معلومات عن كواكب المجموعة الشمسية
تشكل النظام الشمسي قبل 4.6 مليار سنة من انهيار الجاذبية لسحابة جزيئية عملاقة بين النجوم.
غالبية كتلة النظام في الشمس، والكتلة المتبقية في كوكب المشتري، والكواكب الأربعة الداخلية الصغيرة، عطارد والزهرة والأرض والمريخ .. هي كواكب صخرية تتكون أساسًا من الصخور والمعادن.
الكواكب الأربعة الخارجية هي كواكب عملاقة، وهي أكبر بكثير من الأرض. أكبر اثنين منهم، كوكب المشتري وزحل، يحتويان على نسبة كبيرة من الغاز، حيث تتكون هذه النسبة بشكل أساسي من الهيدروجين والهيليوم.
الكواكب الخارجية، أورانوس ونبتون عبارة عن كتل جليدية ضخمة، تتكون في الغالب من مواد ذات نقاط انصهار عالية نسبيًا مقارنة بالهيدروجين والهيليوم، تسمى المواد المتطايرة، مثل الماء والأمونيا والميثان.
جميع الكواكب الثمانية لها مدارات دائرية تقريبًا تقع داخل قرص مسطح يسمى مسير الشمس.
المسافات بين كواكب المجموعة الشمسية
المسافة من الأرض إلى الشمس هي وحدة فلكية مقدارها 150.000.000 كم، ونصف قطر الشمس 700.000 كم .. وهكذا تحتل الشمس 0.00001٪ (10-5٪) من حجم الكرة التي يكون نصف قطرها هو حجم مدار الأرض، في حين أن حجم الأرض يقارب مليون (10 size6) حجم الشمس.
كوكب المشتري، أكبر كوكب في المجموعة الشمسية، يعادل 5.2 وحدة فلكية على بعد 780000000 كم من الشمس ويبلغ نصف قطره 71000 كم، بينما يبعد كوكب نبتون الأبعد 4.5 × 109 كم عن الشمس.
مع استثناءات قليلة، كلما كان الكوكب أو الحزام بعيدًا عن الشمس، زادت المسافة بين مداره والأقرب من مدار الشمس … على سبيل المثال، كوكب الزهرة يبعد حوالي 0.33 وحدة فلكية عن الشمس بعيدًا عن عطارد، بينما زحل على بعد 4.3 AU من كوكب المشتري. ، ويقع نبتون على مسافة 10.5 AU من أورانوس.
بذلت محاولات لتحديد العلاقة بين هذه المسافات المدارية (على سبيل المثال: قانون تيتوس بودي) ولكن لم يتم قبول مثل هذه النظريات.
وحدات القياس الفلكية المقربة
تحاول بعض نماذج النظام الشمسي نقل المقاييس النسبية المتضمنة في النظام الشمسي وفقًا للمصطلحات البشرية.
بعضها صغير الحجم (وقد يكون ميكانيكيًا يسمى orreries) بينما يمتد البعض الآخر عبر المدن أو المناطق الإقليمية.
يقول العلماء (لتبسيط وحدات القياس الفلكية وتقريب الصورة) إذا تم الاتفاق على قياس المسافة بين الشمس ونبتون بمقدار 100 متر، فسيكون قطر الشمس حوالي 3 سم (حوالي ثلثي قطر كرة الجولف)، وستكون الكواكب العملاقة أصغر من حوالي 3 مم، وقطر الأرض جنبًا إلى جنب جنبًا إلى جنب مع الكواكب الأرضية الأخرى سيكون أصغر من برغوث (0.3 مم) على هذا المقياس.
تكوين وتطور النظام الشمسي
تشكل النظام الشمسي قبل 4.568 مليار سنة من انهيار الجاذبية لمنطقة داخل سحابة جزيئية كبيرة.
من المحتمل أن تكون هذه السحابة الأولية قد مرت عبر عدة سنوات ضوئية وربما تكون قد ولدت عدة نجوم.
كما هو الحال في السحب الجزيئية، يتكون هذا التجمع في الغالب من الهيدروجين مع بعض الهيليوم وكميات صغيرة من العناصر الثقيلة التي دمجتها الأجيال السابقة من النجوم.
عندما انهارت المنطقة التي ستصبح النظام الشمسي، والمعروفة باسم سديم ما قبل الشمس، تسبب الحفاظ على الزخم في دوران النظام الشمسي بشكل أسرع.
أصبح المركز الذي يتجمع فيه معظم الكتلة أكثر سخونة من القرص المحيط.
عندما كان السديم المتقلص يدور بشكل أسرع، بدأ في التسطيح إلى قرص كوكبي أساسي يبلغ قطره حوالي 200 وحدة فلكية ونقطة ساخنة كثيفة في المركز.
تشكلت الكواكب من تراكم هذا القرص، حيث جذب الغبار والغاز جاذبيتهما لبعضهما البعض، واتحدوا ليشكلوا أجسامًا أكبر من أي وقت مضى.
ربما كانت المئات من الكواكب الأولية موجودة في النظام الشمسي المبكر، لكنها إما اندمجت أو دمرت، تاركة كواكب صغيرة ومتهالكة وكويكبات وبقايا.
نظرًا لارتفاع نقاط الغليان، لا يمكن أن توجد المعادن إلا في صورة صلبة في النظام الشمسي الداخلي الدافئ بالقرب من الشمس، وستشكل هذه في النهاية الكواكب الصخرية لعطارد والزهرة والأرض والمريخ .. ولأن العناصر المعدنية تتكون فقط في جزء صغير جدًا من السديم الشمسي، لا يمكن للكواكب الصخرية أن تنمو بشكل كبير جدًا.
تشكلت الكواكب العملاقة (كوكب المشتري، وزحل، وأورانوس، ونبتون) أبعد من ذلك، وراء خط الصقيع، النقطة بين مداري المريخ والمشتري حيث تكون المادة باردة بدرجة كافية لتبقى المركبات الجليدية المتطايرة صلبة.
كان الجليد الذي شكل هذه الكواكب يحتوي على معادن أكثر من تلك التي شكلت الكواكب الأرضية الداخلية، مما سمح لها بالنمو بشكل كبير بما يكفي لالتقاط أغلفة جوية كبيرة من الهيدروجين والهيليوم، وهما أخف العناصر وأكثرها وفرة.
بقايا حطام لم تشكل كواكبًا مجمعة في مناطق حزام الكويكبات وحزام كويبر وسحابة أورت.
نموذج نيس هو شرح لتكوين هذه المناطق وكيف يمكن للكواكب الخارجية أن تتشكل في مواقع مختلفة وتهاجر إلى مداراتها الحالية من خلال تفاعلات جاذبية مختلفة.
أهم المعلومات عن كواكب المجموعة الشمسية
في غضون 50 مليون سنة، أصبح ضغط وكثافة الهيدروجين في مركز النجم الأولي كبيرًا بما يكفي لبدء الاندماج النووي الحراري.
زادت درجة الحرارة ومعدل التفاعل والضغط والكثافة حتى يتحقق التوازن الهيدروستاتيكي .. كان الضغط الحراري مساوياً لقوة الجاذبية. في هذه المرحلة، أصبحت الشمس نجمة التسلسل الرئيسي.
تدوم مرحلة التسلسل الرئيسية، من البداية إلى النهاية، حوالي 10 مليارات سنة بالنسبة للشمس مقارنة بحوالي 2 مليار سنة لجميع المراحل الأخرى من حياة الشمس قبل جمع البقايا.
خلقت الرياح الشمسية القادمة من الشمس الغلاف الشمسي وجرفت الغاز والغبار المتبقي من قرص الكواكب الأولي إلى الفضاء بين النجوم، منهية بذلك عملية تشكل الكوكب. أصبحت الشمس أكثر إشراقا. في وقت مبكر من حياته كان سطوعه 70٪ عما هو عليه اليوم.
مستقبل الشمس الذي يحدد مستقبل النظام الشمسي
سيبقى النظام الشمسي كما نعرفه اليوم تقريبًا حتى يتم تحويل الهيدروجين الموجود في قلب الشمس تمامًا إلى الهيليوم، والذي سيحدث بعد حوالي 5 مليارات سنة من الآن.
هذا سيمثل نهاية الحياة الرئيسية للشمس .. في هذا الوقت، سوف يتقلص لب الشمس مع اندماج الهيدروجين الذي يحدث على طول غلاف الهيليوم الخامل، وسيكون إنتاج الطاقة أكبر بكثير مما هو عليه في الوقت الحاضر.
ستتوسع الطبقات الخارجية للشمس إلى ما يقرب من 260 ضعف قطرها الحالي، لتصبح العملاق الأحمر.
نظرًا لزيادة مساحة السطح بشكل كبير، سيكون سطح الشمس أكثر برودة (2600 كلفن في أبرد درجاته). مما هو عليه في التسلسل الرئيسي. من المتوقع أن تشرق الشمس وتتوسع في الزئبق وتجعل الأرض غير صالحة للسكن.
في النهاية، ستكون الشمس لبًا ساخنًا بما يكفي لدمج الهيليوم.
ستحرق الشمس الهيليوم لجزء بسيط من الوقت الذي تحرق فيه الهيدروجين في قلبها.
الشمس ليست ضخمة بما يكفي لبدء دمج العناصر الأثقل، وبالتالي ستقل التفاعلات النووية في القلب .. ستتحرك طبقاتها الخارجية بعيدًا في الفضاء، تاركة قزمًا أبيض، جسمًا كثيفًا بشكل غير عادي، نصف الكتلة الأصلية من لكن حجم الأرض فقط.
ستشكل الطبقات الخارجية المقذوفة ما يُعرف بالسديم الكوكبي، مما يعيد بعض المواد التي تتكون منها الشمس إلى موقعها الطبيعي والأولي بين النجوم.