على مدى آلاف السنين ، كان البشر يحدقون في سماء الليل ويحتجزون بالرهبة من القمر. بالنسبة للعديد من الثقافات القديمة ، كان يمثل إلهًا ، وقد منحت دوراته أهمية إلهية. وبحلول عصر العصور القديمة الكلاسيكية والعصور الوسطى ، كان القمر يعتبر جسمًا سماويًا يدور حول الأرض ، مثل الكثير من الكواكب المعروفة الأخرى اليوم (عطارد ، فينوس ، المريخ ، المشتري وزحل).
ومع ذلك ، فقد تغير فهمنا للأقمار عندما قام الفلكي جاليليو جاليلي في عام 1610 بتوجيه تلسكوبه إلى المشتري ولاحظ "أربعة نجوم متجولة" حول المشتري. من هذه النقطة فصاعدًا ، أدرك علماء الفلك أن الكواكب غير الأرض يمكن أن يكون لها أقمار خاصة بها - في بعض الحالات ، عشرات أو أكثر. إذن كم عدد الأقمار الموجودة في النظام الشمسي؟
في الحقيقة ، إن الإجابة على هذا السؤال تتطلب القليل من التوضيح أولاً. إذا كنا نتحدث عن أقمار مؤكدة تدور حول أي من كواكب النظام الشمسي (أي تلك التي تتوافق مع التعريف الذي اعتمده الاتحاد الفلكي الدولي في عام 2006) ، فيمكننا القول أن هناك حاليًا 173 أقمار معروفة. ومع ذلك ، إذا فتحنا الأرضية لكواكب قزمة لها أجسام تدور حولها ، فإن العدد يرتفع إلى 182.
ومع ذلك ، فقد لوحظ أيضًا أكثر من 200 قمر صغير لكوكب صغير في المجموعة الشمسية (اعتبارًا من يناير 2012). وهذا يشمل 76 جسمًا معروفًا في حزام الكويكبات مع الأقمار الصناعية ، وأربعة جوبيتر طروادة ، و 39 جسمًا قريبًا من الأرض (اثنان مع ساتلين لكل منهما) ، و 14 عابرًا للمريخ ، و 84 ساتلاً طبيعيًا للأجسام العابرة لنبتون. وقد لوحظ حوالي 150 جثة صغيرة إضافية داخل حلقات زحل. إذا قمنا بتضمين كل هذا ، فيمكننا القول أن النظام الشمسي يحتوي على 545 الأقمار الصناعية المعروفة.
النظام الشمسي الداخلي:
الكواكب في النظام الشمسي الداخلي - عطارد ، الزهرة ، الأرض والمريخ - كلها كواكب أرضية ، مما يعني أنها تتكون من صخور سيليكات ومعادن متمايزة بين قلب معدني وغطاء سيليكات وقشرة. لعدد من الأسباب ، يوجد عدد قليل من الأقمار الصناعية داخل هذه المنطقة من النظام الشمسي.
في النهاية ، لا توجد سوى ثلاثة أقمار صناعية طبيعية تدور حول أجسام كوكبية في النظام الشمسي الداخلي - الأرض والمريخ. بينما يعتقد العلماء أن هناك أقمارًا حول عطارد والزهرة في الماضي ، يُعتقد أن هذه الأقمار أثرت على السطح منذ فترة طويلة. سبب هذا التناثر بين الأقمار الصناعية له علاقة كبيرة بالتأثير التثاقلي للشمس.
كل من عطارد والزهرة قريبان جدًا من الشمس (وفي حالة عطارد ، ضعيف جدًا من حيث سحب الجاذبية الخاص به) بحيث يكون قد أمسك بجسم عابر ، أو تمسكه بحلقات من الحطام في المدار يمكن أن يكون قد اندمج لتكوين قمر صناعي متأخر، بعد فوات الوقت. تمكنت الأرض والمريخ من الاحتفاظ بالأقمار الصناعية ، ولكن بشكل رئيسي لأنها هي الأبعد عن الكواكب الداخلية.
الأرض لديها القمر الصناعي الطبيعي الوحيد الذي نعرفه - ال القمر. يبلغ قطر القمر المتوسط 1737 كم وكتلة 7.3477 × 10²² كغ ، ويبلغ حجم القمر 0.273 مرة حجم الأرض و 0.0123 ككتلة ضخمة ، وهي كبيرة جدًا للقمر الصناعي. كما أنه ثاني أكثر كثافة للقمر في نظامنا الشمسي (بعد Io) ، بمتوسط كثافة 3.3464 جم / سم مكعب.
تم اقتراح العديد من النظريات لتشكيل القمر. الفرضية السائدة اليوم هي أن نظام الأرض والقمر الذي تم تشكيله نتيجة لتأثير بين الأرض الأولية التي تم تشكيلها حديثًا وكائن بحجم المريخ (يسمى ثيا) منذ 4.5 مليار سنة تقريبًا. كان هذا التأثير سينفجر المواد من كلا الجسمين إلى المدار ، حيث تراكم في نهاية المطاف لتشكيل القمر.
للمريخ قمران - فوبوس وديموس. مثل قمرنا ، كل من أقمار المريخ مقفلان بشكل مرتب إلى المريخ ، لذلك يقدمان دائمًا نفس الوجه لكوكب الأرض. بالمقارنة مع قمرنا ، فهي خشنة وشبيهة بالكويكب في المظهر ، وأصغر بكثير. ومن هنا كانت النظرية السائدة بأنهم كانوا كويكبات تم طردهم من الحزام الرئيسي بسبب جاذبية المشتري ، ثم حصلوا عليها من قبل المريخ.
القمر الأكبر هو فوبوس ، الذي يأتي اسمه من الكلمة اليونانية التي تعني "الخوف" (أي رهاب). يبلغ طول فوبوس 22.7 كم فقط وله مدار يجعله أقرب إلى كوكب المريخ من ديموس. مقارنة بالقمر الخاص بالأرض - والذي يدور على مسافة 384403 كيلومترًا من كوكبنا - يدور فوبوس على مسافة 9377 كيلومترًا فقط فوق كوكب المريخ.
قمر المريخ الثاني هو Deimos ، الذي أخذ اسمه من الكلمة اليونانية للذعر. وهو أصغر ، يبلغ عرضه 12.6 كم فقط ، كما أنه أقل انتظامًا في الشكل. يضع مدارها أبعد بكثير من المريخ ، على مسافة 23،460 كم ، مما يعني أن ديموس يستغرق 30.35 ساعة لإكمال مدار حول المريخ.
هذه الأقمار الثلاثة هي مجموع الأقمار الموجودة في النظام الشمسي الداخلي (على الأقل ، من خلال التعريف التقليدي). ولكن بالنظر إلى الخارج ، نرى أن هذا ليس سوى غيض من فيض. أعتقد أننا اعتقدنا ذات مرة ال القمر هو الوحيد من نوعه!
النظام الشمسي الخارجي:
بعد حزام الكويكبات (وخط الصقيع) ، تصبح الأمور مختلفة تمامًا. في هذه المنطقة من النظام الشمسي ، لكل كوكب نظام كبير من الأقمار. في حالة المشتري وزحل ، ربما تصل إلى المئات. حتى الآن ، تم تأكيد ما مجموعه 170 قمرًا تدور حول الكواكب الخارجية ، في حين أن عدة مئات من الأجسام الصغيرة والكويكبات تدور حولها.
نظرًا لحجمها الهائل وكتلتها وجاذبيتها الجاذبة ، يمتلك المشتري أكثر الأقمار الصناعية من أي كوكب في النظام الشمسي. في الوقت الحاضر ، يشمل نظام جوفيان 67 قمراً معروفًا ، على الرغم من أنه يقدر أنه قد يحتوي على ما يصل إلى 200 قمرًا وقمرًا صغيرًا (لم يتم تأكيد وتصنيف معظمها بعد).
تُعرف أكبر أقمار جوفيان الأربعة باسم أقمار الجليل (سميت باسم مكتشفها ، جاليليو جاليلي). وهي: الجسم الأكثر نشاطًا البركاني في نظامنا الشمسي. يوروبا ، التي يشتبه في أن لديها محيطًا ضخمًا تحت سطح الأرض ؛ جانيميد ، أكبر قمر في نظامنا الشمسي ؛ و Callisto ، الذي يعتقد أيضًا أن له محيطًا تحت سطح الأرض ويضم بعض أقدم المواد السطحية في النظام الشمسي.
ثم هناك المجموعة الداخلية (أو مجموعة أمالثيا) ، التي تتكون من أربعة أقمار صغيرة يبلغ أقطارها أقل من 200 كم ، والمدار عند نصف قطر أقل من 200000 كم ، وله ميل مداري أقل من نصف درجة. تشمل هذه المجموعات أقمار ميتيس ، أدراستيا ، أمالثيا ، وثيبي. إلى جانب عدد من الأقمار الصناعية الداخلية التي لم يتم رؤيتها حتى الآن ، تقوم هذه الأقمار بتجديد وصيانة نظام الحلقات الباهتة للمشتري.
يحتوي المشتري أيضًا على مجموعة من الأقمار الصناعية غير المنتظمة ، والتي تكون أصغر بشكل كبير ولديها مدارات أبعد وغريب الأطوار من المدارات الأخرى. يتم تقسيم هذه الأقمار إلى عائلات لها تشابه في المدار والتكوين ، ويعتقد أنها ناتجة إلى حد كبير عن اصطدامات من أجسام كبيرة تم التقاطها بواسطة جاذبية المشتري.
على غرار المشتري ، تشير التقديرات إلى أن زحل لديه 150 قمرًا وقمرًا صناعيًا على الأقل ، ولكن تم إعطاء 53 فقط من هذه الأقمار أسماء رسمية. من بين هؤلاء ، يبلغ قطر 34 أقل من 10 كم وقطر 14 آخر بين 10 و 50 كم. ومع ذلك ، فإن بعض أقماره الداخلية والخارجية كبيرة نوعًا ما ، تتراوح من 250 إلى أكثر من 5000 كم.
تقليديا ، تم تسمية معظم أقمار زحل بعد جبابرة الأساطير اليونانية ، ويتم تجميعها بناءً على حجمها ومداراتها وقربها من زحل. تحتوي الأقمار الداخلية والأقمار العادية على ميول مدارية صغيرة وغريبة الأطوار ومدارات بروغراد. وفي الوقت نفسه ، للأقمار غير المنتظمة في المناطق الخارجية نصف قطرها المداري لملايين الكيلومترات ، والفترات المدارية التي تستمر لعدة سنوات ، وتتحرك في مدارات رجعية.
الأقمار الكبيرة الداخلية ، التي تدور داخل الحلقة E ، تشمل الأقمار الصناعية الأكبر Mimas Enceladus و Tethys و Dione. تتكون جميع هذه الأقمار في المقام الأول من جليد الماء ، ويعتقد أنها متمايزة إلى قلب صخري وغطاء جليدي وقشرة. تتشابه الأقمار الخارجية الكبيرة ، التي تدور خارج حلقة زحل E ، في تكوينها مع الأقمار الداخلية - أي تتكون بشكل أساسي من الجليد المائي والصخور.
بقطر 5150 كم و 1350 × 1020 كيلوجرام في الكتلة ، تيتان هو أكبر قمر لزحل ويضم أكثر من 96 ٪ من الكتلة في المدار حول الكوكب. تيتان هو أيضًا القمر الكبير الوحيد الذي له غلافه الخاص ، وهو بارد وكثيف ويتكون بشكل أساسي من النيتروجين مع جزء صغير من الميثان. لاحظ العلماء أيضًا وجود هيدروكربونات عطرية متعددة الحلقات في الغلاف الجوي العلوي ، وكذلك بلورات جليد الميثان.
يظهر سطح تيتان ، الذي يصعب ملاحظته بسبب الضباب الجوي المستمر ، فقط عدد قليل من فوهات الارتطام ، ودليل على البراكين المبردة ، وحقول الكثبان الطولية التي تم تشكيلها على ما يبدو بواسطة رياح المد والجزر. تيتان هو أيضًا الجسم الوحيد في النظام الشمسي بجانب الأرض مع أجسام سائلة على سطحه ، في شكل بحيرات الميثان والإيثان في المناطق القطبية الشمالية والجنوبية تيتان.
يحتوي أورانوس على 27 قمرًا صناعيًا معروفًا ، مقسمًا إلى فئات الأقمار الأكبر والأقمار الداخلية والأقمار غير المنتظمة (على غرار عمالقة الغاز الأخرى). أكبر أقمار أورانوس هي ، من حيث الحجم ، ميراندا وأرييل وأومبريل وأوبرون وتيتانيا. تتراوح هذه الأقمار في القطر والكتلة من 472 كم و 6.7 × 1019 كجم لميراندا إلى 1578 كم و 3.5 × 1021 كجم لتيتانيا. كل من هذه الأقمار مظلمة بشكل خاص ، مع رابطة منخفضة وألبومات هندسية. Ariel هو ألمع بينما Umbriel هو الأكثر قتامة.
يعتقد أن جميع الأقمار الكبيرة لأورانوس قد تكونت في قرص التنامي ، الذي كان موجودًا حول أورانوس لبعض الوقت بعد تكوينه ، أو نتج عن التأثير الكبير الذي عانى منه أورانوس في وقت مبكر من تاريخه. تتكون كل واحدة من كميات متساوية تقريبًا من الصخور والجليد ، باستثناء ميراندا الذي يتكون أساسًا من الجليد.
قد يتضمن مكون الجليد الأمونيا وثاني أكسيد الكربون ، في حين يعتقد أن المادة الصخرية تتكون من مادة كربونية ، بما في ذلك المركبات العضوية (على غرار الكويكبات والمذنبات). يعتقد أن تراكيبهم متمايزة ، مع عباءة جليدية تحيط بنواة صخرية.
يحتوي نبتون على 14 قمرًا صناعيًا معروفًا ، تم تسمية جميعها باستثناء واحد منها على اسم الآلهة اليونانية والرومانية للبحر (باستثناء S / 2004 N 1 ، الذي لم يتم تسميته حاليًا). تنقسم هذه الأقمار إلى مجموعتين - الأقمار العادية وغير النظامية - بناءً على مدارها وقربها من نبتون. أقمار نبتون المنتظمة - نياد ، ثالاسا ، ديسبينا ، جالاتيا ، لاريسا ، S / 2004 N 1 ، وبروتيوس - هي الأقرب إلى كوكب الأرض والتي تتبع مدارات دائرية بروغراد تقع في المستوى الاستوائي للكوكب.
تتكون أقمار نبتون غير المنتظمة من الأقمار الصناعية المتبقية للكوكب (بما في ذلك تريتون). وعادة ما تتبع مدارات مائلة غريبة الأطوار وغالبًا ما تكون بعيدة عن نبتون. الاستثناء الوحيد هو Triton ، الذي يدور بالقرب من الكوكب ، بعد مدار دائري ، على الرغم من التراجع والميل.
من أجل البُعد عن الكوكب ، فإن الأقمار غير المنتظمة هي تريتون ، نيريد ، هاليميدي ، ساو ، لاوميديا ، نيسو وبسامات - وهي مجموعة تضم كلاً من الأشياء المُرتقبة والرجعية. باستثناء تريتون ونيريد ، تشبه أقمار نبتون غير المنتظمة أقمار الكواكب العملاقة الأخرى ويعتقد أنه تم التقاطها بواسطة الجاذبية بواسطة نبتون.
يبلغ متوسط قطرها حوالي 2700 كم (ميل) وكتلة 214080 ± 520 × 1017 كغ ، Triton هو أكبر أقمار نبتون ، وهو الوحيد الكبير بما يكفي لتحقيق التوازن الهيدروستاتيكي (أي كروي الشكل). على مسافة 354759 كم من نبتون ، تقع أيضًا بين الأقمار الداخلية والخارجية للكوكب.
تشكل هذه الأقمار حصة الأسد من الأقمار الصناعية الطبيعية الموجودة في النظام الشمسي. ومع ذلك ، وبفضل الاستكشافات والتحسينات الجارية في أدواتنا ، يتم اكتشاف الأقمار الصناعية في المدار حول الأجسام الصغيرة أيضًا.
الكواكب القزمة والهيئات الأخرى:
كما لوحظ من قبل ، هناك العديد من الكواكب القزمة ، TNOs ، وغيرها من الهيئات في المجموعة الشمسية التي لها أيضًا أقمارها الخاصة. تتكون هذه بشكل أساسي من الأقمار الصناعية الطبيعية التي تم التأكد من أنها تدور حول بلوتو وإريس وهوميا وماكيماكي. مع خمسة أقمار صناعية تدور في المدار ، فإن بلوتو لديه أكثر الأقمار المؤكدة (على الرغم من أن ذلك قد يتغير مع مزيد من الملاحظة).
الأكبر والأقرب في مداره إلى بلوتو هو تشارون. تم تحديد هذا القمر لأول مرة في عام 1978 من قبل الفلكي جيمس كريستي باستخدام لوحات فوتوغرافية من المرصد البحري للولايات المتحدة (USNO) في واشنطن العاصمة ، تقع وراء الأقمار الأربعة الأخرى - Styx و Nix و Kerberos و Hydra ، على التوالي.
تم اكتشاف نيكس وهيدرا في وقت واحد في عام 2005 من قبل فريق البحث بلوتو رفيق باستخدام تلسكوب هابل الفضائي. اكتشف نفس الفريق Kerberos في عام 2011. تم اكتشاف القمر الصناعي الخامس والأخير ، Styx ، بواسطة مركبة الفضاء نيو هورايزونز في عام 2012 أثناء التقاط صور بلوتو وشارون.
إن كل من Charon و Styx و Kerberos كلها ضخمة بما فيه الكفاية بحيث انهارت إلى شكل كروي تحت جاذبيتها. نيكس وهيدرا ، في الوقت نفسه ، مستطيل الشكل. نظام بلوتو-شارون غير عادي ، لأنه أحد الأنظمة القليلة في المجموعة الشمسية التي يقع مركزها فوق سطح الأساسي. باختصار ، يدور بلوتو وشارون حول بعضهما البعض ، مما يدفع بعض العلماء إلى الادعاء بأنه "نظام قزم مزدوج" بدلاً من كوكب قزم وقمر يدور.
بالإضافة إلى ذلك ، من غير المألوف أن يكون كل جسد مقفلًا بالآخر. دائمًا ما يقدم كل من شارون وبلوتو نفس الوجه لبعضهما البعض ؛ ومن أي موضع في أي من الجسمين ، يكون الآخر دائمًا في نفس الموضع في السماء ، أو دائمًا محجوبًا. وهذا يعني أيضًا أن فترة الدوران لكل منها تساوي الوقت الذي يستغرقه النظام بأكمله للدوران حول مركز الجاذبية المشترك.
في عام 2007 ، أشارت ملاحظات مرصد الجوزاء لبقع هيدرات الأمونيا وبلورات الماء على سطح تشارون إلى وجود نوافير تبريد نشطة. يبدو أن هذا يشير إلى أن بلوتو لديه محيط جوفي دافئ في درجة الحرارة ، وأن القلب نشط جيولوجيًا. يعتقد أن أقمار بلوتو قد تشكلت بسبب اصطدام بين بلوتو وجسم مماثل الحجم في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي. أطلق التصادم مادة اندمجت في الأقمار حول بلوتو.
يأتي في المرتبة الثانية Haumea ، التي لها قمران معروفان - Hi’iaka و Namaka - اللتان سميتا باسم بنات آلهة هاواي. تم اكتشاف كليهما في عام 2005 من قبل فريق براون أثناء إجراء ملاحظات على Haumea في W.M. مرصد كيك. Hi’iaka ، الذي كان يطلق عليه في البداية "Rudolph" من قبل فريق Caltech ، تم اكتشافه في 26 يناير 2005.
إنه الجزء الخارجي - وقطره 310 كم تقريبًا - الأكبر والأكثر سطوعًا بين الاثنين ، ويدور حول Haumea في مسار دائري تقريبًا كل 49 يومًا. تشير ملاحظات الأشعة تحت الحمراء إلى أن سطحه مغطى بالكامل تقريبًا بجليد الماء البلوري النقي. وبسبب هذا ، تكهن براون وفريقه بأن القمر هو جزء من Haumea انكسر أثناء التصادم.
تم اكتشاف ناماكا ، الأصغر والأعمق بين الاثنين ، في 30 يونيو 2005 ، وكان يلقب بـ "بليتزن". إنه عُشر كتلة هيياكا ومدارات Haumea في 18 يومًا في مدار إهليلجي للغاية. كلا القمران يدوران حول Haumea وهي مدارات غير مركزية للغاية. لم يتم عمل تقديرات حتى الآن لكتلتها.
لدى إيريس قمر واحد يسمى Dysnomia ، والذي سمي على اسم ابنة إيريس في الأساطير اليونانية ، والذي لوحظ لأول مرة في 10 سبتمبر 2005 - بعد بضعة أشهر من اكتشاف إيريس. تم رصد القمر من قبل فريق يستخدم تلسكوبات كيك في هاواي ، الذين كانوا مشغولين بتنفيذ ملاحظات ألمع TNOs الأربعة (بلوتو وماكيماكي وهوميا وإريس) في ذلك الوقت.
في أبريل 2016 ، الملاحظات باستخدام تلسكوب هابل الفضائيكشفت كاميرا Field Field 3 عن أن ماكيماكي كان لديه قمر صناعي طبيعي - تم تعيينه S / 2015 (136472) 1 (أطلق عليه فريق الاكتشاف MK 2). يقدر قطرها بـ 175 كم (110 ميل) كم ولها محور شبه رئيسي على الأقل 21000 كم (13000 ميل) من ماكيماكي.
أكبر وأصغر أقمار:
عنوان أكبر قمر في النظام الشمسي يذهب إلى جانيميد ، الذي يبلغ قطره 5262.4 كيلومترًا (3270 ميل). هذا لا يجعله أكبر من قمر الأرض فحسب ، بل أكبر حتى من كوكب عطارد - على الرغم من أنه يحتوي فقط على نصف كتلة عطارد. أما بالنسبة لأصغر قمر صناعي ، فهو ربطة عنق بين S / 2003 J 9 و S / 2003 J 12. يبلغ قطر هذين الساتلين ، وكلاهما يدور حول المشتري ، قطره حوالي 1 كم (0.6 ميل).
من الأمور المهمة التي يجب ملاحظتها عند مناقشة عدد الأقمار المعروفة في المجموعة الشمسية أن الكلمة الرئيسية هنا هي "معروفة". مع مرور كل عام ، يتم تأكيد المزيد من الأقمار الصناعية ، وتم اكتشاف الغالبية العظمى من الأقمار الصناعية التي نعرفها الآن فقط في العقود القليلة الماضية. مع استمرار جهودنا الاستكشافية وتحسين أجهزتنا ، قد نجد أن هناك مئات أخرى تتربص هناك!
لقد كتبنا العديد من المقالات المثيرة للاهتمام حول أقمار النظام الشمسي هنا في مجلة الفضاء. إليك ما هو أكبر قمر في المجموعة الشمسية؟ ما هي الكواكب في النظام الشمسي ؟، كم من الأقمار التي تمتلكها الأرض ؟، كم من الأقمار التي يمتلكها المريخ ؟، كم من الأقمار التي يمتلكها المشتري ؟، كم من الأقمار التي يمتلكها زحل؟ كم عدد الأقمار التي يمتلكها نبتون؟
لمزيد من المعلومات ، تأكد من مراجعة صفحة استكشاف النظام الشمسي في وكالة ناسا.
لقد سجلنا سلسلة كاملة من ملفات البودكاست حول النظام الشمسي في فريق علم الفلك. تحقق منها هنا.
مصادر:
- نظام ناسا الشمسي
- ويكيبيديا
- ناسا لاستكشاف النظام الشمسي
- نوافذ إلى الكون
- أرشيف جونستون - الكويكبات بالأقمار الصناعية
