منظومه شمسی

منظومه شمسی یکی از میلیاردها منظومه‌ در کهکشان راه شیری است که از ستاره‌ مرکزی خود یعنی خورشید تشکیل شده است. شکل قرارگیری سیاره‌ها در منظومه شمسی به ترتیب فاصله و جرم به خورشید عبارت‌اند از: عطارد، زهره، زمین، مریخ، مشتری، زحل، اورانوس، نپتون و پلوتون.

منظومه شمسی

منظومه‌ شمسی از خورشید آغاز شده و تا کمربند کویپر ادامه دارد و در نهایت به مرز هلیوپاس می‌رسد. بر اساس تخمین دانشمندان، لبه‌ منظومه‌ شمسی تقریباً ۱۵ میلیارد کیلومتر از خورشید فاصله دارد. در آن طرف هلیوپاس هم ابری به شکل بیضی و عظیم بنام ابر اورت قرار دارد که منظومه‌ شمسی را احاطه کرده است.

اگر بخواهیم تعریفی جامع تر از نام منظومه شمسی داشته باشیم، میتوانیم آنرا اینگونه تعریف کنیم:

منظومه‌ شمسی سامانه‌ای گرانشی است که شامل مجموعه‌ای از سیاره‌ها، قمرها، سیارک‌ها، دنباله‌دارها،  گاز و غباری است که حول محور خورشید می‌چرخند.

نزدیک به ۴.۶ میلیارد سال پیش، این سامانهٔ خورشیدی از انفجار یک ابرنواختر و فروپاشی یک ابر ملکولی چرخان پدید آمد و هویت آن در دوران رنسانس و با مشاهدات افرادی از جمله گالیله ارائه‌ شد. منظومه شمسی در بازوی شکارچی کهکشان راه شیری واقع ‌شده و در فاصلهٔ ۲۶ هزار سال نوری از مرکز کهکشانی در کنارهٔ کهکشان خود قرار دارد. خورشید بیش از ۹۹ درصد جرم سامانهٔ خورشیدی را تشکیل داده و تبدیل به سرچشمهٔ انرژی از جمله گرما و نور شده است تا جایی که وجود منظومهٔ شمسی به وجود خورشید وابسته است. لازم بذکر است که این ستاره یک ستارهٔ نوع G رشتهٔ اصلی و از خانواده ستارگان اولین است.

علاوه بر اینکه حدود ۹۹ درصد جرم منظومه شمسی را خورشید به خود اختصاص داده، مابقی آن به، توده‌های کروی یا سیاره‌ها، سیاره‌های کوتوله و قمرها تبدیل شدند. مابقی قطعات باقی‌مانده شهاب‌سنگ‌ها، دنباله‌دارها و دیگر قمرهای تشکیل‌دهنده‌ی منظومه‌ شمسی را تشکیل میدهند.

سنگ‌های آسمانی یا همان به اصطلاح شهاب‌ سنگ‌ ها، که بر روی زمین سقوط کردند در تخمین سن منظومه‌ شمسی به دانشمندان کمک شایانی کردند. بعنوان مثال شهاب‌سنگ آلنده که در سال ۱۹۶۹ روی زمین سقوط کرد، یکی از شناخته‌شده‌ترین شهاب‌ سنگ ها بود که قدمت آن ۴.۶ میلیارد سال است.

بیشتر دانشمندان بر این باورند که، منظومه‌ شمسی در زمان انفجار ستاره مجاور یا فرایند ابرنواختر به وجود آمده است. بنابر این نظریه، این انفجار موجب ارسال امواج ضربه‌ای به داخل فضا شده و این امواج سحابی خورشیدی را به یکدیگر فشرده کرده و در نهایت به فروریزش آن انجامیدند که باعث شده ابرنواختر احتمالاً مواد را به داخل سحابی هدایت کرده است.

اما در تعریفی کلی، شکل گیری منظومه ها، همواره اینطور بوده که آنها پیرامون ستاره‌ها شکل می‌گیرند و منظومهٔ شمسی هم پیرامون خورشید شکل گرفته است. هر چند تاکنون دانشمندان به هیچ الگوی معتبری که بتواند چگونگی شکل‌گیری جهان را توضیح‌ دهد، دست نیافته اند؛ اما تقریبا همه آنها بر سر مدلی محبوب به نام نظریهٔ سحابی توافق دارند.

نظریه سحابی

براساس نظریه سحابی، تقریبا حدود ۵.۴ میلیارد سال پیش، زمانی که یک ابر گازی و گرد و غبار در فضا آشفته بود، منظومهٔ شمسی بر اثر انفجار یک ابرنواختر تشکیل شد. انفجار این ابرنواختر باعث بوجود آمدن امواجی در فضا شد که ابر گازی و گرد و غباری را تحت فشار قرار داد که فشردن این ابر موجب فروریزش آن شد، به‌طوری‌که گرانش، گاز و گرد و غبار را به هم چسبانده و باعث شکل گیری یک سحابی خورشیدی شد. در ادامه این ابر شروع به چرخیدن کرده و سرانجام فرو ریخت. پس از آن مرکز ابر گرمتر و چگالتر از بقیهٔ آن شد و موجب شکل گیری دیسکی گازی و نیز گرد و غبار شده که مرکز آن داغ و لبه‌های آن سرد بوده است. دیسک به مرور نازک‌ شده و ذرات با هم توده‌هایی ساخته اند که با چسبیدن توده‌های کوچک به هم، باعث ایجاد توده‌های بزرگتر شده و در نهایت سیاره‌ها و قمرها بوجود آمدند. از طرفی مواد یخی مناطق بیرونی این دیسک و نیز مواد سنگی باعث بوجود آمدن سیارات غول‌پیکری مثل مشتری شدند و در نهایت، مرکز ابر به اندازه‌ای گرم شد که تبدیل به ستاره‌ای به نام خورشید شده است.

پیشینه اثبات وجود خورشید مرکزی

اکثر مردم تا قرون وسطا بر این باور بودند که زمین ثابت و مرکز هستی است. از آنجایی که  آریستارخوس ساموسی، فیلسوف یونان باستان، مرکزیت خورشید در جهان را حدس زده‌ بود، اما نیکلاس کوپرنیک نخستین کسی بود که با استفاده از ریاضیات، نظریه خورشید مرکزی را ارائه داد.

گالیله در سده ۱۷ میلادی کشف کرد که خورشید دارای لکه‌های خورشیدی است و مشتری ۴ قمر در اطراف خود دارد. هویگنس با کشف تیتان و شکل حلقه‌ های زحل، اکتشافات گالیله را ادامه داد. در سال ۱۷۰۵، ادموند هالی متوجه شد که یک دنباله‌دار هر ۷۵ سال تکرار می‌شود.

این اولین شواهدی بود که نشان می‌داد که اجرام دیگری هم به جز سیارات به دور خورشید می‌گردند. در همان دوران، اصطلاح منظومه شمسی برای اولین بار استفاده شد. فریدریش بسل در سال ۱۸۳۸، تغییری ظاهری در موقعیت یک ستاره که به‌ دلیل حرکت زمین دور خورشید ایجاد شده بود، را اندازه گرفت و به این ترتیب، اولین سند مستقیم و تجربی در مورد نظریه خورشید مرکزی را به ثبت رساند.

جایگاه منظومه شمسی در جهان

جایگاه منظومهٔ شمسی در ابر میان‌ ستاره‌ای محلی، حباب محلی، بازوی شکارچی، کهکشان راه شیری واقع شده است. منجمان دریافته اند که کهکشان راه شیری در واقع دیسک کهکشان ما بوده و در حقیقت یک سحابی گسترده یا یک مجموعه‌ای از ستارگان نیست؛ بلکه کهکشان راه شیری یک کهکشان به شکل مارپیچی میله‌ای است که قطر آن حدود ۱۰۰ هزار سال نوری بوده و پنداشته می‌شود که بین ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره داشته باشد.

منظومهٔ شمسی حدود ۲۵ هزار سال نوری از مرکز و کنارهٔ کهکشان فاصله دارد. دانشمندان به تازگی این نتیجه گیری رسیده اند که کهکشان راه شیری احتمالاً دارای دو بازوی مارپیچی بزرگ؛ یعنی بازوی برساووش و بازوی سپر قنطورس و چندین بازوی کوچک‌تر است. در حقیقت منظومهٔ شمسی بین دو بازوی بزرگ که در بازویی به نام بازوی شکارچی قرار دارد، واقع شده است.

در مورد میزان سرعت خورشید و منظومهٔ آن پیرامون مرکز کهکشان راه شیری، میتوان به سرعت ۲۲۰ کیلومتر بر ثانیه آن اشاره کرد که این گردش حدود ۲۲۵ میلیون سال به طول می‌انجامد که این زمان یک سال کهکشانی نامیده می‌شود. جالب اینکه آخرین باری که منظومهٔ شمسی در این موقعیت قرار داشته، دایناسورها بر روی زمین زندگی می‌کردند.

همسایگان منظومه شمسی

نزدیک‌ترین سامانه به خورشید، آلفا قنطورس است که ۳ ستاره دارد. این سه ستاره آلفا قنطورس A، آلفا قنطورس B و پروکسیما قنطورس نام دارند. آلفا قنطورس A و B ستارگان دوتایی هستند.

آلفا قنطورس A چهارمین ستارهٔ درخشان در آسمان شب است و حدود ۲۵ درصد بزرگتر از خورشید است. اما آلفا قنطورس B کمی کوچکتر از خورشید است. پروکسیما قنطورس نیز یک ستارهٔ کوتولهٔ سرخ بوده که نزدیکترین ستاره به منظومهٔ شمسی ‌است که حدود ۴ سال نوری با خورشید فاصله دارد. این ستاره کوچکتر از خورشید بوده و جرم آن حدود ۱۲ درصد جرم خورشید و شعاع آن حدود ۱۵ درصد شعاع خورشید است. ستارهٔ بارنارد در فاصله حدود ۶ سال نوری و ولف ۳۵۹ در فاصله ۸ سال نوری نیز چهارمین و پنجمین ستارهٔ نزدیک به منظومهٔ شمسی هستند. ستاره بعدی، ستارهٔ شباهنگ است که درخشانترین ستاره در آسمان شب است و فاصله ای حدود ۹ سال نوری از زمین دارد و جرم آن حدود ۹۸ درصد جرم خورشید است. پروکسیما قنطورس B نزدیکترین سیارهٔ فراخورشیدی به منظومهٔ شمسی است که پیرامون ستارهٔ پروکسیما قنطورس می‌گردد.

فضای میان سیاره ای

این فضا شامل ماده‌ای بسیار رقیق بوده که فضای میان سیارات و اجسام دیگر منظومهٔ شمسی را پر کرده است. اجزای مواد سازندهٔ این فضا، از هیدروژن خنثی، گاز پلاسما، پرتوهای کیهانی و ذرات گرد و غبار تشکیل شده ‌است و این تصور که فضا یک خلأ کامل است را نقض می کند. دلیل این تصور که فضا یک خلا کامل است به این خاطر است که چگالی و تراکم این ماده بسیار کم بوده بطوریکه  در هر سانتی‌ متر مکعب پیرامون زمین تنها ۵ ذره وجود داشته و هر چه قدر هم از خورشید دور می‌شویم، چگالی این ماده کاهش می‌یابد.

لازم بذکر است که ذرات بادهای خورشیدی از طریق همین محیط میان‌ ستاره‌ای با سرعت‌های مافوق صوت سفر می‌کنند. همچنین این ماده باعث بوجود آمده پدیده‌هایی از جمله نور منطقه البروجی است که فقط پیش یا پس از غروب آفتاب قابل مشاهده است. این پدیده که درخشانترین نور در نزدیکی افق بوده زمانی رخ می دهد که نور با ذرات گرد و غبار محیط میان‌ ستاره‌ای در نزدیکی زمین برخورد می‌کند، و باعث بوجود آمدن نور منطقه البروجی می شود.

سیارات منظومه شمسی

سیارات واقع در منظومه شمسی به دو دسته سیارات درونی و سیارات بیرونی تقسیم می شوند. منظور از سیارات درونی، سیاراتی هستند که در مداری نزدیک به خورشید قرار داشته و عمدتا از سنگ ساخته شده‌ و نسبت به سیارات بیرونی، اندازه کوچکتر و چگالتری دارند. از طرفی تعداد ماه‌های این نوع سیارات کم یا هیچ بوده و نیز هیچ حلقهٔ سیاره‌ای پیرامون آنها وجود ندارد و به دلیل اینکه سطوح سنگی و جامد دارند به آنها سیارات شبه زمین‌ نیز گفته می شود. سیارات درونی منظومه شمسی عبارتند از: عطارد، زهره، زمین و مریخ.

از دیگر بخش های درونی منظومه شمسی میتوان به کمربند سیارکی، سرس و شهاب‌ سنگ ها اشاره کرد.

کمربند سیارکی به منطقه‌ای از فضای میان مریخ و مشتری گفته می شود که اجرام آن از اجرام کمربند کویپر و دیسک پراکنده متمایز و جداست که این منطقه حاوی میلیون‌ها سیارک بوده که به عقیده دانشمندان این سیارک‌ها تکه‌های خردشدهٔ سیاره ای بزرگتر هستند که در طولانی مدت از هم پاشیده  و شکسته ‌شده است. سرس هم یک سیارهٔ کوتوله و اولین و بزرگترین سیارک شناخته ‌شده در کمربند سیارکی است. شهاب‌ سنگها هم بقایای کوچک‌تر از یک سیارک بوده که معمولا آهنی، سنگی یا آهنی–سنگی و در اندازه‌های کوچک و بزرگ وجود دارند. از بزرگترین شهاب سنگهای سقوط کرده بر روی زمین نیز میتوان به شهاب‌ سنگ هوبا اشاره کرد که که حدود ۸۰ هزار سال پیش در غرب هوبا در نامیبیا سقوط و در سال ۱۹۲۰ میلادی توسط دانشمندان کشف شد. این شهاب سنگ وزنی حدود ۵۵ تن داشته است.

سیارات بیرونی، به سیاراتی گفته می شود که دورترین سیارات منظومهٔ شمسی نسبت به خورشید هستند و ساختار آنها بجای سنگ و جامد از گازهای مختلف ساخته شده اند. همچنین بدلیل ماهیت گازی آنها، دارای چگالی کمی بوده و علاوه بر بزرگ ‌بودن، به سرعت چرخیده و نیز پیرامون خود دارای حلقه بوده و ماه‌های بسیاری نیز دارند. مشتری، زحل، اورانوس و نپتون چهار غول گازی از دسته سیارات بیرونی منظومه شمسی هستند.

اجزا و مناطق اطراف منظومه شمسی

منطقه‌ای از فضا که پیرامون خورشید و فراتر از نپتون واقع شده و دارای اجسام کوچک یخی نیز می باشد به نام جرارد کویپر، ستاره‌شناس هلندی–آمریکایی بنام کمربند کویپر نامگذاری شده است. نحوه  شکل گیری این منطقه تقریبا شبیه کمربند سیارکی بوده اما با این تفاوت که اجرام کمربند سیارک‌ها غالبا از فلز و سنگ ساخته شده، اما اجرام کمربند کویپر تقریباً و گاهی بطور کامل از تکه‌های یخی مواد مختلف ساخته شده‌اند. بزرگترین جسم منطقه کمربند کویپر پلوتون است. همچنین اریس، هائومیا و ماکی‌ ماکی نیز از جمله سیاره های کوتوله شناخته شده این ناحیه هستند.

علاوه بر این مناطق، مناطق دورتر که قابل مشاهده بوده میتوان به سدنا و ابر اورت اشاره کرد. سدنا که در سال ۲۰۰۳ توسط رصدخانهٔ پالومار کشف شد، دورترین جسم قابل مشاهده‌ در منظومه شمسی بوده که فاصله آن از خورشید به میزان دو برابر فاصله هر جسم دیگری در منظومهٔ شمسی از خورشید بوده و تقریبا ۳ برابر دورتر از پلوتون یا نپتون است.

همچنین در مورد ابر اورت، که فرضیه وجودی آن در سال ۱۹۵۰ توسط یان اورت پیشنهاد شده و نام ابر اورت به افتخار یان اورت نام‌گذاری شده، عبارتست از یک ابر بزرگ کروی‌ شکل. در مورد ابر اورت اختلاف نظرات فراوانی وجود دارد اما وجود آن در جوامع علمی پذیرفته شده، و براساس نظر دانشمندان این جسم شامل اجزای یخی است که مهمترین عناصر آن آب، آمونیاک و متان است.

دنباله دارها نیز از دیگر اجرام منظومه شمسی هستند که شامل یک گلوله برفی کیهانی بوده که از گازهای منجمد شده، سنگ و گرد و غبار ساخته‌ شده اند و تقریباً به اندازهٔ یک شهر کوچک مساحت دارند.

مهمترین اجرام منظومه شمسی براساس اندازه آنها

• خورشید
• مشتری
• زحل
• اورانوس
• نپتون
• زمین
• زهره
• مریخ
• گانیمد
• تیتان
• عطارد
• کالیستو
• آیو
• ماه
• اروپا
• تریتون
• پلوتون
• تیتانیا
• رئا
• اوبرون
• یاپتوس
• کارون
• اومبریل
• آریل
• دیونه
• تتیس
• سرس
• وستا ۴
• پالاس
• انسلادوس
• میراندا
• پروتئوس
• پروتئوس
• هایپریون
• آیریس ۷
• فوبه
• جانوس
• اپیمتئوس
• سیارک ۲۱
• پرومته
• پاندورا
• ماتیلده ۲۵۳
• هلنه
• ایدا ۲۴۳
• آلتیما ثولی
• فوبوس
• دیموس
• پی/چوریوموف-گراسیمنکو ۶۷
• هارتلی ۲

بطور خلاصه میتوان گستره منظومه شمسی را اینطور توصیف کرد که تا جایی وسعت دارد که دیگر تحت تأثیر خورشید به هر نحوی نباشد. با اینکه هر چه قدر از خورشید دور می‌شویم، نور آن کمتر می‌شود؛ اما هیچ محدودیتی وجود ندارد که در آن نور خورشید نفوذ نداشته ‌و یا در آنجا ضعیفتر شود…!؟