سامانه خورشيدي چگونه شكل گرفت؟

واضح آرشیو وب فارسی:اطلاعات: سامانه خورشيدي چگونه شكل گرفت؟

سامانه خورشيدي يا منظومه شمسي، فضاي بسيار كوچكي روي لبه داخلي يكي از بازوهاي كهكشان راه شيري است. اين منظومه، يك منظومه تك ستاره‌اي است كه تنها ستاره آن خورشيد است و خورشيد هم از نظر اندازه يك ستاره متوسط به شمار مي‌رود. 8 سياره، اعضاي اصلي آن را تشكيل مي‌دهند كه در اين ميان عطارد، زهره، زمين و مريخ كه 4 سياره اول از لحاظ نزديكي به خورشيد هستند سياراتي از نوع خاكي و مشتري، زحل، اورانوس و نپتون كه به ترتيب در رده‌هاي بعدي فواصل هستند، سياراتي گازي به شمار مي‌روند. خورشيد بزرگترين جسم منظومه شمسي بوده كه بييشترين جرم اين منظومه را نيز دارا است. همچنين مشتري بزرگترين سياره منظومه شمسي است كه بيشترين تعداد قمر را نيز دارد. و زمين تنها سياره اين منظومه است كه داراي زندگي هوشمند است. ساير سيارات داراي شرايط لازم براي داشتن زندگي مانند جو، فاصله متناسب با خورشيد و غيره نيستند. از سياره زمين به بعد، هر سياره داراي تعدادي قمر است و علاوه بر اين اقمار، تعداد زيادي سيارك‌هاي خرد نيز در اين منظومه وجود دارند كه بيشتر آنها روي كمربند سيارك‌ها كه بين مريخ و مشتري وجود دارند به سر مي‌برند. از ديگر ساكنان اين منظومه مي‌توان به دنباله دارها اشاره كرد كه داراي مدار مشخصي هستند و همانند سيارات به دور خورشيد مي‌چرخند.‏

‏ تاكنون نظريات زيادي درباره منشا منظومه شمسي و زمين ارائه شده است، در ميان آنها دو نظر اساسي وجود دارد. اولي فرضيه برخورد نزديك نام گرفته و بر اين پايه است كه سياره‌‌ها از مواد جدا شده از خورشيد، تشكيل شده ‌اند. بر طبق آن، كشش گرانشي يك ستاره يا دنباله ‌دار به حدي بوده است كه هنگام عبور از كنار خورشيد مقداري از ماده آن را بيرون كشيده است. زمين ما عضوي از خانواده خورشيد است. منظومه شمسي 9 سياره اصلي تعداد زيادي قمر طبيعي (اقمار)، تعداد زيادي سيارك‌ها، تعداد نامعلومي ستاره‌‌هاي دنباله ‌دار همراه شهاب‌ها، شهاب سنگ‌ها به دور خورشيد در حال گسترش هستند. تمامي اجرامي كه تحت نيروهاي گرانشي خورشيد در مدارها در گردش هستند، منظومه شمسي را تشكيل مي‌دهند. اين اجرام بر اساس جرمشان در سلسله مراتب مشخص قرار دارند، در رأس آنها خورشيد واقع است سپس سيارات، اقمار و حلقه‌هاي آنها، خرده‌هاي بين سياره‌اي (ستاره‌‌هاي دنباله ‌دار، سيارك‌ها، شهاب‌ها) و در آخرين مرتبه گازها و گرد و غبار بين سياره‌اي قرار دارند.‏

به طور كلي در مورد چگونگي تشكيل منظومه شمسي سه نظريه اصلي وجود دارد: ‏

‏1- نظريه سحابي: اين نظريه را در سال 1755 «امانوئل اكانت» و در سا ل 1796 لاپلاس مطرح كردند. بر طبق اين نظريه منظومه شمسي از ابر يا سحابي تشكيل شده است كه تحت تأثير جاذبه گرانشي به شكل امروز درآمده است. ‏

‏2- نظريه چامبرلين - مولتن: نظريه‌اي كه اين دو دانشمند در سال 1900 اظهار داشتند بر اين شكل بود كه منظومه شمسي بر اثر گذر يك ستاره ديگر از كنار خورشيد به وجود آمده است. بر اساس اين نظريه مواد درون خورشيد بر اثر رويارويي با ستاره ديگر به سمت فضاي خارج كشيده شده و بر اثر متراكم شدن به سياره‌هاي خرد و سپس به يكديگر پيوسته و تبديل به سياره‌هاي كنوني شدند.‏

‏3- نظريه ابرغباري: اين نظريه در سال‌هاي 1940 تا 1955 توسط « كارل فون وايتسزيكر»، «هارولد سي.اوري» و «جرارد كويپر» مطرح شد. فيزيكدان آلماني كارل فون وايتسزيكر بنياد اصلي تئوري جديد ابر غبار را پيشنهاد كرد. بعد از آن اخترشناس آمريكايي به نام جرارد كويپر نظر وايتسزيكر را به‌ صورت تئوري جديد منشأ منظومه شمسي تكميل كرد. سيارات منظومه شمسي، از همان گاز و غباري شكل گرفته‌اند كه خورشيد از آن پديد آمده است. ابر بزرگ با گردش خود در فضا به بخش‌هاي كوچك تري تقسيم شده است. ذرات موجود در اين بخش‌ها، همديگر را جذب كرده‌‌اند و سرانجام سياره‌‌ها را به وجود آورده‌ اند. بيشتر مواد ابر اصلي در اثر تابش خورشيد از آن دور شده ‌اند، ولي پيش از آن كه خورشيد، حالت ستاره به خود گيرد، اندازه سياره‌‌ها به حدي رسيده بود كه مي‌‌توانستند در مداري به دور آن باقي بمانند يا گردش كنند.‏

اين دانشمندان اظهار داشتند منظومه شمسي از ابري شامل گاز و غبار كه به كندي مي‌گردد به اين صورت تشكيل شده است كه چرخش در قسمت مركزي ابر به كندي و هر چه فاصله از اين نقطه بيشتر شود سرعت چرخش نيز بيشتر مي‌شود و در نهايت منظومه شمسي از انقباض اين ابر به وجود آمده است.‏

به عقيده دانشمندان زماني كه ابري از گاز و گرد در فضا، احتمالاً به علت انفجار يك ستاره نزديك از نوع ابرنواختر ‏Supernova‏ (ستاره‌اي داراي نور متغير كه روشني اش صد ميليون برابر خورشيد است) آشفته شد، سامانه خورشيدي ما به وجود آمد. ابر اوليه حدود هزاران برابر نظام شمسي موجود بود. اين انفجار امواجي را در فضا پخش كرد كه ابر گاز و گرد را به هم فشرد. فشرده شدن باعث شد تا ابر به سقوط يا فروريختن بر سر هم آغاز كند، زيرا قوه جاذبه، گازها را به سوي هم مي‌كشيد و در نتيجه سحابي (ابر) خورشيدي را به وجود آورد. سحابي به چرخيدن به دور خود آغاز كرد. درست مانند يك رقاص روي يخ كه هر قدر دستان خود را جمع كند، سرعت چرخش او بيشتر مي‌شود. از اين اصل به نام حفظ سرعت زاويه‌اي ياد مي‌شود (‏Conservation of angular momentum‏). در نتيجه چرخش سريع، سحابي در مركز داغ شد ولي لبه‌هاي بيروني آن به صورت يك صفحه كه پوشيده از گاز و گرد بود سرد ماند. همين كه صفحه نازك‌تر شد، اجزاي گرد شروع به چسبيدن كردند و توده‌هايي را شكل دادند. توده‌هاي كوچك با پيوستن به همديگر صفحات بزرگ‌تر را تشكيل دادند كه به نام «پروسه بر افزايشي» ‏accretion‏ مشهور است. پروسه برافزايشي ادامه يافت تا سنگريزه‌هاي كوچك ساخته شد سپس سنگريزه‌هاي كوچك با افزوده شدن بر همديگر تخته سنگ‌هاي بزرگي را ساختند. در ابتدا اين پروسه كاملأ تصادفي است: دو ذره درصورتي به هم مي‌چسبند كه مسير آنها با هم برخورد كند. پس از اين كه ذرات بزرگ‌تر مي‌شدند، قوه جاذبه بيشتر ايجاد مي‌شد و باعث جذب ذرات كوچك‌تر مي‌شد. توده‌ها در اثر چسبيدن بزرگ‌تر و بزرگ‌تر شدند و در نتيجه سيارات يا اقمار را تشكيل دادند.‏

پيش از همه دو سياره بزرگ مشتري و زحل به وجود آمدند، زيرا بيشتر گازي هستند. احتمالاً اين سيارات بزرگ در اين كه ديگر اجزاي منظومه شمسي چگونه شكل گرفتند، تأثير زيادي دارند. به دلايل متعدد، اين دو سياره مدار دايره شكل دارند، كه غير معمول است. در بيشتر سامانه‌هاي خورشيدي ديگر ديده شده است كه سيارات بزرگ در يك مدار بيضوي مي‌چرخند. مطالعات جديد درباره اين سيارات نظريه ايجاد سامانه خورشيدي و سيارات را تكميل خواهد كرد. سپس چهار سياره سنگي نزديك به آفتاب: عطارد، زهره، زمين و مريخ شكل گرفتند. تنها در يكي از اين سيارات (زمين) زندگي ظهور كرد. اين سيارات تقريباً مدار‌هاي دايره‌اي دارند، اگر مدار آنها بي حد بيضوي مي‌بود، در آن صورت امكان پيدايش زندگي در آنها نبود. سيارات ديگري نيز به وجود آمدند، اما به علت قوه جاذبه مشتري از هم پاشيدند و حلقه‌اي از سنگ‌هاي كوچك را به وجود آوردند و ما به آنها «سيارك» يا «استروئيد» مي‌گوئيم. دورتر از سياره زحل دو سياره گازي ديگر اورانوس و نپتون و يك سياره يخي ديگر به نام پلوتو به وجود آمد. بعد از پلوتو مواد يخي وجود دارند كه زماني سيارات را ساخته بودند. ما به اين مواد ستاره دنباله دار مي‌گويم و گاه‌گاهي يكي از آنها در نزديكي‌هاي آفتاب سرگردان است. ابر به سقوط بر سر خود ادامه داد تا در مركز آن عكس العمل هسته‌اي پايدار ماند و در نتيجه يك منبع گرما در مركز صفحه تشكيل شد. مركز آن به حدي داغ شد كه يك ستاره مانند آفتاب شكل گرفت و گاز و گردهاي سامانه خورشيدي جديد را به وسيله باد خورشيدي قوي به بيرون پراكند. با مطالعه شهاب سنگ‌ها ‏meteor‏ كه گمان مي‌رود از مرحله آغازين نظام شمسي باقي مانده اند، دانشمندان دريافتند كه سامانه خورشيدي ما حدود 4.6 ميليارد سال قبل به وجود آمده است.‏

بر اساس علم نجوم، سيارات نظام شمسي ما كه به دور آفتاب يا ستاره مادر مي‌گردند به دو دسته تقسيم شده اند: عطارد، زهره، زمين و مريخ كه سيارات سنگي هستند و سيارات داخلي ناميده مي‌شوند. مشتري، زحل، اورانوس و نپتون كه سيارات گازي هستند، سيارات بيروني ناميده مي‌شوند. شايد بپرسيد كه اين تقسيم بندي بر چه اساس صورت گرفته است؟ بايد گفت، درجه حرارت و شرايط اقليمي در سيارات با فاصله آنها نسبت به ستاره مادر (خورشيد) ارتباط دارد. در جايي كه آب در هر سه حالت مايع، گاز، جامد باشد، امكان زندگي (البته زندگي هوشمند) موجود است. اين مناطق در زبان علمي به نام زون يا منطقه حيات ‏Habitable Zone‏ ناميده مي‌شود. زمين ما در مركز اين زون قرار دارد و بيرون از اين زون امكان حيات هوشمند وجود ندارد. عطارد و زهره كه در لبه داخلي زون زندگي قرار دارند، زمين كه در مركز اين زون و مريخ كه در لبه بيروني آن قرار دارد، به نام سيارات داخلي ياد مي‌شوند. مشتري، زحل، اورانوس و نپتون كه سيارات گازي هستند و دور از اين منطقه قرار دارند، به نام سيارات بيروني ياد مي‌شوند.‏

شكل گيري منظومه شمسي از ديد ديناميك

منظومه شمسي يك ساختار منظم را برحسب خواص فيزيكي ‌اش نشان مي‌دهد، به طوري كه اگر از بالاي قطب شمال خورشيد ديده شود، منظومه شمسي قواعد زير را پيدا مي‌كند: ‏

‏- سيارات در خلاف جهت عقربه‌هاي ساعت در اطراف خورشيد مي‌‌گردند، خورشيد نيز در همان جهت به دور خود مي‌چرخد. ‏

‏- به استثناي عطارد و پلوتو، بيشتر سيارات داراي صفحات مداري هستند كه فقط به طور جزيي با صفحه دايرة ‌البروج شيب دارند، مدارها تقريباً هم صفحه هستند. ‏‏- به استثناي عطارد و پلوتو، سيارات در مدارهايي مي‌‌گردند كه خيلي به دايره نزديك هستند. ‏

‏- به استثناي زهره و اورانوس، سيارات در خلاف جهت عقربه‌‌هاي ساعت (يعني در همان جهت حركت مداريشان) به دور خود مي‌چرخند. ‏

‏- بيشتر قمرها در همان جهتي كه سيارات مادرشان به دور خود مي‌‌چرخند گردش مي‌كنند و در نزديكي صفحات استوايي سيارات قرار دارند. ‏

‏- ستاره‌‌هاي دنباله ‌دار با دوره تناوب طولاني، مدارهايي دارند كه از همه جهات و زوايا مي‌‌آيند، بر خلاف مدارهاي هم صفحه سيارات، اقمار، سيارك‌ها و ستاره‌‌هاي دنباله‌ دار با دوره تناوب كوتاه. ‏

‏- سه عدد از سيارات مشتري‌ گون شناخته شده‌اند كه داراي حلقه هستند. ‏

شكل گيري منظومه شمسي از ديد شيمي

تشكيل يك سياره مستلزم يك فرآيند چند مرحله‌اي است، نخست دانه‌هاي جامد متعلق به سحابي خورشيد متراكم مي‌‌شوند. دوم اين ذرات با هم يكي شده و اجرام آسماني بزرگ به نام ريز سيارات را شكل مي‌‌دهند كه سپس تصادم كرده و براي تشكيل پيش سيارات با هم يكي شده و به سيارات امروزي متحول مي‌شوند. تركيبات شيميايي سيارات به وسيله فرآيندي به نام تسلسل تراكم از روي تراكم دانه‌ها تعيين مي‌‌شوند. ايده اوليه تسلسل تراكم اين است: ‏

مركز سحابي بايد در دمايي برابر چندين هزار درجه كلوين بوده باشد. در اينجا دانه‌‌هاي جامد، حتي تركيبات آهن و سيليكات‌ها نمي‌‌توانستند متراكم شوند. در جاي ديگر كه مواد مي‌‌توانستند به عنوان دانه‌‌هاي جديد متراكم شوند، به‌صورت زير به دما بستگي داشت: ‏

پايين‌تر از 2000 كلوين، دانه‌‌هاي ساخته شده از مواد خاكي متراكم شدند، زير 273 كلوين دانه‌‌هاي مواد خاكي و يخي هر دو مي‌‌توانستند شكل بگيرند. در دماي متفاوت گازهاي موجود و جامدات حاضر به طور شيميايي برهمكنش كرده و تركيبات متنوعي را توليد مي‌‌كنند. اگر دماي سحابي به سرعت از مركز به طرف بيرون كاهش يابد، چگالي‌ها و تركيبات سيارات مي‌‌توانند با تسلسل تراكم توضيح داده شوند. ‏

يکشنبه|ا|30|ا|بهمن|ا|1390

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: اطلاعات]

[مشاهده در: www.ettelaat.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 572]