فهرست مطالب
دوستان لطفا برای دانلود مقاله ها به قسمت دانلود فایل بروید.
همچنین برای عضویت در سایت به ایمیل parshan.m.m@gmail.com مراجعه کنید.
منظومه ی شمسی
منظومهٔ شمسی، منظومهٔ خورشیدی یا سامانهٔ خورشیدی[۶] منظومه‌ای دربرگیرندهٔ یک ستاره به نام خورشید و شماری اجرام آسمانی دیگر است که در مدارهایی مستقیم یا غیرمستقیم پیرامون آن می‌گردند.
منظومهٔ خورشیدی از انفجار یک اَبَرنواختر و فروریزش یک اَبرِ ملکولی چرخان پدید آمد و هویت آن در دوران رنسانس (نوزایش) و با مشاهدات افرادی از جمله گالیلئو گالیله دوباره مطرح و شواهد انکارناپذیر آن بر پایهٔ محاسبات او ارائه‌شد. این منظومه در بازوی شکارچی، کهکشان راه شیری واقع‌شده و ۲۶٬۰۰۰ سال نوری از مرکز کهکشانی فاصله، و در کنارهٔ کهکشان قرار دارد. خورشید بیش از ۹۹٫۸ درصد جرم منظومهٔ خورشیدی را تشکیل می‌دهد و سرچشمهٔ انرژی بسیار از جمله گرما و نور است. این ستاره یک ستارهٔ نوع جی رشتهٔ اصلی و عضوی از تودهٔ ستارگان نخستین است. مانایی منظومهٔ خورشیدی به مانایی خورشید وابسته است.[نیازمند منبع]
منظومهٔ خورشیدی دارای هشت سیاره (عطارد، زهره، زمین، مریخ، مشتری، زحل، اورانوس و نپتون) و پنج سیاره کوتوله تاکنون شناخته‌شده (سرس، پلوتون، هائومیا، ماکی‌ماکی و اریس) است. چهار سیارهٔ نخست، سیاره‌های درونی یا زمین‌سان هستند و بیشتر از سنگ ساخته شده‌اند و از چهار سیارهٔ دیگر یا سیاره‌های بیرونی، مشتری و زحل غول‌های گازی هستند و بیشتر از گازهای هیدروژن و هلیوم ساخته شده‌اند و اورانوس و نپتون غول‌های یخی هستند. افزون‌بر این اجرام، منظومهٔ خورشیدی دربرگیرندهٔ اجرام دیگری از جمله ماه‌ها، سیارک‌ها، شهاب‌وارها، شهاب‌ها، شهاب‌سنگ‌ها و دنباله‌دارهاست. منظومهٔ خورشیدی همچنین دارای مناطق خاصی از جمله کمربند سیارک‌ها، کمربند کویپر و دیسک پراکنده (منظومهٔ خورشیدی) است.
ماده‌ای رقیق و نافشرده (با چگالی بسیار کم) به‌نام محیط میان‌سیاره‌ای در فاصلهٔ میان سیارات و اجسام دیگر وجود دارد. اجزای سازندهٔ محیط میان‌سیاره‌ای را هیدروژن خنثی و غیر یونیزه‌شده، گاز پلاسما، پرتوهای کیهانی و ذرات گرد و غبار تشکیل می‌دهند. در واقع این پنداشت که فضا یک خلأ کامل است، نادرست است و مواد محیط میان‌سیاره‌ای در فضا وجود دارد. سدنا ۹۰۳۷۷ دورترین جسم کشف‌شده در منظومهٔ خورشیدی است که اوج آن ۱٬۰۰۰ واحد نجومی است و تناوب مداری آن ۱۰٬۵۰۰ سال به طول می‌انجامد. ابری کروی‌شکل و بزرگ به نام ابر اورت منظومهٔ خورشیدی را دربرگرفته که دامنهٔ آن از ۲٬۰۰۰ تا ۵٬۰۰۰ واحد نجومی دورتر از خورشید آغاز می‌شود و به گستردگی ۵۰٬۰۰۰ تا ۱۰۰٬۰۰۰ واحد نجومی دورتر از خورشید ادامه می‌یابد. گسترش مرزهای منظومهٔ خورشیدی تا جایی‌است که دیگر تحت تأثیر خورشید (نفوذ نور خورشید، گرانش خورشیدی، میدان مغناطیسی خورشید و بادهای خورشیدی) نیست. هلیوپاز مرز میان محیط میان‌سیاره‌ای و فضای میان‌ستاره‌ای است. هلیوپاز به عنوان مرز بیرونی منظومهٔ خورشیدی در نظر گرفته شده و برآورد می‌شود که میان ۱۱۰ تا ۱۷۰ واحد نجومی از خورشید دورتر است.
محتویات
پیدایش
سامانه‌های ستاره‌ای پیرامون ستاره‌ها شکل می‌گیرند و منظومهٔ شمسی هم پیرامون خورشید شکل گرفته‌است.[۷] تاکنون دانشمندان، ستاره‌شناسان، فلاسفه و بسیاری دیگر به‌دنبال پاسخ چگونگی شکل‌گیری جهان گشته‌اند. هیچ الگوی معتبری که بتواند چگونگی شکل‌گیری جهان را توضیح‌دهد، وجود ندارد؛ اما دانشمندان بر سر الگویی محبوب با نام نظریهٔ سحابی به توافق رسیده‌اند.[۸]
حدود ۴٫۶ میلیارد سال پیش، هنگامی که یک ابر گازی و گرد و غباری در فضا آشفته بود، منظومهٔ شمسی در اثر انفجار یک ابرنواختر شکل‌گرفت. انفجار این ابرنواختر امواجی در فضا ساخت که ابر گازی و گرد و غباری را تحت فشار قرار داد. فشردن ابر موجب فروریزش آن شد، به‌طوری‌که گرانش گاز و گرد و غبار را به هم چسباند و یک سحابی خورشیدی شکل‌گرفت. ابر شروع به چرخیدن کرد و سرانجام فرو ریخت. سپس مرکز ابر داغ‌تر و چگال‌تر از بقیهٔ آن شد و دیسک گازی و گرد و غباری شکل گرفت که مرکز آن داغ و لبه‌های آن سرد بود. دیسک نازک‌تر و نازک‌تر شد و ذرات با هم توده‌هایی ساختند. با چسبیدن توده‌های کوچک به هم، برخی توده‌های بزرگ ساخته‌شدند و سیاره‌ها و قمرها پدید آمدند. مواد یخی مناطق بیرونی دیسک با مواد سنگی سیارات غول‌پیکری مانند مشتری(برجیس) را پدیدآوردند. سرانجام مرکز ابر به اندازه‌ای گرم شد که تبدیل به ستاره‌ای به نام خورشید شد.[۹]
اگرچه نظریهٔ سحابی به‌طور گسترده پذیرفته شده‌است، اما هنوز مشکلاتی دارد که دانشمندان نتوانسته‌اند دلیل آن را توضیح‌دهند. یکی از این مشکلات انحراف محوری سیارات است. این مشکل بیان می‌کند که همهٔ سیارات روی دائرةالبروج واقع شده‌اند، با این حال، دلیل اختلاف زیاد در انحراف محوری سیاره‌های درونی و بیرونی مشخص نیست. با پیشرفت فناوری و بررسی و مطالعهٔ سیارات فراخورشیدی، دانشمندان در درستی نظریهٔ سحابی شک کرده‌اند. ستاره‌شناسان برخی از این مشکل‌ها را حل کرده‌اند، اما نتوانسته‌اند به همهٔ پرسش‌ها پاسخ بدهند.[۸]
کشف
برای دوره‌ای طولانی، بشر اطلاع یا شناختی از وجود منظومه شمسی نداشت. بیشتر مردم تا قرون وسطای متأخر–رنسانس باور داشتند که زمین ثابت و مرکز گیتی بوده و با اجسام روحانی یا الهی متحرک در آسمان فرق می‌کند. با وجود این که آریستارخوس ساموسی، فیلسوف یونان باستان، وجود خورشید مرکزی در جهان را حدس زده‌بود، نیکلاس کوپرنیک نخستین کسی بود که با استفاده از ریاضیات، نظریه خورشیدمرکزی را ارائه داد.[۱۰][۱۱]
گالیلئو گالیله در سده هفده میلادی کشف کرد که خورشید دارای لکه‌های خورشیدی است و مشتری چهار قمر در اطراف خود دارد.[۱۲] کریستیان هویگنس با کشف تیتان و شکل حلقه‌های زحل، اکتشافات گالیله را ادامه داد.[۱۳] در سال ۱۷۰۵، ادموند هالی متوجه شد که یک دنباله‌دار هر ۷۵–۷۶ سال تکرار می‌شود. این اولین مدرکی بود که نشان می‌داد که جرم دیگری هم به جز سیارات به دور خورشید می‌گردد.[۱۴] در همان دوران سال ۱۷۰۴، اصطلاح «منظومه شمسی» برای اولین بار در زبان انگلیسی استفاده شد.[۱۵] فریدریش بسل در سال ۱۸۳۸ با موفقیت یک اختلاف‌منظر ستاره‌ای، تغییری ظاهری در موقعیت یک ستاره که به‌دلیل حرکت زمین دور خورشید ایجاد شده، را اندازه گرفت و به این ترتیب، نخستین مدرک مستقیم و تجربی نظریه خورشیدمرکزی را فراهم کرد.[۱۶]
موقعیت در فضا
منظومهٔ شمسی در ابر میان‌ستاره‌ای محلی، حباب محلی، بازوی شکارچی، کهکشان راه شیری واقع شده‌است.[۱۷] ستاره‌شناسان دریافته‌اند که کهکشان راه شیری در واقع دیسک کهکشان ماست و یک سحابی گسترده یا مجموعه‌ای از ستارگان نیست؛ کهکشان راه شیری یک کهکشان مارپیچی میله‌ای است که قطر آن حدود ۱۰۰٬۰۰۰ سال نوری است و پنداشته می‌شود که ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره داشته‌باشد. منظومهٔ شمسی حدود ۲۵٬۰۰۰ سال نوری از مرکز و کنارهٔ کهکشان فاصله دارد. دانشمندان به تازگی به این نتیجه رسیده‌اند که کهکشان راه شیری احتمالاً دارای دو بازوی مارپیچی بزرگ –بازوی برساووش و بازوی سپر-قنطورس– و چندین بازوی کوچک‌تر است. منظومهٔ شمسی میان دو بازوی بزرگ در بازویی به نام بازوی شکارچی قرار دارد.[۱۸]
سرعت خورشید در منظومهٔ شمسی ۲۲۰ کیلومتر بر ثانیه است و گردش خورشید پیرامون مرکز کهکشان راه شیری حدود ۲۲۵ میلیون سال به طول می‌انجامد. این مدت زمان یک سال کهکشانی نامیده می‌شود.[۱۹] بازپسین باری که منظومهٔ شمسی در این موقعیت بود، دایناسورها بر روی زمین زندگی می‌کردند.[۱۸]
همسایه‌ها
آلفا قنطورس نزدیک‌ترین سامانه به خورشید است که دارای سه ستاره است: آلفا قنطورس اِی، آلفا قنطورس بی و پروکسیما قنطورس. آلفا قنطورس ای و بی ستارگان دوتایی هستند. آلفا قنطورس ای چهارمین ستارهٔ درخشان در آسمان شب است و حدود ۲۵ درصد بزرگ‌تر از خورشید است. اما آلفا قنطورس بی کمی کوچک‌تر از خورشیداست. پروکسیما قنطورس نیز یک ستارهٔ کوتولهٔ سرخ[۲۰] و نزدیک‌ترین ستاره به منظومهٔ شمسی‌است و ۴٫۲ سال نوری با خورشید فاصله دارد. این ستاره کوچک‌تر از خورشید است و جرم آن ۱۲٫۳ درصد جرم خورشید و شعاع آن ۱۴٫۵ درصد شعاع خورشید است.[۲۱] ستارهٔ بارنارد (در ۶ سال نوری) و ولف ۳۵۹ (در ۷٫۷ سال نوری) نیز چهارمین و پنجمین ستارهٔ نزدیک به منظومهٔ شمسی هستند.[۲۲] ستارهٔ شباهنگ درخشان‌ترین ستاره در آسمان شب است که ۸٫۶ سال نوری از زمین فاصله دارد و جرم آن ۹۸ درصد جرم خورشید است.[۲۳] آلفا قنطورس بی‌بی نزدیک‌ترین سیارهٔ فراخورشیدی به منظومهٔ شمسی است که پیرامون ستارهٔ آلفا قنطورس بی می‌گردد.[۲۴]
خورشید
خورشید ستاره‌ای است که زمین و اجرام دیگر منظومهٔ شمسی پیرامون آن می‌گردند. این جسم مسلط بر منظومهٔ شمسی،[۲۵] بیش از ۹۹٫۸ درصد جرم این منظومه را شامل می‌شود.[۲۶] جرم خورشید ۷۴۳ برابر مجموع جرم همهٔ سیارات منظومهٔ شمسی و ۳۳۰٬۰۰۰ برابر جرم زمین است. این ستاره منبع انرژی بسیار است که بخشی از نور و گرمای آن موجب بقای زندگی بر روی کرهٔ زمین می‌شود.[۲۵] دمای سطحی خورشید حدود °۵٬۰۰۰ سانتی‌گراد و دمای هستهٔ آن حدود °۱۵٬۵۰۰٬۰۰۰ سانتی‌گراد، (°۱۵٫۵ میلیون) است.[۲۶]
میانگین فاصلهٔ زمین از خورشید ۱۴۹٬۶۰۰٬۰۰۰ کیلومتر؛ (۱۴۹میلیون و۶۰۰هزار کیلومتر)، برابر با (۹۲٬۹۶۰٬۰۰۰ مایل) است. این فاصله به عنوان یک واحد نجومی شناخته می‌شود و مقیاس اندازه‌گیری فاصله در سراسر منظومهٔ شمسی است.[۲۷] خورشید یکی از بیش از ۱۰۰ میلیارد ستارهٔ کهکشان راه شیری است و مدار آن ۲۵٬۰۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان فاصله دارد. این ستاره نسبتاً جوان است و عضوی از جمعیت ستارگان نخستین (ستارگانی که نسبتاً در داشتن عناصر سنگین‌تر از هلیم غنی هستند) است. علاوه بر جمعیت ستارگان نخستین، دو جمعیت دیگر (جمعیت دومین ستارگان و جمعیت سومین ستارگان) وجود دارد.[۲۸]
خورشید یک ستارهٔ نوع جی رشته اصلی است و در طبقهٔ دومین ستارگان داغ زرد رنگ و کوتوله قرار دارد.[۲۵] خورشید مانند بیشتر ستاره‌های دیگر از هیدروژن (H۲) و هلیم (He) ساخته شده‌است. هیدروژن که سبک‌ترین عنصر شیمیایی شناخته‌شده‌است، ۷۲ درصد جرم خورشید و هلیم ۲۶ درصد آن را می‌سازد. ۲ درصد دیگر را نیز ۷ عنصر اکسیژن (O۲)، کربن (C)، نئون (Ne)، نیتروژن (N۲)، منیزیم (Mg)، آهن (Fe) و سیلیکون (Si) می‌سازند. در خورشید، به ازای هر ۱٬۰۰۰٬۰۰۰ اتم هیدروژن، ۹۸٬۰۰۰ اتم هلیم، ۸۵۰ اتم اکسیژن، ۳۶۰ اتم کربن، ۱۲۰ اتم نئون، ۱۱۰ اتم نیتروژن، ۴۰ اتم منیزیم، ۳۵ اتم آهن و ۳۵ اتم سیلیکون وجود دارد.[۲۸]
بقای زمین به بقای خورشید وابسته است. خورشید در آینده‌ای دور و به عنوان یک ستارهٔ رشته اصلی به عمر خود پایان خواهد داد و خواهد مرد. این ستاره هلیم بیشتر در هستهٔ خود می‌سازد و هیدروژن بیشتری می‌سوزاند و میزان هیدروژنی که می‌سوزاند، از هلیمی که می‌سازد، بیشتر است. این فرایند به تدریج موجب کاهش حجم خورشید خواهد شد و این کاهش حجم اکنون قابل‌توجه نیست، اما حدود ۱ میلیارد سال بعد، حجم این ستاره ۱۰ درصد کاهش خواهد یافت. حدود ۱٫۱ میلیارد سال بعد، خورشید ۱۰ درصد درخشان‌تر از امروز خواهد شد و هر چه‌قدر بر درخشش آن افزوده‌شود، برای زمین زیان‌آور خواهد بود. این افزایش درخشندگی باعث می‌شود که بخار آب (H۲O) جو زمین از دست برود و هرگز بازنگردد و جو زمین خشک شود. حدود ۳٫۵ میلیارد سال بعد، خورشید ۴۰ درصد درخشان‌تر از امروز خواهد شد. این ستاره در آن زمان به اندازه‌ای گرم خواهد شد که اقیانوس‌های روی سطح زمین به جوش خواهد آمد و بخار آب نیز از دست خواهد رفت؛ یخ‌ها ذوب خواهند شد و زمین به سیاره‌ای گرم خشک مانند زهره تبدیل خواهد شد و دیگر زندگی بر روی زمین ممکن نخواهد بود. حدود ۶ میلیارد سال بعد، هستهٔ خورشید از هیدروژن تهی خواهد شد و تنها هلیم ناپایدار در هسته باقی خواهد ماند. سرانجام هسته داغ‌تر و چگال‌تر خواهد شد و خورشید تا جایی بزرگ می‌شود که تبدیل به یک غول سرخ شود. این غول سرخ مدارهای عطارد و زهره و احتمالاً زمین را در برخواهد گرفت و حتی اگر زمین را در بر نگیرد، گرمای آن زمین را به سیاره‌ای زیست ناپذیر تبدیل خواهد کرد. در این زمان، گرما و فشار خورشید به اندازه‌ای خواهد رسید که مرحلهٔ دوم همجوشی هسته‌ای را امکان‌پذیر خواهد کرد و هلیم برای تشکیل کربن خواهد سوخت. این مرحله حدود ۱۰۰ میلیون سال به طول می‌انجامد و سرانجام پوستهٔ ناپایدار هلیم، خورشید را منفجر خواهد کرد. سپس لایه‌های بیرونی خورشید از میان خواهد رفت و فقط یک هستهٔ کربنی از آن باقی خواهد ماند که یک کوتولهٔ سفید است. نور خورشید در طول هشت دقیقه به زمین می‌رسد و تا وقتی که نور آن به زمین نرسد، زمین متوجه نابودی خورشید نمی‌شود و پس از این هشت دقیقه متوجه مرگ خورشید می‌شود. نابودی خورشید موجب نابودی همه چیز در منظومهٔ شمسی خواهد شد.[۲۹]
