النظام الشمسي: شرح الكواكب وتكوينها

كوكبنا الأرض جزء من نظام شمسي يتكون من ثمانية كواكب تدور حول نجم عملاق ناري نسميه الشمس. لآلاف السنين، لاحظ علماء الفلك الذين يدرسون النظام الشمسي أن هذه الكواكب تتحرك عبر السماء بطريقة يمكن التنبؤ بها. كما لاحظوا أن بعضها يتحرك أسرع من غيره - ويبدو أن بعضها يتحرك للخلف.

كيف تشكل نظامنا الشمسي

قبل حوالي 4.6 مليار سنة، بدأ النظام الشمسي المبكر بالتشكل من سحابة ضخمة من الغاز والغبار تُعرف باسم السديم الشمسي. نتيجة لقوة خارجية - ربما مستعر أعظم قريب - انهار السديم تحت تأثير الجاذبية وبدأ بالدوران، بسبب قانون الحفاظ على الزخم الزاوي. في وسط السحابة الدوارة، تشكل نجم أولي، ازدادت حرارته وكثافته بمرور الوقت. عندما بدأت المواد المحيطة بالالتصاق ببعضها من خلال التراكم، اصطدمت حبيبات الغبار الصغيرة وتكتلت لتشكل أجسامًا أكبر تُسمى الكواكب المصغرة. اندمجت هذه الكواكب الصغيرة واصطدمت، مكونةً كواكب أولية ازداد حجمها وكتلتها. وخلال هذه الفترة، ازداد حجم الشمس وإشراقها لأنها كانت تجمع المزيد والمزيد من المادة. وأصبحت القوة المهيمنة في النظام الشمسي، مسؤولة عن الغالبية العظمى من كتلة النظام الشمسي - أكثر من كتلة جميع الكواكب والكويكبات والمذنبات مجتمعة. ومع استمرار الكواكب الأولية في جمع المواد، ارتفعت درجة حرارة أجزائها الداخلية وخضعت للتمايز، حيث غاصت المواد الأكثر كثافة إلى نواتها وارتفعت المواد الأخف إلى أسطحها. أدت هذه العملية إلى تكوين الكواكب الأرضية الصخرية (المزيد عنها لاحقًا). أزالت إشعاعات الشمس الشديدة والرياح الشمسية الغاز والغبار المتبقي، ولكن فقط لمسافة معينة. وفي المناطق الأبعد، حيث كانت الحرارة أبرد، يمكن أن يبقى الغاز والجليد في حالة غازية، مما أدى إلى تكوين كواكب غازية عملاقة مثل المشتري وزحل. بل وأكثر من ذلك، اكتسب العملاقان الجليديان أورانوس ونبتون غلافهما الجوي وأوشحتهما الجليدية.

وضع الشمس في سياقها

الشمس (وهي بالمناسبة نجم متوسط

الحجم) أكبر من أي كوكب في نظامنا الشمسي. يبلغ قطرها 1,392,000 كيلومتر (864,949 ميلًا). يبلغ قطر الأرض 12,756 كيلومترًا (7,926 ميلًا) فقط، مما يعني أن الشمس تتسع لأكثر من مليون كوكب بحجم الأرض. تُنتج الكتلة الضخمة للشمس قوة جذب هائلة تُبقي جميع كواكب النظام الشمسي في مداراتها. حتى الكوكب القزم بلوتو (الذي كان سابقًا الكوكب التاسع تمامًا)، والذي يبعد ستة مليارات كيلومتر (3,728,227,153 ميلًا)، يبقى في مداره بفضل الشمس.

الكواكب في نظامنا الشمسي

كل كوكب في نظامنا الشمسي فريد من نوعه، لكن جميعها تشترك في بعض الخصائص. على سبيل المثال، لكل كوكب قطب شمالي وقطب جنوبي. تقع هاتان النقطتان في مركز الكوكب عند طرفيه. محور الكوكب هو خط وهمي يمر عبر مركز الكوكب ويربط بين القطبين الشمالي والجنوبي. يُسمى الخط الوهمي الذي يحيط بالكوكب في منتصفه (مثل خصرك) خط استوائه. يدور كل كوكب حول محوره، بينما تدور بعض الكواكب بسرعة وبعضها ببطء. تُعرف فترة دوران الكوكب حول محوره بالوقت الذي يستغرقه. يدور كل كوكب في نظامنا الشمسي حول محوره أيضًا حول الشمس. تُعرف سنة الكوكب بالوقت الذي يستغرقه لإتمام دورة كاملة حول الشمس. يُسمى المسار الذي يتبعه الكوكب حول الشمس بمداره. يقسم حزام الكويكبات الرئيسي بين المريخ والمشتري نظامنا الشمسي إلى نظام شمسي داخلي ونظام شمسي خارجي. إليك نبذة عن كل كوكب من الكواكب الثمانية، مرتبة حسب بعده عن الشمس.

الكواكب الأرضية

يتكون النظام الشمسي الداخلي من أربعة كواكب صخرية: عطارد، الزهرة، الأرض، والمريخ، وتقع هذه الكواكب في أقرب نقطة من الشمس. تتميز هذه الكواكب الداخلية بأسطح صلبة، وتضاريس منحدرة، وإمكانية وجود أغلفة جوية ثانوية.

· عطارد، أصغر الكواكب، يدور في أقرب مدار إلى الشمس.

· الزهرة بغلاف جوي سميك وسام، مما يجعلها الكوكب الأكثر حرارة.

· الأرض هي الكوكب الوحيد المعروف الصالح للسكن، بغلاف جوي قابل للتنفس، وماء سائل، ومجال مغناطيسي واقٍ.

· المريخ بغلاف جوي رقيق وأرض قاحلة.

الكواكب العملاقة

المشتري، زحل، أورانوس، ونبتون هي الكواكب العملاقة الأربعة المعروفة باسم كواكب المشتري، وتتكون جميعها بشكل رئيسي من الهيدروجين والهيليوم. أما هذه الكواكب الخارجية، فلديها حلقات، وأغلفة جوية سميكة، والعديد من الأقمار. أما الكواكب الغازية العملاقة (المشتري وزحل) فلا تمتلك أسطحًا صلبة، وهي أكبر من الكواكب الأرضية مثل الأرض. من ناحية أخرى، يُصنف أورانوس ونبتون كعمالقة جليدية.

· المشتري، المسمى على اسم الإله الروماني، هو أكبر كوكب في نظامنا الشمسي.

· يشتهر زحل بنظام حلقاته البارز، ولكنه يضم أيضًا عددًا من الأقمار يفوق عدد الكواكب الأخرى مجتمعة.

· أورانوس هو الكوكب الوحيد في نظامنا الشمسي المائل لدرجة أن خط استوائه يكون تقريبًا بزاوية قائمة على مداره.

· نبتون هو الكوكب الوحيد من بين الكواكب الثمانية الرئيسية الذي لا يمكن رؤيته في سماء الليل بدون تلسكوب.

بفضل بيانات تلسكوب هابل الفضائي، نعلم أن الكواكب الغازية العملاقة ليست حكرًا على نظامنا الشمسي؛ فبعض الكواكب الخارجية خارج نظامنا تتميز أيضًا بخصائص مماثلة.

الكواكب القزمة (بما فيها بلوتو)

مع أننا نميل إلى التفكير فقط في الشمس والكواكب عند التفكير في نظامنا الشمسي، إلا أن هناك العديد من أنواع الأجرام السماوية الأخرى التي تدور حول الشمس إلى جانب الأرض وأخواتها الكواكب. تشمل هذه الأجرام السماوية الأخرى الأقمار (وبعض هذه الأقمار له أقمار)، والمذنبات، والنيازك، والكويكبات، والغبار الفضائي، والكواكب القزمة التي أثارت جدلاً واسعاً. في عام 2005، اكتشف العلماء جسماً نائياً من الصخور والجليد، أطلقوا عليه لاحقاً اسم إيريس. أثار كونه أكبر من بلوتو وأبعد عن الشمس تساؤلات وجودية حول ماهية الكوكب تحديداً. هل كان إيريس الكوكب العاشر في نظامنا الشمسي؟ إن لم يكن كذلك، فلماذا يُعتبر بلوتو كوكباً بينما لا يُعتبر إيريس كذلك؟

ما وراء نظامنا الشمسي

بعد مدار نبتون، يقع حزام كايبر، الذي يضم أجسامًا جليدية مثل بلوتو وأجسامًا أخرى في حزام كايبر. يمتد النظام الشمسي إلى ما وراء الكواكب، حيث تُمثل أجسام مثل سحابة أورت، وهي مجموعة هائلة من الأجسام الجليدية، حدوده الخارجية. بعد ذلك، نصل إلى الغلاف الشمسي، الذي يُمثل الحد الفاصل بين نظامنا الشمسي والفضاء بين النجوم، وهي المنطقة بين النجوم التي لا تحتوي إلا على عدد قليل من جزيئات الغاز وجزيئات الغبار لكل سنتيمتر مكعب.