منظومه شمسی یا سامانه خورشیدی (Solar System)

دید کلی

منظومه شمسی (به فارسی : سامانه خورشیدی ، به انگلیسی : Solar System) یک سامانه‌ی ستاره‌ای است. این سامانه متشکل از خورشید و اجرام فضایی می‌باشد که در دام گرانش خورشید افتاده و به دور آن می‌چرخند. این اجرام شامل ۹ سیاره‌ی پیشتر شناخته شده (با نامهای عطارد ٬ زهره ٬ زمین ، مریخ ٬ مشتری ، زحل ٬ اورانوس ، نپتون و پلوتون) و یک سیاره تازه کشف شده (با نام سدنا) ، به همراه تعدادی سیارک ، سیاره کوتوله ، دنباله‌دار ، شهاب‌سنگ و تعداد زیادی قمر می‌باشد.

توجه : امروزه انجمن جهانی اخترشناسی ، پلوتو و سدنا را جزء سیارات کوتوله به حساب می‌آورد.

پیدایش منظومه شمسی

تاکنون نظریات زیادی در مورد منشأ پیدایش منظومه شمسی و زمین ارائه شده است؛ یکی از نظریه‌های مطرح در این زمینه بیان می‌دارد که : « شکل‌گیری منظومه شمسی حدود 5 میلیارد سال پیش ، از ابری متشکل از گاز و غبار بین ستاره‌ای ، آغاز گردید. جاذبه باعث انقباض ابر شد و کره متراکمی از گاز در مرکز ابر به وجود آورد. جاذبه همچنین باعث دوران هر چه سریعتر ابر شد. هنگام دوران ، مواد موجود در ابر ، پهن شده و حلقه‌ای به وجود آمد که نواحی متراکم مرکزی را در بر می‌گرفت. سرانجام در این ناحیه‌ی متراکم ، گرمای لازم برای وقوع واکنش‌های هسته‌ای فراهم گشت و بدین ترتیب ستاره خورشید به وجود آمد. سپس اعضای کوچکتر منظومه شمسی (مانند سیارات ، سیارات کوتوله ، سیارک‌ها و ...) از مواد موجود در این حلقه به وجود آمدند. »

پیدایش منظومه شمسی از دید شیمی

تشکیل یک سیاره از دید علم شیمی ، مستلزم یک فرآیند چند مرحله‌ای است :

- اولا : دانه‌های جامد متعلق به سحابی خورشید متراکم می‌شوند.

- ثانیا : این ذرات با هم یکی شده و اجرام آسمانی بزرگ به نام ریزسیارات را شکل می‌دهند.

- ثالثا : ریزسیارات تصادم کرده و برای تشکیل پیش‌سیارات ، با هم یکی می‌شوند.

- رابعا : پیش‌سیارات پس از متحول شدن ، به سیارات امروزی مبدل می‌گردند.

ترکیبات شیمیایی سیارات به وسیله فرآیندی به نام تسلسل تراکم ، از روی تراکم دانه‌ها تعیین می‌شوند. ایده اولیه تسلسل تراکم این است که مرکز سحابی باید در دمایی برابر چندین هزار درجه کلوین بوده باشد. در این دما دانه‌های جامد (حتی ترکیبات آهن و سیلیکات‌ها) نمی‌توانستند متراکم شوند. دمای لازم برای متراکم کردن دانه‌ها به جنس آنها بستگی داشت. پایین‌تر از 2000 درجــه‌ی کلــوین ، دانه‌ها‌ ساخته شده از مواد خاک‌ متراکم شدند؛ زیر 273 درجه کلوین دانه‌های مواد خاکی و یخی هر دو می‌توانستند شکل بگیرند. در دمای متفاوت گازهای موجود و جامدات حاضر ، به طور شیمیایی بر هم کنش کرده و ترکیبات متنوعی را تولید می‌کنند. اگر دمای سحابی به سرعت از مرکز به طرف بیرون کاهش یابد ، چگالی و ترکیبات سیارات می‌تواند با تسلسل تراکم توضیح داده شود.

خانواده منظومه شمسی

تمام اجرام آسمانی که در یک منظومه مداری قرار دارند ، تحت تأثیر جاذبه‌ای دو جانبه به دور یک جرم مشترک مرکزی می‌چرخند. در منظومه‌ی « زمین - ماه » مرکز جرم مشترک در فاصله‌ی 4748 کیلومتــــری (2950 مایلی) هسته زمین قرار داشته و از سطح زمین خارج نشده است. در مورد منظومه شمسی ، مرکز جرم مشترک همواره با تغییر موقعیت نسبی سیاره‌ها ، در حال تغییر است. این مرکز در فاصله‌ای حدود 300000 کیلومتر (186000 مایل) خارج از سطح خورشید قرار دارد.

* سیارات (Planets)

(توجه : تمامی مشخصات سیارات در مقایسه با زمین می‌باشد.)

نام سیاره	قطر استوا	جرم	شعاع مدار (برحسب واحد نجومی)	درازی سال	درازی روز
عطارد	0.382	۰.۰۶	۰.۳۸	۰.۲۴۱	۵۸.۶
زهره	۰.۹۴۹	۰.۸۲	۰.۷۲	۰.۶۱۵	- ۲۴۳
زمین	۱.۰۰	۱.۰۰	۱.۰۰	۱.۰۰	۱.۰۰
مریخ	۰.۵۳	۰.۱۱	۱.۵۲	۱.۸۸	۱.۰۳
مشتری	۱۱.۲	۳۱۸	۵.۲۰	۱۱.۸۶	0.414
زحل	۹.۴۱	۹۵	۹.۵۴	۲۹.۴۶	0.426
اورانوس	۳.۹۸	۱۴.۶	۱۹.۲۲	۸۴.۰۱	0.718
نپتون	۳.۸۱	۱۷.۲	۳۰.۰۶	۱۶۴.۷۹	0.671

* سیارات کوتوله (Dwarf Planets)

سیارات کوتوله منظومه شمسی عبارتند از :

نام	قطر (بر حسب Km)	جرم (1021Kg×)	گرانش (M/S2)	سرعت حرکت (Km/S)	دوره چرخش (روز)
پلوتون	30±2306	13.05	0.58	1.2	- 6.39
سدنا	-	-	-	-	-
سرس	3.2±974.6	0.95	0.27	0.51	0.38
هائومیا	1150	0.1±4.2	0.44~	0.84~	-
ماکی ماکی	1500	4~	0.5~	0.8~	-
اریس	100±2400	16.7	0.8~	1.3	0.3~

آشنایی مختصر با خورشید و سیارات منظومه شمسی

* خورشید (Sun) :

خورشید (آرپی ، خور یا هور) یکی از ستارگان کهکشان راه شیری و تنها ستاره منظومهٔ شمسی می‌باشد. منبع اصلی نور و گرما بر روی زمین این ستاره است ، که با فاصله‌ای حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتری از زمین قرار گرفته و قطری تقریبا معادل ۱٬۳۹۰٬۰۰۰ کیلومتر و وزنی معادل ۳۳۰ هزار بار سنگین‌تر از زمین دارد.

خورشید حدودا شامل ۹۹.۸۶ درصد جرم کل منظومه خورشیدی را تشکیل می‌دهد و به دلیل جرم عظیمش دارای نیروی گرانش بسیار قوی است ، به‌طوری که سیارات به سبب این نیرو در مدارشان به دور خورشید می‌گردند.

انفجار نهایی یک ستاره سنگین را ابرنواختر می‌نامند ، ولی خورشید ما هیچ گاه انفجاری این چنین را تجربه نخواهد کرد. زیرا حداقل جرم مورد نیاز برای وقوع یک ابرنواختر ، هشت برابر جرم خورشید ما می‌باشد.

- سیاره عطارد (Mercury Planet) :

عطارد یا تیر یکی از سیاره‌های منظومه خورشیدی ما است. این سیاره ، نزدیک‌ترین سیاره به خورشید است. همانگونه که یک رخ از کره ماه همیشه رو به زمین است ، یک رخ از تیر نیز به حالتی ابدی رو به خورشید و رخ دیگر آن پشت به خورشید است. به همین خاطر سطح رو به خورشید آن بسیار داغ و طرف پشت به خورشید بسیار سرد است.

سیاره تیر ماه ندارد. این سیاره کوچکترین سیاره‌ی منظومه شمسی به حساب می‌آید ، اما با وجود اندازه کوچک ، از میدان مغناطیسی نیرومندی برخوردار است.

تیر تندروترین سیارهٔ منظومه خورشیدی است ، که با سرعتی حدود ۴۸ کیلومتر بر ثانیه ، هر ۸۸ روز یک بار خورشید را دور می‌زند؛ از این رو سیاره‌ی گریزپا نام گرفته است ، که دیدنش آسان نیست. شاید به همین دلیل است که ایرانیان باستان ، آن را تیر نامیده و یونانیان آن را « مرکوری » یا « پیک خدایان » لقب داده‌اند.

- سیاره زهره (Venus Planet) :

زهره یا ناهید بر اساس فاصله از خورشید ، دومین سیاره منظومه شمسی است و میان زمین و تیر قرار دارد. این سیاره نزدیک‌ترین سیاره به زمین می‌باشد و بعد از ماه ، درخشان‌ترین جرم آسمانی طبیعی است که به هنگام شب از زمین رؤیت می‌شود. زهره داغ‌ترین سیاره در منظومهٔ خورشیدی است ، که جوی ضخیم و غلیظ دارد و همین امر دیدن سطح آن را از طریق رصد دشوار می‌کند.

سیاره ناهید فاقد ماه است و از بسیاری جهات (مثلا اندازه ، جرم ، جاذبه و ترکیبات ساختاری) به زمین شباهت زیادی دارد و به همین دلیل به آن لقب خواهر زمین را نسبت داده‌اند. این سیاره را جزء سیاره‌های زمین‌مانند و متراکم طبقه‌بندی کرده‌اند ، که دارای آتشفشان‌های فعال ، ناهیدلرزه و کوهواره است. ناهید در مداری تقریبا دایره‌وار به فاصله‌ی میانگین ۱۰۸ میلیون کیلومتر از خورشید ، به دور آن می‌گردد و کمترین فاصله آن با زمین ۴۲ میلیون کیلومتر است.

زمان لازم برای یک بار گردش این سیاره به دور خورشید ۲۲۵ روز زمینی می‌باشد. تفاوت بزرگ ناهید با زمین ، جو آن است ، که بیشتر آن را دی‌اکسید کربن تشکیل داده و در ابرهای فوقانی آن قطرات ریز اسید سولفوریک وجود دارد. وجود دی‌اکسید کربن در جو این سیاره ، دمای آن را به مقدار بسیار چشمگیری افزایش داده‌است (۴۶۴ درجه سانتیگراد نزدیک سطح سیاره).

- سیاره زمین (Earth Planet) :

زمین سومین سیاره در منظومهٔ شمسی است که در فاصلهٔ حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتری از ستاره‌ی خورشید قرار دارد. فاصلهٔ زمین تا خورشید به گونه‌ای است که شرایط محیطی آن قابلیت زیستن را به موجودات زندهٔ کربنی می‌دهد. تاکنون زمین تنها سیاره‌ای بوده است که وجود حیات در آن ثابت شده است. زمین سیاره‌ای است سنگی با مقدار قابل توجهی آب سطحی. جو زمین ترکیبی از نیتروژن (حدود هفتاد و هشت درصد) ، اکسیژن (حدود بیست و یک درصد) و چندین گاز دیگر (از جمله آرگون و دی‌اکسید کربن) است.

زمین بین دو سیاره‌ی زهره و مریخ قرار دارد و جزو سیارات داخلی منظومهٔ شمسی محسوب می‌شود. کره‌ی ماه تنها قمر زمین می‌باشد. عمر زمین حدود ۴.۶ میلیارد سال است.

- سیاره مریخ (Mars Planet) :

مریخ یا بَهرام چهارمین سیاره در سامانه خورشیدی است که در مداری طویل‌تر از زمین و با سرعتی کمتر از زمین حرکت می‌کند. هر یک باری که به دور خورشید می‌چرخد ، مدت زمانی معادل ۶۸۷ روز زمینی طول می‌کشد و شب و روز کمی طولانی‌تر از کره زمین است.

بزرگی مریخ حدودا نصف زمین است و قطر آن ۶۷۹۰ کیلومتر می‌باشد (آن را با قطر زمین که ۱۲۷۵۶ کیلومتر است ، مقایسه کنید).

جو مریخ سرخ فام بوده و در آسمان شب از زمین نیز سرخی آن دیده می‌شود. سیاره مریخ دو ماه کوچک به نامهای فوبوس و دِیموس دارد ، که شکلی نامنظم دارند. این دو ماه احتمالا شهاب‌سنگ‌هایی هستند که در مدار مریخ به دام افتاده‌اند. اگر شخصی در کرهٔ مریخ باشد مشاهده خواهد کرد که فوبوس سه بار در یک روز طلوع و غروب می‌کند. دیموس نصف فوبوس بوده و چنانچه از مریخ به آن نگاه کنیم این ماه بیشتر شبیه به یک ستاره خواهد بود تا یک قمر.

- سیاره مشتری (Jupiter Planet) :

مُشتَری یا هُرمُز یا برجیس بزرگترین سیاره منظومه شمسی است ، که از نظر فاصله از خورشید پنجمین سیاره (بعد از عطارد ، زهره ، زمین و مریخ) است. این سیاره چهارمین شی‌ء درخشان آسمان می‌باشد (بعد از خورشید ، ماه و زهره)؛ البته گهگاهی مریخ درخشان‌تر از آن به‌نظر می‌آید.

جرم مشتری ۲.۵ بار از مجموع جرم تمام سیارات منظومه شمسی بیش‌تر است. جرم مشتری ۳۱۸ بار بیش‌تر از جرم زمین بوده و قطر آن ۱۱ برابر قطر زمین است. مشتری می‌تواند ۱۳۰۰ زمین را درخود جای دهد. میانگین فاصله‌ی آن از خورشید در حدود ۷۷۸ میلیون و ۵۰۰ هزار کیلومتر می‌باشد (بیشتر از ۵ برابر فاصله زمین از خورشید). ستاره‌شناسان با تلسکوپ‌های مستقر در زمین و ماهواره‌هایی که در مدار زمین می‌گردند ، به مطالعه مشتری می‌پردازند. ایالات متحده تاکنون ۶ فضاپیمای بدون سرنشین را به مشتری فرستاده است.

- سیاره زحل (Saturn Planet) :

زُحَل یا کیوان پس از مشتری ، دومین سیاره بزرگ منظومه شمسی است و ششمین سیاره دور از خورشید می‌باشد. زحل یک گلوله گازی غول‌پیکر است و چگالی‌اش بسیار کم است ، به طوری که اگر در آب بیفتد روی آب شناور می‌ماند. یک روز کامل در کیوان برابر ۱۰ ساعت و ۳۹ دقیقه در زمین می‌باشد ، اما هر یک سال آن برابر ۲۹.۵ برابر سال زمینی است. جنس این سیاره همانند مشتری از گاز بوده و بیشترین گازی که در جو آن موجود است هیدروژن می‌باشد ، به همراه مقدار کمی هیلیم و متان. به علت سرعت زیاد حرکت زحل به دور خود ، در قطب‌های آن نوعی حالت تختی مشاهده می‌شود.

در آسمان شب زمین ، زحل به دلیل اندازه بزرگ , دارای جوی درخشان است. زیبایی آسمان کیوان به خاطر نوارهای روشن حلقه‌های اطراف آن و نیز به خاطر قمرهای زیادش است.

- سیاره اورانوس (Uranus Planet) :

اورانوس (در اسطوره‌های یونان خدای آسمان و معادل فارسی آن آهوره) هفتمین سیاره از نظر نزدیکی به خورشید ، چهارمین سیاره از نظر اندازه و سومین سیاره از نظر جرم است. اورانوس هر 84 سال و 7 روز ، یک بار به دور خورشید می‌گردد و نیز هر 10 ساعت و 48 دقیقه یک دور به دور خودش می‌چرخد. اورانوس ۲۷ ماه طبیعی دارد ، که از جمله آنها می‌توان 5 ماه به نامهای میراندا ، آریل ، آمبریل ، تیتانیا و ابرون را نام برد. این سیاره را ویلیام هرشل در سال 1781 میلادی کشف کرد.

فاصله متوسط اورانوس تا خورشید ۲٬۸۶۹٬۶۰۰٬۰۰۰ کیلومتر است. این سیاره را حتی با چشم غیرمسلح نیز می‌توان دید. محور حرکت وضعی این سیاره کاملا با مدار حرکت انتقالیش منطبق است. سفرهای اکتشافی به این سیاره کمتر از ده مأموریت بوده ، که شاخص‌ترین آنها مأموریت ویجر ۲ بود (این فضاپیما در ژانویه ۱۹۸۶ به اورانوس رسید).

- سیاره نپتون (Neptune Planet) :

نپتون آخرین سیارهٔ گازی منظومه شمسی بوده ، که جزو سیارات مشتری‌مانند به حساب می‌آید. نپتون را خدای دریا و همزاد اورانوس نیز می‌نامند. کشف این سیاره در بین سال‌های ۱۷۹۰ تا ۱۸۴۰ بر اثر اختلالاتی که در مدار اورانوس مشاهده شد ، اتفاق افتاد. معمولا همه این سیاره را به رنگ آبی می‌شناسند و این بدین علت است که گاز متان حاضر در جو نپتون رنگ سرخ را جذب کرده و آبی حاصل از طیف نوری خورشید را بازمی‌تاباند. به همین دلیل اتمسفر (یا جو ) نپتون آبی رنگ بوده و درصد بازتابش بالایی دارد که حاکی از وجود یک جو غلیظ است. ترکیبات کلی جو این سیاره ، به مانند سایر سیارات غول‌پیکر گازی ، شامل ۸۰ تا ۸۵ درصد هیدروژن و ۱۵ تا ۱۹ درصد هیلیم می‌باشد.

تقریبا ۱۶۵ سال طول می‌کشد تا نپتون یک بار به‌دور خورشید بگردد. بنابراین از زمان کشف آن در سال ۱۸۶۴ تا کنون (سال ۲۰۱۱) ، یک بار به دور خورشید گشته است.

- سیاره پلوتو (Pluto Planet) :

پلوتو یا پلوتون از نظر بزرگی پس از اریس ، دومین سیاره‌ی کوتوله‌ی منظومه شمسی است. پلوتو از هنگام کشف در سال ۱۹۳۰ میلادی ، تا ۲۴ اوت ۲۰۰۶ به عنوان نهمین سیاره منظومه شمسی به حساب می‌آمد؛ اما امروزه بنابر تعریف نوین اتحادیه‌ی بین‌المللی اخترشناسی ، یک سیاره کوتوله و همچنین به عنوان نمونه نخست از رده‌ی جدید اجرام فرانپتونی به شمار می‌رود.

« پلوتون » گویش زبان فرانسه است و در زبان انگلیسی به آن « پلوتو » می‌گویند.

در افسانه‌های روم باستان ، سیاره پلوتو را خدای زیرزمینی نامیده‌اند؛ این نامگذاری به دلیل فاصله بسیار دور این جرم آسمانی از خورشید بوده است.

مدار پلوتو با دایرةالبروج بیش از ۱۷ درجه زاویه‌ی انحراف دارد و این بدان معنی است که این سیاره‌ی کوتوله نیمی از مسیر خود را بالای صفحه گردش زمین به دور خورشید و نیمی دیگر را پایین این صفحه طی می‌کند. کشیدگی مدار پلوتو بسیار زیاد و غیرعادی است ، به طوری که مدار آن با مدار نپتون (آخرین سیاره منظومه شمسی) در دو نقطه تقاطع دارد. یک سال پلوتونی به اندازه ۲۴۹ سال زمینی طول می‌کشد. جالب است بدانید پلوتون که در حالت طبیعی بعد از نپتون قرار دارد ، در مدت ۲۰ سال از این ۲۴۹ سال ، از مدار نپتون رد شده و به فاصله کمتری از خورشید نسبت به نپتون می‌رسد.

- سیاره سدنا (Sedna Planet) :

سدنا یک جرم فرانپتونی است ، که در ۱۴ نوامبر ۲۰۰۳ میلادی به دست یک گروه از اخترشناسان (با نامهای مایک براون ، چاد توریجیلو و دیوید رابینو ویتزو ) کشف شد. سدنا مداری غیر عادی دارد که اوج آن بارها دورتر از بیرونی‌ترین مرز کمربند کویپر است. این خرده سیاره ، از جمله اجرام ابر اورت به حساب می‌آید.

هم اکنون سدنا یک نمایندهٔ افزوده شده به گروه سیارات کوتوله است.

گردش سیارات به دور خورشید

تمامی سیارات منظومه شمسی تقریبا در یک صفحه مداری به دور خورشید می‌گردند. به استثنای عطارد که صفحه مداری آن با صفحه مداری زمین یا دایره‌‌البروج ، زاویه‌ای معادل تقریبی ۷ درجه می‌سازد ، تمایل صفحات مداری سایر سیارات منظومه شمسی نسبت به صفحه مداری زمین ، کمتر از ۳.۴ درجه است. این بدان معناست که اگر به منظومه شمسی از پهلو نگاه کنیم ظاهری شبیه به یک صفحه تخت دارد. حتی زوایایی که محور گردش سیارات به دور خود با صفحه مدار زمین می‌سازند نیز اختلاف چندانی با یکدیگر ندارند. انحراف محور سیارات منظومه شمسی به این صفحه کمتر از ۳۰ درجه است. انحراف محور خورشید نیز نسبت به صفحه دایره‌‌البروج ۷.۲۵ درجه است. راستای حرکت وضعی (گردش سیاره به دور خود ، که موجب پیدایش شب و روز می‌شود) و حرکت انتقالی (گردش سیاره به دور خورشید ، که سبب پیدایش سال می‌گردد) در سیارات منظومه شمسی نیز می‌تواند گواهی بر نظریه سحابی خورشیـــــدی باشد. اگر از نقطــــــه‌ای در بالای قطب شمــال زمین به سیـــارات بنگـــریم ، تمامی سیارات در جهت خلاف عقربه‌های ساعت به دور خورشید در گردش‌اند (به استثنای زهره و اورانوس). برخی سیاره‌شناسان معتقدند علت این ناهماهنگی در زهره و اورانوس ، می‌تواند برخورد سهمگین یک جرم سماوی با این دو سیاره در سال‌های آغازین پیدایش منظومه شمسی باشد (البته صحت این فرضیه هنوز به اثبات نرسیده است). سه دلیل فوق (یعنی قرار گرفتن تمامی سیارات در یک صفحه مداری ، راستای چرخش آنها به دور خود (به استثنای زهره و اورانوس) ، و جهت گردش آنها به دور خورشید) از مهم‌ترین دلایلی هستند که نشان می‌دهند منشأ پیدایش تمامی سیارات منظومه شمسی یکسان و به نوعی مرتبط با پیدایش خورشید بوده است.