الكويكبات والمجموعة الشمسيةالجزء الاول

من طرف jomana الإثنين يوليو 28, 2008 4:02 pm

مقدمة

الكويكبات هي الجانب المجهول من منظومتنا الشمسية , والصفحة التي لم نقرا عنها بعد , وقد يكون أكثرها أهمية وخطورة . فهي البقية الباقية من تشكل منظومتنا الشمسية , ومصدر كافة النيازك التي ضربت الكواكب قديما وحديثا , وأساس الشهب التي تحترق في غلافنا الجوي , بل ويعتقد أنها مصدر لبعض المذنبات . ولا تزال آثارها شاهدة على ما حدث في التاريخ القديم لتكون النظام الشمسي على سطح الأرض وقمرها وبعض الكواكب والأقمار الأخرى من فوهات ضخمة ساهمت في تشكيل معالم هذه الأجرام .
إن دراسة الكويكبات تعني فهم الكثير عن النظام الشمسي , فهي ترتبط بشكل وثيق بأغلب أجزائه الأخرى . ومن هذه النظرة كان من المهم الأخذ بعين الاعتبار العديد من خصائصها المختلفة منذ اكتشافها . العديد من الأسئلة أجاب عليها علماء الفلك بمختلف تخصصاتهم كالفيزياء والكيمياء والجيولوجيا والرياضيات والأحياء الفلكية .
إن هذه الدراسة المتواضعة تمثل تلخيص لأبرز الأحداث المتعلقة بالكويكبات منذ اكتشافها , وما تبعها من تطورات فندت من خلالها بعض النظريات وأثبتت أخرى . كما يتعرض هذا التقرير لخصائصها المدارية والفيزيائية وتراكيبها الكيميائية . ويتطرق أيضا إلى ما تم من مشاريع علمية حديثة لسبر أغوارها وكشف أسرارها . بالإضافة إلى مقال يوضح كيفية رصدها ومشاهدتها بالمرقاب ( التلسكوب ) وتصويرها . ثم يختم بتحقيق يوضح خطورتها على الأرض وإمكانية اصطدامها وما تم من انجازات في هذا الموضوع . والعديد من المقالات في ثنايا هذا التقرير .

تشكل النظام الشمسي ونشأته

ولدت مجموعتنا الشمسية في سحابة تدور وتلتف في احد اذرع مجرتنا , وكانت قوة الجذب لتلك السحابة الضخمة تتغلب على قوى الضغط للخارج . برز في هذه السحابة قرص دوار وانخفضت الحرارة نتيجة التقلص التدريجي وظهر حول هذا القرص العديد من الحلقات الغازية والغبارية . من هذه الحلقات نشأت الكواكب ومثلها تكونت بعض الأقمار بالإضافة لبعض البقايا التي لم تسنح له الفرصة لتكتمل , وأما مركز هذا التجمع فقد مثل ولادة شمس ضخمة هي شمسنا التي تعيش في شبابها في أيامنا هذه ( الشكل 1 ) .

الشكل (1) http://www.jojokw.net/up-pic/uploads/95077f0c1a.jpg

لقد استغرقت مجموعتنا الشمسية خمسة مليارت سنة لكي تكتمل على وضعها الحالي . ولقد وجد الفلكيون في نشوء النظام الشمسي العديد من الدلائل أو البقايا الباقية التي تشير إلى بداية تكونه وحقيقته . ويعتقد أن الكويكبات تمثل مفتاح السر للعديد من الأسئلة التي لا تزال عالقة حول تكون النظام الشمسي . بل ويرى بعض الفلكيين أنها لم تكد تتغير منذ نشوء هذا النظام وهنا تكمن أهميتها حيث تدل على حقيقة تكون هذا النظام , بل وتساعد في إثبات فهم بعض النظريات المطروحة . وهذا ما سنجده في نهاية هذا التقرير .

تاريخ الكويكبات وقانون بود

في عهد علم الفلك القديم لم يكن معروفا لدى الفلكيين سوا ستة كواكب , وقد كانت صناعة المرقاب ( التلسكوب ) في زمن العالم الفلكي جاليلو بداية ما يسمى بعلم الفلك الحديث ,. وحتى ذلك الوقت لم يعرف إذا ما كان هنالك كواكب أخرى أم لا . ثم وضع الفلكي تيتوس تسلسلا رقمياً للمجموعة الشمسية , وبين في هذا التسلسل أن هنالك كوكباً مفقود بين المريخ والمشتري , وهو عبارة عن صيغة رياضية تحدد الأبعاد التقريبية بين الشمس والكواكب ويمكن توضيحه كالتالي :
إن الأرقام 0 , 3 , 6 , 12 , 24 , 48 , 96 , 192
يمثل كل واحد فيها ضعف العدد الذي يليه باستثناء الثاني وإذا أضفنا إليها الرقم أربعة نحصل على :
4 , 7 , 10 , 16 , 28 , 52 , 100 , 196 ثم تضرب هذه الأعداد في 0.1 نحصل أخيرا على :
0.4 , 0.7 , 1.0 , 1.6 , 2.8 , 5.2 , 10.0 , 19,6.
لاحظ تيتوس أن هذه الأرقام تطابق إلى حد كبير أبعاد الكواكب الستة ( التي كانت معروفه قديما ) عن الشمس باعتبار المسافة بالوحدة الفلكية . وأرقام القياسات التي ظهرت عند تيتوس قريبة جدا من القياسات الحديثة ماعدا اختلافات بسيطة يعتقد سببها هو تأثير الجاذبية للكواكب مع بعضها البعض .
و سمي هذا التسلسل الذي وضعة العالم تيتوس (بقانون تيتوس - بود) وجوهان بود هو عالم فلكي ألماني (1747 – 1826) اشتهر بجداوله الفلكية ذات الأعداد النجمية الكبيرة ( حيث أضاف 12الف سديم ونجم إلى من سبقه ) . وقد سمي بقانون بود لأن بود مدير مرصد برلين في ذلك الوقت هو الذي أشاع هذا القانون بين الفلكيين الألمان .
ثم استفاد الراصد الفلكي وليم هيرشل من مرقابه عندما اكتشف الكوكب السابع أورانوس في عام 1781م والذي تناسب بعده مع قانون بود . عندها أعطي بود حق تسمية ذلك الكوكب باسم أورانوس , وقد ساهم ذلك الاكتشاف في اعتقاد اغلب الفلكيين بان قانون بود من القوانين الكونية .
وبغض النظر عما إذا كان هذا القانون مجرد مصادفة لكنه كان كافيا لإطلاق البحث عن الكوكب المفقود الذي يبعد عن الشمس مسافة 2.8 وحدة فلكية . ففي عام 1800م اجتمع ستة فلكيين أطلقوا على أنفسهم اسم الشرطة السماوية لمحاولة البحث عن ذلك الكوكب .
ورغم ذلك كان الاكتشاف الكبير في عام 1801م من خارج تلك المجموعة حيث أعلن الفلكي الايطالي جيوزيبي بياتزي في صقليه انه اكتشف الكوكب المفقود والذي كان على بعد 2.77 وحدة فلكية وأطلق عليه اسم سيرس Ceres رغم صغر حجمه بالنسبة للكواكب الأخرى حيث بلغ قطره 940كيلومتر . ولكن لم يدم ذلك الاعتقاد طويلا , فلم يمر على اكتشاف سيرس سوا عام واحد إلا واكتشفت الشرطة السماوية جرم سماوي آخر سمي بالاس Pallas اصغر حجما من سابقه , وكان على نفس البعد 2.7 ( على يد الفلكي الألماني هاينرتش اولبرز ) . وفي عام 1815م كان قد تم اكتشاف أربعة كواكب صغيره . مما حدا بالفلكيين أن يطلقوا عليها اسم كويكبات ( asteroid ) والتي تعني الكواكب الصغيرة.
ثم أخذت الاكتشافات تزيد بعد ذلك خاصة بعد إدخال الطرق الفوتوغرافية في رصد السماء في نفس المنطقة . حيث كانت تبدو النجوم كنقط لامعة وترسم الكويكبات خطوطا مستقيمة نتيجة لحركتها (الشكل 2) .

وقد اهتم الفلكيون في بادئ الأمر برصد كل كويكب يكتشف وتحديد مداره وعناصر هذا المدار التي تمكنهم من التنبؤ بموقعه في السماء ومتابعته . ولكن تبين لهم أن أعداد الكويكبات كبيره جدا تقدر بمئات الآلاف , ومن هنا اكتفوا بتحديد ومتابعة ما يقارب 4500كويكب وتسجيل مداراتها وخصائصها في كتالوج خاص بها ينشر سنويا , ولا يضاف إليه إلا الكويكبات التي تكون ذات خصائص مميزة , كأن يكون مدارها قريبا من مدار الأرض أو مدار احد الكواكب أو أن يكون لها أقمار كالكويكب إدا وقمره داكتي ( الشكل 3) .

وقد اتبع الفلكيون نهجا في تسمية الكويكبات بحيث بتكون اسم الكويكب من جزأين الأول يدل على رقم ترتيب ظهور هذا الكويكب والثاني اسم الكويكب والذي يترك لمكتشف الكويكب فمثلا تكتب الكويكبات التالية على النحو 1Ceres , 2Pallas , 433Eros , 2060Chiron .

الخصائص المدارية للكويكبات

لم يتم التأكد حتى الآن من حقيقة الكويكبات ولكن ظهرت نظريات حول تكونها واصلها . والنظرية الأولى ترتبط ارتباطا وثيقا بخصائص هذه الكويكبات . إن جميع الكويكبات المكتشفة تتحرك في مدارات مباشرة حول الشمس من الغرب إلى الشرق ومعظم مداراتها تميل بقدر بسيط عن مستوى مدار الأرض حول الشمس ومتوسط ميل هذه المدارات يقارب9,5 درجة , على الرغم من أن الكويكب الشاذ NA1973 يبلغ ميلان مداره 66 درجة . واغلب الكويكبات المكتشفة تقع بين مداري المريخ والمشتري في منطقة تسمى حزام الكويكبات الرئيسي .
ويتراوح بعد هذا الحزام عن الشمس من 2,2 إلى 3,3 وحدة فلكية . ومدة دورتها حولها ما بين 3,3 إلى 6 سنوات تقريبا ومتوسط اهليجيتها حوالي 0.15قريب من اهليجية الكواكب . وفي عام 1886م لاحظ الفلكي كيركوود أن هنالك فجوات وفراغات تقع ضمن هذا الحزام ( فجوات كيركوود ) ويعتقد العلماء أن سبب تلك الفجوات هي جاذبية المشتري وتأثيره على الكويكبات وهذا التأثير هو الذي يسبب اصطدام بعض الكويكبات مع بعضها البعض ( الشكل 4) .

ويمكن تقسيم الكويكبات حسب مداراتها إلى ثلاث أقسام :
•الكويكبات بعيدة المدارات / وهي الكويكبات التي تبتعد خلال حركتها عن الشمس بمسافات بعيدة بحيث تتعدى مدار المشتري مهما اختلفت اهليجيتها وقد يكون أبعدها الكويكب AD1992 حيث يتغير مداره من مسافة 8.9 إلى 32 وحدة فلكية بحيث يعبر مدارات الكواكب زحل و أورانوس ونبتون خلال 93سنة .

•كويكبات طروادة / هي كويكبات تتحرك في نفس مدار كوكب المشتري لكنها تبعد عنه بنسبة 60درجة ولا تصطدم به . وهي مسماة نسبة إلى شخصيات حرب طروادة وهي منقسمة لمجموعتين شرقية وغريبة , وتتحرك مع بعضها البعض في مدار المشتري حول الشمس . فقد اثبت لانجرانج انه من الممكن أن مدار هذا الكويكب في مستوى مدار المشتري حول الشمس بحيث يكون مع المشتري والشمس مثلثا متساوي الأضلاع .
أي أن مدة دوران هذه الكويكبات حول الشمس تساوي مدة دوران المشتري حولها وهي تقارب 12 سنة . ومن أهم الكويكبات الشرقية هكتور Hektor الذي يبلغ قطره 232كلم , وأما الكويكبات الغربية فمن الأمثلة عليها باتروكلوس Patroclus الذي يبلغ قطره 141كلم . علما أن أول كويكب طروادي تابع لنظام المريخ والوحيد حتى اليوم هو 1990MB . ( الشكل 5 )

•الكويكبات القريبة من الارض / هي الكويكبات التي تمر قريبا من مدار الارض او تقطعه أيا كان بعدها من الشمس . وهي تقسم إلى ثلاث أنواع :
أولا – كويكبات آتن Aten/ وهي الكويكبات التي تبعد عن الشمس بأقل من وحدة فلكية رغم أن بعضها يتقاطع مع مدار الأرض ومن أهم الأمثلة عليها كويكب خوفو الذي يبلغ قطره 1.4كلم .
ثانيا – كويكبات ابولو Apollo/ هي كويكبات تبعد عن الشمس بأكثر من وحدة فلكية وتتقاطع مع مدار الأرض ومن أشهر هذه الكويكبات كويكب ايكاروس Icarus الذي يبلغ قطره حوالي 1.4كلم .
ثالثا – كويكبات آمور Amor/ وهي الكويكبات التي تبعد عن الشمس بأكثر من وحده فلكية وتقطع مدار المريخ ولا تقطع مدار الأرض , ومن أشهر هذه الكويكبات كويكب ايروس Eros الذي يصل قطره إلى 22كلم . ( الشكل 4 ) .

الخصائص الفيزيائية للكويكبات

إن الكويكبات أجسام سماوية متباينة الصفات والأشكال والأحجام , فأقطارها تتفاوت من السنتيمترات إلى مئات الكيلومترات , واكبر الكويكبات المعروفة حتى الآن سيرس Ceres الذي يصل نصف قطره إلى 940كلم , بينما اصغر الكويكبات المكتشفة والمرصودة حتى الآن هو BA1991 ويبلغ قطره تسعة أمتار . إن قياس أقطار الكويكبات وبريقها أمراً ليس سهلاً حيث يعتمد على حجم الكويكب وكمية الأشعة تحت الحمراء المنبعثة منه حيث تساعد في معرفة القدرة على عكس نور الشمس وبالتالي معرفة القطر الدائري ، وهنالك طرق أخرى يمكن معرفة قطر الكويكبات بها وهي مراقبة حالات احتجاب النجوم بواسطة الكويكبات كما ذكرنا سابقا .
وأشكال الكويكبات متباينة فالكبير منها وهو قليل دائري وشبه دائري مثل سيرس Ceres , واغلبها غير منتظم الشكل ومتطاول مثل غاسبرا Gaspra.وكذلك الكويكب كليوباترا الذي رسمه الرادار على شكل عظم! وهذا التباين في الأشكال يعود لضعف جاذبيتها وكثرة الاصطدامات مع بعضها البعض . ( الشكل 7 )

وكتل هذه الكويكبات صغيرة مقارنة مع الكواكب لدرجة أن كتل جميع الكويكبات تمثل 0.005 من كتلة الأرض . كما أن المجموع الكتلي سيرس وبالاس وفيستا تماثل 55٪ من كتل الكويكبات جميعا .
وقد أمكن تعيين كتلة الكويكبات الكبيرة من خلال قياس تأثير جاذبيتها على الكويكبات الأخرى . والكويكبات الصغيرة يمكن تقدير كتلتها بعد حساب حجمها إما باللمعان المرئي أو الاحتجاب بالنجوم . وبمقارنة هذه الكتل بأحجام الكويكبات يمكن معرفة متوسط كثافتها والتي وجد أنها في المدى من 2-4gm/cm³ . وهذا يفسر الجاذبية الضعيفة التي تؤدي إلى هروب الذرات والجزيئات الغازية منها لذلك فهي بدون أغلفة جوية ، وتتراوح درجات حرارتها المتوسطة70 درجة مئوية تحت الصفر .

يــــــــــــــــــــــــــتبع

الكويكبات والمجموعة الشمسية\الجزء الاول

$الكويكبات والمجموعة الشمسية\الجزء الاول Empty$ الكويكبات والمجموعة الشمسيةالجزء الاول