الدرس الثاني: المجموعة الشمسية

1-     تعريف الكون:

هو ذلك الفضاء المحيط بالأرض الذي يضم عدد هائل من المجرات والنجوم والكواكب وغيرها من الجرام السماوية التي تسبح في الفضاء.

-         يتألف الكون من ملايين المجرات، وما نظامنا الشمسي الذي يشمل الشمس والأرض والقمر والكواكب مثل المشتري وزحل والمريخ إلا جزء صغير جدا من إحدى هذه المجرات، وتسمى مجرة درب التبانة، ويوجد بها مئة مليون نجم تغطي مساحة هائلة يتطلب قياسها ملايين السنين الضوئية.

-         مركز الكون:

قد يتبادر للذهن سؤال هو هل للكون مركز معين، ولكن الاجابة عليه ببساطة شديدة هي ليس هناك مركز للكون لأنه ليس هناك حافة للكون، في كون محدود وفضاء مقوس بحيث إنك إذا تمكنت من السفر عبر الكون وأن تجتاز بلايين البلايين من السنوات الضوئية في خط مستقيم سوف تنهي رحلتك من حيث بدأت، ومن محتمل أيضا بأن كوننا هذا لانهائي، في كلا المثالين، تملأ مجموعات المجرات الكون بالكامل وتتحرك على حدة في جميع الاتجاهات تجعل الكون في توسع مهيب ودائم.

2-   المجرة (Galaxy):

هي نظام كوني مكون من تجمع هائل من النجوم، الغبار، والغازات، والمادة المظلمة التي ترتبط معاً بقوى الجذب المتبادلة وتدور حول مركز مشترك.

-         ما حجم المجرة؟

تتراوح المجرات في أحجامها بين المجرات القزمة، التي لا يتعدى عدد نجومها العشرة ملايين نجم وتكون مساحتها نحو بضعة آلاف من السنين الضوئية، إلى المجرات العملاقة التي تحتوي على أكثر من1012 (عشرة أمامها اثنا عشر صفراً أي تريليون) نجمة وحجمها يصل إلى نصف مليون سنة ضوئية.

-         ماذا يوجد بين المجرات؟

إن الفضاء بين المجرات ليس فارغاً تماماً وإنما يحتوي على غاز بمعدل ذرة واحدة في المتر المكعب الواحد. كما أن المجرات في تباعد مستمر عن بعضها البعض بسرعات هائلة قد تقترب في بعض الأحيان من سرعة الضوء، وتتناسب السرعات مع المسافة التي تفصل بينها، مما يعني أن الكون في توسّع وتمدّد مستمر.

والقرآن يتحدث عن هذا التوسع، يقول تعالى: " وَالسَّمَاءَ بَنَيْنَاهَا بِأَيْدٍ وَإِنَّا لَمُوسِعُونَ " سورة الذاريات الآية47.

-         ما اسم مجرتنا التي نعيش فيها؟

مجرة درب التبانة  The Milky Way )) درب التبانة هي مجرة حلزونية(لولبية) تحوي ما بين 200 إلى 400 مليار نجم ومن ضمنها الشمس، ويبلغ عرضها حوالي 100 ألف سنة ضوئية وسمكها حوالي ألف سنة ضوئية، ونحن نعيش على حافة تلك المجرة ضمن مجموعتنا الشمسية. وإذا نظر الشخص إلى السماء في الليل فقد يرى جزءًا من مجرتنا كحزمة من النجوم.

ممَّ تتكون مجرتنا؟

أ-النواة: وهي عبارة عن انتفاخ مضيء يحتل مركز المجرة

يتكون المركز من تجمع هائل للنجوم والغبار الكوني. ويمكن بسهولة رؤية مركز المجرة المنتفخ نسبياً ليلاً في وسط الطريق اللبني.

ب-الأذرع: هي التي تحيط بالنواة المجرّيّة على شكل حلزوني وهي أذرع عملاقة تدور حول مركز المجرة. ومنها ذراع جبار، ويقدر العلماء عدد النجوم التي يحويها هذا الذراع وحده بـمائتي ألف نجم من ضمنها نجم نظامنا الشمسي (الشمس)

ج-الهالة: وهي عبارة عن الإكليل الذي يحيط بالقرص المجرّيّ إلى مسافات بعيدة، المتكون من غازات مختلفة وسحب كونية. أين موقع الشمس من مجرتنا؟

 أين موقع الشمس من مجرتنا؟

تقع المجموعة الشمسية على أحد أذرع مجرة درب التبانة ويسمى ذراعَ الجَبَّار (Orion Arm) الذي يقع على بعد نحو ثلثي نصف قطر المجرة. أي يبعد حوالي 26 ألف سنة ضوئية عن مركز المجرة.

ما أقرب المجرات إلينا؟

أقرب المجرات الصغيرة إلينا مجرتا سحابة ماجلان الكبرى وسحابة ماجلان الصغرى. أما أقرب المجرات الكبيرة إلينا فهي مجرة المرأة المسلسلة. وإليك المسافات التي تفصلنا عن تلك المجرات:

سحابة ماجلان الكبرى: 179 ألف سنة ضوئية (أي إذا ركبنا مركبة تسير بسرعة الضوء فنحن بحاجة إلى 179 ألف سنة حتى نصل إلى هناك)

سحابة ماجلان الصغرى: 210 آلاف سنة ضوئية

مجرة المرأة المسلسلة ( الاندروميدا ) : 2.9 مليون سنة ضوئية.

3-  المجموعة الشمسية:

-تعريف المجموعة الشمسية: هي نظام كوكبي يتألف من نجم الشمس وما يدور حولها من أجرام سماوية.

تتألف المجموعة الشمسية من:

1-   نجم الشمس:

-         وتوجد على هيئة كرة ضخمة من غاز الأيدروجين الذي تكثف على ذاته بقدرة الله، وتهيمن الشمس بقوة جاذبيتها على حركة كافة أجرام المجموعة الشمسية من كواكب وتوابع وكويكبات ومذنبات، وهي مصدر كل من الحرارة والنور على أسطح تلك الأجرام بما تشعه من طاقة.

2-   الكواكب:

وعددها ثمانية كواكب وهذه الكواكب تترتب في مدارات حول الشمس من الداخل إلى الخارج كما يلي: عطارد، الزهرة، الأرض، المريخ، المشتري، زحل، أورانوس، نبتون

-         وتنقسم إلى قسمين:

الكواكب الداخلية: وهي عطارد، الزهرة، الأرض، المريخ.

الكواكب الخارجية: وهي المشترى، زحل، أورانوس، نبتون.

وتصنف أيضا حسب طبيعة الكواكب إلى قسمين:

الكواكب الصخرية : وهي عطارد، الزهرة، الأرض، المريخ.

الكواكب الغازية : وهي المشترى، زحل، أورانوس، نبتون.

ووفقا للقرار الصادر من الاتحاد الفلكي الدولي مؤخرا بأن الكواكب والأجسام الأخرى في نظامنا الشمسي يتم تصنيفهم إلى ثلاثة أصناف هي:

أ-الكوكب: وهو جرم سماوي له مدار حول الشمس،  له كتلة كافية لتكوين جاذبيه ذاتية تفرض توازن إستاتيكي للجسم وكروي الشكل تقريبا، وله مدار واضح.

   

ب-الكوكب القزم: وهو جرم سماوي له مدار حول الشمس، وله كتلة كافية لتكوين جاذبيه ذاتية تفرض توازن إستاتيكي (يحدث عندما تتوازن الجاذبية مع الضغط في الاتجاه المعاكس، فعلى سبيل المثال قوة تدرج الضغط تمنع الغلاف الجوي من الانهيار ليصبح طبقة واحدة كثيفة كما تمنع قوة الجاذبية من تبعثر الغلاف الجوي إلى الفضاء الخارجي) وكروي الشكل تقريبا، ومداره قد يتداخل مع مدارات لأجسام أخرى وليس تابع لكوكب.

    ج-كل أجسام أخرى عدا الأقمار وتدور حول الشمس يشار إليها وبشكل جماعي أنها كويكبات صغيرة.

وبموجب هذا التعريف الرسمي فإن هناك ثمانية كواكب هم عطارد، الزهرة، الأرض، المريخ، المشتري، زحل، أورانوس ونبتون.

أما سيرس، بلوتو، وإيرس فإنهم يصنفوا الآن كواكب قزمة. وعدد كبير من الأجرام الإضافية قد يقع ضمن هذا التصنيف في المستقبل القريب.

التوابع أو الأقمار:

يتبع كل كوكب مجموعة من التوابع عدا كوكبي عطارد والزهرة فليس لهم توابع.

3-   الكويكبات:

وهي أجسام كروية غير منتظمة الشكل ومتفاوتة الأحجام، وتقع في بين المريخ والمشتري.

   يبلغ قطر أكبرها 920 كم وأصغرها في حجم ذرات الغبار اختلفت النظريات في طريقة تكونها فمنهم من يقول أنها كانت كوكب قديم وانفجر ومنهم من يقول إنها كما هي من بقايا تكون المجموعة.

4-   المذنبات:

-المَذنَّب Comet:

جسم ثلجي يدور عادة حول الشمس في مدار بيضاوي طويل. يتكون المذنب من نواة (مركز) صلبة، وغلاف جوي غائم يسمى الذؤابة، وذيل واحد أو ذيلين. وتشبه النواة كرة ثلجية متسخة، وتتكون من أنواع مختلفة من الثلوج وجسيمات غبارية صخرية مغروزة في الثلوج. وعندما يقترب المذنب من الشمس تتبخر بعض الثلوج السطحية، وتتطاير الغازات الناتجة والجسيمات التي كانت مغروزة في الثلوج مبتعدة عن الشمس، مكونة الذؤابة والذيول. واعتمادًا على كمية الغبار في النواة يمكن أن يكون للمذنب ذيل غباري أو ذيل غازي أو كلاهما.

-         لا ترى المذنبات عند وجودها في مدارها بعيداً عن الشمس لأنـها أجسام معتمة وغير مضيئة بذاتها، ولكن مع اقترابها من الشمس تبــدأ مادة هذه الكتلة المظلمة بالتبخر والتفكك والتسامي. وتُـكنس هذه المادة خلف جسم المذنب بفعـــــل الرياح الشمسية فتشكل ذيلاً طويلاً جداً يمتـــد خلف نواة المذنب الشكل (1-2)، حيث تعمل هذه المادة على عكس أشعة الشمس الساقطة عليها فنراه.

-         ويكون اتجاه هذا الذيل دائما معاكساً للشمس، وعند وصول المذنب إلى هذه المرحلة يتشكل مفهومه كما نتصوره من نواة وهالة تحيط بالنواة وذيلاً قـــــد يمتد إلى ملايين الكيلومترات وتبدو أجزاء المذنب واضحة في الشكل (1-3) والذي يمثل صورة المذنب وست الذي ظهر عام 1975م. ومع دوران المذنب وابتعاده عن الشمس يبدأ الذيل بالاختفاء تدريجيا أيضا.

-         مذنب هالي:

أشهر المذنبات على الاطلاق هو مذنب هالي، الذي نسب اسمه الى مكتشفه العالم إدموند هالي، حيث اكتشفه عام 1682، والذي ظهر ايضا في الاعوام 1530 و 1606 " بالرجوع للسجلات الفلكية "، فوجد هالي بذلك الفرق ثابت بين الاعوام وهو 76 عاما و10 ايام، فتنبأ بظهوره مجددا بعد هذه الفترة بشكل دوري، أي في الاعوام 1758 و 1834 و 1910 .

5-   الشهب والنيازك:

النيازك والشهب هما قطعا من المادة التي تتساقطُ من خلال جوِ الأرضِ وعندما تحتك بالغلاف الجوي تسخن إِلى حد التوهج، قد تكون في حجم حبات الرمل الصغيرة، وقد تكون تلك القطع كبيرة إلى درجة أنها لا تتبخر بالكامل ويصل ما تبقى منها إلى الأرضِ. في أغلبها يميل لونها الى الاصفرار وقد يترك الشهاب خلفه ذيلا من الدخان ذا لون أخضر بسبب ذرات الأكسجين، ويدوم ذلك الذيل من ثانية الى عشر ثوان وقد يصل لدقائق قليلة في حالات نادرة.

قد تظهر النيازك قريبة الشبه بأحجار الأرضِ، أو يمكن أَن تأخذ شكل احجار محترقة او بركانية، وقد تكون على شكل قطع معدنية كثيفة أو صخرية، البعض قد يكون خشن أو ناعم، متغيرة في الحجمِ من حجم ذرات الرمل إِلى الحجر الكبير، اكبرِ نيزك معروف لدينا يوجد في جنوب أفريقيا وتبلغ كتلته حوالي 54,000 كيلوغرامِ، وفي مقاطعة نورتون في كنساس الامريكية يوجد نيزك تبلغ كتلته حوالي 1,000 كيلوغرامِ.

6- حزام كايبر:

  وهو عبارة عن منطقة تتكون من الأجسام المتجمدة والصخور، ويمتد من عند كوكب نبتون إلى ما يقارب 20 وحدة فلكية. وهو يشبه حزام الكويكبات الواقع بين كوكبي المريخ والمشتري، ويتكون حزام كايبر بشكل أساسي من أجسام صغيرة أو بقايا من المراحل الأولى لتكون النظام الشمسي، وتتكون من مركبات كيميائية متجمدة مثل الميثان والأمونيا والماء، ويحتوي هذا الحزام على ثلاثة كواكب قزمة على الأقل هي: بلوتو وهاوميا وماكيماكي.

 ويتوقع الفلكيون وجود أكثر من مئة ألف جرم يبلغ قطر كل منهم أكبر من 50 كيلومتر داخل هذا الحزام علاوة على مليارات المذنبات التي تدور هناك. ويتوقع العلماء أيضا أن أجرام الحزام تتكون من جليد الماء والصخور وبعض المواد العضوية المعقدة، ولونها يتدرج من الرمادي والأحمر وأسطحها غامقة تمامًا وتعكس ما تتراوح نسبته بين 3% و 25% من كمية الضوء الساقط عليها. وتصل درجة الحرارة عليها إلى - 220 درجة مئوية ولا تتعدى الصفر.

7-   سحابة أورت:

سحابة أورت هي سحابة افتراضية ضخمة من الجسيمات الثلجية التي يفترض أنها تحيط بالنظام الشمسي على بعد يبدأ من 2000 وحدة فلكية (وهي المسافة بين الأرض والشمس وتساوي تقريباً 150 مليون كيلومتر) وتمتد حتى 50 ألف وحدة فلكية (ولكن طبقاً لبعض النظريات تمتد حتى 100 ألف وحدة فلكية أي ما يعادل 1.6 سنة ضوئية تقريباً).

-         يطلق على سحابة أورت هذا الاسم نسبة إلى عالم الفضاء “جان أورت” الذي افترض وجود تلك السحابة في محاولة منه لتفسير سلوك المذنبات ذات المدار الطويل جداً، حيث تعتبر سحابة أورت مع حزام كايبر هي مخزون الجسيمات الما بعد نبتونية “نسبة إلى كوكب نبتون”، ولكنها أبعد من حزام كايبر بآلاف المرات.