منطومه شمسی بخش(1)

منظومهٔ شمسی

طراحی هنرمندانه از اریس (وسط) و ماه آن دیسنومیا (بالای اریس). جسم درخشان بالا سمت چپ خورشید است.
سن	۴٫۶ میلیارد سال[۱]
موقعیت در فضا	ابر میان ستاره ای محلی، حباب محلی، بازوی شکارچی، کهکشان راه شیری[۲]
جرم	۱٫۰۰۱۴ جرم خورشیدی
نزدیک ترین ستاره	پروکسیما قنطورس[۳]
نزدیک ترین سیاره	آلفا قنطورس بی بی[۴]
ویژگی های اجرام
فاصله از کمربند کویپر	۳۰ تا ۵۰ واحد نجومی[۵]
شمار ستارگان	۱ (خورشید)[۶]
شمار سیارات	۸ (تیر، ناهید، زمین، مریخ، مشتری (سیاره)، زحل، اورانوس، نپتون)[۷]
شمار سیارات کوتوله	۵ (سرس، پلوتو، هائومیا، ماکی ماکی، اریس)[۷]
شمار ماه ها	۱۷۳[۷]
شمار سیارک ها	۶۲۲٬۵۴۵[۷]
شمار دنباله دارها	۳٬۲۲۷[۷]
شمار ریزسیارات	۳۶۹٬۹۵۶[۸]
مرکز کهکشانی
تمایل به کهکشان	°۶۰٫۱۹ (دائرةالبروج)
فاصله تا مرکز کهکشان	۲۵٬۰۰۰ سال نوری[۹]
فاصله تا کنارهٔ کهکشان	۲۵٬۰۰۰ سال نوری[۹]
سرعت مداری	۲۲۰ کیلومتر بر ثانیه[۱۰]
چرخش پیرامون کهکشان	۲۲۵ میلیون سال[۱۰]

طراحی هنری از یک سحابی

سامانه های خورشیدی پیرامون ستاره ها شکل می گیرند و منظومهٔ شمسی ما هم پیرامون خورشید شکل گرفته است.^[۱۱] خطای یادکرد: خطای یادکرد: برچسب تمام کنندهٔ بدون برچسب

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 شکل گرفت. 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، به طوری که گرانش گاز و گرد و غبار را به هم چسباند و یک سحابی خورشیدی شکل گرفت. ابر شروع به چرخیدن کرد و سرانجام فرو ریخت. سپس مرکز ابر داغ تر و چگال تر از بقیهٔ آن شد و دیسک گازی و گرد و غباری شکل گرفت که مرکز آن داغ و لبه های آن سرد بود. دیسک نازک تر و نازک تر شد و ذرات به هم توده هایی ساختند. با چسبیدن توده های کوچک به هم، برخی توده های بزرگ ساخته شدند و سیارات و ماه ها پدید آمدند. مواد یخی مناطق بیرونی دیسک با مواد سنگی سیارات غول پیکری مانند مشتری را پدید آوردند. سرانجام مرکز ابر به اندازه ای گرم شد که تبدیل به ستاره ای به نام خورشید شد.^[۱۲]

اگرچه نظریهٔ سحابی به طو گسترده پذیرفته شده است، اما هنوز مشکلاتی دارد که دانشمندان نتوانسته اند دلیل آن را توضیح دهند. یکی از این مشکلات انحراف محوری سیارات است. این مشکل بیان می کند که همهٔ سیارات روی دائرةالبروج واقع شده اند، با این حال، چرا انحراف محوری سیارات داخلی و خارجی تا این اندازه متفاوت است؟ با پیشرفت فناوری و بررسی و مطالعهٔ سیارات فراخورشیدی، دانشمندان در درستی نظریهٔ سحابی شک کرده اند. ستاره شناسان برخی از این مشکل ها را حل کرده اند، اما نتوانسته اند به همهٔ پرسش ها پاسخ بدهند.^[۱]

کشف

گالیله با تلسکوپ خود دریافت که ناهید پیرامون خورشید می گردد.

منظومهٔ شمسی در دوران رنسانس کشف شد، هنگامی که فلاسفه تصمیم گرفتند که چیزی جز مشاهدات و منطق را نپذیرند و سنت را رد کنند. پذیرش عمومی این که خورشید در مرکز جهان واقع شده است، طی چند صد سال صورت گرفت. این نظریه که خورشید در مرکز جهان واقع شده است و سیارات پیرامون آن می گردند، توسط نیکلاس کوپرنیک (۱۵۷۳ ۱۴۷۳ میلادی) در سال ۱۵۴۳ در کتاب «انقلاب کرات آسمانی» پیشنهاد شد. اما کلیسا که مخالف این نظریه بود، کتاب کوپرنیک را در سال ۱۶۱۶ در فهرست آثار ممنوعه قرار داد. کوپرنیک در واقع ایدهٔ باستانی ستاره شناس یونانی آریستارخوس ساموسی (حدود ۲۷۰ پیش از میلاد) که می گفت خورشید بزرگ تر از زمین است و زمین مرکز جهان نیست را زنده کرد. ستاره شناس آلمانی یوهانس کپلر (۱۶۳۰ ۱۵۷۱ میلادی) از مفهوم کوپرنیک پشتیبانی و حمایت کرد، اما برای توصیف حرکات پیچیدهٔ اجرام فضایی، به خورشید و سیارات مداری بیضی شکل نسبت داد. سرانجام، گالیلئو گالیله (۱۶۴۲ ۱۵۶۴) با تلسکوپی که اختراع کرد، ثابت کرد که ناهید مراحلی مانند ماه دارد و به دور خورشید می گردد و خورشید مرکز آن است. اما کلیسا با نظریهٔ گالیله مخالف بود و گالیله برای نجات جان خود وادار شد که گفتهٔ خود را تکذیب کند و برای همیشه نیز از آموزش در خانهٔ خود منع شد. پس از گالیله، یک ستاره شناس ایتالیایی دیگر به نام جووانی دومنیکو کاسینی (۱۷۲۱ ۱۶۲۵) اندازهٔ مدار زمین را تعیین کرد. پس از او، آیزاک نیوتن (۱۷۲۷ ۱۶۴۲) قوانین فیزیک را وارد منظومهٔ شمسی کرد و با استفاده از گرانش توضیح داد که سیارات چگونه حرکت می کنند. پس از نیوتن نیز افراد دیگری از جمله ادموند هالی و یان اورت به شناخت و کشف منظومهٔ شمسی کمک کردند.^[۱۳]

موقعیت در فضا

مکان منظومهٔ شمسی در بازوی شکارچی، کهکشان راه شیری

منظومهٔ شمسی در ابر میان ستاره ای محلی، حباب محلی، بازوی شکارچی، کهکشان راه شیری واقع شده است.^[۲] ستاره شناسان تنها دریافته اند که کهکشان راه شیری در واقع دیسک کهکشان ماست و یک سحابی گسترده یا مجموعه ای از ستارگان نیست. کهکشان راه شیری یک کهکشان مارپیچی میله ای است که قطر آن حدود ۱۰۰٬۰۰۰ سال نوری است و پنداشته می شود که ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره داشته باشد. منظومهٔ شمسی حدود ۲۵٬۰۰۰ سال نوری از مرکز و کنارهٔ کهکشان فاصله دارد. دانشمندان به تازگی به این نتیجه رسیده اند که کهکشان راه شیری احتمالاً دارای دو بازوی مارپیچی بزرگ بازوی برساووش و بازوی سپر-قنطورس و چندین بازوی کوچک تر است. منظومهٔ شمسی میان دو بازوی بزرگ در بازویی به نام بازوی شکارچی قرار دارد.^[۹]

سرعت خورشید در منظومهٔ شمسی ۲۲۰ کیلومتر بر ثانیه است و انقلاب خورشید پیرامون مرکز کهکشان راه شیری حدود ۲۲۵ میلیون سال به طول می انجامد. این مدتی زمان یک سال کیهانی نامیده می شود.^[۱۰] بازپسین باری که منظومهٔ شمسی در این موقعیت بود، دایناسورها بر روی زمین زندگی می کردند.^[۹]

همسایه ها

آلفا قنطورس نزدیک ترین 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 بزرگ تر از خورشید است. اما آلفا قنطورس بی کمی کوچک تر از خورشید است. پروکسیما قنطورس نیز یک ستارهٔ کوتولهٔ سرخ^[۱۴] و نزدیک ترین ستاره به منظومهٔ شمسی است و ۴٫۲ سال نوری با خورشید فاصله دارد. این ستاره کوچک تر از خورشید است و جرم آن ۱۲٫۳ درصد جرم خورشید و شعاع آن ۱۴٫۵ درصد شعاع خورشید است.^[۳] ستارهٔ بارنارد (در ۶ سال نوری) و ولف ۳۵۹ (در ۷٫۷ سال نوری) نیز چهارمین و پنجمین ستارهٔ نزدیک به منظومهٔ شمسی هستند.^[۱۵] ستارهٔ شباهنگ درخشان ترین ستاره در آسمان شب است که ۸٫۶ سال نوری از زمین فاصله دارد و جرم آن ۹۸ درصد جرم خورشید است.^[۱۶] آلفا قنطورس بی بی نزدیک ترین سیارهٔ فراخورشیدی به منظومهٔ شمسی است که پیرامون ستارهٔ آلفا قنطورس بی می گردد.^[۴]

یک نمودار از موقعیت زمین و منظومه شمسی در جهان. (این تصویر از چپ به راست است. برای دیدن از چپ به راست شروع کنید.)

خورشید

نمایی از خورشید و جو آن

خورشید ستارهای است که زمین و اجرام دیگر منظومهٔ شمسی پیرامون آن می گردند. این جسم مسلط بر منظومهٔ شمسی،^[۶] بیش از ۹۹٫۸ درصد جرم این منظومه را شامل می شود.^[۱۷] 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 می شود.^[۶] دمای سطحی خورشید حدود °۵٬۰۰۰ سانتی گراد و دمای هستهٔ آن حدود °۱۵٬۵۰۰٬۰۰۰ سانتی گراد است.^[۱۷]

میانگین فاصلهٔ زمین از خورشید ۱۴۹٬۶۰۰٬۰۰۰ میلیون کیلومتر (۹۲٬۹۶۰٬۰۰۰ میلیون مایل) است. این فاصله به عنوان یک واحد نجومی شناخته می شود و مقیاس اندازه گیری فاصله در سراسر منظومهٔ شمسی است.^[۱۸] 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 سنگین تر از هلیم غنی هستند) است. علاوه بر جمعیت ستارگان نخستین، دو جمعیت دیگر (جمعیت دومین ستارگان و جمعیت سومین ستارگان) وجود دارد.^[۱۹]

مقایسهٔ اندازهٔ خورشید و سیارات منظومهٔ شمسی

خورشید یک ستارهٔ نوع جی رشته اصلی است و در طبقهٔ دومین ستارگان داغ زرد رنگ و کوتوله قرار دارد.^[۶] خورشید مانند بیشتر ستاره های دیگر از هیدروژن (H_۲) و هلیم (He) ساخته شده است. هیدروژن که سبک ترین عنصر شیمیایی شناخته شده است، ۷۲ درصد خورشید و هلیم ۲۶ درصد آن را می سازد. ۲ درصد دیگر را نیز ۷ عنصر اکسیژن (O_۲)، کربن (C)، نئون (Ne)، نیتروژن (N_۲)، منیزیم (Mg)، آهن (Fe) و سیلیکون (Si) می سازند. 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.^[۱۹]

بقای زمین به بقای خورشید وابسته است. خورشید در آینده ای دور و به عنوان یک ستارهٔ رشته اصلی به عمر خود پایان خواهد داد و خواهد مرد. این ستاره هلیم بیشتر در هستهٔ خود می سازد و هیدروژن بیشتری می سوزاند و میزان هیدروژنی که می سوزاند، از هلیمی که می سازد، بیشتر است. این فرایند به تدریج موجب کاهش حجم خورشید خواهد شد و این کاهش حجم اکنون قابل توجه نیست، اما حدود ۱ میلیارد سال بعد، حجم این ستاره ۱۰ درصد کاهش خواهد یافت. حدود ۱٫۱ میلیارد سال بعد، خورشید ۱۰ درصد درخشان تر از امروز خواهد شد و هر چه قدر بر درخشش آن افزوده شود، برای زمین زیان آور خواهد بود. این افزایش درخشندگی باعث می شود که بخار آب (H_۲O) جو زمین از دست برود و هرگز بازنگردد و جو زمین خشک شود. حدود ۳٫۵ میلیارد سال بعد، خورشید ۴۰ درصد درخشان تر از امروز خواهد شد. این ستاره در آن زمان به اندازه ای گرم خواهد شد که اقیانوس های روی زمین سطح زمین به جوش خواهد آمد و بخار آب نیز از دست خواهد رفت؛ یخ ها ذوب خواهند شد و زمین به سیاره ای گرم خشک مانند ناهید 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 داغ تر و چگال تر خواهد شد و خورشید تا جایی بزرگ می شود که تبدیل به یک غول سرخ شود. این غول سرخ مدارهای تیر و ناهید و احتمالاً زمین را نابود خواهد کرد و حتی اگر زمین را نابود نکند، گرمای آن زمین را به سیاره ای غیر قابل سکونت تبدیل خواهد کرد. در این زمان، گرما و فشار خورشید به اندازه ای خواهد رسید که مرحلهٔ دوم همجوشی هسته ای را امکان پذیر خواهد کرد و هلیم برای تشکیل کربن خواهد سوخت. این مرحله حدود ۱۰۰ میلیون سال به طول می انجامد و سرانجام پوستهٔ ناپایدار هلیم، خورشید را منفجر خواهد کرد. سپس لایه های 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 می رسد و تا وقتی که نور آن به زمین نرسد، زمین متوجه نابودی خورشید نمی شود و پس از این هشت دقیقه متوجه مرگ خورشید می شود. نابودی خورشید موجب نابودی همه چیز در منظومهٔ شمسی خواهد شد.^[۲۰]

مراحل زندگی، تشکیل و نابودی خورشید