نظام شمسي

الهدف من دراسة علم الفلك
علم الفلك هو أقدم العلوم على الإطلاق. إذ نتج عن الدّافع الطّبيعي للإنسان لإستكشاف المحيط الّذي يعيش فيه، و محاولته فهم الظّواهر اليومية الّتي قد تبدو لنا بديهية في وقتنا الحالي، كالحركة الظّاهرية للشّمس في السّماء أو إختلاف الفصول مثلا.
و رغم أنّ هذه الحاجة تطوّرت خلال القرون الماضية من محاولة فهم المحيط المباشر (الأرض) إلى محاولة فهم ما بعد ذلك (المجموعة الشّمسية، المجرّة...)، فإنّ علم الفلك (و باقي العلوم عموما) يبقى يهدف من خلاله دارسه و الباحث فيه إلى تلبية رغبته البسيطة في فهم ما حوله حتّى يمكنه بعد ذلك تحسين ظروف معيشته. ففهم حركة القمر حول الأرض و حركة هذه الأخيرة حول الشّمس مكّننا من وضع الرّزنامات الدّقيقة الّتي تنظّم حياتنا. كذلك، فإنّ معرفة مواقع النّجوم في السّماء تمكّن المسافر و البحّار من إيجاد طريقيهما. و موضوع علم الفلك هو "السّماء"، أي كلّ ما يوجد خارج الأرض من أجرام سماوية كالكواكب و الأقمار إلخ. و بطبيعة الحال يدرس علم الفلك الأرض أيضا ولكن بنظرة إجمالية، على عكس الجيولوجيا مثلا. فعلماء الفلك يدرسون حركة الأرض حول نفسها و دورانها حول الشّمس و تفاعلها مع الكواكب الأخرى.
نظام شمسي
يتكون النظام الشمسي من الشمس وكل مايدور حولها من أجسام، بما في ذلك الكواكب، والأقمار، والنيازك، والمذنبات. والأرض الكوكب الذي نعيش فيه هو ثالث الكواكب بعداً عن الشمس. ويعتبر النظام الشمسي من أحد أنظمة الكواكب، وهي أنظمة تحتوي على نجوم تدور حولها كواكب سيارة وأجسام أخرى ويعزو العلماء تكون هذه الأنظمة لما يسمى بالانفجار الكبير Big Bang.
فهرس
· 1 أجرام النظام الشمسي
· 2 مدار النظام الشمسي في المجرة
· 3 الكواكب الداخلية والكواكب الخارجية
· 4 المنظومة الشمسية
· 5 مكونات المجموعة الشمسية
· 7 الكواكب البعيدة العملاقة
· 8 أقمار المجموعة الشمسية
· 9 حزام كيوبر
· 10 لماذا تدور الكواكب والنجوم ؟

أجرام النظام الشمسي
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[بحاجة لمصدر] 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.
o الأقمار أو السّواتل : الأقمار أو التوابع الطبيعية وهي أجسام مختلفة الاحجام ولها مدار حول كوكب.
o الأقمار الصناعية: وهي أجسام صغيرة صنعها وأطلقها الأنسان وتدور حول الكواكب وخصوصاً الأرض.
o مخلفات فضائية صناعية، وهي بقايا أو حطام أقمار صناعية ومركبات ومحطات فصائية من صنع البشر، وهذه منتشرة بالغلاف الجوي حول كوكب الأرض.
o غبار و جسيمات صغيرة أخرى تدور في مدار الكواكب.
o 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.
· النيازك: ملايين من الأجسام الصخرية مختلفة الأشكال والأحجام تدور في مدار حول الشمس بين مداري المريخ والمشتري، 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.
المشتري أكبر الأجرام كتلة بعد الشمس في النّظام الشمسي ويشكل 0.1% من كتلته.
مدار النظام الشمسي في المجرة
النظام الشمسي هو جزء من مجرتنا مجرة درب التبانة، وهي مجرة حلزونية تحتوي على أكثر من 200 بليون نجم. والنظام الشمسي الذي يحوي شمسنا مع كواكبها وملحقاتها من أقمار ومذنبات وغيرها، يدور حول مركز المجرة وهي مجرة الطريق اللبني أو ما يسمى بدرب التبانة، وهي بمجموعها تجري حول مركز (المجموعة المحلية) الذي يحوي عدة مجرات مع مجرتنا.
يقع النظام الشمسي لنجم الشمس عند أحد الأذرع اللولبية لمجرة درب التبانة ويبعد حوالي 30000 سنة ضوئية عن مركز المجرة.
الكواكب الداخلية والكواكب الخارجية
تنقسم كواكب مجموعتنا الشمسية إلى قسمين يفصل بينهما حزام الكويكبات:
· الكواكب الداخلية: وهي أربعة: عطارد، الزهرة، الأرض، والمريخ.
تتسم هذه الكواكب بقربها من الشمس وتركيبتها الصخرية وبصغر حجمها النسبي حيث أن قطر الأرض وهو أكبر كواكب هذا القسم يبلغ 12756 كلم فقط، كما يتميز هذا القسم بكونه يضم الكوكب الوحيد المعروف حتى الآن الذي به حياة وهو كوكبنا الأرض. بالإضافة إلى قلة أقماره (3 أقمار) واحد للأرض وللمريخ اثنان وليس لعطارد والزهرة أقمار.
- الكواكب الخارجية: وهي الأربعة كواكب الباقية وهي: المشتري، زحل، أورانوس، نبتون.
تتميز هذه الكواكب الأربعة بكونها (غازية) البنية وضخمة الحجم: فنبتون وهو أصغر هذه الكواكب الأربعة يفوق قطره قطر الأرض بحوالي أربع مرات أي أن قطره يفوق قطر كل كواكب القسم الداخلي مجتمعة بمرة ونصف. كما تتميز بكثرة الأقمار: 63 قمرا للمشتري و 50 لزحل و 30 ولأورانس و 17لنبتون. وتمتلك هذه الكواكب الأربعة كلها حلقات تدور حولها مع أن الشائع هو أن لزحل فقط حلقات وذلك راجع إلى صغر حجم حلقات الكواكب الأخرى.
كواكب المجموعة الشمسية مع قمر الارض عدا بلوتو .النسب الحجمية غير حقيقية.
هذا جدول يصف الكواكب السّيّارة(كل الأرقام نسبة للأرض) و أشهر الكواكب القميئة بلوتو:
اسم الكوكب
قطره
كتلته
بعده عن الشمس
طول سنته
طول يومه
عطارد
0.382
0.06
0.38
0.241
58.6
الزهرة
0.949
0.82
0.72
0.615
-243
الأرض
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
المريخ
0.53
0.11
1.52
1.88
1.03
المشتري
11.2
318
5.20
11.86
0.414
زحل
9.41
95
9.54
29.46
0.426
أورانس
3.98
14.6
19.22
84.01
0.718
نبتون
3.81
17.2
30.06
164.79
0.671
بلوتو (أي بلوطن)
0.24
0.0017
39.5
248.5
6.5
سدنا
-
-
76-850
10653
40
ولكل من الكواكب التسعة اقمار إلا عطارد والزهرة. في النظام الشمسي أيضا ما يسما حزام كويبر (ومنها كواوار) وسحابة اورت خارج بلوتو وهي كويكبات جليدية ومنها سيدنا.
المنظومة الشمسية
كان يطلق الإغريق على الشمس Helios. والرومان كانوا يطلقون عليها Sol. وكان بداية تكوين المنظومة الشمسية Solar System منذ 4.6 بليون سنة كسحابة غازية دوارة. ومع الوقت بردت السحابة وتجمعت محتوياتها لتكون أجساما كبيرة مكونة الكواكب الأولية وما تبقى من مواد تكونت المذنبات والأجسام الفضائية التي تتجول في صمت بين المجموعة الشمسية. و عندما اذن الخالق للكواكب ان تتكون بعد 100 مليون سنة سخنت كرة الغاز وسط السحابة بشدة وأنفجرت إنفجارا نوويا شديدا (وهو المسمى بالانفجار العظيم أو الـ Big Bang) لتتولدالشمس كنجم أشبه بأي نجم له سيرة حياة نهايتها الموت. وتعتبر الشمس نجم من بلايين بلايين النجوم في الكون. ولأن الانسان خلقه الله من تراب الارض فإن كل مايحتويه جسمك من عناصر كيميائية إبتداء من الكالسيوم في عظامك حتى الزنك في شعرك قد تكونت في قلوب النجوم المستعرة طوال 12 بليون سنة.
لايستطيع الانسان ان يباشر التعامل مع الكواكب لاستحالة الوصول اليها (في الوقت الحالي). لكن الضوء والذي يقطع بلايين السنين ليصلنا من النجوم للأرض يعطينا مؤشرا عن حجم النجوم ووزنها ومكوناتها عناصرها الكيماوية وعمرها من خلال ضوئها الوافد الينا.
لاحظ الأقدمون حركات الكواكب التي كانت ترى في السماء بالليل. ووجدوا أن بعض الكواكب بخلاف الشمس وغيرها من النجوم لا ينبعث منها الضوء مباشرة وذلك لأنها تسطع حيث تعكس كالمرايا ضوء الشمس.
تعتبر الشمس نجم في مركز النظام الشمسي ويدور حولها كل كواكب المجموعة الشمسية. درجة حرارة سطح هذه الكرة النارية المتوهجة على الدوام هو 5500 درجة مئوية تقريبا أما قلبها فتصل درجة حرارته الى 15.6 مليون درجة مئوية. حجم الشمس أكبر من حجم الأرض لدرجة يمكنها أن تستوعب أكثر من مليون أرض بداخلها. تدور الشمس حول نفسها دورانا مغزليا حول محورها المركزي كما يحدث في الكواكب التي تدور حولها. ولكن هذا الدوران ليس بالسهولة أو الإنسيابية التي تدور بها الأرض حول نفسها. تقع أنشطة البقع الشمسية فوق الشمس عندما تتقاطع غازاتها معها أثناء الدوران. ولا تدور الشمس حول نفسها دورانا إنسيابيا لأن الشمس ليست كتلة صلبة. لهذا فإن غازات القطبين الشمسيين تدور بسرعات متفاوتة بالنسبة للغازات حول خط الإستواء على سطحها. مما يجعل الحقول المغناطيسية بهما تنحرف, وهذا يسبب إنحرافات مغناطيسية تظهر كبقع شمسية داكنة فوق سطح الشمس.
وهذا التعقيد في الحقل المغناطيسي شديد بدرجة تجعله ينكمش ويجعل القطبين الشمالي والجنوبي يتبادلان مكانيهما. تتكرر هذه العملية بصفة مستمرة. ويطلق عليها دورة الشمس Solar Cycle (تستغرق الدورة الكاملة 22 سنة). السفر نحو الشمس مستحيل مهما كانت شدة تحمل المركبات للحرارة العالية. وعدم إستطاعة الوصول إليها ليس بسبب شدة الحرارة فقط ولكن الرياح الشمسية حولها شديدة جدا لدرجة انها تقوم بتغيير مسار أي مركبة تقترب من الشمس. شدة جاذبية الشمس جعلت الكواكب في مكانها تدور حولها وتتخذها مركزا للدوران.
مكونات المجموعة الشمسية
وتتكون المجموعة الشمسية من نجم واحد وهو الشمس، ويدور حولها 8 كواكب حيث يدور حولها أكثر من مائة قمر، وعدد لاحصر له من الأجسام الصغيرة كالكويبات والمذنبات. وتوجد جميعها في الوسط بين الكواكب الذي نطلق عليه تجاوزا الفضاء مكونة النظام الشمسي.
ويمكن تقسيم المجموعة الشمسية إلى قسمين :
1- قسم داخلي يحوي على الشمس وكواكب عطارد والزهرة والأرض وقمرها والمريخ .
2- قسم خارجي يحوي على الكواكب الخارجية وهي المشتري وزحل وأورانوس ونبتون وبلوتو.
وبصفة عامة فإن محيط دوران هذه الكواكب حول الشمس بيضاوي تقريبا (أي على شكل قطع ناقص)، ماعدا زحل وبلوتو فمحيط دورانهما دائري تقريبا. كل المحيطات التي تدور فيها الكواكب حول الشمس في مستوي واحد. ويطلق عليها دائرة البروج Ecliptic (ماعدا كوكب بلوتو فهو ينحرف قليلا عن هذا المستوي). وكل هذه الكواكب تدور في إتجاه واحد بإتجاه عكس عقارب الساعة.
وهناك الكويكبات (تصغير كلمة كوكب) Asteroids وهي عبارة عن أجسام صخرية صغيرة داخل النظام الشمسي تدور حول الشمس ولاسيما مابين كوكبي المريخ والمشتري، وفي أماكن أخرى وحول الشمس ذاتها. وهناك ايضا المذنّبات وهي عبارة عن أجسام جليدية تأتي من خارج المجموعة الشمسية أو تخرج منها. ومداراتها طويلة جدا ومنتشرة بطريقة غير منتظمة و مبعثرة. وبعض الكويكبات لايمكن تفرقتها عن المذنبات مثل خيرون Chiron.
وهناك الأقمار التابعة للكواكب التي تدور حول كوكبها الخاص بها كما يفعل قمر الأرض. ومحيط دورانها في مستوي دوران الكواكب وأحجامها مختلفة. وهناك أقمار عديدة أكبر من كوكب بلوتو. و قمران أكبر من كوكب عطارد. وهناك أقمار تصطاد المذنبات والتي تحدث بها فوهات وندوب وحفر تدل على ذلك.
ولأن الأرض تابعها قمر واحد وكوكب بلوتو يتبعه كوكب شارون الوحيد. لهذا يطلق على كوكبي الأرض وبلوتو كواكب مزدوجة.
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 مابين 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 أوربا حول كوكب المشتري متجمد بينما قمره جينميد يشهد كما يبدو في الصور 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 الطبيعيةالأقمار]] 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 كيوبر Gerard 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 إكتشاف 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 .
تعريف المجرات
المجرة (بالإنجليزية: Galaxy) هي نظام كوني مكون من تجمع هائل من النجوم، الغبار، والغازات،و المادة المظلمة[1][2] التي ترتبط معاً بقوى الجذب المتبادلة وتدور حول مركز مشترك. يقدر الفلكيون أن هناك حوالي 1010 إلى 1012 مجرة تقريباً في الكون المنظور [3], أبعد مجرات تم تصويرها تبعد حوالي 10 إلى 13 مليار سنة ضوئية، تتراوح في أحجامها بين المجرات القزمة، التي لا يتعدى عدد نجومها العشرة ملايين نجم وتكون مساحتها حوالي بضعة آلاف سنة ضوئية، إلى المجرات العملاقة التي تحتوي على أكثر من (10)12 نجمة وحجمها يصل إلى نصف مليون سنة ضوئية. وكذلك، قد تحتوي المجرة الواحدة على أنظمة نجمية متعددة على شكل تجمعات نجمية، وقد تحتشد مجموعة من النجوم لتكون عناقيد نجمية أو مجموعات شمسية، وقد تحتوي أيضا على سدم وهي عبارة عن سحب غازية كثيفة.
مجرتنا
ومجرتنا واسمها مجرة درب التبانة أو الطريق اللبني، والتي يوجد فيها أكثر من مائتي ألف مليون من النجوم وتحوي الكثير من المجاميع النجمية، بما فيها المجموعة الشمسية، والتي ينتمي إليها كوكبنا كوكب الأرض تضم أيضا نجوما تنطلق بسرعة تزيد عن 300 كيلومتر في الثانية.
سميت المجرات تبعا لأشكالها
تاريخياً، كانت المجرات تصنف وفقاً لشكلها المظهري (عادةً حسب صورة التفافها). المجرة الإهليلجية (البيضوية) هي مجرة شهيرة، وتتخذ شكل القطع الناقص في مظهرها، فيما تأخذ المجرات الحلزونية شكلاً لولبياً له أذرع غبارية.
المجرات التي تملك شكلاً غير عادي ولا تأخذ شكلاً منتظماً تعرف عادة بالمجرات الغريبة، ويعود تشوهها لقوى الجذب من المجرات المجاورة. هذا التجاذب بين المجرات يؤدي في نهاية المطاف إلى التحامها معاً مما يؤدي إلى مراحل من زيادة تكوين النجوم.
وتصادم المجرات يحدث في الكون بشكل اعتيادي بل يعتقد أن سحابتا ماجلان قد أصطدمتا في الماضي السحيق بمجرتنا وعندما يحدث الصدام بين المجرات فإن ما يحدث ليس مفجعا كما يتبادر إلى الأذهان.
والمجرات الصغيرة التي لا تملك هيكلاً واضحاً يمكن أن تسمى مجرات غير منتظمة.
الفضاءات بين المجرات عبارة عن غازات رقيقة بمعدل كثافة يبلغ أقل من ذرة واحدة للمتر المكعب. ومعظم المجرات منظمة بترابط فيما بينها وهذا التكوين بينها يدعى عنقوداً، وهذه العناقيد إن ترابطت فيما بينها أيضاً تدعى حينها عناقيد الكون هائلة.
برغم أنها لم تفهم بعد، إلا أن المادة المظلمة تشكل نحو 90% من كتلة معظم المجرات. وتشير معلومات الملاحظات الفلكية أن الثقوب السوداء العظيمة تقع في غالب -إن لم يكن كل- مراكز المجرات.
واكتشف علماء الفلك إنه هنالك الملايين من المجموعات الشمسية في المجرة الواحدة، تتباعد المسافات بينها إلى حد كبير، ولا مجال للزحام في هذا الكون السحيق، فمثلا مجموعة المرأة المسلسلة التي هي أقرب المجموعات الكبيرة إلينا تبعد عنا أكثر من مليوني سنة ضوئية.
وتقع مجرتنا(مجرة درب التبانة) في نظام مجري يحوي مجموعة من المجرات يسمى المجموعة المحلية.
توزيع المجرات
المجرات موزعة بشكل غير متساو في الفضاء. ففي حين يكون بعضها وحيدا وبعيدا نسبيا بسنوات ضوئية طويلة عن أي مجرة أخرى قريبة. وتكون مجرات أخرى في أزواج، كل في مدار مع الأخرى. ولكن معظم المجرات توجد في مجموعات تسمى عناقيد مجرية (clusters) (ويجب عدم الخلط بينها وبين العناقيد النجمية). وقد تحتوي هذه العناقيد على مجموعة من بضع عشرات إلى عدة آلاف من المجرات. وقد يصل قطر بعضها إلى 10 مليون سنة ضوئية.
العناقيد المجرية بدورها تتجمع في بنية هيكلية أضخم تسمى العناقيد المجرية الهائلة. وهي مرتبة في شبكات ضخمة. وهذه الشبكات تتكون من خيوط متشابكة أو شعيرات من المجرات المحيطة نسبيا فارغة المناطق تعرف بإسم (voids) أو (فراغات). وواحدة من أكبر تلك الهياكل عبارة عن شبكة من المجرات المعروفة باسم السور الكبير (The Great Wall). يبلغ طول هذا الهيكل 500 مليون سنة ضوئية وعرضه 200 مليون سنة ضوئية.
طريقة تكون المجرات
وجدت العديد من النظريات حول طريقة تكون المجرات، إلا أن أكثر هذه النظريات شيوعاً تنص على أن أصل المجرات هي في الواقع غازات داكنة، تبدأ جزيئاتها في الاحتشاد بفعل قوى الجاذبية فيما بينها حتى تتحول إلى غيمة غازية ضخمة. ثم تبدأ الغيمة بالدوران حتى تصل إلى الشكل المطلوب.
ويرى الفلكيون إن أكثر من ألف مليون مجرة تقع في مدى الرؤية بالمناظير، وأنها تتخذ أشكالاً متنوعة، كما أن النجوم التي تحويها المجرات تندرج تحت أنماط عامة، وباختصار فإن المجرات الإهليجية (البيضاوية) تغلب فيها النجوم الحمراء المتقدمة في السن، أما المجرات الحلزونية ففيها خليط من النجوم المتقدمة والنجوم حديثة النشأة. أما المجرات غير المنتظمة الشكل فالنجوم السائدة فيها هي النجوم الزرقاء حديثة النشأة. ويوحي ذلك للفلكيين أن المجرات ذاتها قد تكون في حالة تغير ونمو وأن المجرات غير المنتظمة تمثل فيها مرحلة شبابها، والمجرات البيضوية تمثل مرحلة الشيخوخة، وهذا رأي مقنع، ولكن هناك نواحي محيرة في ما يختص بتكون النجوم والمجرات وأعمارها ولا يمكن تفسيرها بالوقت الحاضر. ويرى بعض العلماء إن سرعة سحابة من الغاز وحجمها وكثافتها يمكن أن تحدد نوع المجرة التي ستنشأ عنها، فإذا كانت السحابة كبيرة وكثيفة فإنها تستهلك مادتها النجمية الغازية، وتتكثف بسرعة مكونة نجوما، ولا تلبث إلا قليلاً حتى تتحول إلى مجرة إهليجية (بيضاوية)، أما السحابة خفيفة الوزن، الرقيقة، التي لا تخضع لنظام، فإنها تنمو ببطء وتحتفظ بجزء من غازها وترابها لتكثفات تحدث فيما بعد. بل إن هناك احتمالاً في أن تكون أطول المجرات أعماراً وأقلها انتظاماً مجرات غير مضيئة في الغالب، أي مجرد نجوم متفرقة حديثة النشأة، يحيط بها غازات قاتمة ورقيقة. والاعتقاد الجازم لدى جميع العلماء هو أن النجوم نشأت كلها في وقت واحد عند الانفجار الكبير.
ظاهرة الالتهام والالتهام الذاتي للمجرات
منذ أواسط السبعينات من القرن العشرين لاحظ العلماء ان مجرة درب التبانة تسعى إلى أبتلاع مجرتي ماجلان الكبرى والصغرى فيما يعرف بتصادم المجرات عن طريق جسر مادي يتخذ شكل الحلقة حول قطبي المجرة نفسها. وتبين للباحثين ان مجرتنا لا تكتفي بتغيير شكل هاتين المجرتين فحسب (من خلال قوة الجذب الهائلة التي تتناسب طردياً مع كتلتيهما الأمر الذي يؤدي إلى تكوين ما يعرف بظاهرة المد والجزر على غرار الظاهرة المعروفة على الأرض)، بل تحاول انتزاع المجرتين بكامل مادتهما، الأمر الذي يثبت لنا شره درب التبانة غير المتناهي. وتشير حسابات الفلكيين إلى ان مجرتي ماجلان ستنتهيان يوماً ما خلال دورانهما حول المجرة، (درب التبانة) داخل أحد ثقوبها السود. ويعتقد العلماء أن هذا الأمر حدث قبل 8 مليارات سنة عندما كانت مجرتنا في عز شبابها، حيث قامت بابتلاع إحدى المجرات القريبة، وهذا ليس بالأمر الصعب، بل نجد آثاره في قرص المجرة نفسها، حيث ينقسم هذا القرص إلى قسمين: أحدهما رقيق نجده في جميع المجرات الحلزونية وتكون سرعة نجومه متشابهة، والآخر سميك ويتراكب فوق القرص الأول لكن مادته النجمية أقل كثافة من مادة القرص الرقيق، إلا أن النجوم التي وجدها العلماء في هذا القسم تنطلق بسرعات تختلف كثيرا فيما بينها، ويقول هؤلاء ان هذه النجوم ليست سوى بقايا لمجرة تم ابتلاعها من قبل مجرتنا يوماً ما.
وتشير الباحثة فرانسواز كومبس من مرصد باريس إلى أن بعض المجرات المشابهة لمجرتنا لا تمتلك قرصا سميكاً، وهو ما يدل على أنها كانت أكثر هدوءاً من غيرها وأقل شرهاً. وتضيف كومبس أن من أهم الأشارات الدالة على حدوث أندماج عنيف بين مجرة درب التبانة وإحدى المجرات الأخرى، هو عمر الكتل النجمية التي تحيط بنا حيث يلاحظ أن عمر هذه المجموعات النجمية الشديدة التراص، قديم جدا وأنها تتشكل أثناء تصادم مجرتين متجاذبتين.
ويذكر أن مجرتنا شوهدت في عام 1994 وهي في خضم إحدى عمليات الألتهام، ففي ذلك العام أكتشف الباحث رودريجو ايباتا أثناء تحضيره رسالة الدكتوراه في جامعة كامبريدج، منطقة نجمية قريبة من مركز المجرة تتميز بكثافة عالية غير عادية، ولاحظ رودريجو أن هذه المنطقة كانت أكبر من أن تكون مجرد تجمعات نجمية، ولذا فقد أطلق عليها “مجرة القوس القزمة” لأنها وجدت في كوكبة برج القوس، وعلى وجه السرعة أعتبر العلماء هذه المجرة أنها أقرب المجرات إلى الشمس حيث تقع على مسافة تبلغ 75 ألف سنة ضوئية منها مقابل 179 ألف سنة ضوئية بالنسبة لسحابتي ماجلان. وأثبتت الأبحاث اللاحقة على مجرتنا أنها في مرحلة تسعى فيها إلى تفكيك المجرة المكتشفة في برج القوس، لا سيما أن أذرعها تمتد حول قطبي مجرتنا. وتشير آخر الدراسات التي أجريت باستخدام برامج المحاكاة إلى أن مجرة برج القوس لن تقاوم لفترة طويلة، إذ لا تكاد تنهي دورة أو دورتين حول مجرة درب التبانة، حتى تتشتت بنجومها داخل النواة المركزية.
يرى الباحثون أن ظاهرة “الالتهام الذاتي” ليست محصورة في منطقة درب التبانة كمجرة، بل ثمة آلاف الثقوب السود الأخرى الصغرى المعروفة باسم “الثقوب السودالنجمية” والتي تقطن في بقية أجزاء المجرة. ويشير دانييل روان إلى أن هذه الثقوب عبارة عن بقايا لنجوم هائلة أنفجرت وأنهدمت على نفسها من الداخل، ويمكن لهذه النجوم أن تكون ثقوباً سوداً تصل كتلها إلى عشر أمثال كتلة الشمس لكن شريطة أن تكون الكتل محصورة ضمن حيز صغير نوعا ما، أي ما يماثل كرة بنصف قطر يبلغ 3 كيلومترات وتحتوي على كتلة تعادل كتلة الشمس.
أنواع المجرات
يمكن تصنيف المجرات بحسب الأشكال التي تتخذها.
مجرات اهليلجية (بيضوية)
هي مجرات بيضوية وقرصية الشكل
مجرات حلزونية
هي مجرات تشبه الحلزون الملتف.
مجرات حلزونية عادية
تكون نواتها كروية وتنبثق منها الأذرع الحلزونية.
مجرات حلزونية عصوية
تكون نواتها مستطيلة وتنبثق منها الأذرع الحلزونية من نهايتي النواة. المجرات شائعة الأشواك
مجرات عدسية
هي مجرات يكون شكلها مثل العدسة تنتفخ نواتها إلى جوانبها.
مجرات غير منتظمة
وهي مجرات تظهر بشكل عشوائي غير منتظم وليس لها شكل معين مثل المجرات البيضوية والحلزونية والكروية، ويحتوي معظم هذه المجرات غير المنتظمة على سحب غازية متلبدة ونجوم زرقاء لامعة.





المزيد حول الموضوع