منظومه شمسی چگونه متولد شد

شکل گیری منظومه شمسی حدود 5 میلیارد سال پیش، از ابری متشکل از گاز و غبار بین ستاره ای، آغاز شد. جاذبه باعث انقباض ابر شده و کره متراکمی از گاز در مرکز ابر به وجود آورد.

 

جاذبه همچنین باعث دوران هر چه سریع تر ابر شد. هنگام دوران، مواد موجود در ابر، پهن شده و حلقه ای به وجود آمد که نواحی متراکم مرکزی را در برگرفت. سرانجام در این ناحیه متراکم، گرمای لازم برای وقوع واکنش های هسته ای فراهم شد و بدین ترتیب، ستاره خورشید به وجود آمد. اعضای کوچک تر منظومه شمسی از مواد موجود در این حلقه به وجود آمدند.
این اعضاء عبارتند از: سیارات، سیارک ها و ستاره دنباله دار.
منظومه شمسی، سامانه ای متشکل از یک ستاره به نام خورشید و اجرام آسمانی است که در مدارهایی پیرامون آن می گردند. سامانه خورشیدی از انفجار یک ابر نواختر و فروریزش یک ابر چرخان پدید آمد و در دوران رنسانس و با مشاهدات افرادی از جمله گالیله کشف شد. این منظومه در بازوی شکارچی، کهکشان راه شیری واقع شده و 25000 سال نوری از مرکز کهکشانی فاصله دارد. خورشید بیش از 99/8 درصد جرم سامانه خورشیدی را شامل می شود و منبع انرژی بسیار از جمله انرژی گرما و نور است. اگر خورشید نابود شود، منظومه شمسی نیز نابود می شود.
منظومه شمسی دارای هشت سیاره (تیر، ناهید، زمین، مریخ، هرمز، زحل، اورانوس و نپتون) و پنج سیارک ( سرس، پلوتو، هائومیا، ماکی ماکی و اریس) است. چهار سیاره نخست، سیارات درونی یا زمین سان هستند و بیشتر از سنگ ساخته شده اند و چهار سیاره دیگر سیارات بیرونی یا غول های گازی هستند و از گازهای مختلف ساخته شده اند. علاوه بر این اجرام، سامانه خورشیدی دارای اجرام دیگری از جمله ماه ها، سیارک ها، شهاب وارها، شهاب ها، شهاب سنگ ها و دنباله دارهاست. سامانه خورشیدی همچنین دارای مناطق خاصی از جمله کمربند سیارک ها، کمربند کویپر و دیسک پراکنده است. منظومه شمسی تا جایی گسترش می یابد که دیگر تحت تأثیر نفوذ نور خورشید، گرانش خورشیدی، میدان مغناطیسی خورشید و بادهای خورشیدی نباشد.

نظریه برخورد نزدیک

تاکنون نظریات زیادی در مورد منشأ منظومه شمسی و زمین ارائه شده است، در میان آن ها، دو نظر اساسی وجود دارد. اولی فرضیه برخورد نزدیک نام گرفته است. بر این پایه است که سیاره ها، از مواد جدا شده از خورشید، تشکیل شده اند.

بر طبق آن، کشش گرانشی یک ستاره یا دنباله دار به حدی بوده است که هنگام عبور از کنار خورشید مقداری از ماده آن را بیرون کشیده است. در اوایل قرن بیستم میلادی دو اخترشناس امریکایی نظریه برخورد نزدیک را ارائه دادند که بنا به عقیده آن ها، ذراتی از ماده خورشید، در اثر برخورد نزدیک یک ستاره دیگر بیرون ریخته است. بعداً این ذرات به همدیگر پیوسته و اجرام بزرگی را تشکیل می دهند که از این اجرام بزرگ، سیاره ها به وجود آمده اند.

فرضیه کانت - لاپلاس

نظریه مهم دیگر در سال 1755 میلادی (1134 شمسی) به وسیله فیلسوف آلمانی، امانوئل کانت مطرح شد. نظر کانت به عقیده قابل قبول امروزی شبیه است. بر طبق آن، منظومه شمسی از یک ابر گاز و غبار در حال چرخش، شکل گرفته است. نظر کانت به وسیله ریاضیدان فرانسوی به نام پیر دو لاپلاس بسط داده شد. فرضیه کانت - لاپلاس، یک ابر بسیار بزرگ از گازهای داغ را ترسیم می کند که به دور محور خود می چرخد. کانت و لاپلاس، این ابر بزرگ را سحابی نامیده اند.

سرد شدن گاز سحابی، باعث انقباض آن می شود. با انقباض جرم اصلی، حلقه هایی از گاز در اطراف آن باقی می مانند، این جرم اصلی همان خورشید است. حلقه ها، در اثر نیروی گریز از مرکز (نیرویی است که اجسام در حال چرخش را به طرف بیرون از مرکز چرخش می راند) از مرکز دور می شوند؛ بنابراین فرضیه، حلقه های جدا از هم، منقبض شده و سیاره ها را به وجود آورده اند. دانشمندان در درستی این نظر تردید دارند، چرا که گازهای داغ, گرایشی به انقباض ندارند، بلکه در فضا گسترش می یابند.

نظریه جدید ابر غبار

فیزیک دان آلمانی کارل فون وایتسزیکر بنیاد اصلی تئوری جدید ابر غبار را پیشنهاد کرد. بعد از آن اخترشناس امریکایی به نام جرارد کویپر نظر وایتسزیکر را به صورت تئوری جدید منشأ منظومه شمسی تکمیل کرد. سیارات منظومه شمسی، از همان گاز و غباری شکل گرفته اند که خورشید از آن پدید آمده است. ابر بزرگ با گردش خود در فضا به بخش های کوچک تری تقسیم شده است. ذرات موجود در این بخش ها، یکدیگر را جذب کرده اند و سرانجام سیاره ها را به وجود آورده اند. بیشتر مواد ابر اصلی در اثر تابش خورشید از آن دور شده اند، ولی پیش از آن که خورشید، حالت ستاره به خود گیرد، اندازه سیاره ها به حدی رسیده بود که می توانستند در مداری به دور آن باقی بمانند یا گردش کنند.

شکل گیری منظومه شمسی از دید دینامیک

منظومه شمسی یک ساختار منظم را بر حسب خواص فیزیکی نشان می دهد، طوری که اگر از بالای قطب شمال خورشید دیده شود, منظومه شمسی قواعد زیر را پیدا می کند:
1- سیارات در خلاف جهت عقربه های ساعت در اطراف خورشید می گردند، خورشید نیز در همان جهت به دور خود می چرخد.

2- به استثنای عطارد و پلوتون، اکثر سیارات دارای صفحات مداری هستند که فقط به طور جزئی با صفحه دایره البروج شیب دارند، مدارها تقریباً هم صفحه هستند.

3- به استثنای عطارد و پلوتون، سیارات در مدارهایی می گردند که خیلی به دایره نزدیک هستند.

4- به استثنای زهره و اورانوس، سیارات در خلاف جهت عقربه های ساعت (یعنی در همان جهت حرکت مداریشان) به دور خود می چرخند.

5- اکثر قمرها در همان جهتی که سیارات مادرشان به دور خود می چرخند و در نزدیکی صفحات استوایی سیارات قرار دارند.

6- ستاره های دنباله دار با دوره تناوب طولانی، مدارهایی دارند که از همه جهات و زوایا می آیند، بر خلاف مدارهای هم صفحه سیارات، اقمار، سیارک ها و ستاره های دنباله دار با دوره تناوب کوتاه.

7- سه عدد از سیارات مشتری گون شناخته شده اند که دارای حلقه هستند.

شکل گیری منظومه شمسی از دید شیمی

تشکیل یک سیاره مستلزم یک فرآیند چند مرحله ای است، اولاً دانه های جامد متعلق به سحابی خورشید متراکم می شوند. ثانیاً این ذرات باهم یکی شده و اجرام آسمانی بزرگ به نام ریز سیارات را شکل می دهند که سپس تصادم کرده و برای تشکیل پیش سیارات با هم یکی می شوند و به سیارات امروزی متحول می گردند. ترکیبات شیمیایی سیارات به وسیله فرآیندی به نام تسلسل تراکم از روی تراکم دانه ها تعیین می شوند. ایده اولیه تسلسل تراکم این است: مرکز سحابی باید در دمایی برابر چندین هزار درجه کلوین بوده باشد. در اینجا دانه های جامد، حتی ترکیبات آهن و سیلیکات ها نمی توانستند متراکم شوند.
در جای دیگر که مواد می توانستند به عنوان دانه های جدید متراکم شوند، به دما بستگی داشت:
پایین تر از 2000 کلوین، دانه های ساخته شده از مواد خاکی متراکم شدند، زیر 273 کلوین دانه های مواد خاکی و یخی هر دو می توانستند شکل بگیرند. در دمای متفاوت گازهای موجود و جامدات حاضر به طور شیمیایی برهم کنش کرده و ترکیبات متنوعی را تولید می کنند. اگر دمای سحابی به سرعت از مرکز به طرف بیرون کاهش یابد، چگالی ها و ترکیبات سیارات می توانند با تسلسل تراکم توضیح داده شوند.

  منبع : تبیان