غول گازي منظومه شمسي، درباره ساختار و اهميت سياره مشتري
١ سيارات منظومه شمسي دو گروه هستند. گروه اول سيارات نزديک هستند که شامل عطارد، زهره، زمين و مريخ است. اين چهار سياره بسيار کوچک هستند، سطح خشک و خاکي دارند، اتمسفر گازي اطراف اين سطح خشک را پوشانده به طوري که مي شود روي سطح آنها ايستاد. ما الان روي سطح زمين زندگي و از اتمسفر زمين تنفس مي کنيم. چهار سياره دوم يعني مشتري، زحل، اورانوس و نپتون، بسيار بزرگ هستند که به اينها غول هاي منظومه شمسي مي گويند. از بين اين چهار تا، مشتري از همه بزرگ تر است. مشتري بزرگ ترين سياره است حدود ٩٩،٨ درصد جرم منظومه شمسي در درون خورشيد است، دودهم درصد ديگر بين سيارات تقسيم شده که از آن دو دهم درصد بيش از يک دهم درصد در مشتري است، يعني بقيه اجرام منظومه شمسي شامل هفت سياره ديگر، دنباله دارها، شهاب سنگ ها، سيارک ها را روي هم بگذاريم، جرمشان از جرم مشتري کمتر مي شود.
٢ مشتري بزرگ ترين سياره منظومه شمسي است، درواقع يک ستاره نارس است، شايد اگر جرمش مقداري بيش از اين بود، مي توانست به يک ستاره تبديل شود. جرم مشتري درحال حاضر يک هزارم جرم خورشيد است. مشتري غول بسيار بزرگي از گاز است که ترکيباتش تقريبا مثل خورشيد است، يعني سهم هيدروژن و هليوم آن مثل خورشيد است، اما چون جرمش کم بوده، نتوانسته دما را در مرکزش آن چنان بالاببرد که واکنش هاي هسته در آن روي دهد.
٣ مشتري تعداد زيادي قمر دارد، حتي مي توان چهار تا از اين قمرها را به راحتي با يک دوربين چشمي معمولي در آسمان ديد. اينها همان قمرهاي معروف گاليله اي هستند. اين قمرها از لحاظ تاريخي هم بسيار مهم هستند. وقتي گاليله با استفاده از تلسکوپ، به مشتري نگاه کرد، متوجه شد چهار نقطه روشن در اطراف اين سياره است که هيچ وقت از آن دور نمي شوند. او با رصدهاي مداوم متوجه شد اين نقاط به دور مشتري مي چرخند و به همين دليل مدعي شد همه چيز به دور زمين نمي چرخد و ممکن است بعضي چيزها به دور مشتري بچرخند. علاوه بر اين، همه تصور مي کنند فقط زحل حلقه دارد، در صورتي که مشتري هم تعدادي حلقه دارد، اما حلقه هاي مشتري خيلي رقيق هستند و به راحتي ديده نمي شوند. اولين بار که فضاپيماها به مشتري نزديک شدند، توانستند حلقه هاي مشتري را پيدا کنند.
٤ در مرکز مشتري يک تکه بزرگ صخره اي از مواد سخت و سنگين با دمايي در حدود ١٠ هزار کلوين وجود دارد. اگر دما در آنجا در حدود ١٠ تا ١٥ ميليون کلوين بود، واکنش هاي هسته اي شروع و مشتري مثل خورشيد منبع نور مي شد. البته اين به اين معنا نيست که مشتري درخشش ندارد، مشتري چند برابر نوري را که از خورشيد مي گيرد، تابش مي کند. البته بيشتر اين نور يعني نور خود مشتري، در ناحيه فروسرخ است که به دليل انقباض گرانشي مشتري به وجود مي آيد. مشتري به کندي در حال انقباض است و انرژي گرانشي خودش را به انرژي حرارتي تبديل مي کند. گازهاي جو مشتري گرم مي شوند و در اثر اين دما مي درخشند. مشتري در آسمانِ زمين، بعد از خورشيد و ماه و زهره، چهارمين جسم درخشان آسمان است. دقيقا نمي دانيم مرکز مشتري از چه چيزهايي ساخته شده است، اما مي توانيم آن را مدل سازي کنيم. مدل هايي که ما داريم، درنهايت به ما مي گويد مواد درون مشتري بايد به صورت بسيار بسيار فشرده باشند که ما به چنين ماده اي، اصطلاحا ماده واگَن مي گوييم، يعني ماده اي که ذرات در آن کوانتومي شده اند و در اثر اين نيروهاي کوانتومي، ديگر گرانش نمي تواند آنها را جذب کند. تفاوت عمده مشتري و خورشيد در اين است که خورشيد يک منبع توليد انرژي دارد، يعني يک موتور هسته اي دارد که در مرکزش انرژي توليد مي کند و اين انرژي باعث مي شود گاز خورشيد خيلي داغ تر از گاز مشتري باشد. همين گاز داغ وقتي مي خواهد منبسط شود، در مقابل گرانش بسيار قوي خورشيد مقاومت مي کند.
٥ سطح مشتري حالتي بين حالت گاز و مايع است. روي سطح مشتري چندين خط مي بينيم. از آنجا که مشتري گاز است، همه جاي آن با سرعت يکسان نمي چرخد، يعني مثل زمين يک جسم صُلب و خشک نيست که کاملابه طور يک تکه دور خودش بچرخد. استواي مشتري نسبتا تند مي چرخد و قطب هاي آن کندتر. به اين نوع حرکت، حرکت دوراني ديفرانسيلي مي گويند و همين اختلاف سرعت دوران باعث مي شود خط هايي روي مشتري پديدار شود. اين خط ها را به راحتي مي شود ديد، حتي اين اختلاف سرعت دوران باعث شده گرداب هايي از گاز در سطح مشتري به وجود بيايد. يکي از اين گرداب ها که خيلي بزرگ است و به راحتي هم با دوربين هاي آماتوري و کوچک ديده مي شود، چشم مشتري يا لکه قرمز مشتري نام دارد که يک گرداب کاملاپايداري است و عمر بسيار طولاني دارد و رصدهايي که فضاپيماها از فاصله نزديک انجام دادند نشان مي دهد اين گرداب که دور خودش مي چرخد، در اثر حرکت دوراني ديفرانسيلي به وجود آمده است.
٦ قسمت عمده جرم مشتري، هيدروژن (مثل خورشيد) است. دليل اين موضوع گازهايي است که در آن سحابي اوليه سازنده منظومه شمسي وجود داشت. چون در جاهاي مختلف، دماهاي گاز ممکن است متفاوت باشد، اين هيدروژن با رنگ هاي مختلف ديده مي شود. معمولابايد قرمز ديده شود، چون خط شاخص هيدروژن، به رنگ قرمز ديده مي شود اما در جاهاي مختلف ممکن است به رنگ هاي مختلف ديگري هم ديده شود.
٧ اگر مشتري نبود حيات روي زمين آن چنان تکوين پيدا نمي کرد، يعني محيط سالم و امني براي حيات نبود، دليل عمده اش اين است که بعد از پيدايش منظومه شمسي و تشکيل سيارات بزرگ، يعني بعد از تشکيل اين هشت سياره بزرگ، مقداري از ماده داخل منظومه شمسي به صورت ذرات ريزودرشت سنگ باقي مانده است، بعضي از اينها خيلي کوچک هستند به گونه اي که وقتي به زمين برخورد مي کنند، مثل يک شهاب مي سوزند و از بين مي روند، بعضي از آنها واقعا بزرگ هستند و ما آنها را به شکل سيارک مي بينيم، يعني واقعا مثل يک سياره به دور خورشيد مي چرخند. حضور مشتري اينجا باعث شده است مقدار زيادي از اين سيارک ها از جايي که ما هستيم فاصله بگيرند، هم اکنون بخش قابل توجهي از اين سيارک ها، حدفاصل بين مريخ و مشتري قرار گرفته اند که به آن کمربند سيارک ها مي گوييم. ميدان گرانشي مشتري که بسيار هم به نسبت قوي است، در منظومه شمسي چون جرم بسيار بزرگي دارد، باعث شده اينها به آن سمت بروند و آنجا در يک نواري حدفاصل بين مريخ و مشتري متمرکز شوند و اگر چنين سيارک هايي به ما نزديک بودند شانس برخوردشان خيلي زياد بود، احتمال داشت همان روزهاي اوليه پيدايش حيات، حيات را روي زمين از بين مي بردند.
نويسنده: محمدتقي ميرترابي *
دانشيار دانشکده فيزيک دانشگاه الزهرا
ارسال ها: 1615
شما باید یک عنوان و متن وارد کنید!