والمشترى. وفي عام 1801م تم اكتشاف سيريس (الجسم الأكبر في الحزام) في المكان الذي تنبأ به “يوهان بود”، ثم في 1802م اكتشف الفلكي “ولهلم أولبرز” الكويكب “2 بيلاس”، وافترض أن هذا الكويكب والأجسام الصغيرة المحيطة به هي بقايا كوكب مُدَمّر كان يدور في هذا المكان. في عام 1807م تم اكتشاف كويكبين آخرين هما “3 جونو” و”4 فيستا”، ولأن شكل هذين الكويكبين يميل إلى شكل نجمة، فقد أُطلق على هذا النوع من الكويكبات اسم asteroid، والكلمة تصغير لكلمة aster اليونانية التي تعني نجم.
بقيام الحروب التي أشعلها “نابليون بونابرت” في أوروبا، توقفت الاكتشافات الفلكية عند هذا الحد، إلى أن تم استئنافها مرة أخرى عام 1845م باكتشاف الكويكب “5 أسترا”. بعد هذا توالت الاكتشافات في منطقة حزام الكويكبات، وبحلول منتصف 1866م كان هناك 100 كويكب قد تم اكتشافه. وبحلول 1923م زاد عدد الكويكبات المكتشفة إلى 1000 كويكب، واليوم نعرف أن عددها يصل إلى بضعة ملايين! حوالي 1.7 مليون منها يصل قطرها إلى كيلومتر أو أكبر قليلا، وهناك حوالي 200 كويكب يتجاوز قطرها 100 كيلومتر.
عام 1918م اكتشف الفلكي الياباني “كيوتسوجو هيراياما” أن بعض الكويكبات تدور معا في مجموعات أطلق عليها فيما بعد عائلات، وفي السبعينيات تم تصنيف الكويكبات إلى ثلاث مجموعات وفقا للتركيب: المجموعة الأولى هي الكويكبات الكربونية وهي تمثل حوالي 75% من الكويكبات وتقع بالقرب من مدار المشترى، المجموعة الثانية هي الكويكبات السيليكية وتمثل 17% من الكويكبات، والثالثة هي الكويكبات المعدنية وتمثل النسبة الباقية.
عام 2006 تم اكتشاف مجموعة من المذنبات تدور في حزام الكويكبات.
تصادمات[عدل]
يؤدي العدد الكبير من الكويكبات في منطقة الحزام إلى الكثير من التصادمات فيما بينها، مما يجعلها بيئة نشطة، ويبلغ معدل التصادمات بين الأجرام التي يزيد قطرها على 10 كيلومترات: مرة كل عشرة ملايين عام، وهو معدل كبير بالمقياس الفلكي! ويؤدي التصادم عادة إلى تفتت الكويكب إلى أجزاء صغيرة عديدة، بعضها يصبح مجموعة كويكبات أخرى ويستمر في الدوران في المنطقة، وبعض الأجزاء الأخرى تتحول إلى نيازك تهبط إلى الكواكب الأخرى ومنها الأرض، أو شهب تحترق في المجال الجوي. وينتج عن التصادمات أيضا كميات كبيرة من التراب تستمر في الدوران في المنطقة.
في أحيان أخرى -عندما تكون سرعة الدوران بطيئة- يؤدي التصادم إلى التصاق كويكبين معا. وعلى مدى أربعة مليارات سنة هي عمر الحزام، تغيّر شكل الكويكبات التي تدور فيه تماما عما كان وقت تكونه بسبب هذه التصادمات.
المراجع
المشتري[عدل]
هذه المقالة عن كوكب المشتري في علم الفلك؛ إن كنت تبحث عن وظيفة المشتري في مجال الموضة، فانظر مشتري (موضة).المُشْتَرِي |
|||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 |
|||||||||||||||||||||||
| التسميات | |||||||||||||||||||||||
| اللفظ | تلفظ بالإنگليزية: // | ||||||||||||||||||||||
| خصائص المدار[4][5] | |||||||||||||||||||||||
| الدهر | J2000 | ||||||||||||||||||||||
| الأوج | 816,520,800كمأو 5.458104 وحدة فلكية | ||||||||||||||||||||||
| الحضيض | 740,573,600 كم أو 4.950429 وحدة فلكية |
||||||||||||||||||||||
| نصف المحور الرئيسي | 778,547,200 كم أو 5.204267 وحدة فلكية |
||||||||||||||||||||||
| الشذوذ المداري | 0.048775 | ||||||||||||||||||||||
| فترة الدوران | 4,331.57 يوم 11.85920 سنة للمشتري 10,475.8 يوم شمسي[1] |
||||||||||||||||||||||
| الفترة الإقترانية | 398.88 يوم[2] | ||||||||||||||||||||||
| متوسط السرعة المدارية | 13.07 كم/ثا[2] | ||||||||||||||||||||||
| زاوية وسط الشذوذ | 18.818° | ||||||||||||||||||||||
| الميل المداري | 1.305° بالنسبة لمسار الشمس 6.09° بالنسبة لخط الاستواء 0.32° بالنسبة إلى مستو ثابت[3] |
||||||||||||||||||||||
| زاوية نقطة الاعتدال | 100.492° | ||||||||||||||||||||||
| زاوية الحضيض | 275.066° | ||||||||||||||||||||||
| الأقمار | 67 قمرا | ||||||||||||||||||||||
| الخصائص الفيزيائية | |||||||||||||||||||||||
| متوسط نصف القطر | 69,911 ± 6كم[6][7] | ||||||||||||||||||||||
| نصف القطر الإستوائي | 71,492 ± 4 كم [6][7] 11.209 مرة من الأرض |
||||||||||||||||||||||
| نصف القطر القطبي | 66,854 ± 10 كم [6][7] 10.517 من الأرض |
||||||||||||||||||||||
| التفلطح | 0.06487 ± 0.00015 | ||||||||||||||||||||||
| مساحة السطح | 6.1419×1010 كم2 [7][8] | ||||||||||||||||||||||
| الحجم | 1.4313×1015 كم3 [2][7] | ||||||||||||||||||||||
| الكتلة | 1.8986×1027 كغ [2][9] | ||||||||||||||||||||||
| متوسط الكثافة | 1.326 غ/سم3 [2][7] | ||||||||||||||||||||||
| جاذبية السطح | 24.79 م/ثا2 [2][7] | ||||||||||||||||||||||
| سرعة الإفلات | 59.5 كم/ثا[2][7] | ||||||||||||||||||||||
| مدة اليوم الفلكي | 9.925ساعة [10] | ||||||||||||||||||||||
| سرعة الدوران | 12.6 كم/ثا | ||||||||||||||||||||||
| المطلع المستقيم القطبي الشمالي | 268.057° | ||||||||||||||||||||||
| الميلان القطبي | 64.496°[6] | ||||||||||||||||||||||
| بياض | 0.343 | ||||||||||||||||||||||
| الحرارة | yes | ||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||
| الغلاف الجوي | |||||||||||||||||||||||
| الضغط السطحي | 20–200 كيلوباسكال [11] | ||||||||||||||||||||||
| مقياس الارتفاع | 27 كم | ||||||||||||||||||||||
| العناصر |
|
||||||||||||||||||||||
تعديل  |
|||||||||||||||||||||||
المُشْتَرِي هو أضخم كواكب المجموعة الشمسية. سمي بالمشتري لأنه يستشري في سيره أي يلـجُّ ويمضي ويَـجِدُّ فيه بلا فتور ولا انكسار.[12] وكان المشتري معروفاً للفلكيينالقدماء وارتبط بأساطير وأديان العديد من الشعوب. وقد أطلق الرومان عليه اسم جوبيتر وهو إله السماء والبرق.[13] ويظهر المشتري من الأرض بسطوع كبير فيبلغ قدره الظاهري −2.94 مما يجعله ثالث الأجرام تألقاً في سماء الليل بعد القمر والزهرة
المشتري خامس الكواكب بعداً عن الشمس وأكبر كواكب المجموعة الشمسية.[14] وهو عملاق غازي وكتلته أقل بقليل من 1/1000 من كتلة الشمس، لكنها تساوي ثلثي كتلة مجموع باقي كواكب المجموعة. ويضم تصنيف العمالقة الغازية كل من زحل وأورانوس ونبتون إضافةً إلى المشتري. ويطلق على هذه الكواكب الأربعة اسم الكواكب الجوفيانية.
يتكون المشتري بشكل رئيسي من الهيدروجين، ويشكل الهيليوم أقل بقليل من ربع كتلته. وفي الغالب يحتوي على نواة صخرية تتكون من عناصر أثقل. شكل المشتري كروي مفلطح بسبب سرعة دورانه الكبيرة. يظهر الغلاف الجوي الخارجي تمايزاً واضحاً لعدة نطاقات في خطوط طول مختلفة. مما يؤدي إلى الاضطراب والعواصف على طول هذه الحدود. كما تتشكل نتيجة هذه إحدى المعالم المميزة للمشتري وهي البقعة الحمراء العظيمة وهي عاصفة عملاقة معروفة على الأقل منذ القرن السابع عشر عندما تم رصدها لأول مرة بالمرقاب. يحيط بهذا الكوكب نظام حلقات خافت، وحقل مغناطيسي قوي. كما يوجد 67 قمراً تدور حوله[15]، منهم أربعة أقمار كبيرة تدعى بأقمار غاليليو وكانت قد اكتشفت من قبل غاليلو غاليلي سنة 1610. يملك أكبر هذه الأقمار غانيميد قطراً أكبر من قطر كوكب عطارد.
أرسلت عدة بعثات فلكية لاستكشاف المشتري معظمها خلال بداية برنامجي بيونير وفوياجر وفيما بعد بواسطة مركبة غاليليو المدارية. وآخر مركبة حلقت فوق المشتري كانتنيوهورايزونز سنة 2007. وقد استخدم هذا المسبار جاذبية المشتري لتسريعه لمتابعة رحلته نحو بلوتو. تستهدف الرحلات المستقبلية للمشتري والكواكب الجوفيانية استكشاف احتمال وجود محيط سائل تحت الغطاء الجليدي للقمر أوروبا.
محتويات
[أخف]
البنية[عدل]
يتكون المشتري بشكل أساسي من مواد في الحالة الغازية والسائلة وهو أكبر الكواكب العملاقة في المجموعة الشمسية. يبلغ قطره عند خط الاستواء 142,984 كم وكثافته 1.326 غ/سم3 مما يجعله ثاني الكواكب الغازية من حيث الكثافة بعد كوكب نبتون، مع العلم أن كثافته أقل من كثافة أي من الكواكب الصخرية الأربعة في المجموعة الشمسية.
التركيب[عدل]
يتكون الغلاف الجوي العلوي للمشتري من حوالي 88–92% من الهيدروجين و8–12% من الهيليوم. وهذه النسبة هي نسبة حجمية أو نسبة عدد مولات الجزيء. لكن بما أنكتلة ذرة الهيليوم حوالي 3 أضعاف كتلة ذرة الهيدروجين، فإن النسبة تتغير عند التعبير عنها كنسبة مئوية كتلية، ليصبح تركيب المشتري حوالي 75% هيدروجين و24% هيليوم والباقي عبارة عن مواد مختلفة. تحتوي الطبقة الداخلية من الغلاف الجوي على مواد بكثافة أعلى وتكون النسبة الكتلية لهذه المواد حوالي 71% هيدروجين و24%هيليوم و5% مواد مختلفة. يحتوي الغلاف الجوي على كميات ضئيلة من الميثان وبخار الماء والأمونيا ومركبات السيليكون. وهناك أيضاً أثار للكربون والإيثان وكبريتيد الهيدروجينوالنيون والأكسجين والكبريت والفوسفين. أما الطبقة الأبعد من الغلاف الجوي فتحتوي على بلورات متجمدة من الأمونيا..[16][17] كما تبين من خلال الفحص بالأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية وجود أثار للبنزين ومركبات هيدروكربونية أخرى.[18]
تتطابق نسبة الهيدروجين والهيليوم في الغلاف الجوي بشكل كبير مع تركيب السديم الشمسي الابتدائي وفق النموذج النظري. وتبلغ كمية النيون في الغلاف الجوي العلوي حوالي 20 جزءاً في المليون وتساوي هذه الكمية عشر ماهو موجود في الشمس.[19] كما أن الهيليوم مستنفذ على الرغم من أن نسبته تساوي 80% مما تحويه الشمس، ويعتقد أن سبب استنفاذ الهيليوم هو هطوله إلى داخل الكوكب.[20] أما تركيز الغازات الخاملة في المشتري فهي ما بين ضعفين إلى ثلاثة أضعاف مماهي عليه في الشمس.
يعتقد بالاستناد إلى التحليل الطيفي أن تركيب زحل يشابه إلى حد كبير تركيب المشتري، في حين أن تركيب الكوكبين الغازيين الآخريين مختلف من حيث نسبة الهيدروجين-هيليوم.[21] ومن الجدير بملاحظته أن وفرة العناصر الأثقل في الكواكب الأبعد من المشتري غير واضحة تماماً بسبب النقص في المسابير الداخلة للغلاف الجوي لهذه الكواكب.
الكتلة[عدل]
مقارنة تقريبة بين الأرض والمشتري تظهر فيها البقعة الحمراء.
تبلغ كتلة المشتري ضغفي ونصف كتلة باقي كواكب المجموعة الشمسية. ويقع مركز الثقل الثنائي مع الشمس على بعد 1.068 نصف قطر شمسي من مركز الشمس. وعلى الرغم من أن قطر المشتري أكبر بـ 11 مرة من قطر الأرض، إلا أن كثافته أقل. ويبلغ حجم المشتري حوالي 1,321 ضعفا من حجم الأرض ومع ذلك فإن كتلته أكبر بـ 318 مرة فقط من كتلة الأرض.[2][22] يبلغ نصف قطر المشتري حوالي عُشر نصف قطر الشمس[23] وكتلته حوالي 0.001 من كتلة الشمس وبذلك تكون الكثافة لكلا الجرمين متشابهة.[24] غالباً ما تستخدم كتلة المشتري مقياساً لوصف كتل باقي الأجرام، وخصوصاً الكواكب الوقعة خارج المجموعة الشمسية والأقزام البنية. فعلى سبيل المثال تبلغ كتلة الكوكب HD 209458 b حوالي 0.69 كتلة مشتري بينما تبلغ كتلة كوروت-7ب 0.015 كتلة مشتري.[25]
يظهر النموذج النظري للمشتري، أنه في حالة كان المشتري يملك كتلة أكبر مماهي عليه فإن ذلك سيؤدي إلى انكماشه.[26] فمن أجل تغير قليل في كتلة المشتري فإن تغير نصف القطر لن يكون ملحوظا حتى يصل إلى قيمة أكبر من 500 ضعف كتلة الأرض أو 1.6 من كتلة المشتري،[26] فإن داخل الكوكب سينضغط بشكل أكبر مماهو عليه بسبب زيادة تأثير قوة الجاذبية مما سيؤدي إلى تناقص حجم الكوكب على الرغم من الزيادة في كثافة المادة. لذلك يعتقد أن القطر الكبير للمشتري ناتج عن تركيبه والتاريخ التطوري للكوكب. ومن شأن عملية الانكماش أن تستمر الزيادة في الكتل حتى يتم الوصول إلى نقطة الاشتعال النجمي كما هو الحال في ارتفاع كتلة الأقزام البنية والتي تبلغ كتلتها حوالي 50 ضعفا من كتلة المشتري.[27] ومن غير المعروف فيما إذا كانت العمليات التي تؤدي إلى نشوء كواكب مثل المشتري مشابه لتلك العمليات التي تؤدي إلى نشوءأنظمة نجمية متعددة.
وعلى الرغم من أن المشتري يحتاج إلى 75 ضعفا من كمية الهيدروجين المتواجدة فيها ليبدأ في عملية حرقه واشتعاله، إلا أنه نصف قطر أصغر قزم أحمر أكبر بـ 30% فقط من كتلة المشتري.[28][29] ويبقى المشتري مع ذلك يصدر حرارة إلى الخارج أكثر مما يستقبل من الشمس، وكمية الحرارة التي يصدرها داخل الكوكب تعادل كمية الحرارة الكلية التي يستقبلها من الشمس. وقد يرجع ذلك إلى آلية كلفن هلمهولتز.[30].[31] كان المشتري عند تشكله أكثر حرارة وقطره يعادل ضعفي قطره الحالي.[32]
البنية الداخلية[عدل]
مقطع ربعي لكوكب المشتري يوضح البنية الداخلية له بنواة صخرية محاطة بطبقة من الهيدروجين المعدني.
يعتقد أن المشتري يحتوي على نواة كثيفة تحوي على مزيج من العناصر. تحاط هذه النواة بطبقة من الهيدروجين المعدني مع بعض الهيليوم، وتتكون الطبقة الخارجية في الغالب من جزيئات الهيدروجين.[31] لكن ماتزال خلف هذه الخطوط العريضة معلومات غير مؤكدة. فتوصف النواة غالباً على أنها نواة صخرية لكن لا تتوافر معلومات حول تركيبها وكذلك خواص المواد ودرجات الحرارة والضغوط في ذلك العمق. وقد أُقترح وجود للنواة في سنة 1997 بسبب قياسات الجاذبية،[31] وأشرت هذه القياسات على وجود كتلة تتراوح ما بين 12 إلى 45 مرة من كتلة الأرض، أو حوالي 3% إلى 15% من كتلة المشتري.[30][33] ويعتقد أن النواة كانت متواجدة على الأقل في فترة من تاريخ المشتري، وقد أقترح نموذج التشكل أن البنية الداخلية تتألف من الصخور أو الجليد، وكانت كبيرة بمافيه الكفاية من أجل جذب الهيدروجين والهيليوم من السديم النجمي الأولي. ومن ثم تقلصت النواة بسبب تيارات الحمل للهيدروجين المعدني السائل والممتزج مع النواة المنصهرة، لترفع مكونات النواة إلى طبقات أعلى من داخل الكوكب. على أي حال فإن قياسات الجاذبية المأخوذة حتى الآن ليست دقيقة بما فيه الكفاية، لذلك من الممكن أن تكون نواة المشتري متلاشية الآن.[31][34]
يرتبط عدم اليقين من النموذج بسبب هامش الخطأ في قياسات البارامترات، ومن هذه البارامترات معاملات الدوران (J6) والتي تستخدم لقياس عزم الجاذبية الكوكبي، ونصف القطر الاستوائي للمشتري، ودرجة الحرارة عند الضغط 1 بار. من المخطط إطلاق مهمة جونو سنة 2011، ومن المتوقع لهذه المهمة أن تقترب من قيم هذه البارامترات. وبذلك سيتم إحراز تقدم حول مسألة نواة المشتري.[35]
تحاط النواة بطبقة من الهيدروجين المعدني والتي تمتد إلى حوالي مسافة 78% من نصف قطر الكوكب.[30] وتتساقط قطرات من المطر المؤلف من الهيليوم والنيون في هذه الطبقة. وتوجد وفرة من هذين العنصرين في الغلاف الجوي العلوي.[20][36]
وتتوضع طبقة من غاز الهيدروجين فوق الهيدروجين المعدني، وتكون درجة الحرارة عند هذا العمق أعلى من الدرجة الحرجة وتساوي للهيدروجين 33 كلفن فقط.[37] وفي هذه الحالة لايمكن التمييز بين الحالة السائلة والغازية ويسمى السائل في هذه المرحلة بالسائل فوق الحرج. على أي حال من الأسهل معاملة الهيدروجين كغاز يمتد من الطبقات العليا للغلاف الجوي إلى طبقات الغيوم على ارتفاع 1000 كم، وكسائل في الطبقات الأدنى على الرغم من عدم وجود حدود فيزيائية تفصل بينهما.[38][39]
تزداد درجة الحرارة والضغط باضطراد عند التوجه باتجاه النواة. ويعتقد أن الحرارة تصل لـ 1000 كلفن والضغط 200 غيغا باسكال في مناطق تحول طوري حيث تكون حرارة الهيدروجين خلف النقطة الحرجة ويصبح هيدروجين معدني. في حين تصل الحرارة في النواة إلى 36000 كلفن والضغط بين 3000 إلى 4500 كلفن.[30]
الغلاف الجوي[عدل]
- مقالة مفصلة: جو المشتري
يملك المشتري أكبر غلاف جوي بين كواكب المجموعة الشمسية، فغلافه الجوي يمتد حتى ارتفاع 5000 كم.[40][41] وبما أن المشتري كوكب غازي فقد جرت العادة على اعتبار قاعدة الغلاف الجوي في النقطة التي يكون فيها الضغط الجوي يعادل 10 بار أو عشر أضعاف الضغط الجوي الأرضي.[40]
طبقات الغيوم[عدل]
يبين الشكل الحركة التناوبية بين حزم طبقات الغيوم.
دائماً يكون المشتري مغطى بالغيوم المركبة من بللورات الأمونيا إضافة إلى احتمال وجود بيكبريتيد الأمونيوم. وتتموضع هذه السحب في التربوبوز، وتكون مرتبة على شكل نطاقات مختلفة وفق خطوط العرض، وتعرف باسم المناطق المدارية. وهذه المناطق مقسمة إلى مناطق ذات ألوان براقة، وأخرى أحزمة معتمة، ويسبب تداخل هذه الدورات المتضاربة إلى نشوء عواصف واضطرابات وتبلغ سرعة الرياح 100 متر/ثانية.[42] كما لوحظ اختلاف المناطق في العرض واللون والكثافة من سنة إلى أخرى، لكنها بقيت ملحوظة بشكل جيد بالنسبة للفلكيين ليميزوها فيما بينها.[22] يبلغ عمق طبقات الغيوم حوالي 50 كم، وتحتوي على الأقل على طبقتين من الغيوم. الطبقة السفلى طبقة سميكة والطبقة العلوية رقيقة وأكثر شفافية. ومن الممكن وجود طبقة رقيقة من غيوم الماء متوضعة تحت طبقة الأمونيا، كدليل ناتج عن ومضات البرق المكتشف في الغلاف الجوي للمشتري.وعادةً ما ينتج البرق بسبب قطبية الماء، مما يجعلها قادرةً على إجراء عمليات التفريغ الكهربائي اللازم لتوليد البرق.[30] وتصل قيمة التفريغ الكهربائي لأكثر من ألف ضعف مما هي عليه على الأرض.[43] وتشكل سحب الماء عواصف رعدية مدفوعة بالحرارة المرتفعة من داخله.[44]
تنتج الألوان البنية والبرتقالية لغيوم المشتري من تقلبات العناصر المكونة لها والتي تتغير ألوانها عندما تتعرض للأشعة الفوق بنفسجية القادمة من الشمس. ولكن لايزال التركيب الأكيد لمكونات هذه الغيوم غير مؤكد، ولكن يعتقد أن هذه المركبات عبارة عن مركبات الفوسفور أو الكبريت أو الهيدروكربونات.[30][45] وتعرف المركبات الملونه بحوامل الألوان والتي تمتزج بالطبقة السفلية الكثيفة والأكثر سخونة، وتحدث هذه المناطق عندما يزداد الحمل الخليوي مؤدياً إلى تشكل بللورات الأمونيا والتي بدورها تخفي الطبقات السفلية عن النظر.[46]
يملك المشتري انحرافا محوريا قليلا، مما يعني أن منطقة القطبين تتلقى دائماً أشعة شمسية أقل مما تتلقاه المنطقة الاستوائية. فيكون انتقالالحمل الحراري ضمن المناطق الداخلية أكثر فعالية مما هو عليه في منطقة القطبين، ويعتقد أن هذا يؤدي إلى توازن في حرارة طبقات الغيوم.[22]
البقعة الحمراء العظيمة ودوامات أخرى[عدل]
- مقالة مفصلة: البقعة الحمراء العظيمة
صورة تم الحصول لها للمشتري والبقعة الحمراء العظيمة في 25 فبراير 1979 بواسطة المسبار فوياجر 1 عندما كان المسبار على ارتفاع 9.2 مليون كم من المشتري. ويوجد نمط سحابة مائل إلى اليسار من البقعة الحمراء العظيمة وهي منطقة ذات خصائص حركية معقدة. كما توجد بقعة بيضاء تحت البقعة الحمراء مباشرةً وتساوي تقريباً نصف قطر الأرض.
تعتبر البقعة الحمراء العظيمة من أكثر ملامح المشتري شهرة، وهي عبارة عن إعصار مضاد مستمر يقع على 22 درجة جنوب خط الاستواء. ومن المعلوم أنه قد تم تمييز هذه البقعة منذ سنة 1831[47] وربما قبل ذلك في سنة 1665.[48][49] وتشير بعض النماذج الرياضية إلى أن هذه العاصفة هي عاصفة مستمرة وسمة دائمة لهذا الكوكب.[50] وبسبب كبر هذ العاصفة فيمكن مراقبتها من الأرض باستخدام مقراب بفوهة 12 سم أو أكبر.[51]
شكل هذه البقعة على شكل قطع ناقص وتدور بعكس عقارب الساعة وتتم دورة كاملة كل ست أيام.[52] وتبلغ أبعاد البقعة الحمراء العظيمة 24–40,000 كمX 12–14,000 كم، وبالتالي هي كبيرة بمافيه الكفاية لتستطيع أن تسع كوكبين أو ثلاث كواكب بقطر الأرض.[53] ويبلغ أقصى ارتفاع للعاصفة 8كم فوق السحب المحيطة بها.[54]
مثل هذه العواصف أمر شائع في الكواكب الغازية بسبب اضطرابات الغلاف الجوي، فيملك المشتري أيضاً بقعاً بيضاءَ وبقعاً أخرى بنية بيضوية الشكل أيضاً. وتميل البيضاء إلى أن تتواجد في السحب الباردة نسبياً في طبقات الغلاف الجوي العليا. أما البنية فهي أكثر حرارة وتتواجد ضمن طبقات الغيوم العادية. ويمكن أن تمتد هذه العواصف لعدة ساعات وحتى عدة قرون.
كانت هناك أدلة قوية على أن البقعة الحمراء هي عبارة عن عاصفة وليست من الملامح التضاريسية للكوكب وحتى قبل أن يثبت فوياجر أنها عاصفة. فهذه البقعة تدور بشكل تفاضلي بشكل يناسب دوران الغلاف الجوي الكلي، وأحياناً تكون أسرع وأخرى أبطأ. وقد تم رصد دورانها حول الكوكب خلال سجلات تأريخها العديد من المرات بالنسبة لأي ثابت تحتها.
رصد في سنة 2000 تغيرات في ملامح الغلاف الجوي في النصف الجنوبي من الكوكب، وكانت تشبه في المظهر البقعة الحمراء العظيمة لكنها أصغر منها. وقد نشأت هذه العاصفة من عدة عواصف بيضاء صغيرة، وقد لوحظت هذه العواصف سنة 1938. وقد دمجت هذه العواصف البيضاء بعاصفة واحدة وازدادت كثافتها وتغير لونها من الأبيض إلى الأحمر ويطلق عليها اسم البقعة الحمراء الصغيرة..[55][56][57]
حلقات المُشْتَرِي[عدل]
- مقالة مفصلة: حلقات المشتري
حلقات المشتري
يملك المشتري نظام حلقات خافتاً يتكون من ثلاثة قطاعات رئيسية: الحلقة الداخلية على شكل طارة تعرف باسم هالو، وهي حلقة مضيئة نسبياً، بينما تعرف الحلقة الخارجية باسم حلقة الخيط الرقيق أو حلقة غوسمر.[58] ويعتقد أن هذه الحلقة مكونة بشكل رئيسي من الغبار بالإضافة إلى الجليد مثل باقي حلقات المشتري.[30] بينما تعرف الحلقة المتوسطة باسم الحلقة الرئيسية وتتكون غالباً من مقذوفات قادمة من القمرين أدراستيا وميتس. تسحب المواد الراجعة إلى القمر إلى المشتري بسبب تأثير جاذبيته الكبير. وهكذا ينحرف مدار المواد باتجاه المشتري في حين تضاف مواد جديدة بسبب تأثيرات إضافية.[59] وبشكل مشابه، ينتج القمران ثيبي وأمالثيا الغبار إلى حلقة الخيط الرقيق.[59] كما توجد دلائل على وجود حلقة صخرية على طول مدار أمالثيا والتي قد تكون ناتجة عن حطام صخري اصطدامي مع القمر أمالثيا.[60]
الغلاف المغناطيسي[عدل]
- مقالة مفصلة: الغلاف المغناطيسي للمشتري
ظاهرة الشفق القطبي على المشتري وتظهر ثلاث نقاط ساطعة بسبب التدفقات المغناطيسية المتولدة بفعل أقمار المشتري الثلاث أيو وغانيميد وأوروبا بالإضافة إلى منطقة ساطعة جداً دائرية الشكل تدعى الإهليلج الرئيسي.
يحد المشتري حقل مغناطيسي أكبر باربع عشرة مرة من الحقل المغناطيسي الأرضي. ويتراوح ما بين 4.2 جاوس عند خط استواء المشتري إلى ما بين 10–14 جاوس عند القطبين. مما يجعله أكبر حقل مغناطيسي في المجموعة الشمسية باستثناء البقع الشمسية.[46] ويعتقد أن هذا الحقل نشأ بفعل التيارات الدوامية للمواد الموصلة ضمن نواة الهيدروجين المعدني. يتأين غاز ثنائي أكسيد الكبريت الصادر عن براكين القمر إيو والمشكل حلقة غازية حول هذا القمر. وينتج عن هذا التأين أيونات الأكسجين والكبريت. وهذا الإيونات بالإضافة إلى إيونات الهيدروجين المتواجدة في الغلاف الجوي للمشتري تشكل غلاف بلازما عند خط استواء المشتري. يتشارك غلاف البلازما بالدوران مع الكوكب مما يؤدي إلى تشوه في المغناطيسية ثنائية القطب للكوكب وتحولها إلى مغناطيسية قرصية. تولد الإلكترونات ضمن غلاف البلازما إشارات راديوية قوية يحث تولد نبضات تتراوح ما بين 0.6–30 ميجا هرتز.[61]
يتسبب التفاعل ما بين الغلاف المغناطيسي للمشتري والرياح الشمسية حصول انحناء صدمي، مما يؤدي إلى إحاطة الغلاف المغناطيسي للمشتري بفاصل مغناطيسي متوضع على الحافة الداخلية للغمد المغناطيسي. تتفاعل الرياح الشمسية مع الغلاف المغناطيسي في هذه المنطقة مسببة تمدد الغلاف المغناطيس في الجزء المواجه للرياح والذي يمتد للخارج ليصل إلى حدود مدار زحل. يتوضع أربع أكبر أقمار للمشتري ضمن الغلاف المغناطيسي، مما يجعلهم محميين من الرياح الشمسية.[30]
يعتبر الغلاف المغناطيسي للمشتري مسؤول عن الانبعاثات الراديوية الصادرة من المنطقة القطبية للكوكب. ويسبب تفاعل هذا الغلاف مع حلقات الانبعاثات البركانية الصادرة عن القمر إيو والتي يتحرك هذا القمر ضمنها، تسبب إلى أصدار أمواج ألففين التي تحمل أيونات المواد إلى المنطقة القطبية. ونتيجة لهذا تتشكل أمواج راديوية بسبب التسريع الدوراني لآلية المازر (تضخيم الموجات القصار بالإصدار الإشعاعي المنبه). وتصدر هذه الطاقة على طول سطوح مخروطية الشكل. وعندما تتقاطع الأرض مع هذه المخاريط، فإن الأمواج الراديوية الصادرة عن المشتري تزيد عن تلك الصادرة عن الشمس.[62]
المدار والدوران[عدل]
دوران كوكب المشتري حول الشمس على نصف قطر تقريبي 778 مليون كيلومتر ويتم دورته كل 11.86 سنة أرضية.
المشتري هو الكوكب الوحيد في المجموعة الشمسية والذي يملك مركز كتلة ثنائي يقع خارج حجم الشمس، وعلى بعد حوالي 7% من نصف قطر الشمس..[63] تبلغ متوسط المسافة ما بين الشمس والمشتري حوالي 778 مليون كم أي حوالي 5.2 ضعف من متوسط المسافة ما بين الأرض والشمس. ويكمل مداره حول الشمس في 11.86 سنة، وهذه الفترة تساوي 2/5 من الفترة المدارية لزحل، مما يشكل رنين مداري 5:2 بين أكبر كوكبين في المجموعة.[64] يميل المدار الإهليلجي للمشتري بمقدار 1.31° مقارنة مع الأرض. وبسبب الشذوذ المداري البالغ 0.048 فإن المسافة بين الشمس والمشتري تتفاوت كل 75 مليون سنة ما بين الحضيض والأوج، أو بين أقرب وأبعد نقطة على الكوكب على طول مسار المدار.
يعتبر الميل المحوري للمشتري صغير نسبياً ويبلغ 3.13° فقط. وكنتيجة لذلك لا يشهد هذا الكوكب تغيرات فصلية كبيرة، على العكس من الأرض وعطارد على سبيل المثال.[65]
دوران المشتري هو الدوران الأسرع بين كواكب المجموعة الشمسية، فيتم دورة كاملة حول محوره في أقل من 10 ساعات. وينتج عن هذا انتفاخ استوائي من السهل رؤويته من خلال المقرابات الأرضية. يتطلب تحقيق هذا الدوران تسارع جاذبية عند خط الاستواء 1.67 م/ثا−2، في حين أن تسارع الجاذبية يصل عند خط الاستواء 24.79 م/ثا−2. وبالتالي فإن صافي فائض التسارع عند خط الاستواء هو 23.12 م/ثا−2. شكل المشتري كروي مفلطح ممايعني أن قطر المشتري عند خط الاستواء أكبر من القطر الواصل بين القطبين. ويزيد القطر الاستوائي عن القطر بين القطبين بما يقارب 9275 كم.[39]
بما أن المشتري كوكب غير صلب، فإن الغلاف الجوي العلوي يخضع لدوران تفاضلي. فتكون فترة دوران الغلاف الجوي في المنطقة القطبية أطول بخمس دقائق منها في المنطقة الاستوائية. تستخدم ثلاث أنظمة من الأطر المرجعيةوخصوصاً عند الحاجة للتمثيل البياني لحركة الغلاف الجوي. يطبق النظام الأول من خط العرض 10 شمالاً إلى الخط 10 جنوباً وينتج عنه الفترة اليومية الأقصر للكوكب وتبلغ وفق هذا النظام 9 ساعة و50 دقيقة و30 ثانية. أما النظام الثاني فيشمل جميع خطوط العرض من الشمال إلى الجنوب وينتج فترة 9 ساعة و55 دقيقة و40.6 ثانية. أما النظام الثالث فعرف بواسطة علم الفلك الكاشوفي ويتوافق مع دوران الغلاف المغناطيسي، وفترة دورانه هي الفترة الرسمية لدوران المشتري.[66]
الأقمار[عدل]
- مقالة مفصلة: أقمار المشتري
.jpg)
المشتري مع الأقمار الغالولية
يملك المشتري 64 قمراً ومن بينها 47 قمرا قطرها أقل من 10 كم واكتشفت منذ عام 1975. تعرف الأقمار الأربع الأكبر باسم أقمار غاليليو
أقمار غاليليو[عدل]
- مقالة مفصلة: أقمار غاليليو
الأقمار الغالولية من اليسار إلى اليمين مع اعتبار المسافة أيو وأوروبا وغانيميد وكاستيلو.
هي أربعة أقمار تابعة لكوكب المشتري اكتشفها جاليليو جاليلي في يناير عام 1610 للميلاد. هذه الأقمار هي أكبر أقمار كوكب المشتري وتم اشتقاق أسمائهم من عشاق زيوس : آيو وأوروبا وغانيميد وكاليستو. يشكل مدار آيو وأوروبا وغانيميد نموذجا يدعى برنين لابلاس. فكل أربع دورات لآيو حول المشتري، يدور أوروبا دورتين تماماً وغانيميد يدور دورة واحدة تماماً. يسبب هذا الرنين تأثيرات جاذبية على هذه الأقمار الثالثة تؤدي إلى تشوه مداراتهم على شكل قطع ناقص، كما أن كل قمر يتلقى سحب إضافي من جاره عند نفس النقطة في كل دورة يقوم فيها. في حين تقوم قوة المد والجزر الناشئة من كتلة المشتري في محاولة تدوير مدارتهم.[67]
يتسبب الشذوذ المداري لمدارات هذه الأقمار في انحناء منتظم لشكل الأقمار الثلاثة. فتقوم جاذبية المشتري بتمديدها للخارج عندما تقترب منه، وبالتقلص للداخل وتصبح أكثر كروية عندما تبتعد عنه. يتسبب هذا التمدد والتقلص بارتفاع الحرارة الداخلية للأقمار نتيجة الاحتكاكات التي تحدث بفعل هذه الآلية. ويعتقد أن قوة المد والجزر هذه تسبب النشاط البركاني الكبير للقمر الأقرب آيو والذي يخضع لقوة مد وجزر أكثر من الباقي. وبدرجات أقل يظهر ذلك النشاط في الأدلة الجيولوجية على سطح أوروبا خلال مراحله الأولى.
| مقارنة بين أقمار غاليلو وقمر الأرض | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| الاسم | القطر | الكتلة | نصف القطر المداري | الفترة المدارية | |||||
| كم | % | كغ | % | كم | % | يوم | % | ||
| إيو | 3643 | 105 | 8.9×1022 | 120 | 421,700 | 110 | 1.77 | 7 | |
| أوروبا | 3122 | 90 | 4.8×1022 | 65 | 671,034 | 175 | 3.55 | 13 | |
| غانيميد | 5262 | 150 | 14.8×1022 | 200 | 1,070,412 | 280 | 7.15 | 26 | |
| كاليستو | 4821 | 140 | 10.8×1022 | 150 | 1,882,709 | 490 | 16.69 | 61 | |
تصنيف الأقمار[عدل]
صورة لملامح أقمار المشتري.
صنفت أقمار المشتري قبل اكتشافات مهمة فوياجر إلى أربع مجموعات، وصنفت كل مجموعة على أساس العوامل المدارية المشتركة. لكن تعقدت الصورة منذ نجاح مهمة فوياجر واكتشاف عدد كبير من الأقمار الصغير الخارجية. وتصنف أقمار المشتري حالياً ضمن ثماني مجموعات رئيسية، على الرغم من أن بعض هذه المجموعات أكثر تمايزاً من غيرها.
تقسم أقمار المشتري إلى قسمين رئيسيين، القسم الأول ويحوي على ثمانية أقمار داخلية ذات مدارت دائرية تقريباً وتدور في مستوي خط استواء المشتري وهي أقمار نظامية ويعتقد أنها تشكلت من المشتري. أما باقي الأقمار فهي أقمار غير نظامية وهي غير معروفة العدد وصغيرة وذات مدارات إهليلجية، ويعتقد أنه كويكبات أو شظايا كويكبات تم أسرها بسبب جاذبية المشتري. تتشارك الأقمار الغير النظامية بعناصر المدارية متشابهة مما يرجح فرضية الأصل المشترك لكل مجموعة، ومن الممكن أن قمر كبير أو جسم أسر وتحطم مشكلاً هذه الأقمار.[68][69]
| الأقمار النظامية | |
|---|---|
| الأقمار الداخلية | تتألف المجموعة الداخلية من أربعة أقمار صغيرة كل منها قطره أقل من 200 كم ونصف قطر مداري أقل من 200000 كم ولديها انحراف مداري أقل من نصف درجة |
| أقمار غاليلو[70] | تتألف من أربعة أقمار اكتشفها غاليلو وسيمون موريس ويتراوح مدارهم بين 40000 و2000000 كم وتتضمن بعض من أكبر أقمار المجموعة الشمسية |
| الأقمار غير النظامية | |
| ثيميستو | وهذه المجموعة عبارة عن قمر وحيد ويقع مداره في منتصف بين أقمار غاليلو ومجموعة هيمالايا |
| مجموعة هيمالايا | وهي مجموعة عنقودية من الأقمار يتوضع مداراتها ما بين 11,000,000–12,000,000 كم من المشتري. |
| كاربو | وهي حالة تحوي قمر وحيد أخرى ويقع على الحافة الداخلية لمجموعة أنانك ويدور حول المشتري بحركة تراجعية |
| مجموعة أنانك | مجموعة من الأقمار بحركة تراجعية وحدود مداراتها غير معروفة تماماً وتتراوح ما بين 21,276,000 من المشتري إلى مع متوسط في الانحراف المداري يصل إلى 149 درجة. |
| مجموعة كارم | وهي أيضاً مجموعة من الأقمار تدور بحركة تراجعية وبمتوسط مدار 23,404,000 كم مع متوسط انحراف مداري 165 درجة. |
| مجموعة باسيفي | هي مجموعة مكونة من أقمار تتحرك بحركة تراجعية دائرة حول المشتري على مسافة تتراوح بين 22.8 و24.1 جيجامتر وزاوية ميلان تتراوح تقريباً بين 144.5° و158.3° |
الرصد[عدل]
الحركة التراجعية لكواكب المجموعة الشمسية الخارجية نتيجة تموضعها النسبي مع الأرض.
عادة مايكون المشتري رابع جرم من حيث الإضاء في سماء الأرض (بعد الشمس والقمر والزهرة).[46] على الرغم من أن المريخ أحياناً يكون أكثر إضاءة من المشتري. ويعتمد ذلك على تموضع المشتري بالنسبة للأرض، والذي سيؤدي إلى تغير القدر الظاهري له من -2.9 في الوضع الأكثر إضاءة إلى -1.6 في الوضع المقابل أثناء الاقتران مع الشمس. وبالمثل يتنوعالقطر الزاو له من 50.1 إلى 29.8 ثانية قوسية.[2] ويحدث الوضع المقابل عندما يمر المشتري خلال الحضيض، ويحدث هذا مرة خلال الفترة المدارية. واقترب المشتري من الحضيص في شهر مارس سنة 2011.[71]
تجتاز الأرض المشتري كل 398.9 يوم خلال دورانها حول الشمس وتدعى هذه المدة فترة اقترانية وعندما يحدث هذا يبدو أن المشتري أنه يخضع لحركة تراجعية بالنسبة للنجوم. لذلك يبدو لفترة أن المشتري يتحرك إلى الخلف في سماء الليل منجزاً حركة حلقية.
تتكون الفترة المدارية للمشتري من 12 عام تقريباً وهي تتوافق مع الأبراج الفلكية لدائرة البروج، ومن الممكن أن هذه الدورة هي أساس الأبراج الفلكية.[22]
لا تزيد زاوية الطور عند رؤويتها من الأرض عن 11.5 درجة لأن مدار المشتري يقع خارج مدار الأرض. كما أن المشتري يظهر مضيئأ بشكل كامل عند رؤويته بواسطة المقرابات. وقد تمت رؤويته بشكل هلال من خلال البعثات الفضائية.[72]
الاستكشافات[عدل]
ما قبل المقراب[عدل]
نموذج من المجسطي يبين حركة المشتري (☉) بالنسبة إلى الأرض (⊕)
يرجع رصد المشتري إلى القرن السابع أو الثامن قبل الميلاد لعلماء الفلك البابليين.[73] كما علق الباحث في تاريخ علم الفلك الصيني كسي زيزونغ بأن غان دي قد اكتشف أحد أقمار المشتري بالعين المجردة في سنة 365 قبل الميلاد. وإذا صح هذا فإنه سيكون قد اكتشف قمر للمشتري قبل غاليلو بألفي سنة.[74][75] ووفقاً لكتاب المجسطي فإن كلاوديوس بطليموس قام بتشيد نموذج فلكي يظهر أن الأرض هي مركز الكون وقام بالاعتماد على فلك التدوير بحساب حركة المشتري بالنسبة للأرض ويقدر الفترة المدارية للمشتري حول الأرض بـ 4332.38يوم أي 11.86 سنة.[76] قام أريابهاتا الرياضي والفلكي الهندي في سنة 499 باستخدام نموذج مركزية الأرض ليحسب مدار المشتري حول الأرض وقدره بـ 4332.2722 يوم وهو مايعادل 11.86 سنة[77]
الرصد باستخدام المقرابات الأرضية[عدل]
صورة بألوان غير حقيقة ملتقطة بواسطة فوياجر تبين تفاصيل الغلاف الجوي للمشتري والبقعة الحمراء إضافة إلى إعصار أبيض.
اكتشف غاليلو في سنة 1610 أكبر أربع أقمار من أقمار المشتري وهم أيو وأوروبا وغانيميدا وكاستيلو باستخدام مقراب. ويعتقد أنه أول اكتشاف لأقمار كواكب باستخدام المقربات باستثناء قمر الأرض. كما أن غاليلو كان أول من اكتشف بأن الحركة السماوية لم تكن متمركزة حول الأرض. وكانت هذه النقطة الرئيسية التي تدعم نظرية مركزية الشمس لكوبرنيكوس، وبذلك دعم غاليلو نظرية حركة الكواكب لكوبرنيكوس مما جعله تحت تهديد محاكم التفتيش.[78] كما رصد جيوفاني كاسيني باستخدام مقرابه خلال سنة 1660 شرائط وبقع ملونة على سطح المشتري، كما لاحظ تفلطح الكوكب عند القطبين. كما قدر فترة دوران الكوكب.[17] ولاحظ في سنة 1690 بأن الغلاف الجوي يتحرك بدوران تفاضلي.[30]
ويعتقد أن البقعة الحمراء العظيمة رصدت لأول مرة سنة 1664 بواسطة روبرت هوك وفي سنة 1665 من قبل كاسيني. كما نشر الصيدلاني هنريش شوب أول رسمة تظهر تفاصيل البقعة الحمراء العظيمة في سنة 1831.[79]
لكن رصد البقعة الحمراء العظيمة غاب خلال الفترة ما بين 1665 و1708، قبل أن تصبح واضحة جداً في سنة 1878. كما سجل أنها تلاشت عن الرؤيا في سنة 1883 وبداية القرن العشرين.[80]
قام كل من جيوفاني بورلي وكاسيني بعمل جداول دقيقة لحركة أقمار المشتري، مما سمح بالتنبؤ بالأوقات التي تكون فيها الأقمار أمام أو خلف المشتري. كما تم رصد المشتري في سنة 1670 في الموقع الذي يكون فيه في الاتجاه المعاكس للأرض بالنسبة للشمس، وقد تأخر هذا الحدث 17 دقيقة عما كان متوقع. وقد أول أوول رومر هذا بأنه غير لحظي، وقد فسر هذا التناقض بين الرؤيا والحسابات بأنه الزمن اللازم لسرعة الضوء.[81]
اكتشف إدوارد إيمرسون برنارد في سنة 1892 القمر الخامس من أقمار المشتري، باستخدام عاكس بقطر 36 إنش في مرصد ليك في كاليفورنيا. وسرعان ماجعله اكتشاف هذا الجرم الصغير نسبياً شهيراً، وقد سمي هذا القمر لاحقاً باسمأمالثيا.[82] وكان هذا القمر آخر قمر لكوكب يتم اكتشافه ياستخدام الأجهزة البصرية.[83] تم اكتشاف ثمانية أقمار إضافية بواسط المسبار فوياجر 1 في سنة 1979
حدد روبرت ويلدت حزم تمتص الأمونيا والميثان من خلال تحليل طيف المشتري في سنة 1932..[84]
صورة بالأشعة تحت الحمراء للمشتري ملتقطة بواسطة المرصد الأوروبي الجنوبي
كما تم رصد ثلاثة أعاصير مضادة طويلة العمر في سنة 1938. وقد استمرت هذه الأعاصير لفترة طويلة منفصلة عن بعضهم البعض، على الرغم من اقترابها من بعضها البعض أحياناً، لكنها لم تندمج حتي سنة 1998 عندما اندمج اثنان منهم، وبعد ذلك جذب الإعصار الثالث سنة 2000.[85]
الرصد باستخدام المقراب الكاشوفي[عدل]
حدد بيرنارد بوركي وكينيث فرانكين في سنة 1955 نبضات راديوية بتردد 22.2 MHz قادمة من المشتري..[30] وقد تطابقت فترة النبضات مع دوران الكوكب، مما جعلهم قادين على إعادة تحديد سرعة الدوران. وقد وجد أن النبضات القادمة من المشتري تنقسم إلى نوعين: النبضات الطويلة والتي تصل مدتها لعدة ثوانٍ، والنبضات القصيرة والتي تستمر لأجزاء بالمئة من الثانية.[86]
اكتشف العلماء لاحقاً وجود ثلاث أنواع من الموجات الراديوية منبعثة من المشتري:
- نبضات ديسمترية (طول الموجة بعشرات الأمتار) تتغير مع دوران المشتري، وتتأثر بتداخل آيو مع غلاف المشتري المغناطيسي..[87]
- أمواج بنبضات ديسمترية (ويكون طول الموجة بالسنتيمترات وقد اكتشفت عن طريق فرانك دراكي وهين هفاتوم في سنة 1959.[30] وأساس هذه الإشارة ناتج عن الحزام نتوئي الشكل المتواجد حول خط استواء المشتري. وتنتج هذه الإشارة عن إشعاع سيكلوتروني من الإلكترونات والتي تتسارع في حقل المشتري المغناطيسي.[88]
- إشعاعات حرارية تنتج عن حرارة الغلاف الجوي للمشتري..[30]
الاستكشاف بواسطة المركبات الفضائية[عدل]
زار المشتري منذ سنة 1973 العديد من المركبات الفضائية، وكان من أهم هذه الرحلات المسبار بيونير 10، وهو أول مسبار أقترب إلى مسافة كافية من أكبر كواكب المجموعة الشمسية وأرسل إلى الأرض اكتشافات حول خصائص والظواهر المتعلقة بالكوكب.[89][90]
رحلات التحليق[عدل]
| المسبار | أكثر اقتراب |
المسافة |
|---|---|---|
| بيونير 10 | 3 ديسمبر، 1973 | 130,000 كم |
| بيونير 11 | 4 ديسمبر, 1974 | 34,000 كم |
| فوياجر 1 | 5 مارس, 1979 | 349,000 كم |
| فوياجر 2 | 9 يوليو, 1979 | 570,000 كم |
| يوليوس | 8فبراير, 1992[91] | 408,894 كم |
| 4 فبراير, 2004[91] | 120,000,000 km | |
| كاسيني | 30 ديسمبر, 2000 | 10,000,000 كم |
| نيوهورايزونز | 28 فبراير, 2007 | 2,304,535 كم |
مع بداية سنة 1973 قامت العديد من المركبات الفضائية بمناورات كوكبية جعلتهم قادرين على استكشاف مجالات من المشتري. وقد نجحت مهمتي بيونير في الحصول على صور قريبة للغلاف الجوي للمشتري والعديد من أقماره. وقد اكتشفت حقل إشعاعي أكبر مما هو متوقع بالقرب من الكوكب، وقد تمكنت كلا المركبتين من النجاة في هذه البيئة. وقد استخدمت مدارات المركبتين لإعادة تقدير كتلة نظام المشتري. وأعطت قياسات الإشارة الراديوية نتائج جيدة وأفضل النتائج كانت حول قطر الكوكب ومقدارالتفلطح في القطبين.[22][92]
نجحت مهمة فوياجر بعد ست سنوات إلى تطوير الفهم حول أقمار غاليلو واكتشف حلقات المشتري. كما أكدت أن البقعة الحمراء العظيمة عبارة عن إعصار. ولوحظ بمقارنة الصور الملتقطة بواسطة فوياجر وبيونير حدوث تغيرات في البقعة، فقد تغير لونها من البرتقالي إلى بني غامق. كما اكتشف حيز من الذرات المتأينة على طول مسار مدار آيو، كما لوحظ ومضات من البرق في الجانب المظلم من الكوكب.[16][22]
كانت المهمة التالية لاستكشاف المشتري المسبار العامل على الطاقة الشمسية يوليوس. وتم إجراء مناورة تحليق لتحقيق مدار قطبي حول الشمس. وخلال مرور المركبة تم دراسة الغلاف المغناطيسي للمشتري، لكن لم يتم التقاط صور لأن المسبار لم يكن مجهز بكميرات. كما تم إجراء تحليق آخر بعد 6 سنوات لكنها كانت على مسافة كبيرة جداً.[91]
صورة للمشتري ملتقطة في 24 يناير 1979 عندما كان على مسافة 40 مليون كم.
حلق المسبار كاسيني في سنة 2000 فوق زحل والمشتري وزود العلماء بصور عالية الدقة لم تحقق من قبل لهذا الكوكب. وفي 19 ديسمبر 2000 التقط المسبار صور للقمر هيمالايا، لكن دقة الصورة كانت منخفضة بحيث لم تسمح برؤوية تفاصيل سطحه.[93]
حلق المسبار نيوهورايزونز وهو في طريقه إلى بلوتو فوق المشتري بمساعدة الجاذبية وحقق أكثر اقتراب من المشتري في 28 فبراير 2007.[94] وقد حددت كاميرات المسبار بلازما خارجة من براكين آيو ودرس كل الأقمار الغاليلية الأربعة بتفصيل، كما رصد عن مسافة بعيد القمرين هيمالايا وإلارا.[95] كما بدأ بتصوير نظام المشتري في 4 سبتمبر من سنة 2006.[96][97]
مهمة غاليلو[عدل]
المشتري كما ظهر بواسطة المسبار كاسيني
لم يتم توجيه مركبة مخصصة إلى مدار المشتري حتى الآن سوى غاليليو. والذي دخل في مدار حول المشتري في 7 ديسمبر من سنة 1995. وقد دار في مدار حول المشتري أكثر من سبع سنوات. وأجرى عدة عمليات تحليق فوق أقمار غاليلو وأمالثيا. كم شهد المسبار أقتراب النيزك شومخر ليفي 9 من المشتري في سنة 1994، معطياً وجهة نظر فريدة من نوعها لهذا الحدث. لقد كانت المعلومات المكتسبة من نظام المشتري كبيرة، لكن تصميم المسبار غاليليو كان محدود وفشل الهوائي في إرسال تلك المعلومات.[98]
حرر مسبار صغير من المركبة الفضائية في يوليو من سنة 1995 لكشف الغلاف الجوي. ودخل الغلاف الجوي للمشتري في 7 ديسمبر. وهبط بمساعدة المظلة مسافى 150 كم في الغلاف الجوي، وجمع بيانات لمدة 57.6 دقيقة، ومن ثم حطم نتيجة الضغط (حوالي 22 ضعف الضغط الجوي وعند حرارة تصل إلى 153 درجة مئوية).[99] ويحتمل أنه صهر بعد ذلك، وربما تبخر. وقد خاض المسبار غاليليو نفس التجربة عندما وجه عمداً إلى الكوكب فب 21 سبتمبر من سنة 2003 بسرعة أكبر من 50 كم/سا لتجنب إمكانية التحطم واحتمال التلوث من القمر أوروبا الذي كان يؤمل أن يوجد عليه احتمال للحياة.[98]
المهمات المستقبلية[عدل]
تخطط ناسا لإجراء مهمة لدراسة تفاصيل المشتري من خلال مدار قطبي وتدعى بمهمة جونو وقد إطلق هذا المسبار في سنة 2011.[100]
كما أقترحت كل من ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية على مهمة مشتركة تدعى مهمة أوروبا نظام المشتري -لابلاس لاستكشاف المشتري. وقد أعلن في سنة 2009 أن هذه المهمة لها الأولوية على المهمة المشتركة الأخرى مهمة تيتان نظام المشتري.[101][102] وما زالت تمويل مساهمة وكالة الفضاء الأوروبية لهذا المشروع تواجه منافسة من مشاريع الوكالة الأخرى.[103] ويعتقد أن وقت إطلاق المهمة سيكون في حدود سنة 2020. تتكون هذه المهمة من مسبار لاستكشاف أوروبا من تصميم ناسا ومسبار آخر لاستكشاف غانيميد من تصميم وكالة الفضاء الأوروبية.[104] وبسبب احتمال وجود محيط من السوائل على سطح الأقمار أوروبا وغانيميد وكاليستو، فهناك اهتمام كبير في دراسة الأقمار الجليدية بكل تفصيل. وقد أخرت مشاكل التمويل تقدم هذه العملية إلى أن ألغيت في سنة 2005 مهمة استكشاف الأقمار الجليدية.[105] كما درست مهمة مدار أوروبا المشتري من قبل وكالة الفضاء الأوروبية، لكن ألغيت هذه المهمة ليحل محلها مهمة أوروبا لنظام المشتري -لابلاس.[106]
العلاقة مع النظام الشمسي[عدل]
يبين المخطط كويكبات طروادة إضافة إلى حزام الكويكبات الرئيسي.
تأثر جاذبية المشتري مع الشمس على شكل المجموعة الشمسية. فأغلب مدارات كواكب المجموعة الشمسية تتموضع بشكل أقرب لمدار المشتري منها لمستوي استواء الشمس باستثناءعطارد، فهو الكوكب الوحيد الأقرب لخط استواء الشمس. كما أن فجوة كيركوود ضمن حزام الكويكبات ناتجة بسبب تأثير المشتري. كما يحتمل أن المشتري مسؤول عن القصف الشديد المتأخر الذي حصل في تاريخ النظام الشمسي الداخلي.[107]
تتحكم جاذبية المشتري مع أقماره بعدد هائل من الكويكبات التي تغزو مناطق نقاط لاغرانج التي تسبق وتلي المشتري في مداره حول الشمس. وتعرف هذه الكويكبات بكويكبات طروادة، وتقسم هذه الكويكبات إلى كويكبات إغريقية وأخرى طروادية حسب الإلياذة. وأول هذه الكويكبات المكتشفة كان أخيل 588 وقد اكتشفه ماكس ولف في سنة 1906. ومنذ ذلك الوقت اكتشف أكثر من ألفي كويكب.[108] وأكبر هذه الكويكبات هو هيكتور 624.
تنتمي معظم المذنبات الدورية قصيرة المدار إلى عائلة المشتري، وتعرف كمذنبات بنصف المحور الرئيسي أقل من مماهو عليه للمشتري. ويعتقد أن منشأ هذه المذنبات هو حزام كايبرخارج مدار نبتون. وتضرب مدار هذه المذنبات خلال اقترابه من المشتري ليصل لأقل فترة ومن ثم يتدور مداره بسبب التأثير المنتظم لجاذبية كل من المشتري والشمس.[109]
الاصطدامات[عدل]
صورة ملتقطة بواسطة مرصد هابل تظهر بقعة بطول يصل لحوالي 5000 ميل نتيجة اصطدام المشتري عام 2009.[110]
عُرف المشتري بشفاط المجموعة الشمسية،[111] بسبب تأثير الجاذبية الكبير، وتموضع المشتري بالقرب من نظام الداخلي للمجموعة الشمسية. فهو يتلقى بشكل متكرر أكثر المذنبات في المجموعة الشمسية.[112] وكان يعتقد أن المشتري يخدم كدرع واقي يحمي النظام الشمسي الداخلي من قصف المذنبات. على أي حال، تبين دراسات المحاكاة الحاسوبية بالكمبيوترات الحديثة أن المشتري لا يقوم بإنقاص عدد المذنبات التي تمر في النظام الشمسي الداخلي، فجاذبية المشتري تقوم بحرف مدارات عدد من المذنبات للداخل بشكل مساوي تقريباً لعدد المذنبات التي تقذفه.[113] ما زال هذا الموضوع محل جدل بين الفلكيين. فيعتقد البعض أنها تسحب مذنبات نحو الأرض، في حين يعتقد الآخرين أنها تحمي الأرض من مذنبات سحابة أورط.[114]
عمل مسح على الرسومات الفلكية التاريخية في سنة 1997، وأُقترح أنه من الممكن أن الفلكي “كاسيني” قد سجل أثر لاصطدام في سنة 1690. كما أن المسح حدد ثماني حالات رصدية مرشحة لاصطدامات صغيرة.[115]
اصطدام يوليو 1994[عدل]
- مقالة مفصلة: شوميكار-ليفي 9
صورة تلسكوب هابل الفضائي.حطام الكويكب شوميكار-ليفي (في 21 قطعة)، أثناء سقوطه على المشتري، 17 مايو 1994
.jpg)
بقع غامقة نشأت في مواقع اصطدامات أجزاء كويكب “شوميكار-ليفي 9” على الجزء الجنوبي للمشتري. يوليو 1994 ،(NASA).
اكتشف الكويكب شوميكار-ليفي 9 عام 1993 وكان قريبا من المشتري. وبعد اجراء القياسات الفلكية عليه في عام 1994، تبين من الدراسة الحاسوبية له أنه سوف يسقط علي المريخ خلال شهرين نظرا لشدة انجذابه إلى المشتري. واستعد الفلكيون لتسجيل هذا الحدث الفريد في المجموعة الشمسية. ورأوا كيف تجزأ الكويكب الذي كانت مقاييسه تبلغ نحو 2 كيلومتر إلى 21 قطعة وأصبحت مرتبة في هيئة سلسلة متوالية ومتجه نحو المشتري. وطبقا للحسابات اصطدمت ال 21 شظية متتالية بالمشتري في الفترة ما بين 16-22 يوليو من سنة 1994 في النصف الجنوبي للكوكب، وهو أول رصد مباشر لاصطدامات بين جرمين من النظام الشمسي. وقدرت الطاقة الناتجة عن تلك الاصطدامات بطاقة نحو 50 قنبلة هيروشيما. زودت هذه الاصطدامات بيانات مفيدة عن تركيب الغلاف الجوي للمشتري.[116][117]
اصطدام عام 2009[عدل]
- مقالة مفصلة: اصطدام المشتري عام 2009
اكتشف في 19 يوليو من سنة 2009 موقع اصطدام على خط طول 216 درجة تقريباً وفق النظام الثاني.[118][119] ويقع هذا الاصطدام خلف البقعة السوداء المتواجدة في الغلاف الجوي للمشتري، وقريبة في الحجم لحجم البقعة الاندماجية الناتجة من اندماج ثلاث أعاصير. أظهر الرصد بقعة مضيئة في المكان الذي حدث فيه الاصطدام، مما يعني أن الاصطدام أدى إلى تسخين الطبقات السفلى من الغلاف الجوي في المنطقة القريبة من القطب الجنوبي.[120]
بمقارنة اصطدامي شوميكار-ليفي 9 وحدث المشتري 2009 يقدر العلماء أن حدث المشتري نتج عن سقوط كويكب يبلغ قطره أقل من 1 كيلومتر على المشتري.
احتمالية الحياة[عدل]
أظهرت تجربة ميلر-يوري المجراة سنة 1953 بأن يمكن لتفاعل البرق والمركبات الكيميائية الموجودة في الغلاف الجوي البدائي للأرض أن تنشأ مركبات عضوية (من ضمنها الحموض الأمينية) وهي البنية الأساسية لبناء الوحدة الحية. وتضمن الغلاف الجوي في عملية المحاكاة وجود الماء والميثان والأمونيا وجزيئات الهيدروجين، وقد وجدت جميع هذه الجزيئات في الغلاف الجوي للمشتري. لكن يوجد في الغلاف الجوي للمشتري تيارات هوائية عمودية قوية، والتي ستحمل هذه المركبات إلى الطبقات السفلى، وستؤدي الحرارة العالية في الطبقات السفلى إلى إيقاف هذه العملية الكيميائية، مما سيمنع أي تشكل للمركبات العضوية كما هو على الأرض.[121]
ويعتبر أنه من غير المحتمل وجود حياة مشابه للأرض على المشتري، فلا يوجد سوى كميات قليلة من الماء في الغلاف الجوي. كما أن احتمال وجود أي سطح صلب على المشتري سيقع في طبقات عميقة مما يعني أنه سيخضع لضغط هائل. قبل مهمة فوياجر كانت هناك فرضية بوجود نوع من الحياة في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للمشتري على أساس الأمونيا أو الماء. وتعتمد هذه الفرضية على نمط البيئة البحرية في البحار التي تعتمد على وجود عوالق بحرية في الطبقات العليا تقوم بعمليةالتمثيل الضوئي.[122][123] قد يقود احتمال وجود محيطات تحت القشرة لبعض أقمار المشتري إلى احتمال وجود الحياة هناك.
الميثولوجيا القديمة[عدل]
عرف المشتري منذ العصور القديمة. فهو مرئي بالعين المجردة في ظلمة الليل، كما يمكن أن يرى في النهار فيما إذا كانت الشمس منخفضة.[124] وقد مثل المشتري عند البابليون الإله مردوخ وقد استخدموا مداره القريب من 12 عام لتحديد دائرة البروج على طول مسار الشمس.[22][125]
في حين أطلق الرومان عليه اسم جيوبتر على اسم الإله الرئيسي وفق الميثولوجيا الرومانية.[126][127] أما الرمز الفلكي لهذا الكوكب فمستمد من صاعقة زيوس وفق الميثولوجيا الإغريقية والذي اعتمد أيضاً من قبل الرومان لاحقاً.[128]
ويشير الصينيون واليابنيون والكوريون إلى المشتري بالنجمة الخشبية (بالصينية 木星) وفق العناصر الخمسة الصينية[129]
مصادر
زحل[عدل]
زُحَل |
|||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 صورة لزحل التقطها مسبار كاسيني هويغنز
|
|||||||||||||||||||||
| خصائص المدار | |||||||||||||||||||||
| الدهر | J2000.0 | ||||||||||||||||||||
| الأوج | 1,513,325,783 كم 10.115 958 04 وحدة فلكية |
||||||||||||||||||||
| الحضيض | 1,353,572,956 كم 9.048 076 35 وحدة فلكية |
||||||||||||||||||||
| نصف المحور الرئيسي | 1,433,449,370 كم 9.582 017 20 وحدة فلكية |
||||||||||||||||||||
| الشذوذ المداري | 0.055 723 219 | ||||||||||||||||||||
| فترة الدوران | 10,759.22 يوم 29.4571 سنة شمسية 24,491.07 أيام شمسيةزحلية[1] |
||||||||||||||||||||
| الفترة الإقترانية | 378.09 أيام[2] | ||||||||||||||||||||
| متوسط السرعة المدارية | 9.69 كم/ثانية[2] | ||||||||||||||||||||
| زاوية وسط الشذوذ | 320.346 750° | ||||||||||||||||||||
| الميل المداري | بالنسبة لمسار الشمس2.485 240° 5.51° لخط استواء الشمس 0.93° لمستو الثابت [3] |
||||||||||||||||||||
| قطر زاو | 14.5″ — 20.1″[2] (باستثناء الحلقات) |
||||||||||||||||||||
| زاوية نقطة الاعتدال | 113.642 811° | ||||||||||||||||||||
| زاوية الحضيض | 336.013 862° | ||||||||||||||||||||
| الأقمار | تم رصد نحو 200 قمر | ||||||||||||||||||||
| الخصائص الفيزيائية | |||||||||||||||||||||
| نصف القطر الإستوائي | 60,268 ± 4 كم[4][5] 9.4492 أرض |
||||||||||||||||||||
| نصف القطر القطبي | 54,364 ± 10 كم[4][5] 8.5521 أرض |
||||||||||||||||||||
| التفلطح | 0.097 96 ± 0.000 18 | ||||||||||||||||||||
| مساحة السطح | 4.27×1010 كم²[5][6] 83.703 أرض |
||||||||||||||||||||
| الحجم | 8.2713×1014 كم³[2] 763.59 أرض |
||||||||||||||||||||
| الكتلة | 5.6846×1026 كغ[2] 95.152 أرض |
||||||||||||||||||||
| متوسط الكثافة | 0.687 غرام/سم³[2] (أقل من كثافة الماء) |
||||||||||||||||||||
| جاذبية السطح | 10.44 م/ثانية ²[2] 1.065 غ |
||||||||||||||||||||
| سرعة الإفلات | 35.5 كم/ثانية[2] | ||||||||||||||||||||
| مدة اليوم الفلكي | 10.57 ساعة[7] (10 ساعات و 34 دقيقة) |
||||||||||||||||||||
| سرعة الدوران | 9.87 كم/ثانية[5] 35,500 كم/ساعة |
||||||||||||||||||||
| المطلع المستقيم القطبي الشمالي | 2 س 42 د 21 ث 40.589°[4] |
||||||||||||||||||||
| الميلان القطبي | 83.537°[4] | ||||||||||||||||||||
| بياض | 0.342 (رباط بياضي) 0.47 (بياضي هندسي)[2] |
||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||
| القدر الظاهري | +1.47 حتى −0.24[8] | ||||||||||||||||||||
| الغلاف الجوي [2] | |||||||||||||||||||||
| مقياس الارتفاع | 59.5 كم | ||||||||||||||||||||
| العناصر |
|
||||||||||||||||||||
| تعديل |
|||||||||||||||||||||
زُحَل (رمزه: )، واسمه مشتق من الجذر “زَحَل” بمعنى تنحّى وتباعد.[9] ويُقال إنه سمي زُحَل لبعده في السماء، أما الاسم اللاتيني فهو مشتق من “ساتورن“، وهو إلهالزراعة والحصاد عند الرومان،[10][11] ويُمثل رمزه منجل الإله الروماني سالف الذكر.
زحل هو الكوكب السادس من حيث البُعد عن الشمس وهو ثاني أكبر كوكب في النظام الشمسي بعد المشتري، ويُصنف زحل ضمن الكواكب الغازية مثل المشتري وأورانوسونبتون. وهذه الكواكب الأربعة معاً تُدعى “الكواكب الجوفيانية” بمعنى “أشباه المشتري”. يعدّ نصف قطر هذا الكوكب أضخم بتسع مرّات من نصف قطر الأرض،[12] إلا أنكثافته تصل إلى ثمن كثافة الأرض، أما كتلته فتفوق كتلة الأرض بخمسة وتسعين مرة.[13]
تعدّ الظروف البيئية على سطح زحل ظروفًا متطرفة بسبب كتلته الكبيرة وقوة جاذبيته، ويقول الخبراء إن درجات الحرارة والضغط الفائق فيه يفوق قدرة العلماء والتقنيات الموجودة على إعداد شيء مشابه لها وإجراء التجارب عليه في المختبرات. يتكون زحل بنسبة عالية من غاز الهيدروجين وجزء قليل من الهيليوم، أما الجزء الداخلي منه فيتكون من صخور وجليد محاطٍ بطبقة عريضة من الهيدروجين المعدني وطبقة خارجية غازية.[14]
يُعتقد أن التيار الكهربائي الموجود بطبقة الهيدروجين المعدنية يساهم في زيادة قوة وجاذبية الحقل المغناطيسي الخاص بهذا الكوكب، والذي يقل حدة بشكل بسيط عن ذاك الخاص بالأرض وتصل قوته إلى واحد على عشرين من قوة الحقل المغناطيسي الخاص بالمشتري.[15] سرعة الرياح على سطحه تقارب 1800 كم/س، وهي سرعة كبيرة جداً مقارنة مع سرعة الرياح على سطح المشتري.
يتميز زحل بتسع حلقات من الجليد والغبار تدور حوله في مستوى واحد مما يعطيه شكلاً مميزاً. يوجد واحد وستون قمراً معروفاً يدور حول زحل باستثناء القميرات الصغيرة،[16] وقد تمّ تسمية 53 قمرًا منها بشكل رسمي. من بين هذه الأقمار، يُعدّ “تايتان” القمر الأكبر، وهو كذلك ثاني أكبر قمر في المجموعة الشمسية، بعد “غانيميد” التابع للمشتري، وهو أكبر حجمًا من كوكب عطارد، ويُعتبر القمر الوحيد في المجموعة الشمسية ذا الغلاف الجوي المعتبر.[16]
كان جاليليو أوّل من رصد كوكب زحل عن طريق المقراب في سنة 1610، ومنذ ذلك الحين استقطب الكوكب اهتمام محبي علم الفلك والعلماء، فتمّ رصده عدّة مرات تحقق في البعض منها اكتشافات مهمة، كما حصل بتاريخ 20 سبتمبر سنة 2006، عندما التقط مسبار كاسيني هويغنز حلقة جديدة لم تكن مكتشفة قبلاً، تقع خارج حدود الحلقات الرئيسية البرّاقة وبين الحلقتين “ع” و”ي”.[17]
وفي شهر يوليو من نفس السنة، التقط ذات المسبار صورة ظهرت فيها الأدلة الأولى على وجود بحيرات هيدروكربونية في القطب الشمالي للقمر تايتان، وقد أكد العلماء صحة هذا الأمر في شهر يناير من عام 2007، وفي شهر مارس من ذات السنة، التقط المسبار صورًا إضافية كشفت النقاب عن بحار هيدروكربونية على سطح ذلك القمر، أكبرها يصل في حجمه لحجم بحر قزوين.[18] كذلك كان المسبار قد ضبط إعصارًا يصل قطره إلى 8,000 كم في القطب الجنوبي لزحل في شهر أكتوبر من سنة 2006.[19]
يظهر زحل بشكل متكرر في الثقافة الميثولوجيا البشرية، ففي علم التنجيم يُقال أن زحل هو الكوكب الرئيسي في كوكبة الجدي، ويلعب دورًا كبيرًا في التأثير على حظوظ مواليدبرج الجدي عند مروره في فلكهم، وكان يُقال أنه يؤثر أيضًا على مواليد برج الدلو. كان للرومان احتفال سنوي يُطلق عليه اسم “ساتورنيا”، يُقام على شرف الإله “ساتورن”.
أما عن أبرز التمثيلات الإنسانية لزحل في العصر الحالي: عملية زحل، أو عملية زحل الصغير، التي قام بها الجيش الأحمر خلال الحرب العالمية الثانية على الجبهة الشرقية، وخاض خلالها عدّة معارك في شمال القوقاز ضد الجيش النازي. كذلك هناك بضع تقنيات أطلق عليها مبتكروها تسمية “زحل”، منها سيارات إطلاق الصواريخ الخاصة ببرنامج أبولو الفضائي،[20] وشركة ساتورن المتفرعة عن شركة جنرال موتورز، بالإضافة إلى شركة ساتورن للإلكترونيات، وغيرها.
محتويات
[أخف]
رصد زحل[عدل]
زحل هو الكوكب الأبعد عن الشمس من بين الكواكب الخمسة المرئية بسهولة بالعين المجردة من الأرض، والكواكب الأربعة الأخرى هي: عطارد والزهرة والمريخ والمشتري، وأحياناً يمكن رؤية أورانوس بالعين المجردة في سماء داكنة جداً، إضافة إلى الكويكب 4 فيستا. وكان آخر الكواكب المعروفة لعلماء الفلك في وقت مبكر حتى اكتشاف أورانوس في عام 1781. يظهر زحل للعين المجردة في سماء الليل كنقطة مصفرّة لامعة وعادة ما تملك قدرا ظاهريا يتراوح بين +1 إلى 0، وتصل قيمة هذا القدر في حالات أقصىلمعان إلى -0.24. ويأخذ زحل ما يُقارب 29 سنة ونصف ليُتم دورة كاملة حول الشمس. معظم الناس يحتاجون إلى مساعدات ضوئية (مناظير كبيرة) تُكبر بمقدار لا يقل عن 20× لرؤية حلقات زحل بوضوح.
تكون أوضح رؤية لزحل وحلقاته عندما تكون الزاوية بينه وبين الشمس 180 درجة وبالتالي يظهر عكس الشمس في السماء.[21]
زحل عند القدماء[عدل]
الإله ساتورن على وشك أن يفترس طفله، بريشة إيفان أقيموف،1802.
عرف الإنسان كوكب زحل منذ عصور ما قبل التاريخ لإمكانية رؤيته بالعين المجرّدة بسهولة.[22] وقد كان في العصور القديمة أبعد الكواكب الخمسة المعروفة في النظام الشمسي، باستثناء الأرض، وبالتالي كان له خواص رئيسية في الأساطير المختلفة. ورصده علماء الفلك البابليون بصورة منتظمة وقاموا بتسجيل تحركاته.[23] وهو في الأساطير الرومانية القديمة يُمثّل الإله ساتورن، ومنه أخذ الكوكب اسمه في عدد من اللغات اللاتينية والجرمانية، وحسب معتقدات الرومان فساتورن هو إله الزراعة والحصاد. وقد كان الرومان يعتبرون أن ساتورن يُقابل الإله اليوناني كرونوس.[10][11]
تنص الميثولوجيا الهندوسية على وجود تسعة أجرام فضائية تُعرف باسم نافاجرهاس (بالسنسكريتية: नवग्रह)، يعدّ زحل إحداها ويعرف باسم شاني (بالسنسكريتية: शनि؛ وبالتاميلية: சனி)، وهو من يُحاسب جميع الناس على ما أقدموا عليه من أعمال في الحياة الدنيا، سواء كانت خيّرة أم شريرة.[10] وفي القرن الخامس حدد نص فلكي هندي يحمل عنوان ثريا سيدهانتا قطر كوكب زحل بحوالي 73882 ميل، أي بقيمة أقل بنسبة 1% من القيمة الحقيقة البالغة 74580 ميل.[24]
في حين اعتبر الصينيون واليابانيون القدماء بأن زحل إنما هو نجم للأرض (土星)، وقد استند الفلكيون من هاتين الحضارتين إلى العقيدة الفلسفية التي تقول بأن جميع العناصر الطبيعية تتكون من عناصر الطبيعة الخمسة: النار والتراب والمعدن والخشب والماء.[25]
الرصد التاريخي لكوكب زحل[عدل]
مقراب جاليليو الذي رُصد زحل عبره.
يقسم تاريخ مراقبة واستكشاف كوكب زحل إلى ثلاث مراحل رئيسية: الأولى منها هي الأرصاد القديمة، والتي كانت مُقتصرة على أدوات بسيطة (بشكل رئيسي العين المجردة) وكانت قبل اختراع المقرابات. أما المرحلة الثانية فكانت باستخدام المقرابات عندما اخترعت أوائل القرن السابع عشر وأخذت بالتطوّر والتحسن. وكانت المرحلة الأخيرة هي زيارة المركبات الفضائية للكوكب، إما عن طريق الدخول في مدار حوله أو التحليق فوقه بواسطة المسابير الفضائية.
كان زحل معروفاً منذ العصور التاريخية القديمة، ويعدّ الفيزيائي الإيطالي جاليليو جاليلي، من الأوائل الذين رصدوه بالمقراب في سنة 1610.[26] كانت الأرصاد الأوليّة لكوكب زحل صعبة بعض الشيء وذلك لأن الأرض تعبر خلال مستوى حلقات زحل في بعض السنين عندما يتحرك في مداره. وبسببها تنتج صورة قليلة الوضوح لكوكب زحل. قام العالم كريستيان هويغنز في عام 1659 باكتشاف حلقة وصفها بأنها “حلقة غير ملاصقة بالكوكب ومائلة عن مستوى مداره”، ومنذئذ اشتهر كوكب زحل بكونه الكوكب الوحيد المحاط بحلقات حتى عام 1977م عندما اكتشفت حلقات رقيقة حول كوكب أورانوس وبعد ذلك بفترة بسيطة حول المشتري ونبتون. وفي عام 1675 اكتشف الفلكي الفرنسي جيوفاني كاسيني أن الحلقة التي رآها هويغنز مقسّمة إلى قسمين متساويين بخطين متساويين بخط معتم، يُسمّى هذا الخط حالياً بحاجز كاسيني. وفي عام 1850م تم اكتشاف حلقة جديدة أقرب إلى الكوكب من سابقتيها وأكثر إعتاماً. كما اكتشف كاسيني أربعة أقمار لزحل في الفترة الممتدة بين عاميّ 1671 و1684 هي: ريا وتثيس وديون وإيابيتوس.[27] وفي عام 1979اكتشف فلكيون فرنسيون حلقة جديدة أخرى أبعد من سابقاتها عن زحل.
استخدمت مركبة “بيونير 11” في أول زيارة لكوكب زحل في عام 1979، وبعد ذلك تمّ اللجوء إلى مركبات فوياجر 1 وفوياجر 2 ثمّ كاسيني-هويغنز في عام 2004.
الرحلات الفضائية إلى زحل[عدل]
بيونير 11[عدل]
أول زيارة لكوكب زحل كانت بواسطة المسبار بيونير 11 في شهر أيلول/سبتمبر من سنة 1979، وقد حلّق على ارتفاع 20000 كيلومتر من السحب العليا للكوكب. وقد تم التقاط صور قليلة الدقة للكوكب ولبعض أقماره. ولم تكن دقة الصور عالية بالقدر الكافي لتحديد معالم السطح بشكل جيد. قام المسبار أيضاً بدراسة الحلقات، وقد أدّى هذا إلى بضعة اكتشافات منها وجود حلقة رقيقة سُميّت “حلقة-ف”، إضافة إلى وجود فجوات مظلمة بين الحلقات تضيء عندما تظهر باتجاهالشمس، أي أن هذه الفجوات ليس فارغة تماماً بل تحتوي بعض المواد. كما قام هذا المسبار بقياس درجة حراراة أكبر أقمار زحل الذي يحمل اسم “تيتان“.[28]
إطلاق مركبة فوياجر 2، والتي قامت بالمرور قرب كوكب زحل.
فوياجر[عدل]
زار المسبار فوياجر 1 كوكب زحل في تشرين الثاني/نوفمبر من سنة 1980م، ونجح في إرسال أول صور عالية الدقة للكوكب والحلقات وبعض الأقمار، وقد استطاع أن يلتقط صوراً لتضاريس أسطح العديد من الأقمار لأول مرة. كما قام بتحليق قريب من تيتان أدّى إلى زيادة معرفة الفلكيّين بشكل كبير حول الغلاف الجوي لهذا القمر. وأثبت أيضاً أن أمواج الطيف المرئي لا يُمكنها النّفاذ عبر الغلاف الجويّ لتيتان، ومن ثم لم يستطيعوا آنذاك رؤية أية تضاريس على سطح ذلك القمر أو التعرّف عليها.[29]
وفي شهر آب/أغسطس من سنة 1981، واصل فوياجر 2 دراسة نظام زحل. تم الحصول على المزيد من الصور عن قرب لأقمار زحل، كما عُثر على دلائل تدلّ على وجود تغيرات في غلافه الجوي وحلقاته. ولسوء الحظ، تعطّل محول الكاميرا في المسبار خلال التحليق وتوقف لبضعة أيام، وبالتالي فُقدت بعض الصور التي خطط العلماء للحصول عليها. وقد تم لاحقاً استخدام جاذبية زحل لتوجيه مسار المركبة الفضائية نحو أورانوس.[29]
استطاع هذا المسبار اكتشاف وتأكيد وجود العديد من الأقمار الجديدة بجانب أو داخل الحلقات. كما اكتشف فجوة ماكسويل وفجوة كيلر.
المركبة الفضائية كاسيني -هويغنز[عدل]
رسم خيالي لكاسيني وهي تدور حول زحل.
ساهم نجاح مهمة فوياجر في التشجيع على إطلاق المسبار كاسيني-هويغنز. حيث شكلت السفينة الفضائية كاسيني-هويغنز أكبر مركبة فضائية صُنعت حتى ذلك التاريخ، وحمل مسبار كاسيني على متنه 12 جهاز علمي، كما حمل مسبار هويغنز على ستة أجهزة علمية. وصل وزن هذه المركبة وهي ممتلئة بالوقود إلى 5500 كغ وارتفاعها إلى 6.8 متر.[30]
في شهر تشرين الأول/أكتوبر من عام 1997 غادرت سفينةُ الفضاء كاسِيني كوكب الأرض في رحلة إلى النظام الشمسي الخارجي، وقد نجحت في المناورة والدخول في مدار حول زحل في تموز/يوليو من سنة 2004 بعد أن استخدمت المركبة محركها الرئيسي لمدة 95 دقيقة من أجل الوقاية من خطر الانجذاب إلى سطح الكوكب. درست المركبة الفضائية كاسيني-هويغنزنظام زحل بشكل موسع، كما حلّقت على مسافة قريبة من قمره فويب وأرسلت صوراً وبياناتٍ عالية الدقة عنه. كما كشف العلماء المسؤولون عن الرحلة عن خريطة مبدئية للمجال المغناطيسي لكوكب زحل عن طريق القياسات والأرصاد التي قامت بها آلة تصوير المجال المغناطيسي لمركبة كاسيني والتي التقطتها خلال رحلة اقترابها من الكوكب. وتُشير الخريطة إلى أن المجال المغناطيسي لكوكب زحل يمتد بعيداً عن الكوكب لمسافة تتراوح بين سبعمئة ألف ومليون ميل.
كما حلقت فوق أكبر أقمار زحل تيتان ورصده بالرادار وحصلت على صور رادارية لشواطئ وجزر وجبال وحتى بحيرات عليه. وفي 25 كانون الأول/ديسمبر 2004 تم فصل المسبار هويغنز وهبط على سطح تيتان في 14 كانون الثاني/ يناير 2005، وأرسل كمية بيانات هائلة أثناء هبوطه عن الغلاف الجوي لتيتان وعن سطحه. وخلال سنة 2005 قامت كاسيني بعدة تحليقات فوق تيتان وبعض الأقمار الثلجية الأخرى لزحل، وآخر رحلة فوق تيتان كانت في 23 أذار/ مارس 2008. أظهرت الصور بوضوح وجود قنوات متعرجة للممرات لسوائل متجه إلى وديان ومن المرجح أن يكون هذاالسائل هو الميثان، كما تظهر الصور أيضا بعض الصخور المصقولة، تشبه إلى حد بعيد الصخور في مياه الأنهار، كما تظهر في بعض الصور وجود ضباب من غاز الميثان أو الإيثان.[31]
صورة لزحل وقد كسف الشمس التقطتها مركبة كاسيني -هويغنز.
منذ أوائل عام 2005، تتبع العلماء برقاً على كوكب زحل رُصد بواسطة كاسيني. ويقال أن قوة البرق كانت تفوق قوى البروق المتواجدة على كوكب الأرض بحوالي 1000 مرة. ويعتقد العلماء أن العاصفة المرتبطة به هي الأقوى من نوعها على الإطلاق.[32] ذكرت وكالة ناسا في 10 أذار/ مارس 2006 أنه من خلال الصور المُلتقطة بواسطة كاسيني وجدت دليلاً على وجود كميّات من الماء السائل تَنفثها سخّانات على القمر إنقليدس. وقد أظهرت الصور أيضاً جزيئات ماء تُطلقها نفاثات جليدية تُشكّل أعمدة شاهقة الارتفاع. ووفقاً لآندرو أنجرسول، وهو دكتور في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، فهناك أقمار أخرى في النظام الشمسي تغطيها محيطات من مياه سائلة مغطّاة بقشرة جليدية يبلغ سمكها كليومترات، لكن الفرق هنا هو أن جيوباً من الماء السائل يُمكن أن تكون تحت السطح ببضعة عشرات من الأمتار فقط.
في يوم 20 أيلول/سبتمبر من سنة 2006، كشفت صور كاسيني عن وجود حلقة غير مكتشفة من قَبل للكوكب، وتقع خارج الحلقات الرئيسية الأكثر لمعاناً، وداخل الحلقتين “ي” و”ج”. ويبدو أن هذه الحلقة وجدت كنتيجة لتحطم اثنين من أقمار زحل بسبب ارتطام النيازك بها على نحو مستمر.[17]
في تموز/يوليو عام 2006، أرسلت كاسيني أول صور تفيد بوجود بحيرات هايدروكربونية بالقرب من القطب الشمالي لتيتان، الأمر الذي أكد العلماء صحته في كانون الثاني/يناير 2007. وفي آذار/ مارس من نفس السنة، تم التقاط صور إضافيّة لمناطق واقعة بالقرب من القطب الشمالي لتيتان أدّت إلى اكتشاف بحار هيدروكربونية، وأكبر هذه البحار هو تقريباً بحجم بحر قزوين.[17] وقد اكتشف المسبار في تشرين الأول/أكتوبر من عام 2006 عين إعصار يبلغ قطرها 8000 كيلومتر في القطب الجنوبي لزحل.
اكتشف المسبار وأكد وجود 8 أقمار طبيعية لزحل، خلال الفترة الممتدة من عام 2004 إلى 2 تشرين الثاني/نوفمبر 2009. وقد انتهت مهمة كاسيني الأساسية في عام 2008 عندما أكمل 74 دورة حول الكوكب. والمسبار الآن في تمديد مهمته الأولى.[19]
الصفات الفيزيائية[عدل]
مقارنة بين حجمي الأرض وزحل.
يبدو الكوكب لراصده مخططا عرضياً بموازاة الاستواء بخطوط ملونة. ولكنها ليست بمثل تباين خطوط المشتري، فيغلب عليها اللون الأصفر والبني الشاحب. وهذه الطبقة الخارجية عبارة عن بلورات أمونيا متجمدة وهي سبب لونه المصفر. ونتيجة لكثافة زحل المنخفضة ولحالته السائلة ولكونه سريع الدوران حول نفسه فقد أصبح كروياً مفلطحاً، أي أنه مفلطح عند القطبين ومنتفخ عند خط الاستواء. يختلف القطران الاستوائي والقطبي لزحل بنسبة 10% تقريباً، ويبلغان 108,728 كم (القطبي) و120,536 كم (الاستوائي). ومن الجدير بالذكر أن الكواكب الغازية الأخرى هي مفلطحة أيضاً لكن بدرجة أقل من زحل. زحل هو الكوكب الوحيد في النظام الشمسي الذي يملك كثافةً أقل من كثافة الماء، وبالرغم من أن نواة زحل ذات كثافة أعلى بكثير من المياه، إلا أن متوسط كثافة الكوكب هو 0.69 غ/سم3 بسبب غلافه الجوي الغازي. تبلغ كتلة زحل 95 ضعف كتلة الأرض، وللمقارنة، تبلغ كتلة المشتري 318 ضعف كتلة زحل، ولكنه أكبر من زحل بحوالي 20% فقط.[33][34]
التركيب الداخلي[عدل]
بالرغم من عدم وجود معلومات مباشرة حول بنية زحل الداخلية، إلا أنه يُعتقد أن باطنه مماثل لباطن كوكب المشتري مع وجود نواة صغيرة صخرية يحاط معظمها بالهيدروجين والهيليوم. تشبه النواة الصلبة في تكوينها تكوين نواة الأرض، ولكنها أكثر كثافة. وهناك طبقة سميكة من الهيدروجين المعدني السائل، تليها طبقة من الهيدروجين والهيليوم السائل، إضافة إلى الغلاف الجوي الغازي الذي يمتد لمسافة 1,000 كم فوق هذا.[35] وتوجد أيضاً كميّات ضئيلة من مواد متطايرة مختلفة. وتقدر كتلة النواة بما بين 9 و22 ضعف كتلة الأرض.[36] نواة زحل حارّة جداً، حيث أن درجة حرارتها تصل إلى 11,700 درجة مئوية، وهي تُشع إلى الفضاء الخارجي طاقة تُعادل 2.5 ضعف الطاقة التي تصلها من الشمس. وتنشأ معظم هذه الطاقة غير الاعتياديّة في النواة من خلال آلية كلفن هلمهولتز، أو ضغط الجاذبية البطيء، ولكن هذا وحده قد لا يكون كافياً لتفسير توليد زحل العالي للحرارة. وتوجد آليّة إضافيّة مقترحة لكيفيّة توليد زحل لبعض هذه الحرارة، وهي “إمطار” قطيرات هيليوم دقيقة كانت مدفونة عميقاً داخل نواة زحل، وتنتج هذه القطيرات احتكاكاً ومن ثم حرارةً أثناء سقوطها عبر الهيدروجين الأخف منها.[37]
الغلاف الجوي[عدل]
انبعثات حرارية لزحل على شكل بقعة ساخنة تظهر أسفل الصورة الملتقطة لجنوب الكوكب.
يتكون الغلاف الجوي الخارجي لكوكب زحل من الهيدروجين الجزيئي بنسبة 96.3% والهليوم بنسبة 3.25%.[38] كما توجد كميات ضئيلة من غازات الأمونيا والأسيتيلين والإيثان والميثانوالفوسفين.[39] تتكوّن سحب زحل العليا من بلورات الأمونيا، في حين يبدو أن السحب منخفضة الارتفاع تتكوّن من بيكبريتيد الأمونيوم (NH4SH) أو الماء.[40] كذلك فهناك نسبة ضئيلة من الهيليوم، مقارنة بتلك الخاصة بالشّمس، في جو هذا الكوكب.
إن كمية العناصر الأثقل من الهيليوم في جوّ زحل غير معروفة على وجه التحديد، ولكن تُفترض نسبها بمقارنة مدى وجودها أثناء تشكّل النظام الشمسي. ويقدر إجمالي كتلة هذه العناصر بما بين 19 و31 ضعف كتلة الأرض، ويوجد جزء كبير منها في نواة زحل.[41]
طبقات الغيوم[عدل]
عين عاصفة على زحل.
يشابه غلاف زحل الجويّ ذاك الخاص بالمشتري، لكنه أكثر خفوتاً (من حيث السطوع) وأوسع عند خط الاستواء. أقل طبقات الغيوم ارتفاعاً في زحل هي طبقة من جليد الماء، وهي تمتد لارتفاع 10 كم وتبلغ درجة حرارتها -23ْ مئوية. ومن المرجّح أنه يوجد فوق هذه الطبقة طبقة من جليد بيكبريتيد الأمونيوم، والتي تمتد إلى ارتفاع 50 كيلومتراً وتبلغ حرارتها ما يقارب -93ْ مئوية. تمتد طبقة أخرى إلى ارتفاع ثمانين كيلومتراً فوق هذه الطبقة وهي تتكون من جليد الأمونيا، حيث تصل درجة الحرارة فيها إلى ما يقارب -153ْ مئوية. وبالقرب من قمّة الغلاف الجوي، تمتد مساحات من غازي الهيدروجينوالهيليوم إلى ارتفاع يتراوح بين 200 و270 كم فوق سحب الأمونيا المرئيّة.[42] تعدّ رياح زحل الأسرع في النظام الشمسي. وقد رصد المسبار فوياجر أقصى سرعة للرياح الشرقية والتي بلغت 500 م/ث، أي ما يعادل 1800 كم/س.[43] لم يتم رصد أنواع الغيوم في جوّ زحل أو التعرّف عليها حتى في رحلة فوياجر، ومنذ ذلك الحين، تحسنت المقارب الأرضية بشكل كبير بحيث أصبح العلماء قادرين على مشاهدتها. وتُكمل سُحُب الغلاف الجوي العلوي حول خط الاستواء دورة حول الكوكب كل عشر ساعات وعشر دقائق، وهو زمن قليل. أما السحب في خطوط العرض العليا فقد تستغرق زمناً يزيد بنصف ساعة على ذلك في مرورها عبر الكوكب.
الصورة الملونة المزيفة التي التقطها مسبارفوياجر 1 لكوكب زحل.
رصد مقراب هابل الفضائي عام 1990 سحابة بيضاء هائلة الحجم في جو زحل قرب خط استوائه، والتي لم تلاحظ أثناء رحلة فوياجر. كما رصد المقراب عاصفة أصغر سنة 1994. وكانت عاصفة عام 1990 مثالاً على البقعة البيضاء العظيمة، وهي ظاهرة نادرة وذات عمر قصير تحدث مرة واحدة في كل سنة زحلية، وهي فترة تعادل تقريباً 29.5 سنة أرضية. رُصدت هذه البقعة في أعوام 1876، 1903، 1933، و1960، وبقعة عام 1933 هي الأكثر شهرة من بينها. وفي حال بقي التواتر مستمراً فإن بقعة أخرى ستظهر سنة 2020.[44]
ظهر النصف الشمالي لزحل في الصور الحديثة لكاسيني بلون أزرق ساطع بشكل مشابه لأورانوس، ولا يمكن رصد هذا اللون الأزرق من كوكب الأرض بسبب حجب حلقات زحل لنصفه الشمالي بسبب ظاهرة تبعثر ريليه.[45]
كشف فلكيّون حديثاً باستخدام الأشعة تحت الحمراء أن زحل يملك دوامات قطبية دافئة، وهذه الظاهرة ليست معروفة إلا على كوكب زحل حتى الآن. وفي حين أن درجة الحرارة على زحل تصل إلى -185ْ مئوية عادةً، فإنها تصل في هذه الدوامات إلى -122ْ مئوية.[46]
البقعة البيضاء العظيمة[عدل]
سميت بشكل مُناظر للبقعة الحمراء العظيمة الموجودة على سطح المشتري. وهو اسم يُطلق على العواصف الدورية التي تحدث على سطح زحل ويمكن رؤيتها بواسطة المقرابات الأرضية، وتتميز باللون الأبيض. يُمكن أن تمتد العاصفة على عرض مئات الكيلومترات. تحدث جميع البقع البيضاء العظيمة في النصف الشمالي من زحل،[47] وهي تبدأ بشكل بقع منفصلة لا تلبث أن تمتد بسرعة على خطوط الطول كما حدث سنة 1933 و1990 حيث كانت العاصفة الأخيرة كبيرة كفاية لتطوّق الكوكب. وتفرض بعض النظريات أن سبب نشوء البقع البيضاء هو صعود كميات كبيرة من الغلاف الجوي بفعل عدم الاستقرار الحراري.[48]
نمط سحب القطب الشمالي سداسية الشكل[عدل]
الشكل السداسي للسحب في القطب الشمالي لزحل، والمكتشفة بواسطة صور المسبار كاسينس.
لوحظ شكل السحب سداسيّة الأضلاع المتواجدة في دوامة الغلاف الجوي في القطب الشمالي عند حوالي 78ْ شمالاً لأوّل مرّة بواسطة صور مسبار فوياجر.[49] وخلافاً للقطب الشمالي، أشارت صور مرصد هابل الفضائي إلى وجود تيّارات نفاثة في المنطقة القطبية الجنوبية من الكوكب، ولكن لا توجد دوامات قطبية قوية ولا أي موجة دائمة سداسية.
على الرغم مما سبق، أفادت وكالة ناسا في تشرين الثاني/نوفمبر من سنة 2006 أن المركبة الفضائية كاسيني رصدت بعض الأعاصير في القطب الجنوبي والتي تملك ما يُعرف “بعين الإعصار”، وهي عبارة عن حلقة كبيرة من عواصف رعدية ضخمة.[50] وهذه المشاهدة جديرة بالملاحظة لأنه لم يتم مشاهدة أي عين إعصار في أي كوكب آخر باستثناء الأرض (وكانت قد تمّت سابقاً محاولة فاشلة لرصد هذه الظاهرة في البقعة الحمراء العظيمة على كوكب المشتري).
يبلغ طول الأضلاع الجانبية لسحب القطب الشمالي سداسية الشكل حوالي 13,800 كيلومتر، وتدور كامل المنطقة حول نفسها خلال مدة 10 ساعات و39 دقيقة و24 ثانية. وهي نفس فترة بث أمواج لا سلكية من الكوكب.[51]
الحقل المغناطيسي[عدل]
.jpg)
صورة لزحل التقطها تلسكوب هابل، تُظهر الشفق القطبي الزحلي.
إن الغلاف المغناطيسي لزحل منتظم للغاية، وذلك بسبب وقوع القطبين المغناطيسيين على خط واحد مع قطبي الدوران. تضغط الرياحُ الشمسية جانِبَ الحقل المواجه للشمس، وتعمل على بسط الجانب المحجوب عن هذه الرياح. يُسببُ الدوران السريع للكوكب حول محوره تكوين قرص من التيارات في مستوى خط الاستواء، وهذا يؤثّر بدوره في الحقل المغناطيسي وفي أقسام الغلاف المغنطيسي الأكثر بعداً.[52] وبذلك فإن لزحل حقل مغناطيسي بسيط ومتناسق ثنائي القطب. وهو قويّ عند خط الاستواء حيث تبلغ شدته حوالي 0.2 جاوس وتساوي تقريباً واحد إلى عشرين من المجال المغناطيسي حول المشتري، وأقل بقليل من المجال المغناطيسي حول الأرض. بالنتيجة فإن مجال زحل المغناطيسي أصغر بكثير من ذلك الذي يَملكه المشتري ويمتدّ قليلاً فقط وراء مدار تايتان.[53] ومن المحتمل أن سبب نشوء المجال المغناطسيي في زحل مشابه لسبب نشوئه في المشتري بسبب طبقة الهيدروجين الجزيئي. ويعمل هذا الغلاف المغناطيسي على حرف الرياح الشمسية.[15] وكذلك يتميز المجال المغناطيسي لكوكب زحل بوجود قطبين شماليّ وجنوبيّ له، ولكنه يُعاكس الأرض في موقعيهما فيُلاحظ البوصلة الأرضية تشير نحو جنوب كوكب زحل الجغرافيّ ليَدل على موقع القطب الشمالي المغناطيسي عليه، أي أن الشمال المغناطيسيّ هو الجنوب الجغرافي، فقطباه المغناطيسيّان بعكس قطبيه الفعليّين. وهذا المجال متطابق تماماً مع محور دوران الكوكب، بينما على الأرض يميل بمعدل 10ْ عن محور دوران الأرض. يُوجد غلاف مغناطيسي منتظم وطبقة متأينة من ذرّات الهيدروجينحول الكوكب. وقد حدد العلماء أن سبب ضعف هذا المجال مقارنة مع المشتري يعود إلى قلة سمك الطبقة السائلة المعدنية من الهيدروجين فيه بالنّسبة لتلك على المشتري.[54]
مدار ودوران زحل[عدل]
متوسط المسافة بين زحل والشمس تبلغ أكثر من 1,400,000,000 كم, مع متوسط سرعة مدارية تبلغ 9.69 كم/ثانية، يأخذ زحل من الوقت 10,759 يوماً أرضياً (29 سنة ونصف تقريباً) لإنهاء دورة واحدة حول الشمس. ويَميل مداره البيضاوي الشكل بزاوية 2.48° بالنسبة إلى سهل الأرض المداري. وبسبب وجود شذوذ مداري يبلغ 0.056، فالمسافة بين زحل والشمس تختلف بما يُقارب من 155,000,000 كيلومتراً بين الحضيض والأوج.[2]
بما أن كوكب زحل هو عملاق غازي، فإن الزمن الذي يستغرقه للدوران حول محوره ليس ثابتاً، وإنما يعتمد على خط العرض. فالمعالم المرئيّة على زحل تدور بنسب مختلفة تبعاً لخطوط العرض التي تقع عليها، وقد تم حساب فترات دورانمتعددة للمناطق المختلفة على الكوكب (كما في حالة المشترى): النظام الأول مدته 10 ساعات و14 دقيقة و00 ثانية (844.3°/د)، ويَشمل المنطقة الاستوائية، والتي تمتد من الحافة الشمالية للحزام الاستوائي الجنوبي إلى الطرف الجنوبي من الحزام الاستوائي الشمالي. وقد تم تعيين جميع خطوط العرض الأخرى لزحل في فترة دوران 10 ساعات و39 دقيقة و24 ثانية (810.76°/د)، وهو النظام الثاني. أما النظام الثالث فهو مبنيّ على انبعاثات الموجات اللاسلكية الصادرة من الكوكب التي رصدتها مركبة فوياجر أثنار اقتراباتها منه، وتبلغ فترة هذا النظام 10 ساعات و39 دقيقة و22.4 ثانية (810.8°/د)، ولأنه قريب جداً من النظام الثاني فقد حلّ محله إلى حد كبير.ومع ذلك، فإن القيمة الدقيقة للمدة المدارية لباطن الكوكب تبقى محيّرة.
في أثناء اقتراب كاسيني من زحل في عام 2004، وجدت المركبة الفضائية أن فترة الدوران اللاسلكية لزحل قد ازدادت بشكل ملحوظ، حيث بلغت 10 ساعات و45 دقيقة و45 ثانية (± 36 ثانية). وسبب التغيير هذا ليس معروفاً، واعتُقد آنذاك أن السبب يَرجع إلى حركة المصدر اللاسلكي إلى خط عرض زحلي مختلف، أي أنه تغيّر في المدة الدوانية وليس في دوران زحل نفسه.[55]
في وقت لاحق من آذار/مارس عام 2007، وُجد أن دوران الابتعاثات اللاسلكية لم يتأثر بدوران الكوكب، لكنه بدلاً من ذلك نتج عن الحمل الحراري لقرص البلازما، والذي يَعتمد أيضاً على عوامل أخرى بجانب دوران الكوكب. وأفيد أنه قد يكون سبب الاختلاف في فترات الدوران ناتجاً عن نشاط السخّانات على قمر زحل إنقليدس. وبخار الماء المُبتعث إلى مدار زحل من خلال هذا النشاط يُؤثر على غلاف زحل المغناطيسي ويجعله أضعف، وهذا يُبطئ دورانه بشكل طفيف بالنسبة لدوران الكوكب. وحالياً من المُسلّم به أنه لا توجد طريقة معروفة لتحديد معدّل دوران باطن زحل.
آخر التقديرات لفترة دوران زحل كانت في أيلول/سبتمبر 2007، واستندت إلى معلومات مجموعة من مختلف قياسات مسابير كاسيني وفوياجر وبيونير، وهذا التقدير هو 10 ساعات و32 دقيقة و35 ثانية.[56][57][58][59]
حلقات زحل[عدل]
.jpg)
حلقات زحل بصور ملتقطة بواسطة المسبار كاسيني.
ربما يَكون زحل هو أكثر الكواكب شهرة لنظامه المكون من حلقات، الأمر الذي يجعل منه أكثر جسم فضائي ملحوظ في النظام الشمسي.[35] إن حلقات زحل تجعل منه إحدى أكثر الصور الفلكية إلفة وإبهاراً، وذلك إضافة إلى كثرة وروده في قصص وأفلام الخيال العلمي. وقد كان جاليليو جاليلي أول من رصده عبر المقراب عندما وجّه مرقبه البدائي نحو الكوكب لأول مرة عام 1610،[60] لكن جعلته الرؤية ذات الدقة المنخفضة يَعتقد خطأً بأن زحل هو كوكب ثلاثي النظام، يتكون من جسم مركزي كبير وجسمين أصغر منه على جانبيه. وقد تكون الحلقات أحدث بكثير من الكوكب نفسه. لذا رأى بعض كبار الرياضيايين أن هذه الحلقات تستحق الدراسة. ووفقاً لحسابات لاپلاس وجيمس كلارك ماكسويل، فإنه لا بد أن حلقات زحل تتركب من أجسام عديدة أصغر منه. تمتد الحلقات لمسافة تتراوح بين 6,630 كم إلى 120,700 كيلومتراً فوق خط استواء زحل، ومتوسط سماكتها يُقارب 20 كم، ومع ذلك فإن الكتلة الكلية للحلقات التي يصل سمكها إلى عدة مئات من الأمتار تكافئ فقط كتلة ميماس، وتتكون بنسبة 93% من جليد الماء مع القليل من الشوائب، إضافة إلى الكربون غير المتبلور بنسبة 7%.[60]والجزيئات التي تشكل حلقات تتراوح في حجمها من حجم ذرات الغبار إلى سيارة صغيرة. وهناك ثلاث نظريات رئيسية متعلقة في أصل الحلقات. الأولى تفيد بأنها ناتجة عن المواد حول قرص الكوكب الأولي، والتي كانت دون حد روش للكوكب، ونتيجة لذلك لم تتكتل وتشكل أقماراً. أما حسب الثانية فقد نتج عن حطام قمر تفتت نتيجية اصطدام، وحسب الثالثة نتيجة حطام قمر تفتت بسبب تغير الإجهادات الذي نتج عنه مرور القمر داخل حد روش للكوكب،[61] وقد كان يعتقد أن حلقات الكواكب حلقات غير مستقرة.[62]
خارج الحلقات الرئيسية على مسافة 12 مليون كيلومتر من الكوكب توجد حلقة فويب، وهي تميل بزاوية 27 درجة عن الحلقات الأخرى. قسّم الفلكيون نظام الحلقات إلى سبع حلقات، وهي “أ” و”ب” و”ج” و”د” و”ع” و”ف” و”ي” (A,B,C,D,E,F,G)، كما توجد ضمن الحلقات حاجز كاسيني وهو بين الحلقتين أ وب، كما توجد فجوات أهمها فجوة ماكسويل وفجوة كيلر وفجوة إنكي.
وتؤثر حلقات زحل وأقماره على مجاله المغناطيسي، حيث يُعتقد أن هذا التأثير له دور في تكوين الحلقات. فأثناء دوران تايتان ضمن الغلاف المغناطيسي تهرب كميات من الهيدروجين وبعض العناصر الخفيفة الموجودة في غلافه الجوي الكثيف نسبياً، ويقوم الحقل المغناطيسي بتشكيلها على شكل كعكة صغيرة من الجزيئات المشحونة التي انتزعت من الأسطح المثلجة للأقمار الصغيرة الداخلية لتشكل حلقة أخرى خفيفة حول المجمع الزحلي.
في حين أنه يمكن النظر إلى أكبر الفجوات في الحلقات، مثل حاجز كاسيني وفجوة إنكي، من الأرض، اكتشفت المركبة الفضائية فوياجر أن الحلقات لها بُنية معقدة تتألف من الآلاف من الثغرات الرقيقة والجدائل. كما يُوجد دور للالأقمار الرعاةفي الحفاظ على حافة الحلقة وشكلها.[63]
تشير البيانات القادمة من المسبار الفضائي كاسيني إلى أن حلقات زحل تمتلك غلافها الجوي الخاص بها، بشكل منفصل عن الغلاف الجوي للكوكب نفسه. ويتكون غلافها الجوي من غاز الأكسجين الجزيئي (O2) ويتم إنتاجه عن طريق تفاعلالأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس مع جليد الماء المتواجد في الحلقات. تنتج التفاعلات الكيميائية بين جزيء الماء والأشعة فوق البنفسجية غاز “H2” إضافة إلى الأكسجين،[64] وعلى أي حال فإن كمية كلا الغازين قليلة جداً. وأيضاً يحوي الغلاف الجوي للحلقات كميات قليلة من الهيدروكسيد، ويَحصل هذا نتيجة تفكك جزيئات الماء، رغم أنه في هذه الحالة يتم تفكيك الأيونات النشطة لجزيئات الماء التي تطرد من القمر إنسيلادوس.[65]
في يوم 6 تشرين الأول/أكتوبر عام 2009، أُعلن عن اكتشاف قرص رقيق من المواد ضمن مدار فويب, ويمكن وصف هذا القرص بشكل عام بأنه آخر حلقة للكوكب، على الرغم من أنها كبيرة جداً وغير مرئية عملياً. اكتشفت هذه الحلقة بواسطة مقراب سبيتزر الفضائي التابع لناسا باستخدام الأشعة تحت الحمراء. تمتد هذه الحلقة مسافة تتراوح بين 128 و207 ضعف نصف قطر زحل، وتشير الحسابات إلى أنها قد تمتد إلى الخارج لتَصل إلى 300 ضعف نصف قطر زحل.[66]
فيما يلي جدول يوضح خواص الحلقات:[67][68][69]
| اسم الحلقة | المسافة عن زحل (من المركز إلى المركز)(كم) | العرض (كم)! |
|---|---|---|
| الحلقة د | 66,900 – 74,510 | 7,500 |
| الحلقة ج | 74,658 – 92,000 | 17,500 |
| الحلقة ب | 92,000 – 117,580 | 25,500 |
| الحلقة أ | 122,170 – 136,775 | 14,600 |
| الحلقة ف | 140,180 (1) | 30 – 500 |
| الحلقة ي | 166,000 – 175,000 | 9,000 |
| الحلقة ع | 180,000 – 480,000 | 300,000 |
| حلقة فويب | ~4,000,000 – >13,000,000 |
أهم الفجوات ضمن الحلقات[عدل]
فجوة إنكي[عدل]
يبلغ قطر عرض فجوة إنكي 325 كيلومتراً، وهي تقع ضمن حلقة زحل أ المتمركزة على بُعد 133,590 كم من مركز الكوكب.[70] ونشأت بسبب وجود القمر الصغير بان, الذي يدور ضِمن هذه الفجوة، وقد أظهرت الصور الملتقطة من المسبار كاسيني أنه يُوجد ضمنها ثلاث جدائل رقيقة على الأقل ضمن هذه الفجوة.[71] اكتشف هذه الفجوة العالم جيمس كيلر سنة 1888، وقد سُمّيت باسم إنكي تكريماً ليوهان إنكي.[72]
فجوة كيلر[عدل]
تقع هذه الفجوة ضمن الحلقة أ ويَبلغ عرضها 42 كيلومتراً وعلى بعد 250 كيلومتراً من حافة الحلقة الخارجية. ويَدور ضمنها القمر الصغير دافنيس.[73] يُحرض هذا القمر أمواجاً إلى حافة الفجوة. ولأن مدار دافنيس مائلٌ قليلاً عن الحلقات فإن الأمواج المتشكلة تكون بشكل عمودي على الحلقات وتصل إلى ارتفاع 1.9 كم فوق الحافة.[74][75] اكتُشفت فجوة كيلر باستخدام المسبار فوياجر، وسُمّيت بكيلر تكريماً للعالم الألماني جيمس كيلر.[76]
فجوة هويغنز[عدل]
تقعُ هذه الفجوةُ عندَ الحافة الداخليّة لحاجز كاسيني، وتملك نظاماً كثيفاً وغريباً من الحُليْقات يُطلق عليها تسمية “حليقات هويغنز”، وتقعُ هذه الحليقات في وسطِ الفجوة.[71]
فجوة ماكسويل[عدل]
تقع هذه الفجوة عند القسم الخارجي للحلقة ج، وتَمتلكُ حُليقات كثيفة غير دائرية.[71]
فجوة كولومبو[عدل]
تقع هذه الفجوة في القسم الداخلي للحلقة ج، وتقعُ ضمن هذه الفجوة حُليقات متألقة ضيّقة، ويَبعد مركز الحلقات مسافة 77.883 كم عن مركز زحل.[71]
أقمار زحل[عدل]
- مقالة مفصلة: أقمار زحل
أقمار زحل حسب بعدها عنه.
يَمتلك زحل 60 قمراً طبيعياً على الأقل، 48 منها ذات أسماء.[77] العديد من هذه الأقمار صغير جداً، إذ يُوجد ما بين 33 إلى 50 قمراً بقطر أقل من 10 كيلومترات، بالإضافة إلى 13 قمراً بقطر أقل من 50 كم. وتوجد سبع أقمار كبيرة كفاية لتكون قريبة من شكل الكرة تحت تأثير جاذبيتها الخاصة، وهذه الأقمار هي: تايتان، ريا، إيابيتوس، ديون، تيثِس،إنسيلادوس، وميماس. تيتان هو أكبر الأقمار، فقطره يَتجاوز قطر كوكب عطارد حتى، وهو القمر الوحيد في النظام الشمسي الذي يَملك غلافاً جوياً سميكاً. كما يملك ثاني أكبر الأقمار – ريا – نظام حلقات خاصٍ به.[78] توجد أيضاً بعض الأجرام الصغيرة التي تسير ضمن حلقات زحل، والتي لا تزال المشاهدات الفلكية بشأنها غير مؤكدة فيما إن كانت أقماراً أم أجمات من الغبار المتوهج حول الكوكب، وهي ما زالت تحمل بعض التعيينات المؤقتة حالياً مثل S/2009 S 1، أما في حال التأكد من كونها أقماراً فسيَعتمد الاتحاد الفلكي الدولي أسماءً لها.[79]
أُخذت أقرب صور لتايتان في كانون الثاني/يناير من عام 2004 وكانون الأول/ديسمبر لعام 2005 بواسطة المسبار كاسيني-هويغنز، وفي نهاية المطاف انفصل جزء من المسبار – وهو الجزء المعروف بهويغنز (التصميم الأوروبي) – ليَهبط على سطح تيتان.[54]
تظهر الأقمار الأصغر لزحل كأقزام بالنسبة إلى تايتان، حيث توضح قياسات الكثافة أن جميع الأقمار غنية بالجليد، وأكثره جليد الماء وربما بعض الأمونيا. وكثير من الأقمار لها ظواهر شاذة. هايبريون هو الجرم الوحيد في النظام الشمسي ذي المدار الشواشي. وقد تكون هناك براكين في إنسيلادوس. كذلك فإن ريا مملوء بالفوهات، ومع ذلك فإن مناطقه الأكثر سطوعًا قد تكون نتيجة تكوينات جليدية حديثة. وإيابيتوس له معالم جليدية متموجة وجبال أيضاً. أما تيثِس فتغمره الفوهات، وفيه خندق إثاكا كازما، وهو خندق عرضه مئة كيلومتر وعمقه يَتراوح من أربعة إلى خمسة كيلومترات، ويَمتد من القطب إلى القطب تقريباً. ويتميّز ميماس بفوهة هرشل التي يَبلغ عمقها عشرة كيلومترات وقطرها 130 كيلومتراً وتشغل ثلث حجم القمر.[54]
انظر أيضًا
أورانوس (رمزه 
) هو سابع الكواكب بعدًا عن الشمس، وثالث أضخم كواكب المجموعة الشمسية، والرابع من حيث الكتلة. سمي على اسم الإله أورانوس (باليونانية القديمة: Οὐρανός) في الميثولوجيا الإغريقية. لم يتم تمييزه من قبل الحضارات القديمة على أنه كوكب رغم أنه مرئي بالعين المجردة، نظرًا لبهوته وبطء دورانه في مداره.[9] أعلن وليام هرشل عن اكتشافه في 13 آذار/مارس من سنة 1781، موسعًا بذلك حدود الكواكب المعروفة لأول مرة في التاريخ. كما كان أورانوس أول كوكب يتم اكتشافة من خلال التلسكوب.
يشابه تركيب أورانوس تركيب كوكب نبتون، وكلاهما ذو تركيب مختلف عن العملاقين الغازيين الآخرين (المشتري وزحل)، لذلك يصنفها الفلكيون أحيانا تحت تصنيف عملاق جليدي. تكوين الغلاف الجوي يشابه تركيب غلاف كلاً من المشتري وزحل، حيث يتركب بشكل أساسي من الهيدروجين والهيليوم، لكنه يحتوي على نسبة جليد أعلى مثل جليدالماء والميثان والأمونيا مع وجود بعض الآثار للهيدروكربونات.[10] يعتبر غلافه الجوي الأبرد في المجموعة الشمسية، مع متوسط حرارة يبلغ 49 كلفن(-224 درجة مئوية). ويتألف من بنية سحاب معقدة، ويعتقد أن الماء يشكل الغيوم السفلى والميثان يشكل طبقة الغيوم الأعلى في الغلاف.[10] في حين يتألف أورانوس من الصخور والجليد.[11]
يملك أورانوس مثل باقي الكواكب العملاقة نظام حلقات وغلاف مغناطيسي وعدد كبير من الأقمار. أكثر ما يميز أورانوس عن غيره من الكواكب هو أن محور دورانه مائل إلى الجانب بشكل كبير، تقريبا مع مستوى دورانه حول الشمس، بحيث يتموضع قطباه الشمالي والجنوبي في مكان تموضع خط الاستواء لمعظم الكواكب.[12] ترى حلقات الكوكب من الأرض أحيانا كهدف الرماية، وتدور أقماره حوله باتجاه عقارب الساعة. أظهرت صور ملتقطة بواسطة المسبار فوياجر 2 سنة 1986 بعض التضاريس للكوكب بالضوء المرئي بدون أي تاثيرات لمجموعات الغيوم أو العواصف مثل باقي العمالقة الغازية.[12] أظهر الرصد الأرضي تغيرات مناخية فصلية، وزيادة في تغيرات الطقس في السنوات الأخيرة. وخاصة عندما يقترب أورانوس من الاعتدالين، فيمكن أن تصل سرعة الرياح 250 مترًا في الثانية.[13]
تم استكشاف أورانوس عن طريق رحلة واحدة فقط تابعة لوكالة ناسا الأمريكية، هي رحلة مسبار فوياجر 2، الذي اقترب من الكوكب إلى أقصى درجة بتاريخ 24 يناير سنة1986، ومنذ ذلك الحين لم يتم إرسال أي رحلة أخرى، ولم يتم التخطيط لإرسال أي مسبار جديد في القريب العاجل، على الرغم من أن عدد من الرحلات قد تم اقتراحها للمستقبل، إلا أن أي منها لم يتم الموافقة عليه بعد. قام فوياجر 2 بعدد من الاكتشافات الهامة، إذ أظهرت صوره وجود 10 أقمار جديدة لم تكن معروفة من قبل، بالإضافة إلى حلقتين إضافيتين، كما قام المسبار بدراسة الغلاف الجوي البارد لأورانوس وتصوير أكبر خمس أقمار تابعة له، كاشفًا بذلك طبيعة سطحها المغطى بالفوهات الصدمية والوديان العظيمة.
من الرحلات التي اقترح إرسالها في المستقبل: ما اقترحه علماء مختبر مولارد لعلوم الفضاء في المملكة المتحدة، على علماء الناسا، بأن يرسلوا مسبارًا مشتركًا هو “مستكشف أورانوس” (باللاتينية: Uranus Pathfinder)، إلى الكوكب المذكور في سنة 2022. ويعتبر هذا المشروع من المشاريع التابعة للفئة الوسطى (بالإنجليزية: M-class)، وقد رُفع تقرير بشأنه إلى وكالة الفضاء الأوروبية في شهر ديسمبر من عام 2010، ووقع عليه 120 عالمًا ينتمون لجنسيات مختلفة، وقدّرت تكلفته بحوالي 470 مليونيورو.[14][15][16] كذلك هناك مشروع آخر يهدف إلى إرسال مركبة ذات طاقة دفع نووية في شهر أبريل من عام 2021، لتصل إلى أورانوس بعد 17 سنة من إطلاقها، وتقوم بدراسة الكوكب طيلة سنتين على الأقل.[17]
محتويات
[أخف]
لمحة تاريخية[عدل]
اكتشافه[عدل]
رصد أورانوس في عدة مناسبات قبل اكتشافه ككوكب، لكنه كان يعتقد خطأ بأنه نجم. أول التسجيلات الرصدية له كانت سنة 1690 عندما رصد الفلكي جون فلامستيد أوارنوس بما لا يقل عن ست مرات، وصنفه كنجم في كوكبة الثور وسماه بالثور 34. رصد الفلكي الفرنسي بيير شارل لومونييه أورانوس بما لا يقل عن اثنتي عشرة مرة بين عاميّ1750 و1769 بما فيها خلال أربع ليالي متتالية.[18]
نسخة طبق الأصل عن المقراب الذي رُصد أورانوس باستخدامه، عن طريق ويليام هيرشل.
رصد ويليام هيرشل أورانوس في 13 آذار/مارس عام 1781 من حديقة منزله الواقع في سومرست،[19] لكنه سجل في البداية (26 نيسان/أبريل) بأنه رصد مذنبًا،[20] قبل أن ينشر في جريدته أنه رصد في الربع الأول بالقرب من نجم زيتا الثور جرم يعتقد أنه إماسديم نجمي أو مذنب.[21].[22] ولكنه عندما عرض اكتشافه على الجمعية الملكية شرح أنه اكتشف مذنبًا، بسبب تحركه من مكانه لكن يمكن مقارنته ضمنياً بكوكب:[23] وقد قال:
|
|
الطاقة التي طبقتها عند أول رصد للمذنب وصلت إلى 227. ومن خبرتي أعرف أن قطر النجوم الثابتة لا يتناسب مع هذه الطاقة الضخمة، مثل الكواكب. لذلك طبقت طاقة من 460 إلى 932 لأجد أن قطر المذنب يتناسب مع الطاقة، بينما قطر النجوم لا يزداد بنفس النسبة مع ازدياد الطاقة، وعلاوة على ذلك يبدو المذنب أضخم بكثير من ضوئه المستقبل منه. ويبدو ضبابياً غير واضح المعالم بالرغم من كل هذه الطاقة. بينما تحافظ النجوم على بريقها وتميزها، وعرفت ذلك من خلال آلاف الرصود وعلمت أنها ستحافظ. وكتلخيص لما سبق فإن مذنبًا قد اكتشف من خلال هذا الرصد. |
|
أخطر هيرشل نيفيل ماسكيليني بملاحظته، ليتلقى رسالة من ماسكيليني في 23 نيسان/أبريل جاء فيها: «لا أعرف ما هو، يبدو وكأنه كوكب عادي يدور في مدار دائري تقريباً حول الشمس، وكمذنب يتحرك بشكل قطع ناقص شاذ، ولم أرى أي هالة أو ذيل له”.[24]»
بينما واصل هيرشل وصف الجرم الذي رصده بحذر على أنه مذنب، بدأ فلكيون آخرون وصف هذا الجرم من منظور آخر. فكان العالم الروسي أندريس جون ليكسيل أول من حسب مدار هذا الجرم الجديد،[25] ونظراً لمداره القريب من الدائري ففرض أنه كوكب بدلأ عن أن يكون مذنب. كما أن الفلكي الألماني يوهان إليرت بودي توقع أن يكون كوكب مجهول يدور في مدار أبعد من مدار زحل.[26][27] وسرعان ما بدأ توافق عالمي على قبول هذا الجرم على أنه كوكب جديد. وفي سنة 1783 اعترف هيرشل بالحقيقة.[28]
التسمية[عدل]
ويليام هيرشل، مكتشف كوكب أورانوس.
طلب ماسكيليني من هيرشل أن يطلق اسم على الكوكب الجديد الذي يعود الفضل إليه في اكتشافه.[29] وبناءً على هذا الطلب أطلق هيرشيل اسم “جورجيوم سيدوم” (باللاتينية: Georgium Sidus) أي نجمة جورج على شرف الملك جورج الثالث.[30] لكن هذا الاسم الذي اقترحه هيرشل لم يكن ذو شعبية خارج بريطانيا، وسرعان ما اقترحت أسماء بديلة. فاقترح الفلكي الفرنسي جيروم لالاندتسميته باسم هيرشل تكريماً لويليام هيرشيل،[31] في حين اقترح الفلكي السويدي إريك بروسبيرين تسميته نبتون وقد تلقى هذا الاسم دعماً من فلكيين آخرين الذين أحبوا الفكرة احتفالاً بانتصار البحرية الملكية في حرب الاستقلال الأمريكية وتسمية الكوكب باسم نبتون جورج الثالث أو نبتون بريطانيا العظمى.[25] في حين اختار يوهان بودي اسم أورانوس وهو اسم إله السماء وفق الميثولوجيا الإغريقية، وقد جادل بودي ذلك بأن ساتورن (الاسم اللاتيني لزحل) هو والد جوبيتر وفق الميثولوجيا اليونانية، وبناءً عليه يجب أن يكون الكوكب الأبعد من زحل هو والد ساتورن.[32][33]
في سنة 1789 أطلق زميل بودي في الأكاديمية الفرنسية للعلوم مارتن كلابروث، أطلق اسم اليورانيوم على العنصر الجديد الذي قد إكتشفه مشتقاً إياه من اسم أورانوس كدعم لخيار بودي.[34]وبمرور الوقت أصبح اقتراح بودي أكثر شعبية، وأصبح عالمياً عندما اعتمدت إحدى المؤسسات الهيدروجغرافية الملكية البريطانية هذا الاسم ونقلت اسم “جورجيوم سيدوس” إلى اسم أورانوس.[32]
المدار والدوران[عدل]
يدور أورانوس حول الشمس مرة كل 84 سنة أرضية. ويصل معدّل بعده عن الشمس إلى حوالي 3 مليارات كم (حوالي 20 وحدة فلكية).
صورة زائفة الألوان من سنة 1998 ملتقطة بالأشعة القريبة من تحت الحمراء بواسطة مرصد هابل وتظهر حزم الغيوم وحلقات أورانوس والأقمار الطبيعية.
يتم أورانوس دورة واحدة حول الشمس كل 84 سنة أرضية. متوسط بعده عن الشمس يبلغ 3 مليارات كم. تصل كثافة الضوء الشمسي على سطح أورانوس إلى 1/400 مما هي على سطح الأرض.[35] حسبت عناصره المدارية لأول مرة من قبل العالم بيير لابلاس سنة1783.[36] بمرور الوقت بدأت تظهر التناقضات بين التنبؤات الحسابية والملاحظات الرصدية. أقترح جون كوش آدامز سنة 1841أن سبب الاختلاف هذا راجع إلى تأثره بجاذبية كوكب غير مرئي. في سنة 1845 بدأ أوربان لوفيريي بحثا مستقلا حول مدار أورانوس. رصد يوهان جدفريد جال كوكب جديد دعي فيما بعد نبتون، وكان قريبا جدا من المكان الذي تنبأ فيه لوفيريي.[37]
تبلغ فترة الدوران الذاتي لأورانوس 17 ساعة و14 دقيقة. ومثل باقي الكواكب العملاقة تظهر ضمن الغلاف الجوي رياح قوية باتجاه الدوران، كما يظهر على بعض خطوط العرض، مثلاً على بعد ثليين من خط الاستواء باتجاه القطب الجنوبي، تظهر ملامح واضحة لتحرك الغلاف الجوي بشكل أسرع جاعلةً من سرعة الدوران الكلية أقل من 14 ساعة.[38]
ميلان المحور[عدل]
يبلغ الميل المحوري 97.77 درجة وبالتالي فإن محور الدوران يوازي مستوي النظام الشمسي، وينتج عن هذا تغيرات فصلية مختلفة بشكل كامل عن التغيرات على سطح باقي الكواكب الرئيسية. يمكن ملاحظة تدور بشكل مغزليا مائلاً من الأعلى، في حين يدور أورانوس مغزلياً أفقياً كتدحرج الكرة. بقرب وقت انقلاب الشمس الصيفي يواجه أحد قطبي أورانوس الشمس بشكل دائم، في حين يكون القطب الآخر محجوباً عنها. ويبقى شريط ضيق قرب خط الاستواء يشهد تناوب الليل والنهار، وتكون الشمس في أفق هذه المناطق منحفضة كما يحدث في المناطق القطبية الشمالية على الأرض. ويبقى أحد القطبين مستقبلاً لأشعة الشمس لمدة تتراوح تقريباً 42 سنة، يتبعها 42 سنة أخرى من الظلام.[39] وبقرب وقت الاعتدلان تواجه الشمس خط استواء الكوكب معطيةً فترة تناوب ليلي نهاري مثل تلك التي تظهر على معظم الكواكب. وقد وصل أورارنوس إلى أقصى اعتدال له في 7 ديسمبر سنة 2007.[40][41]
| النصف الشمالي | السنة | النصف الجنوبي |
|---|---|---|
| انقلاب شتوي | 1902, 1986 | انقلاب صيفي |
| اعتدال ربيعي | 1923, 2007 | اعتدال خريفي |
| انقلاب صيفي | 1944, 2028 | انقلاب شتوي |
| اعتدال خريفي | 1965, 2049 | اعتدال ربيعي |
ونتيجة لهذا الاتجاه المحوري لأورانوس، فتستقبل المنطقة القطبية كمية من الطاقة الشمسية أكثر مما تستقبل المنطقة الاستوائية. ومع ذلك فإن المنطقة الاستوائية ذات حرارة أعلى. الآلية الكامنة وراء هذا الأمر غير معروفة تماماً. كما أن السبب وراء الميل المحوري الكبير لأورانوس غير معروف أيضًا، لكن هناك بعض التوقعات التي تقول أن ذلك حدث أثناء تشكل النظام الشمسي، بأن كوكب أولي بحجم الأرض اصطدم بالكوكب وتسبب بانحراف اتجاه.[42] كان القطب الجنوبي لأورانوس أثناء تحليق فوياجر 2 سنة 1986 مواجه الشمس بشكل مباشر، وقد وسم هذا القطب باسم القطب الجنوبي وفق تعريف الإتحاد الفلكي الدولي حيث يعرف القطب الشمالي لأي كوكب أو قمر بأنه القطب الذي يقع فوق مستوي المجموعة الشمسية بغض النظر عن اتجاه هذا الكوكب في الغزل.[43][44] وتستخدم قاعدة اليد اليمنى أحياناً بتطبيقها باتجاه حركة الغزل لتحديد القطبين الشمالي والجنوبي.[45]
المرئية[عدل]
تراوح القدر الظاهري لأورانواس من +5.6 إلى +5.9 خلال الفترة الممتدة من عام 1995 إلى عام 2006، مع العلم أن القدر الظاهري الذي يمكن للعين المجردة أن تراه هو +6.5.[7] وتبلغ زاويته القطرية ما بين 3.4 إلى 3.7 ثانية قوسيةوبالمقارنة مع زحل تتراوح الزاوية من 16 إلى 20 والمشتري من 32 إلى 45 ثانية قوسية.[7] يمكن رؤية أورانوس بالعين المجردة في حالة الظلام الدامس، كما يمكن رؤيته بسهولة في المناطق الحضارية باستخدام المناظير.[46] وباستخدامتلسكوبات الهواة مع عدسة يتراوح مقدارها ما بين 15 إلى 23 سم يمكن رؤوية أورانوس كقرص شاحب ذو أطراف مائلة للسواد. أما باستخدام تلسكوبات أكبر عدسة 25 سم أو أكبر يمكن رؤوية شكل السحب وبعض الأقمار الكبيرة كتيتانياوأوبيرون.[47]
التركيب الداخلي[عدل]
مقارنة بين حجمي الأرض وأورانوس.
رسم مقطعي للبنية الداخلية لأورانوس.
تبلغ كتلة أورانوس حوالي 14.5 ضعف كتلة الأرض، مما يجعله أقل الكواكب كتلة من بين الكواكب العملاقة، على الرغم من أن قطره أكبر قليلاً من قطر نبتون، وتساوي تقريباً أربع أضعاف قطر الأرض. أما كثافته فتبلغ 1.27 غ/سم مكعب وبالتالي فإن أورانوس هو ثاني أقل كواكب المجموعة الشمسية من حيث الكثافة بعد زحل.[6][48] وتدل هذه الكثافة على أنه مكون بشكل أساسي من اشكال مختلفة من الجليد كجليد الماء والأمونيا والميثان.[11] قيمة الكتلة الكلية في داخل أورانوس غير معروفة تماماً. حيث تظهر نماذج محاكاة أرقام مختلفة من قيمة هذه الكتلة، على أي حال تتراوح القيم بين 9.3 و 13.5 من كتلة الأرض.[11][49] بينما يشكل الهيدروجين والهليوم جزء قليل من الكتلة الكلية لأورانوس بقيمة كتلية تتراوح ما بين 0.5 إلى 1.5 من كتلة الأرض.[11] بينما الكتلة الباقية والتي تشكل ما بين 0.5 إلى 3.7 من كتلة الأرض تتألف من مواد صخرية.[11]
يوضح النموذج الأساسي لتركيب أورانوس أنه يتألف من ثلاث طبقات: نواة صخرية في المركز، يليها دثار جليدي في الوسط، لتتألف الطبقة الخارجية من غلاف غازي من الهيدروجين/هيليوم.[11][50] تعتبر النواة صغيرة نسبياً إذا تبلغ كتلتها حوالي 0.55 من كتلة الأرض ونصف قطرها أقل من 20% من نصف قطر أورانوس. في حين يضم الدثار الجزء الأساسي من كتلة أورانوس بقيمة تبلغ 13.4 من كتلة الأرض. بينما الطبقة الخارجية هي ذات الكتلة الأصغر وتساوي 0.5 من كتلة الأرض ،وتمتد لآخر 20% من قطر أورانوس.[11][50] تبلغ الكثافة ضمن النواة 9 غرامات في السنيمتر مكعب، والضغط في المركز يصل إلى 8 ملايين بار ودرجة الحرارة تصل إلى 5000 كلفن.[49][50] أما تركيب الدثار الجليدي فهو ليس مؤلف من الجليد وفق الفهم التقليدي، إنما مؤلف من سوائل حارة ذات كثافة عالية تحتوي على الماء والأمونيا ومواد متطايرة.[11][50] ويدعى أحياناً هذا السائل الذي يملك خاصية ناقلية كهربائية عالية بمحيط الماء-الأمونيا.[51] إن الاختلاف الكبير في تركيب الجزء الضخم من تركيب أورانوس ونبتون عن التركيب الغازي للمشتري وزحل يجعل من المبرر وضع تصنيف عملاق جليدي لهذين الكوكبين ومن الممكن وجود طبقة من الماء المتأين حيث تتحلل جزيئات الماء إلى شوارد هيدروجين وأكسجين وتوجد طبقة أعمق من الماء فائق التأين حيث تتبلور الأكسجين وتتطفو شوارد الهيدروجين حول الشبكة البللورية للأكسجين.[52]
يعتبر النموذج أعلاه هو النموذج العياري لتركيب أورانوس، لكن هذا النموذج ليس وحيد إذ توجد نماذج أخرى. فنموذج آخر متوافق مع الملاحظات الرصدية حيث بفرض أنه إذا مزجت كميات كبيرة من الهيدروجين والمواد الصخري ضمن طبقة الدثار الجليدي، فإن الكتلة الكلية في الطبقة الداخلية ستكون أقل وبالمقابل فإن كمية الهيدروجين والصخور ستكون أعلى. على أي حال البيانات المتوفرة حالياً حول أورانوس لا تسمح بالتأكد من أي نموذج هو الصحيح.[49] يظهر من التركيب الداخلي السائل لأورانوس أنه لا يملك سطح صلب. ويتحول الغلاف الجوي الغازي بشكل تدريجي إلى سائل في الطبقات الداخلية.[11]
الحرارة الداخلية[عدل]
الحرارة الداخلية لأورانوس منخفضة بشكل ملحوظ مقارنة بالكواكب العملاقة الأخرى. فقيمة الجريان الحراري له منخفضة.[13][53] وما يزال سبب الانخفاض في حرارته غير مفهوم حتى الآن. يشع نبتون القريب من أورانوس بالتركيب والحجم من الطاقة إلى الفضاء الخارجي 2.61 ضعف مما يستقبله من الشمس.[13] فأورانوس على النقيض من نبتون يكاد لا يشع أي طاقة إضافية. أظهر تحليل بالأشعة تحت الحمراء أن الطاقة الكلية التي يشعها أورانوس تساوي 0.08 ± 1.06 من الطاقة الشمسية الممتصة في الغلاف الجوي.[10][54] يعادل الجريان الحراري لأورانوس 0.042 ± 0.047 واط لكل متر مربع والذي هو في الحقيقة أقل من الجريان الحراري لكوكب الأرض والذي يساوي 0.075.[54] أقل درجة حرارة سجلت على سطح أورانوس كانت 42 كلفن جاعلةً أورانوس أبرد كوكب في المجموعة الشمسية.[10][54]
تفرض إحدى النظريات المفروضة لتفسير هذا التناقض، أنه عند اصطدام الجرم الكبير بأورانوس تبددت معظم حرارته الأولية. وبقيت الحرارة عميقاً ضمن النواة.[55] وتفرض نظرية أخرى وجود حواجز في الطبقات العليا لأورانوس تمنع حرارة النواة من الخروج إلى السطح.[11]
الغلاف الجوي[عدل]
يعرف السطح الاسمي لجرم غازي بأنه النقطة التي يكون عندها الضغط مساوي لواحد بار ويستخدم هذا التعريف كنقطة الصفر لقياس الارتفاع.[6] مع أنه لا يُوجد سطح صلب حقيقيّ ضمن باطن كوكب أورانوس، فطبقته السطحية الغازية القابلة للرصد من الخارج (دون الاضطرار إلى إدخال مسابير أو ما شابه إلى باطن الكوكب نفسه بسبب حجب الطبقات السطحية للرؤية) تسمى عموماً “الغلاف الجوي“.[10] يَظل الرصد الخارجيّ مُمكناً حتى انخفاض 300 كم تقريباً تحت مستوى الضغط الجوي 1 بار ضمن جو أورانوس، وعند هذا المستوى الذي تنتهي عنده إمكانية الرصد يَصل الضغط إلى حوالي 100 بار والحرارة إلى 320 ك.[56] وتمتد هالة الغلاف الجوي الرقيقة بشكل مدهش لمسافة تتجاوز ضعفي قطر الكوكب نفسه إذا افترض أنه يَنتهي عند مستوى ضغط 1 بار.[57] يُمكن تقسيم الغلاف الجوي لأورانوس إلى ثلاث طبقات: التروبوسفير تمتد بارتفاع من -300 إلى 50 كم والضغط فيها يتراوح من 100 إلى 0.1 بار. والطبقة الثانية هيالستراتوسفير وتمتد من ارتفاع 50 إلى 4000 كم والضغط فيها 0.1 إلى 10–10 بار والطبقة الثالثة هي الثيرموسفير ويمتد الغلاف الجوي فيها من 4,000 إلى 50,000 كم من السطح المُفترض.[10]
التركيب[عدل]
يختلف تركيب الغلاف الجوي لأورانوس عن باقي الكواكب، على الرغم من أنه يتكون من مركبين أساسيين هما الهيدروجين والهيليوم.[10] حيث يكون الكسر المولي للهيليوم هو عدد ذرات الهيليوم ضمن كل جزيء من الغاز ويساوي على أورانوس 0.15 ± 0.03 0.15 ± 0.03[58] والذي يُقابله في الطبقات العليا هو كسر كتلي بمقدار 0.26 ± 0.05.[10][54] وهذه القيمة قريبة إلى الكسر الكتلي للنجم الأولي والذي يساوي 0.275 ± 0.01،[59] ويعني هذا أن الهيليوم لم يستقر في مركز الكوكب كما هو معروف في العمالقة الغازية.[10] كما أن الشيء الشاذ الآخر هو احتواءه على الميثان.[10] حيث يمتلك الميثان مجالات امتصاص عالية للأشعة المرئية والأشعة القريبة من تحت الحمراء مما يجعل لون أورانوس سماوياً.[10] يشكل الميثان نسبة 2.3% من الغلاف الجوي مع تواجد كسر مولي بنسبة أقل تحت سطح سحب الميثان عند الضغط 1.3 بار، ليشكل هذا ما تتراوح نسبته بين 20 و 30% من نسبة الكربون المتوافر في الشمس.[10][60][61] تكون نسبة المزج لجزيئات الهيدروجين أقل في الطبقات العليا بسبب درجة الحرارة المنخفضة، مما يقلل من مستوى التشبع ويسبب زيادة في تجمد الميثان الخارج.[62] ومن غير المعروف وفرة بعض المواد المتطايرة بما في ذلك الأمونيا والماءوكبريتيد الهيدروجين في عمق الغلاف الجوي، لكن من المرجح أن وجودها ذو تركيز أعلى من باقي المجموعة الشمسية.[10][63] وجدت كميات من أنواع مختلفة من الهيدروكربونات في الستراتوسفير، ويعتقد أنه نتجت بسبب التحلل الضوئي للميتان بالأشعة فوق البنفسجية. كما يتضمن الغلاف الجوي كلاً من الإيثان والأسيتيلين والبروبين والبوتاديين.[62][64][65] كما كشف التحليل الطيفي وجود كميات من بخار الماء وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون في أعلى الغلاف الجوي، ويمكن أن تنشأ هذه المركبات من مصادر خارجية كسقوط الغبار والمذنبات.[64][65][66]
التربوسفير[عدل]
توزع الحرارة في طبقة التربوسفير والطبقة السفلية من السترابوسفير، كما أنها تتضمن الغيوم والضباب.
طبقة التربوسفير هي أدنى وأكثف طبقة من طبقات الغلاف الجوي.[10] وتتميز بتناقص درجة الحرارة مع الارتفاع. فتسقط درجة الحرارة من 320كلفن عند قاعدة طبقة التربوسفير الاسمية عند الارتفاع -300 كم إلى 53 كلفن عند ارتفاع 50 كم.[56][61] في الواقع تتغير درجة الحرارة عند أعلى ارتفاع لهذه الطبقة من 57 كلفن إلى 49 كلفن تبعاً لخط العرض.[10][53] وتكون طبقة التربوسفير المسؤولة بشكل رئيسي عن انبعاثات الكوكب الحرارية من الإشعة تحت الحمراء. وبذلك تتحدد درجة الحرارة الفعالة 59.1 ± 0.3 كلفن.[53][54]
ويعتقد أن هذه الطبقة تمتلك سحب ذات تركيب معقد، فيفترض وجود سحب من الماء عند منطقة ضغط تتراوح ما بين 50 و 100 بار، وكذلك سحب من بيكبريتيد الأمونيوم في منطقة ضغط تتراوح ما بين 40 و 20 بار، وسحب من الأمونيا كبريتيد الهيدروجين في منطقة الضغط ما بين 10 إلى 3 بار، وأخيراً تتواجد سحب الميثان عند الضغط من 2 إلى 1 بار.[10][60][56][67] وتعتبر طبقة التربوسفير جزء حيوي هام من الغلاف الجوي، فتوجد رياح قوية وسحب براقة.[13]
الغلاف الجوي العلوي[عدل]
يعرف الغلاف الجوي المتوسط لأورانوس باسم الستراتوسفير، حيث تزداد درجة الحرارة تدريجياً مع الارتفاع. فتكون درجة الحرارة 53 كلفن في المنطقة الفاصلة ما بين التروبوسفير والستراتوسفير. وتصل هذه الحرارة إلى ما بين 800 و 850 كلفن في بداية طبقة الثيرموسفير.[57] والسبب الراجع لهذه الزياد مع الارتفاع تعود لامتصاص الميثان الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية الشمسية من قبل غاز الميثان وهيدروكربوناتأخرى،[68] والذي نتج في هذا الجزء من الغلاف بسبب عملية التحليل الضوئي للميثان.[68] تتواجد الهيدروكربونات في طبقة رقيقة على ارتفاع يتراوح بين 100 إلى 300 كم والموافقة لضغط يتراوح من 10 إلى 0.1 بار ودرجة حرارة من 75 إلى 175 كلفن.[69] النسبة الأكبر من الهيدركربونات هي عبارة عن مزيج من الميثان والإستيلين والإيثان حيث تبلغ نسبة الهيدركربونات 10−7 من نسبة الهيدروجين. أما نسبة أول أكسيد الكربون فهي مشابه عند هذا الارتفاع.[62][64] بينما نسبة الهيدركربونات الأثقل وثاني أكسيد الكربون أقل بثلاث مرات مما هي عليه للهيدركربونات الاخف وأول أكسيد الكربون. بينما نسبة الماء حوالي 7*10−9 من نسبة الهيدروجين.[62][64][66] يميل الإيثان والإستيلين إلى التكاثف في المناطق ذات الحرارة الأدنى في السترابوسفير والمنطقة الحدية ما بين السترابوسفير والتربوسفير مما يؤدي إلى تشكل طبقة ضبابية،[68] على أي حال يكون تركيز الهيدركربونات فوق طبقة الضباب أقل مما هي عليه في السترابوسفير باقي الكواكب العملاقة.[62][70]
تتألف الطبقة الخارجية من الغلاف الجوي لأورانوس من الثرموسفير والهالة. وتكون درجة الحرارة غير متجانسة وتتراوح ما بين 800 و 850 كلفن.[10][70] وحتى الآن من غير المفهوم مصادر الطاقة اللازمة للحفاظ على هذه القيمة العالية، حيث لا تكفي الأشعة الفوق بنفسجية الشمسية والأشعة فوق البنفسجية الخارجية والنشاط الشفقي بتزويد هذا النشاط الحراري. ويمكن أن يساهم فقدان الفعالية التبريدية للهيدروكربونات في طبقات الستراتوسفير ذات الضغط الأقل من 0.1 ميلي بار.[57][70] بالإضافة إلى دور ذرات الهيدروجين، حيث تحوي الثيرموسفير والكرونات على ذرات هيدروجين حرة. حيث أن كتلتها الصغيرة مع درجة الحرارة العالية تفسر سبب امتداد الهالة إلى ما يساوي ضعفي نصف قطر أورانوس أو 50000 كم من أورانوس.[57][70] وهذه الهالة ميزة فريدة لكوكب أورانوس.[70] ويتضمن تأثيرها علىمقاومة الجزيئات الصغير التي تدور حول أورانوس مما يسبب استنزاف الغبار في حلقات أورانوس.[57] تشكل الطبقة العليا من الستراتوسفير مع طبقة الثيرموسفير الغلاف المتأين لأورانوس.[61] وتقبع طبقة الغلاف المتأين على ارتفاع يتراوح بين 2000 إلى 10000 كم.[61] طبقة الغلاف المتأين لأورانوس أكثف مما هي لنبتون وزحل، والتي يُحتمل أنها نشأت بسبب التركيز المنخفض للهيدروكربونات في الستراتوسفير.[70][71] يتناسب الغلاف المتأين مع الأشعة الفوق بنفسجية الشمسية والتي بدورها تتناسب كثافتها مع النشاط الشمسي.[72] أما نشاط ظاهرة الشفق فهي كبيرة مقارنة مع نظيرتها في المشتري وزحل.[70][73]
حلقات أورانوس[عدل]
حلقات أورانوس الداخلية. تظهر الحلقة إبسلون وهي أكثر الحلقات سطوعاً، إضافة لثمان حلقات أخرى.
حلقات أورانوس.
يملك أورانوس نظام حلقات كامل، وبذلك يعتر النظام الحلقي لأورانوس ثاني نظام حلقي يكتشف في النظام الشمسي بعد زحل.[74] وتتركب الحلقات من مواد مظلمة تقريباً، والتي تختلف بالحجم وتتنوع من أحجام ميكروية إلى أحجام تصل إلى أجزاء مترية.[12] وقد تم اكتشاف ثلاثة عشر حلقة متمايزة حتى الآن. وأكثر هذه الحلقات لمعاناً هي الحلقة إبسلون (ε). وجميع حلقات أورانوس باستثناء حلقتين متقاربين جداً حيث يصل عرضهم لبضع كيلومترات. يعتقد أن هذه الحلقات حديثة النشأة، حيث تشير الاعتبارات الديناميكة إلى عدم نشوء هذه الحلقات مع نشوء أورانوس. ويعتقد أن المواد ضمن الحلقات نشأت من تحطم قمر (أو أقمار) لأورانوس نتيجة اصطدام عالي السرعة. حافظت عدد قليل من الجزيئات من بين العدد الهائل الناتج عن التحطم على وجودها في منطقة مستقرة مشكلة حلقات الكوكب.[74][75]
وصف ويليام هيرشيل من خلال رصده احتمال وجود حلقات حول هذا الكوكب. إلا أن الرؤوية في ذلك الوقت كان مشكوك فيها. ولم يرصد أحد آخر هذه الحلقات في القرنين التاليين. ومع ذلك وصف هيرشيل وصفاً دقيقاً للحلقة إبسلون من حيث لونها الأحمر وحجمها وزاويتها النسبية للأرض وتعير مظهرها مع دوران أورانوس حول الشمس.[76][77] وقد أعلن عن تمييز حلقات أورانوس في سنة 1977 على يد العلماء جايمس إيليوت وإدوارد دونهم ودوغلاس مينك مستخدمين مرصد كايبر المحمول جواً، وقد كان هذا الاكتشاف مصادفة، حيث كان من المخطط دراسة الغلاف الجوي لأورانوس عبر احتجاب النجم SAO 158687 بأورانوس. فقد لاحظوا اختفاء النجم لفترات وجيزة قبل وبعد احتجابه بأورانوس، ليستنتجوا أنه لابد من وجود نظام حلقات حول أورانوس تسبب بالاختفاءات القصيرة للنجم.[78] وكشفوا في وقت لاحق عن أربع حلقات أخرى حول أورانوس.[78] وقد تم تصوير الحلقات بشكل مباشر عندما حلقالمسبار فوياجر 2 في سنة 1986.[12] كما اكتشف فوياجر 2 حلقتين أخرىتين رقيقتين ليصبح العدد الكلي للحلقات المكتشفة حتى ذلك الوقت أحد عشر حلقة.[12]
اكتشف بواسطة مرصد هابل الفضائي سنة 2005 حلقتين لم تكونا معروفتين في السابق. وتقع الحلقة الأكبر على بعد ضعفي المسافة عن أورانوس من الحلقات السابقة. تقع هاتين الحلقتين بعيداً جداً عن الكوكب لذلك دعيتا بالحلقات الخارجية. كما اكتشف المرصد قمرين صغيرين أحدهما هو القمر ماب والذي يتشارك في مداره مع مدار الحلقة الأبعد من الحلقتين المكتشفتين حديثاً. ليصل عدد الحلقات المكتشفة إلى ثلاثة عشر حلقة.[79] أظهرت صور ملتقطة بواسطة مرصد كيك في سنة 2006 ألوان الحلقتين الجديدتين، فالحلقة الأبعد زرقاء اللون والأخرى حمراء.[80][81] وإحدى الفرضيات لتفسير اللون الأزرق للحلقة الأبعد تفرض وجود جزيئات دقيقة من جليد الماء ناتجة من القمر ماب وهي صغيرة بما فيه الكفاية لتبعثر الضوء الأزرق.[80][82] وفي المقابل أقرب حلقات أورانوس تظهر بلون رمادي.[80]
الحقل المغناطيسي[عدل]
الحقل المغناظيسي لأورانوس كما تم رصده من خلال فوياجر2.
لم تكن هناك قياسات لخصائص الغلاف المغناطيسي لأورانوس قبل وصول المسبار فوياجر 2، لذلك بقيت طبيعة هذا الغلاف لغز. وقد توقع الفلكيين قبل سنة 1986 أن الحقل المغناطيسي لأورانوس سيكون على نفس خط الرياح الشمسية، وبذلك سيكون بمحاذاة قطبي الكوكب المتوضعي على مستوي مسار الشمس.[83]
كشفت رصود فوياجر أن الحقل المغناطيسي لأورانوس غريب، فهو لا ينشأ من المركز الهندسي للكوكب إضافة إلى ميلانه 59 درجة عن محور دورانه.[83][84] فينحرف المركز القطبي له بمقدار ثلث نصف قطر الكوكب باتجاه القطب الجنوبي الدوراني.[83] وتسبب هذا التوزيع الهندسي الغريب عدم تناظر عالي في الغلاف المغناطيسي، فتكون شدة الحقل المغناطيسي السطحي في النصف الجنوبي أقل من 0.1 غاوص، بينما تزيد في النصف الشمالي عن 1.1 غاوص.[83] ويساوي متوسط الحقل المغناطيسي السطحي 0.23 غاوص.[83] وبالمقارنة مع الحقل المغناطيسي الأرضي، فهو تقريباً متساوي في كلا القطبين، كما أن الحقل المغناطيسي عند خط الاستواء يوازي خط الاستواء الجغرافي.[84] ويساوي العزم المغناطيسي القطبي لأورانوس 50 ضعف من العزم الأرضي.[83][84] يمتلكنبتون نفس الإزاحة تقريباً، مما يوحي بأن هذا صفة مشتركة للعمالقة الجليدية.[84] تفرض إحدى الفرضيات أن الحقل المغناطيسي للعمالقة الجليدية لا ينشأ في النواة مثل الكواكب الصخرية أو العمالقة الغازية، إنما ينشأ بسبب حركة في أعماق ليست بالبعيدة مثل محيط الماء-أمونيا.[51][85]
وعلى الرغم من هذا الانرياح الغريب، فيملك الغلاف المغناطيسي لأورانوس نفس الخواص لباقي الأغلفة المغناطيسية لمختلف الكواكب. فيوجد تقوس صدمي على بعد يساوي 23 مرة من نصف قطر أورانوس، كما يوجد حزام إشعاعي على بعد 18 ضعف من نصف قطر أورانوس.[83][84][86] ويعتبر الغلاف المغناطيسي لأورانوس أكثر شبهاً لغلاف زحل ومختلف عن غلاف المشتري.[83][84] تمتد مسارات للذيل المغناطيسي خلف الكوكب لمسافة بملايين الكيلومترات إلى الفضاء الخارجي.[83][87]
يحتوي الغلاف المغناطيسي لأورانوس على جسيمات مشحونة مثل البروتونات والإلكترونات وكميات قليلة من شوارد H2+ ولم يتم تحديد شوارد أثقل من هذه.[84][86] ومن الممكن أن هذه الجسيمات المشحونة مستمدة من هالة الغلاف الجوي الحار.[86] ويمكن أن تصل طاقة الشوارد والإلكترونات إلى 4 و 1.2 ميجا إلكترون فولت على التوالي.[86] تصل كثافة الشوارد ذات الطاقة المنخفضة (أقل من 1 كيلو إلكترون فولت) في الغلاف المغناطيسي الداخلي إلى 2 سم−3.[88] تتأثر كثافة الجسيمات المشحونة بحركة أقمار أورانوس حيث تشكل فجوات ملحوظة في الغلاف المغناطيسي.[86] كما أن كثافة الجسيمات المشحونة عالية بما فيه الكفاية لتُحدث تجوية فضائية والتي تؤثر على جيولوجيا أقمار أورانوس.[86] وهذا ما قد سبب عدم تجانس في لون سطوح أقمار أورانوس وحلقاته.[75] يظهر لأوارنوس شفق متطور نسبياً على شكل قوس ساطع حول كلا القطبين.[70]
المناخ[عدل]
النصف الجنوبي لأورانوس بألوان حقيقية تقريباً وفق فوياجر 2 وتظهر حزم الغيوم والغلاف الجوي.
يظهر أورانوس بالأشعة المرئية والأشعة فوق البنفسجية ذو تركيب رقيق في الغلاف الجوي مقارنة بالكواكب العملاقة الأخرى، وحتى من نبتون والذي يعتبر أكثر الكواكب مشابهةً لأورانوس.[13] وقد رصد فوياجر أثناء تحليقه حول أورانوس سنة 1986 طبقة رقيقة من السحب تعبر الطبقات الداخلية له.[12][89] وإحدى التفسيرات المقترحة لتشكل هذه السحب هو بسبب الحرارة الداخلية المنخفضة لأورانوس حيث يعتبر أورانوس أبرد كوكب في المجموعة الشمسية. كانت أقل حرارة مقاسة على أورانوس تساوي 49 كلفن.[10][54]
بنية حزم الغيوم والرياح والسحب[عدل]
منطقة رياح سريعة على أورانوس، تظهر المنظقة المظللة الطوق الجنوبي ونظيرتها الشمالية المستقبلية. المنحني الأحمر يبين انسجام البيانات.
حلق فوياجر 2 في سنة 1986 فوق النصف الجنوبي، ليجد أن النصف الجنوبي يمكن أن يقسم إلى منطقتين: قبعة قطبية ساطعة، ونطاقات استوائية معتمة.[12] والمنطقة الفاصلة بينهما تقع على خط عرض -45 درجة. توجد منطقة تقع في المجال العرضي -45 إلى -50 درجة، هي المنطقة ذات السطوع الأعلى في القسم المرئي من الكوكب.[12][90] وتسمى هذه المنطقة الطوق ويعتقد أن منطقة القبعة القطبية والطوق هي مناطق كثيفة بسحب الميثان الواقعة ضمن مجال الضغط ما بين 1.3 إلى 2 بار.[91] بالإضافة إلى بنية النطاقات الممتدة بشكل واسع، لاحظ فوياجر بنية سحب رقيقة تمتد لعدة درجات شمال الطوق،[12] ولم يستطع هذا المسبار رصد النصف الشمالي لأورانوس، بسبب وصوله أثناء ذروة الصيف الجنوبي. وعندما وصل أورانوس لذروة الشتاء في بداية القرن الحادي والعشرين تم رصد النصف الشمالي بواسطة مرصد هابل الفضائي ومرصد كيك ولم يتم ملاحظة طوق أو قبعة قطبية في النصف الشمالي.[90] وبذلك يظهر أورانوس عدم تجانس في بنية النطاقات. على أي حال ظهر في سنة 2007 عندما كان أورانوس عند نقطة الاعتدال أن الطوق الجنوبي اختفى تقريباً، مع ظهور طوق رقيق في النصف الشمالي على درجة 45.[92]
أدى تطور تقنيات دقة التصوير إلى ازدياد كبير في رصد سحب ساطعة منذ سنة 1990.[13] ومعظم هذه السحب التي تم رصدها كانت في النصف الشمالي منذ أن بدأت بالظهور.[13]وإحدى التفسيرات المبكرة من أن رصد السحب الساطعة في الجزء المظلم أسهل منه في النصف الجنوي بسبب أن الطوق يجعل من الصعب تمييزها.[93][94] ومع ذلك يوجد اختلاف في نمط هذه السحب بين الجزئين الشمالي والجنوبي، فالسحب الشمالية أصغر وأكثر وضوحاً وسطوعاً.[94] وتظهر عند خطوط عرض أعلى.[94] لكن عمر هذه السحب قصير، فبعض السحب الصغيرة يصل عمرها لساعة واحدة فقط. بينما واحدة على الأقل من السحب الجنوبية ما زالت مستمرة منذ تحليق فوياجر.[13][89] كشفت الأرصاد الحالية وجود قواسم مشتركة ما بين سحب أورانوس وسحب نبتون.[13] فعلى سبيل المثال البقعة المظلمة على نبتون لم بتم رصد مثيل لها على أورانوس في ما قبل 2006، حيث تم تصوير مثيل لها ويطلق عليها اسم البقعة المظلمة على أورانوس.[95] وتفرض إحدى التوقعات أن أورانوس يصبح أكثر شبهاً لنبتون خلال فترة الاعتدالان.[96]
أول بقعة مظلمة تم رصدها على أورانوس سنة 2006.
سمح تتبع أثر السحب من تحديد مناطق الرياح التي تهب في أعلى التربوسفير.[13] فيكون اتجاه الرياح عند خط الاستواء إلى الوراء أي أنها تهب بعكس اتجاه دوران الكوكب بسرعة تتراوح من -100 إلى -50 متر في الثانية.[13][90] تزداد سرعة الرياح بالابتعاد عن خط الاستواء لتصل إلى قيمة الصفر عند خطي عرض ±20° حيث توجد أقل درجة حرارة في التربوسفير.[13][53] تستمر الزيادة في سرعة الرياح وتبلغ أعلى قيمة لها عند خطي عرض ±60° ثم تتناقص لتصل إلى الصفر عند القطبين. بالقرب من القطبين تتبع الرياح حركة الكوكب التراجعية.[13] تتراوح سرعة الرياح عند خط عرض −40° من 100 إلى 150 متر في الثانية. وبما أن الطوق يحجب جميع الغيوم الأدنى منه فمن المستحيل حالياً قياس سرعة الرياح من الطوق وحتى قبعة القطب.[13] في المقابل، وصلت أعلى سرعة رياح لاكثر من 240 متر في الثانية عند خط عرض +50.[13][90][97]
التغيرات الفصلية[عدل]
صورة ملتقطة سنة 2005 تظهر الحلقات والطوق الجنوبي وغيوم ساطعة في النصف الشمالي.
ظهرت في الفترة الممتدة من مارس إلى مايو في سنة 2004 عدد كبير من السحب في الغلاف الجوي لأورانوس، جاعلةً مظهره مشابه إلى حد كبير مظهر نبتون.[94][98] وقد تضمن هذا الرصد تسجيل أعلى سرعة للرياح والتي بلغت 229 متر في الثانية إضافة إلى عاصفة رعدية مستمرة أطلق عليها اسم ألعاب 4 مايو النارية.[89] كما رصد الباحثون في مؤسسة علوم الفلك وجامعة ويسكنسون في 24 أغسطس سنة 2006 بقعة مظلمة على سطح أورانوس، اعطت علماء الفلك نظرة أكثر عمقاً لنشاط الغلاف الجوي لهذا الكوكب،[95] أما سبب هذه التغيرات الفجائية في الطقس غير معروفة تماماً، لكن يعتقد أن الميلان المحوري الكبير لأورانوس والمسبب لتغيرات فصلية متباينة هو السبب.[41][96] من الصعب تحديد طبيعة التغيرات الفصلية على أورانوس لأن البيانات المتوافرة عن أورانوس لا تشمل كامل فترة 84 سنة(سنة لأورانوس كاملة). ومع ذلك فقد حدثت بعض الاكتشافات. أظهرت القياسات المتخذة بواسطةالقياس الضوئي الفلكي على مدار عام ونصف العام الأورانوسي (منذ سنة 1950) وجود تغيرات في السطوع لنطاقين طيفيين، وأعظم تغير يحدث في فترة الانقلاب والأصغري في فترةالاعتدال.[99] كما بدأت قياسات لتغيرات دورية مشابهة تم الحصول عليها باستخدام الأشعة الصغرية في الطبقة السفلى من التربوسفير، وقد بدأت هذه القياسات منذ سنة 1960.[100] كما بدأت قياس درجة الحرارة بدءاً من سنة 1970 لتظهر أعلى قيمة للحرارة في الستراتوسفير عند انقلاب سنة 1986.[69] ويعتقد أن سبب هذه التغيرات بسبب التغيرات في هندسة المشاهدة.[93]
على أي حال، توجد بعض الأسباب تجعل الاعتقاد بأن أسباب فيزيائية وراء التغيرات الفصلية. فبينما يعتقد أن الكوكب يملك قطب جنوبي ساطع، وقطب شمالي معتم تقريباً، وهو مايتنافى مع نموذج التغيرات الموسمية أعلاه.[96] في خلال الانقلاب الشتوي السابق سنة 1944، أظهر أورانوس مستويات عالية من السطوع مما يوحي بأن القطب الشمالي ليس في حالة إعتام دائم.[99] وتعني هذه المعلومات أن القطب المرئي يسطع قبل الانقلاب ويعتم بعد الاعتدال.[96] كشفت تحاليل تفاصيل البيانات المُحصلة بواسطة الضوء المرئي والأشعة الصغرية من أن التغيرات الدورية للسطوع ليس متجانس بشكل دائم خلال فترة الاعتدال، والتي تشير إلى اختلافات في البياض وفق التغيرات في خطوط الطول والعرض.[96] وفي سنة 1990 ابتعد أورانوس عن نقطة الانقلاب ليلاحظ من خلال مرصد هابل والمراصد الأرضية بأن سطوع القطب الجنوبي بدأ يعتم بشكل تدريجي (باستثناء الطوق الجنوبي الذي حافظ على سطوعه)،[91] في حين ظهرت زيادة في النشاط في النصف الشمالي،[89] مثل تشكل السحب وزيادة سرعة الرياح، مما يوحي بأن النصف الشمالي سيصبح أكثر سطوعاً.[94] وقد حدث هذا بالفعل في سنة 2007 أثناء الاعتدال، عندم ظهر طوق شمالي خافت، وأصبح الطوق الجنوبي غير مرئي تقريباً، مع بقاء عدم تجانس في الرياح، حيث أن الرياح الشمالية أبطأ منها في النصف الجنوبي.[92]
ماتزال آلية حدوث التغيرات الفصلية غير واضحة.[96] في نقطة الانقلاب الصيفي أو الشتوي يبقى تصف أورانوس معرض للأشعة الشمسية أو يتوضع بعيداً عنها. ويعتقد أن سطوع النصف المعرض للأشعة الشمسية ناتج عن سحب الميثان المحلية السميكة، وطبقات الضباب المتوضعة في التربوسفير.[91] كما أن الطوق الساطع مرتبط أيضاً بسحب الميثان.[91] ويمكن تفسير التغيرات في المنطقة الجنوبية بتغيرات السحب في الطبقات السفلية.[91] ومن المحتمل أن تغيرات انبعاثات الأشعة الصغرية يحدث بسبب تغيرات في عمق التربوسفير.[101] يمر أورانوس حالياً في فترة الاعتدال الخريفي والربيعي فيمكن أن تحدث تغيرات ديناميكية وتغيرات بالحمل الحراري.[89][101]
نشأة أورانوس[عدل]
- طالع أيضًا: تشكل وتطور النظام الشمسي
العديد من النظريات تشير إلى اختلافات في نشأة العمالقة الغازية والعمالقة الجليدية.[102][103] يعتقد أن المجموعة الشمسية تشكلت من كرة عملاقة من الغاز والعملاق تعرف باسم سديم الشمس الأولي. أغلب غازات السديم، وبشكل رئيسي الهيليوم والهيدروجين شكلت الشمس، في حين تجمع الغبار مشكلاً الكواكب الأولية. وكلما نما الكوكب ازدادت جاذبيته لتضم إليها غازات أكثر من السديم.[102][103] وكلما ضم إليه مزيد من الغاز كلما أصبح أكبر، وكلما أصبح أكبر كلما ضم غاز أكثر. إلى أن يصل إلى نقطة حرجة، ليزداد حجمه بقيمة أسية. لا تصل العمالقة الجليدية إلى هذه القيمة الحدية.[102][103][104] أظهرت نماذج محاكاة هجرة الكواكب أن العمالقة الجليدية تشكلت على مسافة أقرب مما هي عليه الآن من الشمس، ثم انتقلت فيما بعد إلى وضعها الحالي.[102]
أقمار أورانوس[عدل]
يملك أورانوس 27 قمرًا طبيعيًا.[104] وقد أعطيت هذه الأقمار أسماء مستمدة من أعمال ويليام شكسبير وألكسندر بوب.[50][105] والأقمار الخمسة الرئيسية هي ميراندا وأرييل وتيتانيا وأوبيرون وأومبريل.[50] تعتبر كتل نظام أقمار أورانوس هي الأصغر من بين العمالقة الغازية. فكتلة الأقمار الخمسة الرئيسية تعادل فقط نصف كتلة تريتون قمر نبتون.[48] أكبر هذه الأقمار، تيتانيا، له نصف قطر يصل إلى 788.9 كم أي أقل من نصف قطر قمر الأرض ولكنه أكبر قليلاً من رياثاني أكبر أقمار زحل، ليكون تيتانيا ثامن أقمار المجموعة الشمسية من حيث الكبر، تملك أقمار أورانوس بياض قليل نسبياً يتراوح من 0.20 لأوبيرون إلى 0.35 لأرييل).[12] تتركب الأقمار من كتل جليدية وكتل صخرية بنسبة 50% للمكونات الجليدية و50% للمكونات الصخرية تقريباً، ومن الممكن أن يحوي الجليد الأمونيا وثاني أكسيد الكربون.[75][106]
الأقمار الرئيسية لأورانوس، ويظهر الحجم النسبي لهذه الأقمار.
بحسب الظاهر فإن أرييل لديه سطح أحدث من بين جميع الأقمار، بينما يبدو أن أوبيرون هو الأقدم.[12][75] يملك ميراندا أخاديد عميقة تصل لعمق 20 كم، وطبقات مدرجة، وتوزع عشوائي في عمر السطح والتضاريس.[12] ويعتقد أن النشاط الجيولوجي القديم لميراندا كان نتيجة التسخين المدي في وقت كان مداره أكثر شذوذاً وربما كان نتيجة ذلك نسبة الرنين المداري مع أوبيرون البالغة 1:3.[107] وربما أن العمليات الصدعية مرتبطة بتقلبات الانحناءات والتي قد تكون هي السبب الرئيسي في تشكل الأخدود الرئيسي على ميراندا والمشابه لمضمار السباق.[108][109] كذلك يعتقد وجود رنين مداري 1:4 بين أرييل وتيتانيا.[110]
استكشاف أورانوس[عدل]
أورانوس على شكل هلال كما تم رؤيته من خلال فوياجر 2 أثناء مغادرته إلى نبتون.
زار فوياجر 2 أورانوس في سنة 1986. وكانت هذه الرحلة الوحيدة التي أقتربت من أورانوس، ولا توجد حالياً مخططات لرحلات لزيارة هذا الكوكب. أطلق فوياجر 2 في سنة 1977 من قبل وكالة ناسا، ليبدأ أول اقتراب من أورانوس في 24 يناير من سنة 1986، ليحلق على مسفة 81500 كم من فوق السحب العليا لأورانوس، قبل أن يكمل رحلته إلى نبتون.
درس فوياجر 2 البنية والتركيب الكيميائي للغلاف الجوي،[61] كما قام باكتشاف 10 أقمار جديدة لم تكن معروفة من قبل، بالإضافة إلى دراسة مناخه الفريد نتيجة ميلانه المحوري بمقدار 97.77°.[12][111] كما درس الحقل المغناطيسي، والبنية غير المنتظمة لهذا الحقل.[83] بالإضافة إلى عرض تفاصيل أكثر عن تضاريس والاستكشافات ضمن الأقمار الخمسة الكبيرة ودراسة الحلقات التسع التي كانت معروفة آنذاك إضافة إلى اكتشاف حلقتين جديدتين.[12][75]
اقترح بعض الباحثين من إدارة المسح العقدية التابعة لوكالة ناسا، اقترحوا إرسال مسبار جديد ليدور حول أورانوس ويستكشفه مجددًا بعد رحلة فوياجر 2، ويهدف هذا الاقتراح إلى إطلاق المسبار خلال فترة زمنية تمتد بين عاميّ 2020 و 2023، ويتوقعون أن تدوم الرحلة إلى الكوكب حوالي 13 سنة.[112] وعلى الرغم من إمكانية إطلاق صاروخ مركبة هذه الرحلة باستخدام الانبعاثات النارية الناتجة عن احتراق المواد الكيميائية، إلا أن البعض يقترح استخدام الدفع الكهربائي بواسطة بطاريات تعمل على الطاقة الشمسية، الأمر الذي من شأنه السماح باستخدام مركبة ذات كتلة أكبر.
في الثقافة[عدل]
يعتبر أورانوس (
) وفق التنجيم الفلكي بأنه الكوكب القائد لمواليد برج الدلو. كما يربط بالكهرباء نظراً للونه السماوي والقريب من اللون الأزرق للكهرباء.[113]
كما سمي العنصر الكيميائي اليورانيوم مشتقاً من اسم أورانوس، وكان هذا العنصر قد اكتشفه العالم الألماني مارتن كلابروث سنة 1789 وسمي على اسم أورانوس والذي كان مكتشفاً حديثاً.[114] كما كانت سميت إحدى العمليات العسكرية الهامة باسم الكوكب وهي عملية أورانوس وقد كانت عملية ناجحة للجيش الأحمر لفك الحصار عن مدينة ستالينغراد، والتي أنهت الحرب مع الجيش الألماني النازي على الأراضي الروسية.
نبتون[عدل]
|
|||||
|---|---|---|---|---|---|
 |
|||||
 صورة لكوكب نبتون تم التقاطها من مركبة فويجر 2 في صيف 1989 |
|||||
| المكتشفون | |||||
| المكتشفون | يوهان جدفريد جال أوربان لوفيريي يحنا كوش آدامس |
||||
| اكتشف في | 23 سبتمبر، 1846 م | ||||
| الخصائص المدارية | |||||
| نصف المحور اﻷكبر للمدار الإهليجي | 4.498.252.900 كم 30،06896348 وحدة فلكية |
||||
| اللا مركزية المدارية | 0،00858587 | ||||
| الحضيض | 4.459.631.496 كم 29،81079527 وحدة فلكية |
||||
| الأوج | 4.536.874.325 كم 30،32713169 وحدة فلكية |
||||
| الفترة النجمية | 164 عام و 323 يوم و 21،7 ساعة | ||||
| الفترة التزامنية | 367،4857 يوم | ||||
| السرعة المدارية المتوسطة | 5،432 كم/ثانية | ||||
| السرعة المدارية القصوى | 5،479 كم/ثانية | ||||
| السرعة المدارية الدنيا | 5،385 كم/ثانية | ||||
| الميل المداري | 1،76917° | ||||
| عدد اﻷقمار | 13 | ||||
| الخصائص الطبيعية | |||||
| القطر الاستوائي | 49.528 كم 3،88 مرة قطر اﻷرض |
||||
| القطر القطبي | 48.681 كم | ||||
| التسطح | 0،0171 | ||||
| مساحة الكوكب | 7،619 × 109 كم2 أي 14،94 مرة مساحة اﻷرض |
||||
| حجم الكوكب | 6،254 × 1013 كم3 أي 57،74 مرة حجم اﻷرض |
||||
| كتلة الكوكب | 1،0243 × 1026 كغ أي 17،147 مرة كتلة اﻷرض |
||||
| الكثافة | 1.638 × 103 كغم³ | ||||
| الجاذبية الاستوائية | 11،15 مث² | ||||
| سرعة الإفلات | 23،5 كمس | ||||
| فترة الدوران | 16 ساعة و 6 دقائق و 36 ثانية | ||||
| سرعة الدوران على خط الإستواء | 2،68 كمث أي 9660 كمس | ||||
| الميل المحوري | 28،32° | ||||
| البياض | 0،41 | ||||
| الحرارة على السطح | الدنيا 50 ك°، الوسطى 53 ك° ، القصوى — | ||||
| خصائص الغلاف الجوي | |||||
| الضغط الجوي | — | ||||
| الهيدروجين | 80% +- 3،2% | ||||
| الهليوم | 19% +- 3،2% | ||||
| الميثان | 1،5% +- 0،5% | ||||
| الأمنياك | 0،01% | ||||
| الإيثان | 0،00025% | ||||
| الأستيلان | 0،00001% | ||||
| الهيدروجين الثقيل | 192 جزء في المليون | ||||
نبتون Neptune (رمزه 
) معناها بالإغريقية إله الماء، ويطلق عليه الكوكب الأزرق هو أحد كواكب النظام الشمسي وهو رابع أكبر الكواكب الثمانية، وهو ثامن كواكبالمجموعة الشمسية وأبعدها عن الشمس في نظامنا الشمسي وهو رابع أكبر كوكب نسبةً إلى قطره وثالث أكبر كوكب نسبةً إلى كتلته.
سمي هذا الكوكب نسبةً إلى الإله الروماني للبحر (نبتون) حيث تم اكتشافه في 23 سبتمبر عام 1846. كان نبتون أول كوكب يتم اكتشافه عبر المعادلات والتوقع الرياضي بدلاً من الرصد المنتظم. فالتغيرات غير المتوقعة في مدار كوكب أورانوس قادت الفلكيين إلى استنتاج أن الاضطراب الجذبي ناتج عن كوكب مجهول يقع خلفه، واكتشف الكوكب على بعد درجة واحدة من الموقع المتوقع عبر المعادلات الرياضية. أُكتشف نبتون من طرف عالم الفلك يوهان غتفريد غال(Johann Gottfried Galle) يوم 23 سبتمبر 1846، في الوقت نفسه الذي كان فيه العُلماء أوربان لوفيريي وجون كوش آدامز(John Couch Adams) يتوقعان بالحساب مكان وجود نبتون.
ولو كان وزنك فوق الأرض 70 كيلوغرام يصبح فوق نبتون 84 كيلوغرام. وتجتاح نبتون عاصفة هوجاء أشبه بالعاصفة التي تجتاح كوكب المشتري ويطلق على عاصفة نبتون اسم “البقعة المظلمة العظمى” (حيث أن هناك واحدة أصغر شبيهة بها). ولا يعرف منذ متى نشبت لأنها بعيدة ولا ترى من الأرض. وقد اكتشفتها مؤخرا المسابير الفضائية الاستكشافية. و نبتون هو أبعد الكواكب والأقل معرفة بالنسبة لنا, وأقماره المعروفة حتى الآن هي 13.
وهناك ست حلقات تدور حول نبتون. له أقمار أهمها ترايتون الذي يبلغ قطره 2720 كم وتنبعث فوقه غازات. ويظن العلماء أنه يوجد تحت سحب نبتون محيط من الماء أشبه بمحيط أورانوس، وجوّه مكون من الهيدروجين والهيليوم والميثان. تمت زيارة كوكب نبتون مرة واحدة فقط بواسطة السفينة الفضائية فويجر 2 والتي طارت إلى الكوكب في الخامس والعشرين من أغسطس عام 1989.
نبتون مماثل في التركيبِ لكوكب أورانوسِ، وكلاهما لهما تراكيب مختلفة من أكبر العمالقة الغازِية: كوكبا المشتري وزحل. آثار الميثانِ في الكوكب تفسر سبب ظهوره باللون الأزرق. محور كوكب نبتون مائل بزاوية 50 درجة عن محور دورانه، وهو يبعد عن مركز نبتون حوالي 10000 كم، ومن هذه المغناطيسية القوية هنالك شفق قطبي في نبتون وكذلك في قمره تريتون.
و لنبتون عدة أقمـار أحـدها هو ترايتون الذي يُعد أكبر أقمار نبتون وأبرد جسم في المجموعة الشمسية بحيث تبلغ حرارته 230- درجة مئوية.
المدار[عدل]
المسافة بين نبتون والشمس هي 30 ضعف المسافة بين الأرض والشمس (أي أنها 30 و.ف). يتحرك بلوتو داخل مدار نبتون لمدة 20 عام مرة كل 248 سنة وهذا يجعل بلوتو أقرب للشمس من نبتون في ذلك الوقت. وقد كان عبور بلوتو الماضي في 23 يناير/1979 وبقي داخل المدار حتى 11/فبراير/1999.
يدور نبتون حول الشمس بمدار إهليجي ويبلغ متوسط بعده عن الشمس 4495.06 مليون كم (2,793.1 مليون ميل)، ويدور حولها مرة كل 165 سنة. وعندما يدور حول الشمس فإنه يدور حول محوره ويُتم دورة كل 16.1 ساعة. ويميل محور دوران نبتون بزاوية 30 درجة (وهذا بناءً على ميله عن مداره حول الشمس، حيث أن محوره يميل 30 درجة عن الوضع العمودي له مع المدار).
التركيب والغلاف الجوي[عدل]
يَعتقد العلماء أن كوكب نبتون يتكون أساسا من الهيدروجين والهليوم والماء وسيليكات، و نبتون هو كوكب غازي كثافته ليست كبيرة، وبالتالي فليس له سطح صلب يُمكن المشي عليه، بينما الكواكب الصخرية المكوّنة من الصخور – مثل الأرض – هي صلبة والمشي عليها مُمكن. تتصاعد سحب كثيفة فوق كوكب نبتون تغطي سطحه وتجعل رؤيته صعبة. وفي نواته تكون الغازات مضغوطة جدا، وهي عبارة عن مزيج من الغازات في طبقة سائلة تحيط بالنواة المركزية للكوكب التي تتكوّن من صخور وثلوج. إن ميل محور نبتون يتسبب في انقسام الكوكب لنصفين من حيث درجة الحرارة، وهما النصفان الشمالي والجنوبي، مما يؤدي إلى التغير في درجات الحرارة وبالتالي تولّد الفصول (أي أنه توجد عليه فصول كما في الأرض).
يُحاط نبتون بطبقة سميكة من الغيوم ذات حركة سريعة، حيث تهب الرياح بسرعة تصل إلى 1.100 كم (700 ميل) في الساعة. الغيوم البعيدة عن سطح نبتون تتألف أساساً منالميثان المتجمد، ويَعتقد العلماء بأن الغيوم التي تقع تحت سحب غاز الميثان داكنة تتألف من كبريتيد الهيدروجين.
الغلاف المغناطيسي لكوكب نبتون يشبه إلى حد كبير الذي يملكه أورانوس، وهو أكبر بكثير من الذي تملكه الأرض مثله في ذلك مثل أورانوس. وتشير نظرية رياضية إلى أن حلقات نبتون تؤثر على حركة الجسيمات في مجاله المغناطيسي.[1]
اكتشافه[عدل]
- مقالة مفصلة: اكتشاف كوكب نبتون
عواصف فوق سطح نبتون: البقعة المظلمة الكبيرة (أعلى),Scooter (السحابة البيضاء الوسطية) و البقعة المظلمة الصغرى(أسفل)
تظهر رسومات غاليلو أنه كان أول من لاحظه في 28 كانون الأول 1612 ومرة ثانية في 27 كانون الثاني 1613 وفي كلتا الحالتين اعتقد غاليلو أنه يراقب نجم ثابت عندما ظهر بوضوح في ظلمة السماء إلى جانب المشتري لذلك لم يعتبر غاليلو على أنه مكتشف نبتون.
و ضع ألكسيس بوفار Alexis Bouvard سنة 1821 جداول فلكية لنبتون جار أورانوس إلا أن النتائج اللاحقة أظهرت انحرفات كبيرة عن جداوله مما قاد بوفارد إلا فرض وجود جسم غير معروف يحدث تغيرات في المدار نتيجة فعل الجاذبية. بدأ جون كوش آدامز (John Couch Adams) في عام 1843 – وهو عالم فلك ورياضيات من جامعة كامبردج – بعمل دراسة حول بعد وكتلة جرم كان يُعتقد أنه يقع خلف كوكب أورانوس (وذلك بناءً على اضطراب في مدار أورانوس). ولقد أكمل آدامز دراساته ومن ثم أرسلها إلى السير جورج بيدل أيري – العالم الفلكي الملكي في إنكلترا – والذي طلب من آدامز توضيح الأمر. وقد بدأ آدامز بإعداد مشروع الرد ولكنه لم يرسله قط لعدم وجود حماسة لحل مشكلة أورانوس.
وفي الوقت نفسه بدأ أوريان يانوش – وهو شاب لم يكن يعرفه آدامز – في العمل على المشروع، وبحلول منتصف عام 1846 استطاع التنبؤ بموعد ومكان ظهور نبتون، وقد كانت توقعاته مشابهة لتلك التي كانت لدى آدامز. وقد قام يانوش بإرسال نتائجه إلى الدكتور “آيري” في مرصد غرنتش، لكن آيري لم يستطع رصده فأرسل طلباً بذلك إلى الفلكي “جيمس تشالّس” في كامبردج ولكنه لم يكن يملك خرائط جيدة لبرج الدلو (وقد كان نبتون فيه آنذاك) ولذلك لم يَستطع رصده. ولم يستطع جيمس إقناع أحد من زملائه بالرصد فأرسل رسالة إلى مدير معهد برلين “جون إنك” يَطلب منه فيها رصد نبتون. فقام بدوره بتكليف فلكيَّين في المعهد بالمهمة، وقد استطاعا رصد الكوكب واكتشافه. وبسبب هذا كله فقد ثار جدل بين الفلكيين بشأن المُكتشف الحقيقي للكوكب، انتهى بتقاسم الشرف بين كل من آدامز ويانوش.[1]
أقمار وأحزمة نبتون[عدل]
يوجد لنبتون 13 قمرا أكبرها هو ترايتون الذي يدور حوله على بعد 354,750 كم (220.400 ميل) منه، ونصف قطره يبلغ حوالي 1350 كم (0.2122 من نصف قطر الأرض). وهو قمر نبتون الوحيد الذي يدور عكس اتجاه دوران نبتون. ترايتون له مدار دائري ويدور حول نبتون مرة كل ستة أيام، ودرجة حرارة سطحه تبلغ حوالي -235 درجة مئوية (390- فهرنهايت). وهناك بعض السخانات على ترايتون بالرغم من برودته الشديدة، اكتشفتها مركبة فويجر أثناء رحلتها الشهيرة.
توجد لنبتون أربعة حلقات، لكن هذه الحلقات أقل كثافة وحجما بكثير من حلقات كوكب زحل، ويبدو أنها تتكون من جزيئات الغبار، وحتى الآن لا يعرف العلماء السبب الذي يجعل انتشار الغبار غير متساو فيها[1].
بلوتو[عدل]
| بلوتو | |||||
|---|---|---|---|---|---|
 أقرب صورة لكوكب بلوتو ملتقطة بواسطة المسبار نيوهورايزونز بتاريخ 14 يوليو 2015
|
|||||
| الاكتشاف | |||||
| المكتشف | كلايد تومبو | ||||
| موقع الاكتشاف | ناسا | ||||
| تاريخ الاكتشاف | 1930 | ||||
| التسميات | |||||
| الأسماء البديلة | مليدىكوارس | ||||
| فئة الكوكب الصغير |
5 | ||||
| خصائص المدار4476 | |||||
| الدهر | J2000 | ||||
| الأوج | 7,311,000,000 كم أو48.871 وحدة فلكية |
||||
| الحضيض | 4,437,000,000 كم أو 29.657 وحدة فلكية |
||||
| نصف المحور الرئيسي | 5,874,000,000 كم أو 39.264 وحدة فلكية |
||||
| الشذوذ المداري | 0.24880766 | ||||
| فترة الدوران | حول نفسه 18 ساعة 26 دقيقة | ||||
| متوسط السرعة المدارية | 5.4 كم/ ثانية | ||||
| زاوية وسط الشذوذ | 123 | ||||
| الميل المداري | 17،151394 ° | ||||
| زاوية نقطة الاعتدال | 90 | ||||
| زاوية الحضيض | 355 | ||||
| الأقمار | شارون، ستيكس، هيدرا، نيكس،كيربيروس | ||||
| الخصائص الفيزيائية | |||||
| الأبعاد | 53 | ||||
| الكتلة | (1.305 ± 0.007) × 10 22كجم | ||||
| متوسط الكثافة | 2.03 ± 0.06 جم / سم 3 | ||||
| جاذبية السطح | 0.658 م / ث 2 | ||||
| سرعة الإفلات | 1.229 كم / ثانية | ||||
| مدة اليوم الفلكي | 113 | ||||
| الميل المحوري | 119.591 ± 0.014 | ||||
| خط العرض الكسوفي القطبي | 144 | ||||
| خط الطول الكسوفي القطبي | 433 | ||||
| بياض | 0،49-0،66 | ||||
|
|||||
| النمط الطيفي | 87 | ||||
| القدر المطلق(H) | -0.7 | ||||
| تعديل |
|||||
مقارنة بين حجم الأرض والقمر وكوكب بلوتو
بلوتو (بالإنجليزية: Pluto) أو أفلوطن هو كوكب قزم يبعد عن الشمس لدرجة أّنّها لا ترى منه إلاّ كنجم نيّر، كما أنه كان أصغر كواكب المجموعة الشمسية التسعة. ولكنالاتحاد الفلكي الدولي قام بإعادة تعريف للمصطلح “كوكب” في 24 أغسطس 2006م، واعتبر بلوتو كوكباً قزماً، ليصبح عدد كواكب المجموعة الشمسية ثمانية. له قمر شارونوحجمه يبلغ ثلثي حجم بلوتو تقريبا بالإضافة إلى قمرين صغيرين. كان الرومان يعتقدون أن الإله بلوتو هو إله العالم السفلي وهو مكافئ للفظ الروماني “Hades” والذي يعني “غير معروف المنشأ”، ويحمل الحروف الأولى من الفلكي المعروف Percival Lowell، وفي كل من اللغات الصينية واليابانية والكورية يعني “نجمة ملك الموت Star of the King of the Dead”، وفي اللغة الفيتنامية هو اسم آخر لياما Yama أو حارس جهنم كما يعتقدون في المعتقدات الهندوسية.
لو كنت إفتراضاً فوق بلوتو ووزنك فوق الأرض 70 كيلوجرام فسيصبح وزنك 4 كيلوجرام، وحجم بلوتو يصغر عن أحجام سبعة أقمار في المجموعة الشمسية. ومن شدة صغره لا يعتبره كثير من علماء الفلك من الكواكب بل حاول البعض اعتباره تابعا لنبتون. تبلغ متوسط درجة حرارته –234 درجة مئوية وجوّه مكوّن من الميثان والنيتروجين.
طلقت من الأرض في 19 يناير 2006 ووصلت المركبة الفضائية نيوهورايزونز لكوكب بلوتو في تاريخ 13 يوليو 2015.[1][2] [3][4] وبذلك يصبح أول مسبار فضائي يحلق فوق الكوكب.[5] وتخطط ناسا دراسة المزيد من التفاصيل لهذا الكوكب عن طريق هذا المسبار. [6]
محتويات
[أخف]
معلومات عن بلوتو[عدل]
- متوســط المســافة مــن الشمس 5914.18 مليون كلم تقريباً.
- أقــرب مســافة للأرض 28.8 وحدة فلكيّة
- متوسط السرعة المدارية 5.4 كم/ ثانية
الدوران[عدل]
- مدة دوران الكوكب حول نفسه 20 ساعة 26 دقيقة
- الدّورة النجمية 164.8 سنوات
- القطـر عنـد خـط الاستواء 2370 كلم
أزمة بلوتو الأخيرة[عدل]
والان أصبحت المناهج خالية من كوكب بلوتو فقد اعتبروه (كويكب) لا كوكب. بدأت الأزمة بعد انتهاء مؤتمر الفلكيين الدوليين IAU حيث كان المقرر أن يقوم العلماء فيه بتحديد مصير لقب بلوتو “الكوكبي”، هل سيظل بلوتو كوكبا أم سيصنف على أنه نوع آخر من الأجرام الفضائية، وانتهى المؤتمر باتفاق “الموجودين” على إسقاط اللقب عن بلوتو ووضع تعريف جديد لمفهوم كلمة “كوكب” يتمثل بشكل رئيسي في وجود نوعين منه (كواكب-Planets) و(كواكب أقزام-Dwarf Planets)
أثار هذا الأمر جدلا واسعا في الرأي العام العالمي – وهو أمر طبيعي-؛ عن تأثير هذا على المناهج الدراسية وما تعلموه طوال حياتهم وتربوا ونشئوا عليه، وانقسموا ما بين مؤيد ومعارض ومحايد. (آن مينارد) في المقال الذي نشرته لتغطية الخبر على موقع National Geographic News حاولت أن تكون محايدة ولكنها لم تستطع كتمان تلك النبرة من الاستنكار في عنوان مقالها “ماذا عسانا نخبر الأطفال؟!”، أما “جون جيبسون” من Fox News فلم يكتف بالتلميح واعترض صراحة في مقاله وبشكل ساخر تماما معلنا لهم أن يفعلوا ما يحلو لهم فبلوتو سيظل في نظره كوكبا ولا شيء يجبره على تغيير قناعاته..
أما كارل ماثيوز -مؤلف موسيقي- أصيب بالإحباط الشديد عندما علم بالخبر وهو في مطار روما، فكارل كان قد ألف مقطوعة موسيقية سماها “Pluto”عام 2000، وأضافها إلى مجموعة من سبع مقطوعات موسيقية تمثل الكواكب السبع الأخرى غير الأرض آنذاك ألفها جوستاف هولست عام 1917 بعنوان “الكواكب”، وقال كارل ماثيوز “كنت أعلم أن ذلك قد يحدث.. حيث أنه كان هناك جدل كبير بشأن حجم بلوتو.. ولكن على الأقل كان كوكبا حينما كتبت المقطوعة”، ويبدو أن المقطوعة الموسيقية (بلوتو) كتب لها البقاء -على الأقل للتاريخ- بعد أن قررت أحد الشركات تسجيلها وستعزفها أوركسترا برلين “الفيلهارموني” بقيادة “سيمون راتال“.
و ظهرت آثار هذا الجدل في أوضح صوره في عالم المدونات الإلكترونية، فمثلا كتبت دولمان في مدونة “هيا نتحدث عن…” تحت عنوان “لا تشعروا بالحزن لأجل بلوتو” أنه قد أدى دوره وترك بصمة واضحة في تاريخ مجرتنا في زمن تتغير فيه الظروف والمعطيات بـ”سرعة الضوء“، وعلى غرار “هايل هتلر” أطلق أحد المدونين الفلبينيين تحية “هايل بلوتو.. ملك الكواكب القزمة وحزام كويبر والمذنبات!!” مقتنعا ومرحبا بالتصنيف الفلكي الجديد
و يبدو أن محبي بلوتو قد يفرحون قريبا مرة أخرى، فقد وصلت الأزمة قمتها عندما بدأت مجموعة أخرى من العلماء حملة مضادة عنيفة على هذا القرار، فهم يرون أن تلاعبا تم في عملية التصويت وقالوا في بيان حملتهم لجمع توقيعات علماء الفلك المعارضين أن 428 عالما فقط هم من قاموا بالتصويت من أصل 10,000 أعضاء تقريبا باتحاد الفلكيين الدوليين وهو ما يفتح الباب للتساؤل عن “الفساد العلمي”.
و في أقل من خمسة أيام، وصل عدد الموقعين على عريضة الاحتجاج هذه 300 عالما من بينهم أشخاص قاموا بدراسة كل كوكب وكويكب في مجموعتنا الشمسية بالإضافة إلى حزام كويبر، وبعضهم شارك في حملات استكشاف مجموعتنا الشمسية التي تمت باستخدام الروبوت، وبوصولهم إلى هذا العدد أغلق المنظمون العريضة معتبرين أنها أدت دورها وأوضحت رسالتهم جيدا للاتحاد، إلا أنهم ظلوا متمسكين بموقفهم :
“We, as planetary scientists and astronomers, do not agree with the IAU’s definition of a planet, nor will we use it. A better definition is needed”
“نحن كعلماء فلك وكواكب لا نوافق على التعريف الجديد الذي أقره اتحاد الفلكيين الدوليين ولن نستخدمه، ونصر على ضرورة وجود تعريف جديد”
وقد تم حذف بلوتو من تصنيف كواكب مجموعتنا الشمسية بسبب صغر حجمه وذلك في يوم 24/8/2006. ويبلغ حجم بلوتو أقل من خمس حجم الأرض.
إرسال ناسا المسبار نيو هورايزونز إلى بلوتو[عدل]
- مقالة مفصلة: نيو هورايزونز
خلال شهر 3 يناير 2006 أطلقت وكالة الفضاء الأمريكية ناسا المسبار نيو هورايزونز من قاعدة كاب كانافيرال بولاية فلوريدا محمولا على صاروخ عملاق من طراز لوكهيد مارتن أطلس 5 وقد زود الصاروخ بخمسة محركات إضافية تعمل بالوقود الصلب ويزن المسبار 454 كغم وتبلغ تكلفته أكثر من 650 مليون دولار أمريكي وينطلق بسرعة 75600 كم في الساعة وسيقوم المسبار بالدوران حول كوكب المشتري وذلك للاستفادة من قوة الجاذبية ومنح المسبار قوة إضافية حيث سيزيد ذلك من سرعة المسبار إلى 21 كم في الثانية ويتوقع أن يصل المسبار نيو هورايزونز إلى كوكب بلوتو بعد عشرة أعوام ليلتقط أول صور لبلوتو وأقماره وسوف يقوم بجمع البيانات وستظهر أولى الخرائط وذلك قبل ثلاثة أشهر من الاقتراب من كوكب بلوتو وأقماره وسيقوم المسبار بقياس انبعاثات الأشعة فوق البنفسجية من الغلاف الجوي لبلوتو وصل المسبار الى محيط بلوتو يوم 13 يوليو 2015 و قام بأرسال صورة عالية الدقة.
لمحات من تاريخ بلوتو[عدل]
هذه الأزمة ليست غريبة على بلوتو بالرغم من صغر حجمه، فتاريخه أقل ما يوصف به أنه مثير، نبدأ باسمه الذي اختارته له فتاة عمرها آنذاك 11 معهد لويل للبحث الفلكي ومديره “فيستو ميلفن سليفر” الذي طلب منه “كلايد تومبو” -مكتشف الكوكب- أن يقترح له اسما بسرعة قبل أن يفعل ذلك شخص آخر، واقترحت مطلقته اسم “زيوس Zeus” ثم “لويل Lowell” وأخيرا اقترحت اسمها، ولم يلق أي منهم القبول، وتم اقتراح أسماء أخرى مثل “كروناس Cronus” و”مينيرفا Minerva” وكانا مرشحين بقوة، وطرح الاسم “بلوتو Pluto” لأول مرة من فتاة كانت في أوكسفورد بريطانيا اسمها “فينيتيا باير Venetia Phair” في حوار مع جدها “فالكونر مادان” أحد العاملين بمكتبة تابعة لجامعة أوكسفورد الذي بدوره قام بتمريره إلى الدكتور “هيربرت هول تيرنر Herbert Hall Turner” ليصل إلى زملائه في أمريكا، وبعد مناقشات استقر به المطاف اسما للكوكب الأول من مايو 1930.
بلوتو ذلك الكوكب غير المعروف النشأة والذي تختلف طبيعته عن بقية كواكب مجموعتنا الشمسية بعد اكتشافه مباشرة توقع العلماء أنه سيتفتت في غضون عشر سنوات على الأكثر، إلا أنهم فوجئوا به يزداد كثافة وقوة مما جعلهم يعيدون حساباتهم أكثر من مرة.
و كان بلوتو في البدء الكوكب الثامن في بعده عن الشمس، إلى أن تقاطع مداره مع مدار كوكب نبتون وتخطاه ليصبح ترتيبه التاسع ويتوقع العلماء أنه سيظل كذلك لمدة 228 عاما على الأقل منذ تخطيه لنبتون في تسعينات القرن الماضي.
كوكب بلوتو ودورانه حول الشمس[عدل]
إن بلوتو يدور حول الشمس مدار بيضاوي شاذ غير ثابت ويبتعد كثيراً عن دائرة مسير الشمس، فسبب دوران الكواكب حول الشمس عكس عقارب الساعة ناتج عن دوران الشمس حول نفسها وبالتالي تسحب معها بقية الكواكب في نفس اتجاه دورانها بواسطة الجاذبية التي فيها.
اتفاقية طرد بلوتو[عدل]
بعد أن وافق علماء الفلك العالميين بالإجماع على تعديل اقترحته الهيئة التنفيذية للاتحاد الدولي للعلوم الفلكية يقضي بتصنيف الكواكب نوعين “كواكب كلاسيكية وكواكب أقزام”. وبعد هذا التعديل فإن كوكب بلوتو المصنف بين أقزام الكواكب لم يعد كوكبا كامل الصفة، ومن ثم أصبحت المجموعة الشمسية مكونة من ثمانية كواكب وليس تسعة هي: عطارد والزهرة والأرض والمريخ والمشتري وزحل وأورانوس ونبتون. وقد احتجوا بطردهم لبلوتو هو أنه إن كان من الكواكب السيارة فينبغي أن يكون أكبرها حجماً أو قريب من حجم نبتون وأورانوس لأنه أبعدها عن الشمس، كما ينبغي أن يدور حول الشمس من اليمين إلى اليسار كحال بقية الكواكب، فسبب دوران الكواكب حول الشمس ناتج عن دوران الشمس حول نفسها وبالتالي تسحب معها بقية الكواكب في نفس اتجاه دورانها بواسطة الجاذبية التي فيها، فكيف صار بلوتو شاذاً عن باقي الكواكب السيارة؟ وإذا حاولنا تعليل دورته فيعتقد أنه يدور حول نبتون كما يدور القمر حول الأرض أو أنه كان تابعاً لنبتون ثم انفصل عنه أيضا هو يختلف كثيراً عن الأجسام الأخرى التابعة للنظام الشمسي الصخرية “عطارد، الزهرة، المريخ” أو الغازية “المشتري، زحل، اورانوس، نبتون” والتي تتبع مداراً دائريا حول الشمس، غير أن بلوتو مكون من الجليد ولو كان كوكبا لكان غازي ومداره غير دائري تماماً، وطويل جداً حيث تستغرق دورته حول الشمس 247 عاما.
فمصطلح كوكب أصبح يطلق على كل جرم سماوي له شكل مكور بسبب الجاذبية الخاصة به وله مدارا حول الشمس لايتقاطع مع مدار كوكب آخر ،وبلوتو يخالف هذه القاعدة إذ يتقاطع مع مدار نبتون.
هناك حجة أخرى لطرد بلوتو من كواكب المجموعة الشمسية وهي قانون بود في حساب البعد بين الكواكب، نستطيع بواسطته أن نحدد بعد كل كوكب عن الشمس، وقد جاء القانون كما يلي: بأن نوزع الأرقام التالية : 0 – 3 – 6 – 12 – 24 – 48 – 96 – 192 وهي كما ترون متتالية هندسية، على الكواكب بحسب ترتيبها: بحيث يأخذ عطارد الرقم 0، ويأخذ الزهرة الرقم 3، وتأخذ الأرض رقم 6، ويأخذ المريخ رقم 12، ويأخذ المشتري رقم 48، ويأخذ زحل رقم 96. فعندما نضيف رقم 4 إلى كل هذه الأرقام، ومن ثم نقسمها على 10 فإن الناتج سيكون بعد الكوكب عن الشمس مقدراً بالوحدة الفلكية التي تساوي بعد الأرض عن الشمس وقدرها بـ 149.6 مليون كيلومتر. لقد ظهر هذا القانون بالقرن التاسع عشر، ونشأ جدل كبير على صحته وذلك لأن الرقم 24 والرقم 192 غير موجودين لعدم وجود كوكب يقابلهما، لذلك حكموا بأن قانون بود غير صحيح. لكن لاحقاً ثبتت صحته بعد أن تم اكتشاف حزام الكويكبات الموجود بين المريخ والمشتري والذي أخذ الرقم 24، واكتشاف كوكب أورانوس الذي أخذ الرقم 192. وفيما يلي مقارنة ما بين نتائج بود والنتائج الحقيقية حسب القياسات الفلكية مقدرة بالوحدة الفلكية:
| نتائج بود | النتائج الحقيقية | |
|---|---|---|
| عطارد | 0.4 | 0.39 |
| الزهرة | 0.7 | 0.72 |
| الأرض | 1 | 1 |
| المريخ | 1.6 | 1.52 |
| المشتري | 5.2 | 5.2 |
| زحل | 10 | 9.54 |
| أورانوس | 19.6 | 19.19 |
| نبتون | 38.8 | 30.07 |
| بلوتو (كوكب قزم حالياً) | 77.2 | 39.5 |
وبذلك نجد بأن بود قد اقترب اقتراباً كبيراً من النتائج التي جاءت بها القياسات الفلكية. لكن لو طبقنا قانون بود على كوكبي نبتون وبلوتو لوجدنا أن هناك فارق بين النتائج : نبتون 38.8 بينما النتيجة الحقيقية هي 30.07 بلوتو(كوكب قزم حالياً) 77.2 بينما النتيجة الحقيقية هي 39.5 ومع ذلك فقد أقر العلماء على صحة قانون بود، وقد برروا عدم انطباق القانون على كوكبي نبتون وبلوتو إلى شذوذ في دوران بلوتو حول الشمس، وهذا الشذوذ أثر أيضاً في دوران نبتون حول الشمس. أيضا عند الحديث عن ميل الكواكب على دائرة البروج نجد أن جميع الكواكب تسبح في نفس المستوى تقريباً فجميعها تسير بقرب خط البروج وهي منطقة نطاق البروج وهي منطقة في السماء تبعد عن خط البروج 9 درجات في كلا الاتجاهين وينحصر في هذه المنطقة سير الكواكب والقمر سيما بلوتو الذي يبتعد حتى 18 عن خط البروج كحال بقية الكويكبات، ولو نظرنا إلى مدة مكوثه في البروج لوجدناه غير ثابت فكل كوكب له مدة مكوث معينة عطارد 17 يوم والزهرة 24والمريخ 42 والشمس 30 والمشتري 394 وزحل سنتان ونصف وأورانوس 6 سنين ونبتون 14 سنة الا بلوتو الذي تتراوح فترته بين 11 سنة و32 سنة وهذا يجعل منه يخالف قوانين الهندسة الفلكية الفيزيائية التي تتطلب الدقة والثبات
القمر كارون Charon
إريس[عدل]
| إريس | |
|---|---|
 |
|
| المكتشف | مايكل براون، Chad Trujillo، دافيد ربينويتز |
| تاريخ الاكتشاف | 21 أكتوبر 2003 |
| خصائص المدار | |
| متوسط السرعة المدارية | 3.436 km/s. |
| الميل المداري | 44.19° درجة. |
| قطر زاو | 2400±100 كم |
| الخصائص الفيزيائية | |
| الكتلة | 16.7(× 1021 كغم) |
| متوسط الكثافة | 2.3(× 103 غ/م³) |
| جاذبية السطح | ~0.8 m/s2. |
| سرعة الإفلات | 1.3 كم/ث. |
| الحرارة | 42 كلفن |
| تعديل |
|
مدار كوكب إريس (بالأزرق).
إريس هو ثاني كوكب قزم في النظام الشمسي، وكان قد أطلق عليه اسم الكوكب العاشر، إبان بداية اكتشافه. وينحدر إريس من التصنيف الفرعي “الكواكب القزمة“، والتي يعتبر كوكب بلوتو أحدها، بالإضافة إلى كوكب سيريس. كان الكوكب يعرف باسم ” 2003UB313 ” وكذلك ” Dysnomia “، وقد استبدل الاتحاد الفلكي الدولي اسم الكوكب رسمياً إلى ” إريس ” (رقم 136199) بقرار صدر في 13 سبتمبر 2006. اقترح الاسم بواسطة فريق مكتشفي الكوكب.
محتويات
[أخف]
اكتشاف الكوكب[عدل]
اكتشف الكوكب في 15 يناير 2005 بواسطة بيانات جمعت من قبل ثلاثة أشخاص هم براون، وتروجيلو، ورابينويتز في مرصد بالومار, وقد تم اكتشافه باستخدام مقراب يعملبموجات الراديو وفد أطلقوا عليه اسم ” 2003UB313 “.
سبب تسميته[عدل]
إريس سبب التعريف الجديد للكواكب[عدل]
أدى اكتشاف كويكب إريس إلى خلاف شديد بين العلماء حول تعريف “الكوكب“، ما أدى إلى طرد كوكب بلوتو من عالم الكواكب. وقرر الاتحاد الدولي لعلماء الفلك أن يطلقوا اسم “إريس” على الكويكب الجديد.
ونظراً للضخامة النسبية لكويكب إيريس مقارنة ببلوتو، وصفه مكتشفوه وناسا بأنه الكوكب العاشر للمجموعة الشمسية في بادئ الأمر. وأدى هذا، بالإضافة إلى أمور تتعلقبأجرام سماوية مشابهة له في الحجم اكتشفت لاحقاً، إلى تحفيز الاتحاد الفلكي الدولي (IAU) لتعريف مصطلح الكوكب لأول مرة. وفقاً للتعريف الجديد، أصبح إيريس كوكباُ قزماًبالإضافة لكل من: بلوتو، سيريس، هوميا، وماكي ماكي.
لماذا إريس بالذات[عدل]
“إريس” هي إلهة الصراع, الخلاف والنزاع إريس في الميثولوجيا الإغريقية. كانت تثير الغيرة والحسد لتسبّب القتال والغضب بين الرجال. لم يتم دعوتها في عرس بليوس وثيتمس خوفا منها بأن تقوم بدب النزاع بين المدعويين وعندما اكتشفت إيريس ذلك قامت بإلقاء تفاحة بين حاضري العرس كتب عليها ” إلى الأجمل ” مما أدى بالنهاية إلى دب الشقاق بين الحاضرين فما كان منهم إلى أن التجئوا إلى باريس ليحكم بينهم مما أدى إلى حربحصار طروادة وقد عرفت هذه التفاحة باسم تفاحة الشقاق.
معلومات عن كوكب إيرس[عدل]
- الاسم : إريس.
- منطقة النظام الشمسي : القرص المبعثر.
- نصف قطر المدار : 67.67 و.ف.
- الزمن المداري (مدة دورانه حول الشمس) : 557 سنة أرضية, (1 سنة إريسية = 557 سنة أرضية).
- متوسط السرعة المدارية : 3.436 km/s.
- الميلان إلى المستوى المداري : 44.19° درجة.
- الاختلاف المداري : 0.442.
- المميز الكوكبي : 0.1.
- القطر الاستوائي النسبي : 0.19 من قطر الأرض.
- القطر الاستوائي : 2400±100 كم.
- الكتلةالنسبية : 0.0025 من كتلة الأرض.
- الكتلة : 16.7( × 1021 كغم).
- الكثافة : 2.3( × 103 غ/م³)
- جاذبية السطح : ~0.8 m/s2.
- سرعة الإفلات : 1.3 كم/ث.
- الميل المحوري : ؟؟؟.
- مدة الدوران حول المحور : ~0.3 يوما أرضيا أي أنه يدور حول نفسه في ثمان ساعات.
- الأقمار : 1 (ديسنوميا).
- الحرارة : 42 كلفن.
- الغلاف الجوي : انتقالي?.
أقماره[عدل]
لإريس قمر كان يسمى ” S2005(2003UB313)1 “. يعرف الآن باسم ديسنوميا.
الاسم “ديسنوميا” كان اسم ابنة الإلهة الإغريقية إريس، وقد قبل بالإجماع كاسم للقمر التابع لكوكب إريس بواسطة أعضاء WGPSN، وقد اقترح الاسم مايك براون نيابة عن فريق مكتشفي الكوكب
Published: Mar 8, 2016
Latest Revision: Mar 8, 2016
Ourboox Unique Identifier: OB-117959
Copyright © 2016
