النظام الشمسي (Solar System)

المجموعة الشمسية، مجموعة من النجوم السماوية تسبح في الفضاء تعرف باسم المجموعة الشمسية
تاريخ النشر: 28/03/2017
آخر تحديث: 18/06/2017
صورة لنظامنا الشمسي

أُثير الكثير من الجدل حول حقيقة النظام الشمسي والكثير من الحقائق الأخرى؛ مثل كروية الأرض ودورانها حول الشمس وغيرها، كذلك بنيت الكثير من الخرافات حول التغيرات التي تصيب النظام الشمسي، فيقال بأن العرب حين كانوا يحددون موعد كسوف الشمس؛ كان الفرنسيون يخرجون إلى الشوارع ويصرخون اعتقاداً منهم بأن غولاً سيبتلع الشمس.

النظام الشمسي أو قوة الشمس واحدة من الأسباب التي تجعل الحياة على هذه الأرض ممكنة، كانت وما زالت الجهود كبيرة لتسخير الطاقة الشمسية لخدمة البشرية، فبدأت الحكومات بتكريس جهودها منذ بداية السبعينات. ووُجدت التكنولوجيات التي تعمل على الطاقة الشمسية منذ بداية القرن التاسع عشر.

لكن على الرغم من هذا الدعم الذي طال الاعتماد على الطاقة الشمسية؛ إلا أن نسبة إنتاج الكهرباء (كمثال) في الولايات المتحدة اعتماداً على الطاقة الشمسية هي 1% فقط من إنتاج الكهرباء الكلي، لكن قبل أن نصل إلى هذا التطور بالإنتاج الكهربائي، قد نتساءل كيف بدأت المجموعة الشمسية أو النظام الشمسي؟ وبالأحرى ما هو النظام الشمسي وكيف يعمل؟ هذا ما سنتعرف عليه في هذا المقال.

1

تعريف النظام الشمسي

النظام الشمسي هو نظام الجاذبية الذي يضم الشمس والأجسام التي تدور حولها سواء بشكل مباشر أو غير مباشر، فالكواكب تدور بشكل مباشر حول الشمس، أما القمر فيدور بشكل غير مباشر. تشكل النظام الشمسي قبل 4.6 بليون سنة بعد انهيار الجاذبية لسحابة جزئية بين النجوم، فكانت الغالبية العظمى من كتلة النظام الشمسي من نصيب الشمس، بينما تتوزع النسبة الباقية على الكواكب التي تلتف حولها بشكل دائري.

الكواكب الداخلية هي الكواكب الأصغر حجماً وهم (عطارد، الزهرة، الأرض والمريخ) والتي تتألف أساساً من الصخور والمعادن، أما الكواكب الخارجية فهي الكواكب العملاقة التي تضم (زحل والمشتري) الأكبر حجماً في المجموعة الشمسية واللذان يتكونان من الهيدروجين والهيليوم، أما (أورانوس ونبتون وبلوتو) فهم الكواكب الأبعد والكواكب الجليدية التي تضم بنيتها الماء والغازات مثل الأمونيا والميثان، جميع هذه الكواكب ذات مدارات دائرية تقع داخل قرص مسطح تقريباً يُسمى مسار الشمس.

صورة لنجم الشمس Sun

2

ترتيب وصور كواكب المجموعة الشمسية حسب قربها وبعدها عن الشمس

أولاً: الكواكب الداخلية

هي الكواكب المصطفة من اليسار إلى اليمين: عطارد، الزهرة، الأرض، المريخ، وهي تتألف في معظمها من المعادن المقاومة للحرارة، مثل السيليكات التي تشكل القشور، بالإضافة إلى المعادن مثل الحديد والنيكل والتي تشكل البنية الداخلية لها، وفي نظرة تفصيلية عنها نجد:

1- كوكب عطارد (Mercury)

صورة كوكب عطارد Mercury

هو الكوكب الأقرب إلى الشمس والأصغر في النظام الشمسي، يبعد عن الشمس 0.4 وحدة فلكية أي 36 مليون ميل (85 مليون كم)، ليس لعطارد قمر طبيعي، تكثر فيه السمات الجيولوجية مثل التلال والحفر، ويتكون الغلاف الجوي فيه من ذرات تشكلت بواسطة الرياح الشمسية. كان أول وصول لكوكب عطارد عام 1974 حيث أُرسلت مركبة ناسا مارينر 10، ووجدت أن درجات الحرارة على عطارد تختلف بين -297 فهرنهايت و +369 فهرنهايت، يدور هذا الكوكب حول الشمس بمعدل 88 يوماً.

2- كوكب الزهرة (Venus)

صورة كوكب الزهره Venus

يبعد عن الشمس 0.7 وحدة فلكية، أي 67 مليون ميل (108 مليون كم)، وهو مثل الأرض يتكون من عباءة سميكة من السيليكات التي تلتف حول نواته الحديدية، هذا الكوكب أكثر جفافاً من الأرض، كما أنه لا يملك قمراً طبيعياً، غلافه الجوي أكثر سمكاً من الأرض بتسعين مرة، وتصل درجة الحرارة على سطحه 400 درجة مئوية (752 فهرنهايت)، بسبب قربه من الشمس ولكمية الغازات المسببة للاحتباس الحراري في الغلاف الجوي، لا يوجد فيه مجال مغناطيسي ثابت لاستنزافه من الرياح الشمسية، لكن يتم تجديده كل فترة زمنية بواسطة الانفجارات البركانية. أول وصول للزهرة كان عام 1962، كما تشير القياسات التي وصلت إليها مركبة فينوس اكسبريس اوربيتر عام 2006 إلى أن كوكب الزهرة لا تزال عليه براكين نشطة، يدور حول الشمس بمعدل 224 يوماً.

3- كوكب الأرض (Earth)

صورة كوكب الأرض Earth

يبعد كوكب الأرض عن الشمس 1 وحدة فلكية (149 مليون كم)، وهو الكوكب الأكبر والأكثر كثافة في الكواكب الداخلية، وهو المكان الوحيد الذي يعرف الحياة في الوجود، يشكل الغلاف المائي فيه فارقاً فريداً من نوعه بين الكواكب، كما أن الغلاف الجوي للأرض يختلف جذرياً عن الكواكب الأخرى، ويتعرض للتعديل بشكل مستمر لوجود الحياة عليه ولاحتوائه على نسبة 21% من الأوكسجين، حول الأرض عدة أقمار صناعية مثل نايلسات وعربسات، وقمر طبيعي هو ذاته القمر، تكتمل دورة الأرض حول الشمس خلال عام واحد (365 يوم).

4- كوكب المريخ (Mars)

صورة كوكب المريخ Mars

يبعد 1.5 وحدة فلكية عن الشمس، 142 مليون ميل (228 مليون كم)، وهو أصغر من الأرض والزهرة، يحتوي غلافه الجوي على ثاني أوكسيد الكربون، كما يتخلل سطحه البراكين الضخمة مثل: اوليمبوس مونس، كذلك الوديان والأودية، يظهر ذلك نتيجة النشاط الجيولوجي على سطحه الذي استمر لما قبل مليوني سنة، لون المريخ أحمر، ويأتي هذا اللون من أكسيد الحديد (الصدأ) في أراضيه، له قمرين طبيعيين هما ديموس وفوبوس، ويعتقد البعض أنهما من الكويكبات، كانت أول بعثة إلى المريخ في عام 1965، وفي كانون الثاني/ يناير عام 2004 وصلت إليه مركبتان متماثلتان هما سيبريت واوبورنيتي، هبطتا على سطحه وقامتا بقياسات وجدت أن المريخ كان يضم نسبة من الماء في مراحل تاريخية سابقة، تكتمل دورته حول الشمس خلال سنة و322 يوماً.

ثانياً: الكواكب الخارجية

ترتيبها من أعلى لأسفل: بلوتو، نبتون، أورانوس، زحل والمشتري، تعتبر هذه الكواكب عملاقة، وتتألف في معظمها من الهيدروجين والهيليوم، إلا أن اورانوس ونبتون وبلوتو تتكون أساساً من الثلوج، ويطلق عليهم بعض علماء الفلك "عمالقة الجليد"، وهي كالتالي:

5- كوكب المشتري (Jupiter)

صورة لكوكب المشتري Jupiter

يبعد عن الشمس 5.2 وحدة فلكية، 484 مليون ميل (778 مليون كم)، يتألف في معظمه من الهيدروجين والهيليوم، حرارته الداخلية القوية تشكل ملامح شبه دائمة في غلافه الجوي مثل البقع الحمراء الكبيرة، لكوكب المشتري 67 قمراً منها؛ جانيميد (وهو يعتبر أكبر قمر في النظام الشمسي)، كاليستو وأيو، وتظهر فيه أوجه التشابه مع الكواكب الأخرى من خلال البراكين الموجودة على سطحه، كانت أول بعثة إلى المشتري عام 1973، ووصلت إليه عام 1995 مركبة غاليليو اوربيتر، واستطاعت تصوير بعض الكويكبات التي سقطت عليه، يكمل المشتري دورته حول الشمس خلال 11 سنة و 315 يوماً.

6- كوكب زحل (Sturn)

صورة لكوكب زحل Saturn

يبعد 9.5 وحدة فلكية عن الشمس، 888 مليون ميل (1.418 مليار كم)، يتميز بوجود حلقة واسعة حوله، ولديه العديد من أوجه التشابه مع المشتري مثل تكوين الغلاف الجوي والغلاف المغناطيسي، كما أن زحل هو الكوكب الوحيد الذي يحتوي على أقل نسبة كثافة في منسوب الماء، الحلقات التي تلتف حول زحل تتألف من الجليد والصخور والجسيمات الصغيرة، لزحل 62 قمراً تتألف في معظمها من الجليد، منها قمر تيتان الذي يعتبر ثاني أكبر قمر في النظام الشمسي. وصلت إلى زحل عام 1977 المركبة الفضائية فوياجر 1، والتي بينت أن هناك الآلاف من الحلقات الصخرية والجليدية تدور حوله، يتم دورته خلال 29 سنة و 267 يوماً.

7- كوكب أورانوس (Uranus)

صورة لكوكب أورانوس Uranus

يبعد عن الشمس مسافة 19.2 وحدة فلكية، 1.8 مليار ميل (2.783 مليار كم)، وهو الأخف وزناً في الكواكب الخارجية، نواته أبرد بكثير من الكواكب الأخرى، ويشع حرارة قليلة جداً في الفضاء، لديه 27 قمراً أكبرها كونه تيتانيا. وصلت مركبة فوجاير 2 إلى أورانوس عام 1986، ووجدت قياساتها احتمال وجود محيطات مائية على سطحه في حالة غليان، يتم دورته خلال 84 سنة و7 أيام.

8- كوكب نبتون (Neptune)

صورة لكوكب نبتون Neptun

يبعد عن الشمس 30.1 وحدة فلكية، 2.8 مليار ميل (4.501 مليار)، وهو أصغر قليلاً من أورانوس، يشع بعض الحرارة الداخلية لكن ليس بقدر كوكبا زحل والمشتري، لديه 14 قمراً، سطحه نشط جيولوجياً ويمكن اكتشاف ذلك من خلال النتروجين الساخن السائل على سطحه، وصلت إليه عام 1989 مركبة فوجاير 2 بعد مرورها على أورانوس، واكتشفت وجود عاصفة مظلمة تشتد فيها سرعة الرياح بنحو 1500 ميل في الساعة، يتم نبتون دورته حول الشمس خلال 146 سنة و285 يوماً.

9- كوكب بلوتو (Pluto)

صورة كوكب بلوتو Pluto

اكتشف هذا الكوكب عام 1930 من قبل كلايد تومبو، يبعد عن الشمس مسافة 39.5 وحدة فلكية (5.905 مليار كم)، يتشكل بنسبة كبيرة من الصخور والجليد، ووجد العلماء عام 2006 أنه يحتوي على الميثان والنتروجين تلك الغازات المنبعثة من الغلاف الجوي، كما أن له 5 أقمار أكبرها قمر شارون، وصلت إليه عام 2015 المركبة الفضائية هورايزونز بعد رحلة استغرقت 10 سنوات للوصول، يتم دورته خلال 284 سنة و157 يوماً.

3

هناك العديد من الأجسام التي تسبح في فضاء المجموعة الشمسية

يحتوي النظام الشمسي على كائنات صغيرة أيضاً، فهناك حزمة من الكويكبات تقع بين مداري المريخ والمشتري؛ أشبه بتكوينها بالكواكب الأرضية (الأقرب إلى الشمس) إذ تتألف من الصخور والمعادن، فيما وراء مدار نبتون يقع حزام كويبر، وهو عبارة عن أقراص متناثرة تتألف في معظمها من الثلوج، كما أن هناك عشرات الآلاف من الأجسام الكبيرة التي ضُمت إلى الكواكب الأخرى لجاذبيتها الكبيرة، بالإضافة لذلك هناك المذنبات، القنطور، سحب الغبار بين الكواكب، كواكب قزمية والعديد من الأجسام الصغيرة التي تدور حول المجموعة الشمسية، وجميع هذه الكواكب محاطة بحلقات من الغبار والأشياء الصغيرة الأخرى.

أما بالنسبة للرياح الشمسية، فهي عبارة عن تيار من الجسيمات المشحونة التي تتدفق من الشمس باتجاه الخارج، تشكل هذه الرياح ما هو أشبه بالفقاعات بين النجوم التي تعرف باسم الغلاف الجوي للشمس، كما أن حافة الغلاف الشمسي هي النقطة التي يتساوى فيها ضغط الرياح الشمسية مع متوسط ضغط النجوم، ويمتد هذا الضغط إلى سحابة أورت التي اعتبرت لفترة طويلة مصدراً للمذنبات، وهي موجودة على مسافة أبعد بألف مرة عن الغلاف الجوي للشمس، ويقع النظام الشمسي في ذراع أوريون الذي يبعد 26 ألف سنة ضوئية عن مركز مجرة درب التبانة.

4

النظام الشمسي مقسم إلى مناطق منفصلة

العنصر الرئيسي والأساسي في النظام الشمسي هو الشمس، وهي تشكل مع الكواكب العملاقة نسبة 99.86% من النظام الشمسي، فيما تشكل الكواكب الأرضية والكواكب القزمية والأقمار والكويكبات والمذنبات نسبة 0.002% من كتلة النظام الشمسي، والنسبة المتبقية تشمل الغبار.

معظم الأجسام الكبيرة تكون بالقرب من الشمس أي في مسار الشمس، في حين تكون المذنبات والأجزاء الصغيرة في زوايا أخرى بعيداً عن الشمس، وجميع هذه الكواكب تدور حول الشمس في نفس الاتجاه في عكس اتجاه عقارب الساعة، الكواكب الأربع الداخلية الصغيرة محاطة بحزام من الكويكبات الصخرية، بينما الكواكب الخارجية الأكبر محاطة بحزام كويبر الجليدي، في حين يقسم علماء الفلك المجموعة الشمسية إلى مناطق منفصلة تشمل النظام الشمسي الداخلي، حزام الكويكبات، النظام الشمسي الخارجي. كل الكواكب تقع على يسار الشمس باستثناء نبتون على اليمين، كما أن السفر للكواكب القريبة من الشمس يتطلب سرعة كبيرة لأنها أكثر الكواكب تضرراً من جاذبية الشمس.

5

الجاذبية السبب الرئيسي لتشكل المجموعة الشمسية

تشكل النظام الشمسي قبل 4.6 بليون سنة بعد انهيار الجاذبية لسحابة جزيئية كبيرة، وكانت هذه السحابة على الأرجح تعود لعدة سنوات ضوئية وأنشأت سابقاً العديد من النجوم، كما كانت هذه السحابة في معظمها مؤلفة من الهيدروجين مع بعض الهيليوم وكميات صغيرة من العناصر الأثقل منها، فانهارت هذه المنطقة أو السديم الذي أصبح النظام الشمسي؛ فأدى ذلك إلى دوران الكتل بشكل سريع حول مركز واحد، فتجمعت الكتل الساخنة في المركز، ثم جذبت الغبار والغازات واندمجت فشكلت الكواكب.

ونتيجة الغليان في بعض الأجزاء تشكلت المعادن بشكل صلب في النظام الشمسي الداخلي، بالتالي تشكلت الكواكب الصخرية مثل عطارد والزهرة والأرض والمريخ، في حين الكواكب العملاقة متل زحل والمشتري، نبتون وبلوتو واورانوس تشكلت خلف خط الصقيع حيث المواد باردة، مما جعل تركيبة هذه الكواكب جليدية صلبة، كما كانت الثلوج وفيرة بالمعادن التي شكلت الكواكب الداخلية فحملت نسبة كبيرة من الهيدروجين والهيليوم، بينما الحطام المتبقي تجمع في مناطق أخرى ليشكل الكويكبات والمذنبات وغيرها من الأشكال الصغيرة.

وبعد 50 مليون سنة أدى ضغط وكثافة الهيدروجين إلى اندماج حراري نووي، ومع درجة الحرارة زاد معدل التفاعل وزاد الضغط فتحقق بذلك التوازن الهيدروستاتيكي (حالة التوازن في ميكانيكيا الموائع أو السوائل بمعنى سرعة التدفق والجريان في كل نقطة ثابتة عبر الزمن بفعل قوى مثل الجاذبية)؛ مما جعل الشمس النجم الرئيسي في النظام الشمسي، كذلك الرياح الشمسية خلقت الغلاف الجوي للشمس، وجرفت الغاز والغبار المتبقي في الفضاء فأنهت بذلك عملية تشكيل الكواكب. النظام الشمسي بقي كما هو، لكن قبل 5 مليار سنة من الآن تحول الهيدروجين الموجود في الشمس بالكامل إلى هيليوم؛ مما أدى إلى زيادة مساحتها وزيادة إنتاج الطاقة، فكان سطوعها يشكل سابقاً 70% نسبة ليومنا هذا.

6

مصطلحي الغلاف الجوي للشمس والرياح الشمسية

يوجد فراغ قريب بين الكواكب في المجموعة الشمسية يشع فيه تيار مستمر من الجسيمات المشحونة (البلازما) المعروفة باسم الرياح الشمسية، التي ينتجها الضوء الصادر عن الشمس، هذا التيار ينتشر بسرعة 1.5 مليون كم/سا، كما يخلق هذا التيار النشاط على سطح الشمس مثل التوهجات الشمسية، تعكر الغلاف الجوي للشمس، العواصف المغناطيسية الأرضية، كما أن الغلاف الجوي يتوقف بعيداً عن المجال المغناطيسي للأرض بسبب الرياح الشمسية، كذلك الزهرة والمريخ لا يملكان حقولاً مغناطيسية، والسبب في ذلك أن الرياح الشمسية تبعد الغلاف الجوي بعيداً في الفضاء.

الغلاف الجوي للشمس والمجالات المغناطيسية لبعض الكواكب تحمي النظام الشمسي من الجزئيات الموجودة بين النجوم، تلك الجزئيات عالية الطاقة وتسمى بالأشعة الكونية، فكثافة الأشعة الكونية بين النجوم والحقل المغناطيسي تغيرت عبر فترات زمنية طويلة، بالتالي فإن مستوى اختراق الأشعة الكونية للنظام الشمسي يختلف؛ كما أنه غير معروف.

7

الأرض كانت ثابتة عند القدماء والفيزياء ساعدت على إيجاد الحقيقة

لفترة تاريخية طويلة، لم تعرف البشرية مفهوم النظام الشمسي، فاعتقد البشر لوقت متأخر من العصور الوسطى وعصر النهضة أن الأرض ثابتة في مركز الكون وتختلف عن الكائنات الإلهية التي تتحرك عبر السماء، في حين وضع الفيلسوف اليوناني أريستارخوس ساموس تخميناً وأعاد ترتيب النظام الشمسي لكن بشكل مسطح، بينما كان نيكولاس كوبرنيكوس أول من وضع نظام شمسي متنبئاً به بشكل رياضي أشبه بالترتيب الحالي.

ثم تمكن غاليليو غاليلي، يوهانز كبلر وإسحاق نيوتن من إثبات كروية الأرض، وبعد فهم الفيزياء أدى ذلك إلى القبول التدريجي لفكرة أن الأرض تتحرك حول الشمس، وأن الكواكب تحكمها نفس القوانين الفيزيائية التي تحكم كوكب الأرض، وفيما بعد أدى اختراع التلسكوب إلى اكتشاف المزيد من الكواكب والأقمار، كما اُستخدمت المركبات الفضائية للتحقيق في الظواهر الجيولوجية مثل الجبال والحفر، والظواهر الجوية الموسمية مثل الغيوم والعواصف الترابية والقمم الجليدية على كواكب أخرى.

التعليـــقات
جميع التعليقات تعبر عن وجهة نظر اصحابها وليس عن وجهة نظر