موسوعة المجموعة الشمسية وكواكبها

هناك
العديد من الأجسام التي توجد في النظام الشمسي وتصنف إلى عدة تصنيفات
مختلفة، بعض تلك التصنيفات أقل وضوحاً من غيرها. الأجسام حسب تصنيف
الموسوعة، هي:

• نجمة واحدة: وهي الشمس. وهي واحدة من أكثر من 200 مليار نجمة في مجرتنا درب التبانة، وتحتل الشمس مركز نظامنا الشمسي، وتكون 99.86% من كتلته.
• الكواكب السّيّارة: وهي ثمانية كواكب، وهي على التوالي حسب بعدها عن الشمس: عطارد - الزهرة - الأرض - المريخ - المشتري - زحل - أورانس - نبتون .
• السّيّارات القميئة كـبلوتو و سدنة.
  
  
  1. الأقمار أو السّواتل : الأقمار أو التوابع الطبيعية وهي أجسام مختلفة الاحجام ولها مدار حول كوكب.
  2. السواتل: وهي أجسام صغيرة صنعها وأطلقها الأنسان وتدور حول الكواكب وخصوصاً الأرض.
  3. مخلفات فضائية صناعية، وهي بقايا أو حطام أقمار صناعية ومركبات ومحطات فصائية من صنع البشر، وهذه منتشرة بالغلاف الجوي حول كوكب الأرض.
  4. غبار و جسيمات صغيرة أخرى تدور في مدار الكواكب.
  5. الكويكبات: وهي الأجسام التي تكونت منها الكواكب، وهي عبارة عن أجسام أصغر من حجم الكوكب
     تكونت في بداية تكون النظام الشمسي وهي غير موجودة الآن بشكل واضح.
     ويستخدم المصطلح أحياناً للأشارة للنيازك والمذنبات أو الجسيمات التي
     قطرها أقل من 10كم.
  </li>
  
• النيازك: ملايين من الأجسام الصخرية مختلفة الأشكال والأحجام تدور في مدار حول الشمس بين مداري المريخوالمشتري، وتتواجد على طول مدارها وبذلك تشكل ما يشبه الحزام ولهذا سمي هذا المدار بحزام الكويكبات.
• المذنبات: وهي أجسام تدور حول الشمس في مدارات إهليليجيّة الشكل يصل بعضها إلى ما بعد حدود نظامنا الشمسي وعند اقتراب أحدها من الشمس يتسامى الجليد الذي يكسوه متحوّلا مباشرة إلى بخار مخلفا سحابة على شكل ذنب.

تنقسم كواكب مجموعتنا الشمسية إلى قسمين يفصل بينهما حزام الكويكبات:

• الكواكب الداخلية: وهي أربعة: عطارد، الزهرة، الأرض، والمريخ.

تاريخ رصد المجموعة الشمسية :

كان
الفلكيون القدماء مشغولين بمحيط الفضاء منذ آلاف السنين. فلاحظوا نقطا
مضيئة تتجول بين النجوم في السماء فأطلقوا عليها الكواكب السيارة .
وأطلقوا عليها أسماء رومانية هي :

• Jupiter(المشتري) ومعناه ملك الآلهة .
  
• Mars( المريخ) ومعناه إله الحرب .
  
• Mercury(عطارد) ومعناه بالرومانية رسول الآلهة .
  
• Venus(الزهرة ) ومعناها بالرومانية إله الحب والجمال .
  
• Saturn (زحل) ومعناه أبو جوبتر وإله الزراعة .
  

وقد لاحظ الفلكيون القدماء الكويكبات و الشهب التي لها ذيل متوهج وهي تتهاوي . وأطلق عليها العرب النجمة أم ذيل .
وكان القدماء يعتقدون أن الأرض مركز الكون. وكل النجوم بما فيها الشمس تدور حولها . لكن كوبرنيقوس (Copernicus) في القرن 16 أثبت بما لايدع مجالا للشك أن الأرض والكواكب في مجموعتنا الشمسية تدور في محيطاتها حول الشمس . ولم يصدقه علماء الفلك حتي جاء إسحاق نيوتن ووضع قوانين الحركة .
قد تبدو الأرض لنا أنها مكان جميل وكبير. بينما كوكب المشتري أثقل منها 317 مرة و كوكب زحل يكبرها وزنا 95 مرة. ورغم كبر هذه الكواكب نجد أن الشمس تضم وحدها 99,98% من كتلة المجموعة الشمسية لشدة جاذبيتها. والشمس تكبر عن الأرض حوالي 109 مرة في الحجم. وبعد إختراع التلسكوب (المقراب) أكتشفت ثلاثة كواكب في المجموعة الشمسية وهي كوكب أورانوس (عام 1781) وكوكب نبتون (عام 1864) وكوكب بلوتو (عام 1930). كما إكتشفت آلاف من الأجسام الصغيرة الحجم كالمذنبات والكويكبات.
ويطلق علي الأربعة كواكب القريبة من الشمس
( عطارد والزهرة والأرض والمريخ ) بالكواكب الأرضية لأحتواء سطحها على
قشرة صخرية وهذه الكواكب الأربعة الصخرية والتي يطلق عليها الكواكب
الأربعة الأرضية صغيرة نسبيا وهي مكونة من نفس المواد الموجودة فوق الأرض. الكواكب الأربعة فيما وراء مدار المريخ وهي المشتري وزحل وأورانوس ونبتون
يطلق عليها الكواكب العملاقة الغازية لأحتوائها على عناصر غازية في أغلب
تكوينها ولا وجود للقشرة الصخرية الشبيهة بالأرض. تصنف الكواكب أيضا حسب
خواصها الطبيعية. فالكواكب الأربعة الأرضية عطارد والزهرة والأرض والمريخ يطلق عليها الكواكب الشبيهة بالأرض أو الكواكب الداخلية لأن مداراتها داخل مدار الأرض حول الشمس.
وهي ثقيلة وصغيرة الحجم وصخرية القشرة وجامدة وفي قلبها مصهورات معدنية
ماعدا عطارد فجوه غازي يتسرب منه العناصر الخفيفة لضعف قوة جاذبيته. على
عكس الكواكب العملاقة الغازية التي تقع وراء مدار الأرض والتي يطلق عليها
الكواكب البرجيسيّة Jovian
Planets - حيث إن أحجامها وكتلها كبيرة لكن كثافتها قليلة - يعتبر كوكب
المشتري أثقل الكواكب مجتمعة، فكتلته أثقل من الأرض 318 مرة وحجمه أكبر من
حجمها 1300 مرة مما جعل كثافته أقل وتعادل ربع كثافة الأرض. كوكب زحل
كتلته تعادل 95 مرة وزن الأرض وكثافته أقل من كثافة الماء التي تعادل 1
جم/ سم3. فالكواكب الغازية العملاقة جوها كثيف ويتكون من الهيدروجين
ومركباته والهيليوم. تتكون هذه الكواكب من غازات وسوائل وليس فيها ماء
ولها حلقات حولها وأقمار عديدة. هذه الحلقات مكونة من غازات الهدروجين والهيليوم وجليد الماء وأمونيا وميثان وأول أكسيد الكربون.
أبعد الكواكب التسعة كوكب بلوتو
وهو أصغرهم ولكنه مغطى بالجليد الصلب بنسبة أكبر من الكواكب الأرضية
الأربعة. وهو يوجد على حافة المنظومة الشمسية. يصنفه الكثيرون مذنبا كبيرا
وليس كوكبا؛ لأن مكوناته أشبه بمكونات المذنب الذي يتكون عادة من جليد وصخور ولكن مداره يختلف تماما عن مدارات المذنبات وبقية الكواكب.
كما أن هذه الكواكب الأرضية يطلق عليها الكواكب السفلية أو الكواكب الداخلية، لأن مداراتها تقع بين الأرض والشمس، بينما الكواكب العملاقة الغازية يطلق عليها الكواكب العليا لأن مداراتها خلف مدار الأرض. والكواكب الأرضبة الأربعة عطارد والزهرة والأرض والمريخ تشبه الأرض في أحجامها ومكوناتها الكيماوية وكثافتها. ولكن فترة دورانها حول نفسها متباينة. فبينما نجد المريخ والأرض يدور كل منهما حول نفسه دورة كاملة كل 24ساعة نجد الزهرة تدور حول نفسها في 249 يوم.
الكواكب البعيدة العملاقة :
والكواكب العملاقة الغازية كالمشتري وزحل وأورانوس ونبتون
نجدها أكبر حجما من الكواكب الأرضية وغلافها الجوي سميك وغازي. وكثافتها
أقل ومدة دورانها حول نفسها تتراوح ما بين 10ساعات للمشتري و15ساعة
لنبتون. يتسبب هذا الدوران السريع في تفلطح القطبين بنسبة 2% -10% مما
يجعل الكوكب بيضاويا.
كل الكواكب وبعض الأقمار لها جو محيط بها. فكوكب الأرض جوها المحيط بها يتكون أساسا من الأوكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون. وكوكب الزهرة جوه به نسبة عالية وكثيفة من غاز ثاني أكسيد الكربون وآثار من الغاز السام ثاني أكسيد الكبريت مما يصعب الحياة به. بينما جو كوكب المريخ به غاز ثاني أكسيد الكربون بنسبة قليلة. لكن كواكب زحل وأورانوس ونبتون ففيهم نسبة عالية من غازي الهيدروجين والهليوم.
يترقرق جو عندما يقترب بلوتو من الشمس لكنه يتجمد وينكمش ويسلك سلوك المذنب في دورانه عندما يبتعد عنها في مداره.
لو
قدًر لك وزرت كوكبا من الكواكب التسعة فإن عمرك ووزنك سيختلف فوقه. لأن
لكل كوكب جاذبيته الخاصة وسنينه وأيامه التي تختلف مدتها من كوكب لآخر.
كما أنه يختلف في ضغطه الجوي وطول مداره حول الشمس وجاذبيته وحرارته ومكونات جوه وكثافته.
أقمار المجموعة الشمسية :
ويوجد أكثر من 300 قمر تدور حول كواكبها المختلفة في مجموعتنا الشمسية وهي تتراوح في حجمها بين أجسام أكبر من قمرنا إلى أجسام صغيرة وكثير من هذه الأقمار قد إكتشفتها المركبات الكوكبية الفضائية وصورتها.
بعضها لها جو محيط كقمر تيتان حول زحل وأخرى جوها عبارة عن مجالات مغناطيسية كقمر جينميد حول كوكب المشتري والذي يعتبر من أكثر الأقمار نشاطا بركانيا في المجموعة الشمسية.
سطح القمر أوروبا حول كوكب المشتري
متجمد بينما قمره جينميد يشهد حركة في الصفائح الجليدية بسطحه. بعض
الأقمار حول الكواكب عبارة عن مذنبات أسرتها جاذبية الكوكب نفسه وأعتبرت
أقمارا تابعة لكواكبها كقمري فوبوس وديموس حول المريخ، وأقمار عدة حول كوكب المشتري وقمر فوب حول كوكب زحل وأقمار كوكب أورانوس الجديدة وقمر كوكب نبتون نيريد.
منذ عام 1610م، وحتى عام 1977م، كان يظن أن كوكب زحل هو الكوكب الوحيد الذي له حلقات حوله. ولكن حاليا نعرف أن الكواكب (المشتري وأورانوس ونبتون) لها نظام حلقي بالإضافة إلى كوكب زحل الذي هو أكبر الكواكب الحلقية. مكونات هذه الحلقات تختلف في الحجم من الغبار والصخور والقطع الثلجية. وأبرز ما يلاحظ لحلقات كوكب زحل وجود الحلقات الممتدة حوله على شكل حزام من الصخور وأعداد هائلة من الأقمار
الصغيرة التي تدور حول الكوكب، وتبلغ كثافة الحلقات بضعة كيلومترات لكنها
تمتد على مدار الكوكب مئات الألوف من الكيلومترات، وهي تشبه دائرة صحن
كبير جدا مكون من آلاف التوابع الطبيعية الأقمار الصغيرة.
معظم الكواكب لها مجالات مغناطيسية تمتد في الفضاء حول كل كوكب وهذه المجالات تدور مع دوران الكوكب نفسه لتكنس معها الجسيمات المشحونة حوله. الشمس لها أيضا مجالها المغناطيسي حولها والذي يجذب كل المجموعة الشمسية نحوها.
وتبين مؤخرا إن جميع كواكب مجموعتنا الشمسية لها أقمار عدا كوكبي عطارد والزهرة.
حزام كيوبر :
في عام 1951 إقترح الفلكي جيرارد كيوبرGerard Kuiper أن المذنبات
المنتظمة ذوات القترة القصيرة لابد إنها قدمت من منطقة أو مكان ما بعد
الكوكب نبتون، وأقترح أن هناك ركام وبقايا من النظام الشمسي ما تزال هناك.
هذه الفكرة تعززت بإدراك العلماء بأنه ولابد من تواجد مجموعة منفصلة من المذنبات (اطلق عليها مسمى عائلة المشتري) هذه المجموعة تتصرف بنحو مختلف عن تلك المذنبات التي تأتي من المسافات البعيدة جدا لغيمة أورت Oort، كما إنها تدور حول الشمس في فترة زمنية أقل من عشرون عاما (مقابل 200 مليون عاما لما في سحابة اورت)، وبسبب أن مداراتهم تقع قرب مدار الأرض حول الشمس، وبالإضافة إلى أن كل تلك المذنّبات تدور حول الشمس وفي نفس الإتجاه مثل باقي كواكب المجموعة الشمسية.
وتأكدت فرضية كيوبر في أوائل الثمانينات عندما أستخدم الحاسوب
في أعمال محاكاة تكون النظام الشمسي، وطبقا لهذه المحاكاة فإن هناك قرص من
الحطام يمكن أن يتشكل طبيعيا حول حافة النظام الشمسي، وطبقا لهذه المحاكاة
فإن الكواكب تتكتل بسرعة في المنطقة الداخلية من المحيط النجمي للشمس، والحطام المتبقي سوف يبعد ويتجمع بتأثير جاذبية الشمس، وبذلك فإن المنطقة التي ما بعد نبتون (آخر العمالقة الغازية) يجب أن تكون هي حقل الحطام للأجسام المبعثرة والمتجمدة التي لم تلتئم لتشكيل كواكب.
وظل
حزام كيوبر نظرية صحيحة نظريا دون وجود دليل مادي يدعمها حتى عام 1992 عند
تم كشف جسم يبلغ قطره 240 كيلومتر ( سمى 1992QB1 ) في منطقة الحزام
المشكوك فيها، وتبع ذلك اكتشاف عدة أجسام بأحجام مماثلة لتؤكد وجود هذا
الحزام، وبسرعة أصبحت النظرية حقيقة علمية.
لهذا فإن حزام كيوبر هو منطقة في الفضاء على هيئة قرص تقع بعد مدار نبتون وعلى بعد حوالي 50 وحدة فلكية، وتحتوي على الآلاف من الأجسام المتجمدة الصغيرة، وهو يعتبر مصدر مذنبات الفترة القصيرة.
ويعتبر
حزام كيوبر مهما لدراسة النظام الشمسي حيث إن يحتمل أن أجسام حزام كيوبر
هي بقايا بدائية جدا من المراحل المبكرة لتكون النظام الشمسي، وكما يعتقد
على نحو واسع بأنه مصدر مذنبات الفترة القصيرة، ويعتبر كمخزن لهذه الأجسام.
ويعتقد
بعض العلماء بأن تريتون وبلوتو مع قمره كارون مجرد أمثلة لأجسام من هذا
الحزام، وكان أول جسم من حزام كيوبر إكتشف في عام 1992.
وطبقا
للدراسات فيتوقع وجود ما يزيد عن مئة ألف جسم في هذا الحزام يتعدى قطرها
الخمسون كيلومتر علاوة على بلايين المذنبات التي تدور هناك، وقدر العلماء
كتلة الحزام بعشر مرات كتلة الأرض. والحزام يتكون من جزء داخلي على بعد حوالي 50 وحدة فلكية وجزء ثان خارجي تتوزع أجسامه على بعد 100 وحدة فلكية.
لماذا تدور الكواكب والنجوم ؟
حقيقة الكواكب والنجوم تتكون من تجمعات مكثفة ومنكمشة من سحب هائلة من الغازات والغبار بين النجوم.
وهذه المواد في هذه السحب في حركة دائمة حتى السحب نفسها في حركة لتدور
نحو تجمع جاذبية المجرة. نتيجة لهذه الحركة تبدو السحابة عندما نراها من
نقطة قرب مركزها وهي تسير ببطء. هذا الدوران يمكن وصفه بأنه عزم زاوي Angular
Momentum وهو مقياس ثابت لحركة هذه الأجسام الفضائية ولا يتغير. وهذا
الثبات في العزم الزاوي يشرح لنا كيف أن الراقصين على الجليد يدورون بحركة
سربعة مغزلية فوقه عندما يضم الراقص ذراعيه ليكونا على مقربة من محور حركة
دوران الجسم وكلما إقترب الذراعان زادت السرعة مع الإحتفاظ بشدة العزم
الزاوي. عندما يبسط الراقص ذراعيه تقل السرعة كنتيجة نهائية للحركة
المغزلية. هذا نجده واضحا في لعبة (المغزل)التي يلعبها الأطفال. هذا
الدوران المغزلي لسحابة داخل مجموعة نجمية يجعلها تتقلص على ذاتها وتحمل
معها جزءا من العزم الزاوي الأصلي. هذه السحب الدوارة تنبسط مكونة أقراصا
تتجمع أجسامها وتتكثف لتكون النجوم الكواكب الدوارة. ولاشك أن لكل كوكب سنته ويومه. واليوم يحدد مدته الفترة التي يدور فيها الكوكب حول نفسه. فالأرض تدور حول نفسها مرة كل 24 ساعة حتى هذا اليوم. فيومها يعادل 24 ساعة. والسنة لكل كوكب تعادل عدد الأيام التي يدور فيها الكوكب دورة كاملة في مداره حول الشمس. لهذا فالأرض سنتها تعادل 365 يوما وربع يوم .
لماذا
مدارت الكواكب حول الشمس منتظمة؟ ولماذا تقع في نفس المستوى؟ ولماذا تدور
في نفس الإتجاه في مدارات تقريبا دائرية؟ كل هذا سببه قوة جاذبية الشمس
وهي القوة السائدة في المجموعة الشمسية. وتعتبر الوحدة
القياسية(Astronomical Unit) ،(AU)، هي الوحدة الفلكية التي يقاس بها
المسافة بين الكوكب والشمس. والوحدة الفلكية الواحدة(1AU) هي متوسط المسافة بين الأرض والشمس. فبينما كوكب عطارد يبعد عن الشمس 0.39 AU نجد كوكب بلوتو
يبعد عنها39 AU. لهذا نجد سنة عطارد تعادل 88 يوما أرضيا لقربها من الشمس
وسنة كوكب بلوتو تعادل248 يوما أرضيا يدوران فيها دورة كاملة حول الشمس.
وبينما نجد الأرض تدور في محورها حول نفسها دورة كاملة كل 24 ساعة نجد
كوكب المشتري يدور حول نفسه في أقل من 10 ساعات أرضية بينما كوكب الزهرة
يدور حول نفسه مرة كل 243 يوما أرضياحيث يدور من الشرق للغرب .