أعطت الدراسات حول النظام الشمسي ، التي أجريت في الربع الأخير من القرن العشرين ، العلوم عددًا من الاكتشافات المدهشة. بمساعدة تلسكوبات بصرية قوية جديدة للفيزياء الفلكية ، تمكن العلماء النوويون وممثلو فروع العلوم والتكنولوجيا الأخرى من الحصول على بيانات علمية لا تقدر بثمن في الفضاء القريب. بفضل رحلات تحقيقات الفضاء التلقائية ، أصبحت الحقائق المثيرة للاهتمام حول تركيب وبنية نظام الكواكب لنجومنا معروفة للبشرية. وأخيرًا ، تمكن العالم العلمي من الحصول على معلومات حول كيفية ظهور كوكب أورانوس ، وما يمثله نبتون ، والأبعاد الحقيقية للنظام الشمسي.
الكوكب المدهش في النظام الشمسي
استكشاف الفضاء القريب من الأرض من خلال التلسكوب ، من السهل الوصول إلى رأي خاطئ - النظام الشمسي هو أبسط آلية مركزية حيث تلتزم جميع الأجسام والأجسام الفضائية الأخرى بالقوانين المعروفة في الفيزياء والرياضيات. في الواقع ، كل شيء ليس بسيطًا كما يبدو للوهلة الأولى. فكل جثة سماوية في أقرب فضاء لدينا تعيش حياتها الخاصة ، ولها خصائصها الخاصة ولا تشبه كثيراً جيرانها. والمثال الحي على ذلك هو الكواكب الأرضية ، التي يمكن من خلالها وضع الأرض والمريخ فقط ، مع امتداد ، في صف واحد.
الوضع مماثل مع مجموعة أخرى من الكواكب - عمالقة الغاز - الذين يركضون حول الشمس في دائرة خارجية. إذا كان لدى المشتري وزحل معلمات وخصائص فيزيائية فيزيائية مشابهة ، فإن أورانوس على خلفيته يبدو مثل "الأغنام السوداء". على الرغم من التشابه الخارجي والهيكل نفسه ، فإن أورانوس هو الكوكب الوحيد في نظام النجوم لدينا ، والذي يحتل موقعًا غير عادي. السمة المحددة لهذا الجرم السماوي مثل أورانوس هي الجانب التالي. الكوكب لا يقوم فقط بإجراء قياس محسوب في مدار مركزية ، بل لفات مثل كرة البلياردو حول الشمس. ببساطة ، الكوكب يكمن ببساطة على جانبه ويتدحرج في اتجاه مداره. هذا السلوك ليس فقط نموذجًا للعملين الآخرين للغاز في النظام الشمسي - المشتري وزحل ، فإن موضع محور دوران أورانوس بالنسبة لمستوى مداره يبدو غير عادي.
إذا تحدثنا عن المدى الذي يميل فيه خط استواء أورانوس إلى مستوى مداره ، فإن هذه القيمة تكون 97.86⁰. على سبيل المثال ، تحتوي الأرض والمريخ على زاوية خط الاستواء الميل إلى المستوى المداري 23.45 و 25.19 درجة على التوالي. خط الاستواء في عطارد والمشتري عمودي تقريبا على المستوى المداري. أورانوس يكمن في جانبه ويدور إلى الوراء. مثل هذا الموقف من المحور يبدو من وجهة نظر علمية كأنه هراء ، لأنه في الكوكب السابع من الشمس ، يلاحظ تغير النهار والليل فقط في قطاع ضيق من قرص الكوكب. يحدث شروق الشمس وغروبها للشمس البعيدة في أفق أورانوس بنفس القدر تقريبا في خطوط العرض القطبية على الأرض. بسبب هذا الموقف من محور دوران الكوكب ، هناك لحظة غريبة - الفرق في مدة السنة اليورانية عند القطبين وعند خط الاستواء. تلتقي أقطاب الكوكب ليلًا ونهارًا مرة واحدة خلال 42 عامًا من الأرض ، ولكن عند خط الاستواء ، يتم إطالة هذا العام مرتين بالضبط ويبلغ 84 عامًا على الأرض.
موقف محور دوران الكوكب وطبيعة المجال المغناطيسي للكوكب السابع. على عكس الأجسام السماوية الأخرى في النظام الشمسي ، يدور الحقل المغناطيسي لأورانوس مع الكوكب نفسه ، حيث يتغير باستمرار الأقطاب المغناطيسية. وبعبارة أخرى ، يفتح المجال المغناطيسي للكوكب أورانوس بشكل دوري ويغلق. لو حدث هذا على الأرض ، كنا نتوقع كل يوم من خلال كارثة كوكبية.
اكتشاف الكوكب السابع
ترتبط قصة اكتشاف العملاق الثالث للغاز ارتباطًا وثيقًا باسم الإنجليزي ويليام هيرشل. في عام 1781 ، اكتشف الرجل الإنجليزي جسدًا سماويًا جديدًا ، والذي كان مخطئًا في الأصل لمذنب زار النظام الشمسي. ومع ذلك ، بعد مرور بعض الوقت ، وبعد دراسة خصائص الجسم في مدار حول الشمس ، قرر عالم الفلك ويليام هيرشل تصنيفه على أنه الكوكب السابع. لقد أصبح هذا الحدث علامة بارزة في علم الفلك. لأول مرة بطريقة مفيدة ، تمكن شخص ما من العثور على كوكب ، كان وجوده غير معروف من قبل. حتى الآن ، اعتمد علماء الفلك على معلومات حول وجود ستة كواكب ، مع أخذ أورانوس كنجمة. اقتصرت فكرة حجم النظام الشمسي على مدار زحل.
اقترح الإنجليز ، كمكتشف ، تسمية الكوكب السابع تكريمًا للجزيرة الإنجليزية - "نجم جورج". لم يناسب هذا الاسم طعم أعضاء المرصد الفلكي الملكي ، الذي قرر إعطاء كوكب الأرض الجديد اسم أورانوس ، تكريماً للرمز الإلهي اليوناني القديم للكرة السماوية. بعد ذلك ، عندما لاحظ هيرشل حركة أورانوس ، لوحظت خصوصية سلوك هذا الجرم السماوي في المدار. كان الكوكب السابع يتحرك بشكل غير متساو في المدار ، يتسارع الآن ، ثم يبطئ حركته. بعد موت هيرشيل ، قام علماء فلك آخرون ، والإنجليز آدامز ، والفرنسي لافيري بافتراض وجود جسم سماوي كبير آخر خلف أورانوس ، الذي تؤثر جاذبيته على سلوك عملاق الغاز الثالث. أكدت الحسابات الرياضية اللاحقة صحة الافتراض ، مما جعل من الممكن في عام 1846 اكتشاف الكوكب الثامن الأخير في النظام الشمسي ، نبتون.
وهكذا ، استلزم اكتشاف أورانوس سلسلة من التفاعلات في العالم العلمي ، مما أدى إلى توسيع حدود نظام الكواكب. بعد أورانوس ، حصلنا على نبتون وبلوتو - الأجسام المكتشفة بواسطة الحسابات الرياضية.
الخصائص الفيزيائية الفلكية: وصف موجز لكوكب أورانوس
على الرغم من التشابه الخارجي مع أول عملاقين للغاز في النظام الشمسي ، فإن الكوكب السابع يختلف اختلافاً كبيراً عن المشتري وزحل. على عكس كوكب المشتري وزحل ، اللذان يمكن مشاهدتهما جيدًا بواسطة تلسكوب ، يبدو أورانوس في العدسة وكأنه علامة نجمية صغيرة. هذا يرجع إلى المسافة الهائلة التي تفصل هذا العالم البعيد عن كوكبنا.
في أفق الأرض ، فإن العملاق الثالث بالكاد ملحوظة ، ويمثل نجمًا خافتًا ، ويتراوح سطوعه بين 5.9 و 5.32. وقد تساءل الفلكيون في تلسكوب خلف نجم بعيد عن اللون الأزرق الشاحب ، منذ فترة طويلة عن لون الكوكب السابع. تلقى العلماء الإجابة على هذا السؤال فقط في عام 1986 ، عندما وصل المسبار الفضائي Voyager-2 إلى 80 ألف كيلومتر. من سطح كوكب بعيد. وأظهرت الصور الناتجة زرقاء شاحبة ، مع صبغة معدنية بالكاد ، قرص كوكبي.
المسافة من الشمس في المتوسط 2 876 679 082 كم. يقوم أورانوس بجولة حول مركز نظام النجوم في مدار يشبه الإهليلجية مع انحطاط بسيط (e) ، وهو 0.46. تبلغ الفترة المدارية للجسم السماوي حول النجم المركزي 30،685 يومًا للأرض أو 84 عامًا. سرعة حركة هذا الكوكب منخفضة - فقط 6.8 كيلومتر في الثانية. يتحرك نبتون فقط في الفضاء بسرعة مدارية أقل - 5.4 كم / ثانية.
إذا تحدثنا عن مقدار الوقت الذي يستغرقه السفر من كوكب الأرض إلى الكوكب العملاق الثالث ، يمكنك هنا الاعتماد على بيانات الرحلة الخاصة بجهاز Voyager 2 التلقائي نفسه الذي طار إلى أورانوس لمدة 9 سنوات تقريبًا. هذه هي المهمة الوحيدة التي سمحت لأبناء الأرض بالحصول على أفكار حول هذا الجسم البعيد ومحيطه.
على الرغم من حجمها المتواضع في سماء الليل ، إلا أن حجم أورانوس مثير للإعجاب. يبلغ قطر القرص الكوكبي لهذا العملاق 50،724 كم. هذا بالطبع ليس بقدر ما هو في كوكب المشتري وزحل الذي يبلغ قطره 140 ألف كم و 116 ألف كم على التوالي. ومع ذلك ، هذا يكفي للكوكب السابع للنظام الشمسي ليحافظ على المركز الثالث بقوة.
مراقب مثير للإعجاب وكتلة هذا الجرم السماوي. اليورانيوم هو 14.5 مرة أثقل من الأرض ويزن 8.6832 1025 كجم. من خلال كتلته ، فإن العملاق الأزرق الشاحب لا يخسر كوكب المشتري ولا زحل. حتى القمر الصناعي البعيد لأورانوس ، كوكب نبتون ، لديه كتلة كبيرة. الخفة النسبية لجسم سماوي بعيد يرجع إلى تكوينه. على عكس الكواكب الأخرى جوبيتير وزحل ، حيث يمثل الجزء الأكبر من الهيدروجين والسيليكون شبه السائل والمعدن ، يمثل أورانوس كرة جليدية ضخمة ، لها سرعة دوران حول محوره الخاص البالغ 2.29 م / ث.
تكوين الكوكب السابع وجوها
الجليد على أورانوس هو مجموعة متنوعة من التعديلات في درجات الحرارة العالية. هناك الأمونيا المتجمدة ، جليد الماء والميثان في حالة صلبة ، جليدية. بسبب الطبيعة الجليدية ، تم نقل الكوكب السابع من قبل علماء الفيزياء الفلكية إلى فئة عمالقة الجليد. كثافة كرة الثلج ضئيلة ، أقل بثلاث مرات تقريبًا من كثافة كوكب الأرض و 1.27 جم / سم 3. ومع ذلك ، بسبب كتلته الكبيرة ومعلماته المدارية ، فإن قوى الجاذبية قوية جدًا على أورانوس. إن تسارع السقوط الحر في العملاق الجليدي يكاد يكون مساويا لتساقط الأرض ويبلغ 8.87 م / ث 2.
هيكل غريب من كوكب بعيد ، يبدو كالتالي:
- حجر صلب
- عباءة جليدية
- سطح خيالي
- الغلاف الجوي السفلي (الستراتوسفير والتروبوسفير) ؛
- تاج الكواكب.
يتم تمثيل سطح جسم سماوي بمركبات من الهيدروجين والهيليوم ، والتي هي في حالة غازية. يحتوي الغلاف الجوي للكوكب على الميثان ، وبفضله يمتلك أورانوس صبغة زرقاء مميزة. ويقل تركيزه مع الارتفاع ، حيث يتجمد الميثان بسبب درجات الحرارة المنخفضة للغاية ، مما يترك مجالًا للهيدروجين والهيليوم. إن التركيب الكيميائي الدقيق لأجواء الكوكب السابع ليس معروفًا تمامًا ، ولكن انطلاقاً من الطيف ، فإن الغلاف الجوي هو أساسًا هيدروجين ، كما أنه يحتوي أيضًا على مركبات هيدروكربونية ، والتي هي نتيجة الإشعاع الشمسي على جزيئات الميثان. طبقات الغلاف الجوي للعملاق الجليد تختلف في سمك ودرجة الحرارة. الطبقة العليا هي الهالة الغلاف الجوي ، والتي تمتد إلى ما هو أبعد من الكوكب لمسافة 8000 كم. الطبقات السفلى هي طبقة الستراتوسفير والتروبوسفير ، حيث تسود درجات حرارة منخفضة. على ارتفاع 50-300 كم. من السطح طبقة من السحب تتكون من بخار الماء وبلورات الأمونيا والميثان. درجات الحرارة في هذا المكان تصل إلى 227-250 درجة مئوية مع علامة ناقص.
استنتاج
المعلومات التي لدى العلماء اليوم عن الكوكب العملاق الثالث محدودة للغاية. هذا يرجع إلى موقع أورانوس. ركز علماء الفيزياء الفلكية والعلماء على دراسة كوكب المشتري وزحل والمناطق المتطرفة للنظام الشمسي. أورانوس ، الذي يقع في وسط هذا المجتمع من الأجرام السماوية ، كان في كل وقت بعيدا عن الأنظار من برامج البحوث. وأصبحت المركبة الفضائية "فوياجر 2" حتى الآن هي السفينة الوحيدة التي وصلت إلى جوار كوكب بعيد ، حيث قدمت أول معلومات وثائقية عن كوكب أورانوس ، حول تكوين غلافه الجوي والبيئة المحيطة به.
مثل جميع عمالقة الغاز الآخرين ، الذين لديهم نظام خاص بهم للأجرام السماوية ، اكتشف العلماء حلية لليورانيوم - وهو نظام من الحلقات. اكتشفت والأقمار الصناعية من كوكب أورانوس ، الذي يوجد اليوم 27 قطعة. وبمساعدة من تليسكوب هابل في عام 2005 ، كان من الممكن دراسة بالتفصيل أكبر خمسة سواتل من أورانوس - وهي ميراندا وأرييل وأومبريل وتيتانيا وأوبرون. من المحتمل أن تقدم دراسة لاحقة لكوكب بعيد وأقماره الصناعية معلومات جديدة ومفيدة للعلماء ، ولكن في المستقبل القريب ، لا يتم التخطيط للبعثات إلى هذا الجزء من النظام الشمسي.
