علوم پایه، فیزیک، نجوم ۲۱۷۱۰ بازدید

سوال به ظاهر ساده «سیاره چیست؟» جواب ساده‌ای ندارد. همه می‌دانند که زمین، مریخ و مشتری سیاره هستند. اما برای مثال دو سیاره پلوتو و «سِرِس» (Ceres) تا مدت‌ها به عنوان سیاره در نظر گرفته می‌شدند تا این که اکتشافات جدید علمی به سوال در مورد نحوه تشکیل سیاره پرداخت، سوالی که همچنان نیز محل بحث و گفتگو است. در این مطلب در مورد سیارات، فرق آن‌ها با ستارگان و ویژگی‌های سیارات مختلف صحبت خواهیم کرد.

تعریف سیاره چیست؟

آخرین تعریف از یک سیاره توسط اتحادیه بین‌المللی نجوم در سال 2006 به تصویب رسید. این تعریف بیان می‌کند که یک سیاره باید سه ویژگی داشته باشد:

  • به دور یک ستاره گردش کند (مانند چرخش زمین به دور ستاره خورشید).
  • آنقدر بزرگ باشد تا جاذبه کافی برای اینکه به شکل کروی دربیاید را داشته باشد.
  • به اندازه کافی بزرگ باشد تا گرانش ناشی از آن، سایر اشیای با اندازه مشابه در نزدیکی مدار خود در اطراف خورشید را از بین ببرد.

این سه ویژگی سبب می‌شود تا یک جسم کیهانی را سیاره بنامیم. تعریف اصطلاح سیاره مهم است زیرا چنین تعاریفی بیانگر درک ما از منشاء، معماری و تکامل منظومه شمسی است. در گذر زمان اشیایی که در دسته‌بندی سیاره قرار گرفته بودند تغییر کردند.

یونانیان باستان ماه و خورشید را به همراه عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل به عنوان سیاره به حساب می‌آوردند. در این دسته‌بندی زمین به عنوان یک سیاره در نظر گرفته نشده بود و تصور می‌شد زمین یک شی مرکزی است که در اطراف آن همه اشیای آسمانی دیگر در حال گردش هستند. اولین مدل شناخته شده‌ای که بر اساس خورشید مرکزی بود یعنی خورشید در مرکز جهان قرار می‌گرفت و زمین و سیارات دیگر در اطراف آن می‌چرخیدند توسط «آریستارخوس ساموسی» (Aristarchus of Samos) در قرن سوم قبل از میلاد ارائه شد، اما این نظریه تا قرن شانزدهم که توسط نیکولوس کوپرنیک احیا شد مورد قبول قرار نگرفت.

دست نوشته‌های آریستارخوس ساموسی
تصویر ۱: محاسبات آریستارخوس ساموسی برای اثبات نظریه خورشید مرکزی

در قرن هفدهم میلادی ستاره‌شناسان به کمک اختراع تلسکوپ متوجه شدند که خورشید یک جسم آسمانی است که در اطراف آن همه سیارات از جمله زمین وجود دارند و ماه سیاره نیست بلکه یک ماهواره طبیعی (توضیح ماهواره‌های طبیعی را در مطلب مربوط به منظومه شمسی می‌توانید مطالعه کنید) برای زمین است. اورانوس به عنوان یک سیاره در سال 1781 معرفی شد و نپتون در سال 1846 کشف شد.

جرم آسمانی سِرِس در سال 1801 بین مریخ و مشتری کشف شد و به عنوان سیاره طبقه‌بندی شد. اما از آنجا که بعدها در همین منطقه تعداد زیادی اشیاء دیگر نیز یافت شدند دانشمندان دریافتند که سرس جزو اولین دسته از اشیایی است که در نهایت به عنوان سیارک‌ها (شبه ستاره) شناخته شدند.

پلوتو که در سال 1930 کشف شد به عنوان نهمین سیاره شناخته می‌شد. اما مشاهدات و محاسبات نشان دادند که پلوتو بسیار کوچکتر از عطارد است و حتی از برخی از قمرهای سیاره‌ای نیز کوچکتر است. این برخلاف سیاراتی مانند عطارد، زهره، زمین و مریخ یا غول‌های گازی مانند مشتری و زحل یا غول‌های یخ مانند اورانوس و نپتون بود. با این ‌حال پلوتو تا سال‌های 1980 وضعیت سیاره‌ای خود را حفظ کرد اما در دهه 1990 با برخی اکتشافات جدید اوضاع تغییر کرد.

پیشرفت‌های فنی در تلسکوپ‌ها منجر به مشاهده بهتر و تشخیص بهتر اشیای بسیار کوچک و بسیار دوردست شد. در اوایل دهه 1990 اخترشناسان توانستند عالم‌های یخی زیادی را در حال گردش به دور خورشید در منطقه کمربند کویپر کشف کنند که فراتر از مدار نپتون و در نزدیکی مدار پلوتو قرار داشتند. با کشف کمربند کویپر و هزاران جسم یخی (معروف به اشیای کمربند کویپر یا KBO) پیشنهاد شد که پلوتو به عنوان بزرگترین جسم کمربند کویپر در نظر گرفته شود.

مشاهدات معاصر درک ما را از سیستم‌های سیاره‌ای تغییر داده است، کلمه سیاره در اصل به معنای جسم سرگردان است که فقط به عنوان چراغ‌های متحرک در آسمان شناخته می‌شود. اکتشافات اخیر ما را به سمت ایجاد تعریفی جدید سوق می‌دهد که می‌توانیم با استفاده از اطلاعات علمی موجود آن‌ را به صورت زیر تعریف کنیم.

بنابر مشاهدات و اکتشافات جدید IAU (The International Astronomical Union) تصمیم گرفت که سیارات و اجسام دیگر به جز ماهواره‌های طبیعی در منظومه شمسی را به سه گروه مجزا تقسیم کند:

  1. یک سیاره جسمی آسمانی است که (۱) در مدار خورشید قرار دارد، (۲) جرم کافی برای جاذبه خود را دارد تا بر نیروهای جسم صلب غلبه کرده و یک شکل تعادل هیدرواستاتیک (تقریبا گرد) به خود بگیرد و (۳) محل اطراف مدار خود را از وجود اجسام دیگر پاک کند.
  2. سیاره کوتوله یک جسم آسمانی است که (۱) در مدار خورشید قرار دارد، (ب) جرم کافی برای جاذبه خود را دارد تا بر نیروهای جسم صلب غلبه کرده و یک شکل تعادل هیدرواستاتیک (تقریبا گرد) به خود بگیرد، (۳) محل اطراف مدار خود را از وجود اجسام دیگر پاکسازی نکرده و (۴) ماهواره نیست.
  3. به تمام اشیای دیگر به جز ماهواره‌های طبیعی که به دور خورشید می‌چرخند اجسام کوچک منظومه شمسی می‌گوییم.

با این حال ستاره‌شناسان و دانشمندان به اتفاق آرا با این تعاریف موافق نیستند. برخی از ستاره‌شناسان باور دارند که این طبقه‌بندی برای محدود کردن تعداد سیارات طراحی شده است. برخی دیگر از ستاره‌شناسان این تعاریف را ناقص و مبهم می‌دانند و عده‌ای بر این باورند که در نظر گرفتن مکان سیارات یا اجسام آسمانی در شکل‌گیری و تکامل منظومه شمسی مهم است.

یک نظریه این است که یک سیاره را به عنوان یک جسم طبیعی در فضا تعریف کنیم که به اندازه کافی عظیم است و این موضوع سبب می‌شود تا جاذبه‌اش شکل کروی به آن بدهد.

اما برخی از دانشمندان اعتراض دارند که این تعریف به ظاهر ساده میزان گرد بودن اجسام را در نظر نمی‌گیرد و تعیین دقیق اشکال برخی از اشیای دور اغلب دشوار است.

استدلال برخی دیگر این است که مکانی که یک شی واقع شده یا موادی که از آن ساخته شده مهم است و نوع حرکت جسم یا بازخورد آن با اجسام اطراف خود، محلی از بحث ندارد. این بدان معنی است که اینکه یک جسم همسایه‌های نزدیک خود را جاروب یا پراکنده می‌کند یا آنها را در مدارهای پایدار نگه می‌دارد تفاوتی در دسته بندی سیارات به وجود نمی‌آورد. با عمیق شدن و گسترش دانش، جهانی پیچیده‌تر و جذاب‌تر ظاهر شد. محققان صدها «سیاره خارج از منظومه شمسی» (Extrasolar Planets)  یا «سیارات فراخورشیدی» (Exoplanets) را پیدا کرده‌اند که در خارج از منظومه شمسی وجود دارند. تنها ممکن است میلیاردها سیاره فراخورشیدی در کهکشان راه شیری وجود داشته باشند و برخی از آنها قابل سکونت باشند و شرایط مساعدی برای زندگی داشته باشند. اینکه آیا می‌توان تعاریف ارائه شده توسط محققان برای سیارات منظومه شمسی را به اشیای تازه کشف شده و فراخورشیدی تعمیم داد موضوعی است که باید بررسی شود.

برای آشنایی بیشتر با مبانی نجوم و کیهان‌شناسی، می‌توانید فیلم آموزش مقدماتی نجوم – نجوم باستان تا کیهان شناسی را مشاهده کنید که توسط فرادرس ارائه شده، لینک این آموزش در ادامه آورده شده است.

  • برای دیدن فیلم آموزش مقدماتی نجوم – نجوم باستان تا کیهان شناسی + اینجا کلیک کنید.

فرق بین ستاره و سیاره چیست؟

تفاوت اصلی بین ستارگان با سیارات در این است که دمای ستاره‌ها در مقایسه با سیارات بسیار زیاد است. ستاره‌ها تحت واکنش‌های هسته‌ای قرار می‌گیرند و معمولاً هیدروژن را در هسته‌های خود می‌سوزانند و مقدار زیادی انرژی آزاد می‌کنند. به همین دلیل برای اینکه این اجسام به اندازه کافی داغ شوند تا این واکنش‌ها اتفاق بیفتد، ستاره‌ها باید بسیار بزرگ باشند.

جرم ستارگان حداقل 75 برابر جرم مشتری، بزرگترین سیاره منظومه شمسی است. از آنجا که ستارگان انرژی تابش می‌کنند اجرام بسیار درخشانی هستند. سیارات انرژی خود را از طریق واکنش‌های هسته‌ای تولید نمی‌کنند بلکه برخی از تابش‌های حاصل از ستاره اصلی خود را منعکس می‌کنند. به صورت کلی از ۵ طریق می‌توان تفاوت یک ستاره و سیاره را توضیح داد.

  • بررسی کنید که آیا جسمی که در آسمان می‌بینید چشمک می‌زند یا خیر. یکی از ساده‌ترین راه‌ها برای تمایز بین ستاره‌ها و سیارات در آسمان شب این است که ببینیم آیا شی مشاهده شده چشمک می‌زند یا لرزش دارد. اگر منظره‌ای واضح از آسمان داشته باشیم و به مدت طولانی آسمان را تماشا کنیم این حالت معمولاً با چشم غیر مسلح قابل تشخیص است. به صورت کلی باید گفت که ستاره‌ها چشمک می‌زنند و می‌درخشند. سیارات چشمک نمی‌زنند، آن‌ها از لحاظ روشنایی و قدر ظاهری ثابت هستند. هر جسمی که چشمک بزند یا از نظر درخشندگی نوسان داشته باشد به احتمال زیاد یک ستاره است. با این حال اگر جسمی با سرعت زیادی در آسمان حرکت کند و درخشان باشد، می‌تواند یک هواپیمای در حال حرکت نیز باشد.
تفاوت سیاره با ستاره
تصویر ۲: تفاوت ستاره و سیاره نشان داده شده است.
  • توجه کنید که آیا جسم طلوع یا غروب می‌کند؟ اجرام آسمانی در آسمان شب ثابت نیستند همه آن‌ها حرکت می‌کنند اما نحوه حرکت آن‌ها می‌تواند نمایشگر نوع آن‌ها باشد. در حقیقت سیارات در شرق طلوع می‌کنند و در غرب غروب می‌کنند. آن‌ها تمایل دارند مسیری مانند خورشید و ماه را در آسمان دنبال کنند. ستاره‌ها نیز در آسمان شب حرکت می‌کنند اما طلوع و غروب ندارند. در عوض آن‌ها در مسیر دایروی به دور ستاره قطبی می‌چرخند. اگر جرم آسمانی که می‌بینید در امتداد آسمان شب به صورت کم و بیش مستقیم حرکت کند به احتمال زیاد یک سیاره است. ماهواره‌های طبیعی نیز در آسمان شب حرکت می‌کنند اما سرعت آن‌ها بسیار سریعتر از سیارات است. عبور از آسمان شب برای یک سیاره ممکن است ساعت‌ها یا حتی هفته‌ها طول بکشد در حالی که ماهواره می‌تواند در عرض چند دقیقه از بالای سر ما عبور کند.
حرکت سیاره‌ها در مسیر صاف
تصویر ۳: تفاوت ستاره و سیاره از نوع و مسیر حرکت
  •  در آسمان شب سیارات همیشه در امتداد کمربندی خیالی به نام دایره البروج یافت می‌شوند. این کمربند در واقع یک جسم قابل مشاهده نیست اما مشخص کردن دقیق آن به شما کمک می‌کند تا مکانی را که اجرام آسمانی در آن جمع می‌‌شوند را پیدا کنید. با این حال ممکن است ستاره‌ها نیز در امتداد این کمربند نامرئی ظاهر شوند اما می‌توان آن‌ها را با ظاهر چشمک‌زن تشخیص داد. از میان اجرام آسمانی در طول دایره البروج عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل به طور قابل توجهی از ستاره‌های اطراف درخشان‌ترند که به دلیل مجاورت آن‌ها با خورشید است زیرا روشنایی آن‌ها انعکاس نور خورشید می‌باشد. آسانترین راه برای یافتن دایره البروج توجه به موقعیت و مسیر خورشید و ماه در آسمان نسبت به موقعیت مکانی ما در زمین است. مسیر خورشید در آسمان بسیار نزدیک به مسیر سیارات در امتداد دایره البروج است.
مشخص کردن دایره البروج
تصویر ۴: مشخص کردن دایره البروج در آسمان
  • همه سیارات رنگارنگ نیستند، با این حال به نظر می‌رسد بسیاری از برجسته‌ترین سیارات در آسمان شب نوعی رنگ آمیزی داشته باشند. این موضوع می‌تواند به تمایز سیارات از ستارگان کمک کند. در حالی که برخی از افراد با بینایی فوق‌العاده خوب ممکن است بتوانند رنگ‌آمیزی ظریف سیارات را تشخیص دهند اما این رنگ‌آمیزی معمولاً در محدوده آبی-سفید تا زرد-سفید است. برای بیشتر افراد با چشم غیرمسلح ستارگان سفید به نظر می‌رسند. در مورد سیارت برای مثال عطارد معمولاً خاکستری یا تا حدودی به رنگ قهوه‌ای است. سیاره زهره زرد کم‌رنگ به نظر می‌رسد.‌ مریخ بین صورتی کم‌رنگ و قرمز روشن قرار می‌گیرد، تغییر رنگ مریخ تحت تأثیر روشنایی یا تیرگی نسبی مریخ است که در یک چرخه دو ساله تغییر می‌کند. مشتری معمولاً به رنگ نارنجی با نوارهای سفید ظاهر می‌شود. زحل معمولاً به رنگ طلایی کم‌رنگ به نظر می‌رسد. اورانوس و نپتون آبی کم‌رنگ به نظر می‌رسند و معمولاً با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند.
رنگ سیارات منظومه شمسی
تصویر ۵: رنگ سیارات منظومه شمسی
  • در حالی که هر دو جسم یعنی هم سیاره و هم ستاره آسمان شب را روشن می‌کنند اما معمولاً سیارات بسیار درخشان‌تر از بسیاری از ستارگان هستند. ستاره‌شناسان با استفاده از مقیاس اندازه نجومی، روشنایی نسبی اجرام آسمانی را اندازه‌گیری کرده‌اند و متوجه شدند که بیشتر سیارات در محدوده اجسامی قرار می‌گیرند که به راحتی با چشم غیرمسلح قابل مشاهده هستند. سیارات منعکس کننده نور خورشید هستند که نسبتاً نزدیک به زمین است در حالی که ستارگان از خود نور ساطع می‌کنند. گرچه ممکن است بعضی از ستارگان بسیار روشن‌تر و بزرگتر از خورشید باشند اما این ستارگان بسیار دورتر از سیارات منظومه شمسی هستند. به همین دلیل سیارات (که نور خورشید را منعکس می‌کنند) معمولاً از نظر ناظر روی زمین روشن‌تر به نظر می‌رسند.
درخشندگی سیارات نسبت به ستارگان از منظر ناظر زمین
تصویر ۶: درخشندگی سیارات نسبت به ستارگان از منظر ناظر زمین

انواع سیاره ها چه هستند؟

هنگام تعیین نوع یک جرم آسمانی چهار دسته اصلی طبقه‌بندی وجود دارد. این طبقه‌بندی‌ها عبارت از ۱) سیارات زمینی (عطارد ، زهره ، زمین و مریخ)، ۲) غول‌های گازی (مشتری و زحل)، ۳) غول‌های یخی (اورانوس و نپتون) و ۴) سیارات کوتوله (پلوتو ، «اریس» (Eris)، «هائومیا» (Haumea) و «ماکه‌ماکه» (Makemake)) هستند. سرس در زمان فعلی هنوز هم به عنوان یک سیارک برچسب‌گذاری می‌شود اگرچه بسیاری از ویژگی‌های یک سیاره کوتوله را دارد.

این دسته بندی در مورد نوع سیارات صدق می‌کند، ولی طبقه بندی دیگر برای سیارات شامل سیارات منظومه شمسی و سیارات یا اجسام فراخورشیدی هستند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

نام سیاره ها و لقب آن‌ها

سیارات منظومه شمسی برای عموم جامعه شناخته شده‌تر هستند. برای شناخت بیشتر ویژگی این سیارات آن‌ها را به صورت جداگانه مورد بررسی قرار می‌دهیم.

سیارات زمینی چه هستند؟

سیارات زمینی، سیاراتی هستند که سطح آن‌ها از یک سطح سخت و سنگی تشکیل شده است. سیارات زمینی منظومه شمسی شامل عطارد، زهره، زمین و مریخ هستند.

سیاره عطارد یا سیاره تیر

نزدیکترین فاصله به خورشید را دارد و دومین سیاره کوچک در منظومه شمسی است. دوره حرکت عطارد به دور خورشید فقط 88 روز است. سطح این سیاره به دلیل نزدیکی با غول آسمانی یعنی خورشید در روز به دمایی در حدود ۴۴۸ درجه سانتی‌گراد و شب‌ها صدها درجه زیر نقطه انجماد می‌رسد. به دلیل نوسانات شدید دما در این سیاره جو وجود ندارد و سطح این سیاره با نشانه‌هایی از برخورد و چاله‌های آتشفشان مانندِ ناشی از برخورد شهاب‌ سنگ پوشیده شده است.

سیاره عطارد یا تیر
تصویر ۷: سطح سیاره عطارد یا تیر

سیاره ونوس یا سیاره زهره (ناهید)

این سیاره سمی متشکل از دی‌اکسید‌کربن در ردیف بعدی فاصله از خورشید قرار دارد و حاوی نیروی فشاری است که هر جسمی که بر روی سطح آن فرود آید را خرد می‌کند. ونوس گرچه از خورشید و عطارد فاصله دارد ولی داغترین سیاره منظومه شمسی است و از روی زمین با چشم غیر مسلح دیده می‌شود. به علاوه ابر غلیظی که سیاره را پوشانده برخلاف درخشندگی نسبتاً بالای این سیاره دیدن سطح آن را دشوار می‌کند.

سیاره زهره یا ونوس
تصویر ۸: تصویر سیاره زهره یا ونوس

سیاره زمین

سیاره‌ای است که ما روی آن زندگی می‌کنیم و سومین سیاره نسبت به خورشید است. زمین همچنین به عنوان «ترا» (Land-Territory) نیز شناخته می‌شود و تنها سیاره‌ای در منظومه شمسی است که قادر به حفظ اشکال پیشرفته حیات مانند انسان می‌باشد. چرخش زمین به دور خورشید تقریباً 365 روز است و اعتقاد بر این است که عمر زمین تقریباً در حدود چهار هزار میلیون سال است.

سیاره زمین
تصویر 9: سیاره زمین

سیاره مریخ

چهارمین سیاره نسبت به خورشید است و سیاره سرخ نام دارد. دلیل این نامگذاری رنگ مایل به قرمز آن به دلیل محتوای آهن زیاد در خاک است. 686 روز  طول می‌کشد تا مریخ دور خورشید چرخش انجام دهد. جو نازک مریخ متشکل از دی‌اکسیدکربن است که آن را برای حفظ زندگی نامناسب می‌کند. با این حال اعتقاد بر این است که این سیاره زمانی توانایی حفظ زندگی را داشته و ممکن است در آینده نیز بتواند مکانی برای زندگی موجودات باشد.

سیاره مریخ
تصویر ۱۰: سیاره مریخ

غول‌های گازی

غول‌های گازی سیارات عظیمی هستند که سطح آن‌ها از یک مخلوط گازی به جای یک سطح جامد تشکیل شده است، در ادامه به معرفی این سیارات می‌پردازیم.

سیاره مشتری یا سیاره ژوپیتر

بزرگترین سیاره در سیستم منظومه شمسی است. اسرار و پیچیدگی‌های مشتری قرن‌ها منجمان و ستاره‌شناسان را مجذوب خود کرده بود. در این سیاره گازهای سمی سطح آن را به طور کامل می‌پوشانند و آنچه را که در سیاره قرار گرفته پنهان می‌کنند، همچنین طوفان‌های شدید از فرود کاوشگرها یا گرفتن تصویر از این سیاره غول پیکر جلوگیری می‌کند. مشخص شده است که جو مشتری مانند جو خورشید حاوی عناصر هیدروژن و هلیوم است.

سیاره مشتری
تصویر ۱۱: سیاره مشتری

سیاره زحل یا سیاره کیوان

این سیاره اولین بار در سال 1610 از طریق تلسکوپ توسط گالیله مشاهده شد و ششمین سیاره منظومه شمسی از خورشید است. جو زحل نیز مانند مشتری عمدتاً از هلیوم و هیدروژن تشکیل شده است. زحل تاکنون تنها سیاره کشف شده است که چگالی آب کمتری نسبت به سیارات دیگر دارد، چگالی آب در زحل $$30\%$$ از سیارات دیگر کمتر است. این مجموعه با 9 حلقه کامل و 3 حلقه شکسته احاطه شده است که این حلقه‌ها عمدتاً از یخ، سنگ و گرد و غبار فضایی تشکیل شده‌اند.

سیاره زحل
تصویر ۱۲: سیاره زحل

غول‌های یخی

سیارات عظیمی هستند که سطح آن‌ها از یخ جامد تشکیل شده است. در ادامه به بررسی ویژگی‌های این سیارات در منظومه شمسی می‌پردازیم.

سیاره اورانوس

که به دلیل محور چرخش عجیب آن به عنوان «سیاره کناری» (Sideways Planet) نیز شناخته می‌شود. این سیاره هفتمین سیاره منظومه شمسی ما از خورشید است. قطب‌های شمالی و جنوبی آن با توجه به چرخش عجیب و فصول طولانی 20 ساله آن در مکان‌هایی قرار دارد که برای سایر سیارات خطوط استوا است. سطح گازهای متان در جو سبب ایجاد رنگ آبی‌اش می‌شود، اما عناصر اصلی جو اورانوس هلیوم و هیدروژن هستند.

سیاره اورانوس
تصویر ۱۳: سیاره اورانوس

سیاره نپتون

به عنوان سیاره‌ای با بیشترین میزان باد در منظومه شمسی و هشتمین سیاره از خورشید شناخته می‌شود. دوره چرخش این سیاره به دور خورشید 165 سال زمینی است. نپتون مانند اورانوس در اتمسفر خود مقدار زیادی گاز متان دارد که باعث ایجاد رنگ آبی آن می‌شود. اعتقاد بر این است که عنصر ناشناخته‌ دیگری غیر از متان وجود دارد که آن را بسیار روشن‌تر از اورانوس می‌کند.

سیاره نپتون
تصویر ۱۴: سیاره نپتون

سیارات کوتوله

سیاره‌های کوتوله جرم کمتری نسبت به برادران بزرگتر خود یعنی سیارات دارند اما برخی ویژگی‌های آن‌ها سبب می‌شود که آن‌ها را به عنوان سیارات و نه فقط اجرام آسمانی مانند سیارک‌ها و شهاب‌سنگ‌ها در نظر بگیرند. در حال حاضر در منظومه شمسی 4 جسم در این دسته قرار می‌گیرند که مکان همه آن‌ها در کمربند کویپر است. این سیارات شامل پلوتو، اریس، هائومیا و ماکه‌ماکه هستند. در ادامه ویژگی‌های سیارات کوتوله منظومه شمسی را بررسی می‌کنیم.

پلوتو

پلوتو برای مدتی به عنوان سیاره نهم در منظومه شمسی شناخته می‌شد. اینک به دلیل تعاریف جدید در نجوم پلوتو دیگر یک سیاره محسوب نمی‌شود و اکنون یک سیاره کوتوله است. پلوتو بعد از کمربند نپتون در کمربند کویپر قرار دارد و از ماه کوچکتر است و دمای آن به $$-387$$ درجه فارنهایت ($$-233$$ درجه سانتیگراد) می‌رسد.

سیاره کوتوله پلوتو
تصویر ۱۵: سیاره کوتوله پلوتو

هائومیا

غیر از شکل عجیب و کشیده این سیارک و اندازه آن که با پلوتو یکسان است، به دلیل فاصله زیاد با هائومیا اطلاعات کمی در مورد آن در دست است. مسیر چرخش این سیارک به دور خورشید 285 سال زمینی طول می‌کشد و سطح آن از سنگ با پوشش یخ تشکیل شده است. این پوشش سبب می‌شود که این سیاره کوتوله همانند تابش نور خورشید بر روی سطح برفی روی زمین درخشان به نظر برسد.

سیاره کوتوله هائومیا
تصویر ۱۶: سیاره کوتوله هائومیا

ماکه‌ماکه

سیاره کوتوله‌ای که در مارس 2005 کشف شد و در کمربند کویپر واقع شده است. این سیاره کمی کوچکتر از پلوتو است و سطح آن عمدتاً از نیتروژن جامد، اتان و متان تشکیل شده است. مدت زمان چرخش ماکه‌ماکه به دور خورشید تقریباً 310 سال زمینی است.

سیاره ماکهما‌که
تصویر ۱۷: سیاره ماکه‌‌ماکه

اریس

سیاره کوتوله بعدی که در کمربند کویپر قرار دارد اریس نام داشته و دارای بزرگترین مسیر مداری است که تا خارج از منظومه شمسی گسترش می‌یابد. اعتقاد بر این است که دمای سطح اریس از $$-359$$ درجه فارنهایت ($$-217$$ درجه سانتیگراد) تا $$-405$$ درجه فارنهایت ($$-243$$ درجه سانتیگراد) متغیر است. سطح این سیارک پوشیده از یخ است اما هرچه به خورشید نزدیکتر شده و یخ ذوب می‌شود سطح آن شبیه به سطح پلوتو می‌شود.

سیاره کوتوله اریس
تصویر ۱۸: سیاره کوتوله اریس

اشیای بدون دسته‌بندی

این اشیا هنوز تکلیف مشخصی ندارند و باید بررسی شود که آیا آن‌ها در دسته سیاره قرار می‌گیرند یا باید آن‌ها را تحت عنوان یک جسم کوچک سیستم خورشیدی طبقه‌بندی کرد. در حال حاضر فقط یک جسم در منظومه شمسی وجود دارد که تحت این طبقه‌بندی قرار می‌گیرد و هنوز تکلیف آن مشخص نیست، این جسم سرس نام دارد.

سِرِس

اولین کشف و مشاهده سرس در ژانویه 1801 اتفاق افتاد. در ابتدا تصور بر این بود که این جسم یک ستاره دنباله‌دار است و سپس به عنوان یک سیاره مفقود شده بین مریخ و مشتری بررسی شد. با این حال به دلیل قرارگیری‌اش در کمربند سیارکی مجدداً در دسته شهاب‌‌های آسمانی قرار گرفت. اکنون این سیاره به عنوان یک سیاره کوتوله در نظر گرفته می‌شود اما هنوز هم به عنوان سیارک شناخته می‌شود زیرا مانند پلوتو طبقه و گروه سرس به وضوح مشخص نیست.

سرس
تصویر ۱۹: سرس، جسم آسمانی بدون طبقه بندی

سیاره‌های تئوری

این سیارات هنوز به طور فیزیکی کشف و مشاهده نشده‌اند اما براساس محاسبات علمی فرض وجود آن‌ها قابل بررسی است. بر اساس فرضیات موجود ممکن است این سیارات فراتر از محدوده دید ما باشند یا توسط اشیای دیگر پنهان شده باشند، ولی در هر صورت بر اساس محاسبات در حال حاضر فقط یک سیاره دیگر ممکن است در منظومه شمسی وجود داشته باشد که نام آن سیاره X یا سیاره نهم است.

سیاره X یا سیاره نهم

به گفته محققان «موسسه پژوهشی کالیفرنیا» (Caltech) احتمال زیادی وجود دارد که یک سیاره دیگر در نقاط دور منظومه شمسی وجود داشته باشد. نام مستعار این سیاره، سیاره نهم است و همان‌طور که محاسبات می‌گوید نهمین سیاره منظومه شمسی است. با این حال هیچ مدرک مستقیمی بر وجود این سیاره وجود ندارد اما چندین مدل ریاضی و شبیه‌سازی های رایانه‌ای وجود آن را تائید می‌کنند. اعتقاد بر این است که این سیاره ممکن است بزرگتر از نپتون باشد و دوره چرخش آن ۱۰-۲۰ هزار بار بزرگتر از دوره چرخش زمین یعنی سال زمینی باشد.

سیاره نهم یا سیاره تئوری
تصویر ۲۰: سیاره نهم یا سیاره ایکس

در جدول زیر ویژگی‌های سیارات منظومه شمسی را می‌توان مشاهده کرد.

نام سیاره شعاع (km) جرم (kg) چگالی (g/cm) دما (سانتی‌گراد) فاصله میانگین تا خورشید (km) دوره چرخش حول محور خود سیاره (برحسب روز زمینی) دوره چرخش حول محور خورشید (برحسب سال زمینی)
عطارد $$2240$$ $$3.3\times 10^{23}$$ $$5.4$$ $$(-173, 427)$$ $$3.3\times 10^{6}$$ $$59$$ $$0.24$$
زهره $$6052$$ $$4.9\times 10^{24}$$ $$5.2$$ $$462$$ $$108\times 10^{6}$$ $$243$$ $$0.62$$
زمین $$6371$$ $$6\times 10^{24}$$ $$5.5$$ $$(-89, 71)$$ $$150\times 10^{6}$$ $$1$$ $$1$$
مریخ $$3390$$ $$6.4\times 10^{23}$$ $$3.9$$ $$(-143, 35)$$ $$228\times 10^{6}$$ $$1$$ $$1.9$$
سرس $$473$$ $$9.4\times 10^{20}$$ $$2.2$$ $$-105$$ $$414\times 10^{6}$$ $$0.38$$ $$4.6$$
مشتری $$69911$$ $$1.9\times 10^{27}$$ $$1.3$$ $$-108$$ $$778\times 10^{6}$$ $$0.41$$ $$11.9$$
زحل $$58232$$ $$5.7\times 10^{26}$$ $$0.7$$ $$-139$$ $$1429\times 10^{6}$$ $$0.43$$ $$29.5$$
اورانوس $$25362$$ $$8.7\times 10^{25}$$ $$1.3$$ $$-197$$ $$2875\times 10^{6}$$ $$0.70$$ $$84$$
نپتون $$24622$$ $$1\times 10^{26}$$ $$1.6$$ $$-201$$ $$4504\times 10^{6}$$ $$0.66$$ $$164.8$$
پلوتو $$1187$$ $$1.3\times 10^{22}$$ $$1.9$$ $$-229$$ $$5915\times 10^{6}$$ $$6.4$$ $$248$$
هائومیا $$620$$ $$4\times 10^{21}$$ $$2.6$$ $$-223$$ $$6465\times 10^{6}$$ $$0.16$$ $$284$$
ماکه‌ماکه $$727$$ $$4.4\times 10^{21}$$ $$2.3$$ $$-237$$ $$6838\times 10^{6}$$ $$0.325$$ $$309$$
اریس $$1163$$ $$1.7\times 10^{22}$$ $$2.5$$ $$(-243, -217)$$ $$10\times 10^{9}$$ $$1.08$$ $$558$$
سیاره X $$2000$$ $$6\times 10^{25}$$ ؟ ؟ $$104\times 10^{9}$$ ؟ $$15000$$

سیاره‌های فراخورشیدی

زمین تنها نیست و ممکن است تریلیون‌ها سیاره دیگر در کهکشان راه شیری (که خود یکی از صدها میلیارد کهکشان دیگر در جهان است) وجود داشته باشند. اما یافتن سیارات فراخورشیدی حتی وقتی که نسبتاً نزدیک باشند آسان نیست.

در واقع بیش از چهار سال طول می‌کشد تا نور از نزدیکترین ستاره به منظومه شمسی برسد. همچنین سیارات فراخورشیدی کوچک و کم‌نور هستند و کهکشان راه شیری یک حجم بسیار بزرگ با عرض بیش از 100,000 سال نوری است و همه این عوامل مشاهده سیارات فراخورشیدی را سخت‌تر می کند.

با این حال ستاره‌شناسان برخلاف چیزی که تصور می‌شد توانستند هزاران سیاره فراخورشیدی را ثبت نمایند. اولین بار یک تیم در اکتبر 1991 وجود اولین سیاره فراخورشیدی را تأیید کرد و در ماه ژوئن سال ۲۰۱۸ محققان چهارهزارمین سیاره فراخورشیدی را کشف کردند. تعداد سیارات فراخورشیدی کشف شده تا سال ۲۰۲۰ و نوع آن‌ها در شکل زیر مشخص است.

تعداد و نوع سیارات فراخورشیدی
تصویر ۲۱: تعداد و نوع سیارات فراخورشیدی کشف شده

فیلم روند کشف سیاره‌های فراخورشیدی

در سال 2018 و بعد از کشف 4000 سیاره فراخورشیدی، برای بزرگداشت این دستاورد دو هنرمند تمام داده‌های به دست آمده را استخراج کردند و آن‌ها را در یک نقشه متحرک و جدول زمانی کوتاه به نام «4000 سیاره فراخورشیدی» (4000 Exoplanets) نمایش دادند.

این فیلم توسط هنرمندی به نام «مت روسو» (Matt Russo) و آهنگ آن توسط «آندرو سانتاگویدا» (Andrew Santaguida) ساخته شده است. در این فیلم کوتاه دو شمارنده وجود دارد که یکی سال و دیگری تعداد سیاره‌های فراخورشیدی کشف شده را نشان می‌دهد.

کشف سیاره ای شبیه به زمین

اخیراً ستاره‌شناسان اعلام کرده‌اند که اولین سیاره فراخورشیدی شبیه به زمین را کشف کرده‌اند که به دور ستاره‌ای در «منطقه قابل سکونت» (Habitable Zone) می‌چرخد. منطقه قابل سکونت از یک ستاره محدوده فاصله‌ای است که آب به صورت مایع بر روی سیاره قرار دارد. کشف سیاره «کپلر-186f» تایید می‌کرد که سیاره‌هایی به اندازه زمین در منطقه قابل سکونت از ستارگان غیر از سیستم زمین و خورشید وجود دارند.

منطقه قابل سکونت سیارات
تصویر ۲۲: منطقه قابل سکونت برای سیارات

با ادامه تحقیقات دانشمندان اعلام کردند که سیاره‌ای یافته‌اند که قطر آن $$1.06$$ برابر قطر زمین است. نام این سیاره را کپلر-۱۶۴۹c که در ادامه به بررسی ویژگی‌های آن می‌پردازیم.

سیاره‌ای شبیه به زمین
تصویر ۲۳: سیاره‌ای شبیه به زمین که در منظقه قابل سکونت از ستاره خود قرار دارد و حول محور ستاره خود می‌چرخد.

سیاره کپلر

کپلر-1649c از نظر اندازه و دما شبیه‌ترین سیاره فراخورشیدی به زمین است که تاکنون پیدا شده است. این داده‌ها از تلسکوپ فضایی کپلر/k2 که اکنون بازنشسته شده است به دست آمده‌اند. این تلسکوپ برای مدت چهار سال نزدیک به 200,000 ستاره را بررسی کرده است. ماموریت این کاوشگر این بود که تخمینی از ستاره‌های کهکشان راه شیری که سیاره‌ای شبیه به زمین داشتند ارائه کند. این ماموریت بالاخره بعد از چندین سال مشکلات فنی در سال 2018 پایان یافت، البته داده‌های مربوط به کپلر قبل از سال 2013 به دست آمده بود.

زمین و کپلر-1649c
تصویر ۲۴: تصویر زمین و سیاره شبیه یه زمین یعنی کپلر-1649c

این سیاره 302 سال نوری از صورت فلکی «ماکیان یا دجاجه» (Cygnus) فاصله دارد و به دور ستاره‌ای از نوع M (ستارگانی که رنگ قرمز دارند را ستارگان نوع M می‌گوییم. یک ستاره از نوع M یک ستاره کم جرم است که به عنوان کوتوله‌سرخ نیز شناخته می‌شود. ستارگان نوع M ستارگان بسیار شایع موجود در کهکشان راه شیری هستند) که کپلر-1649 نام دارد می‌چرخد. این ستاره از زمین قابل رویت نیست و در حالی که ستاره کپلر-1649c بسیار کوچکتر از خورشید است اما به اندازه $$75\%$$ از تابشی که زمین از خورشید به دست می‌آورد، سیاره همسان ما یعنی کپلر-1649c از ستاره خود یعنی کپلر-1649 دریافت می‌کند. طبق یافته‌های جدید این سیاره $$1.06$$ برابر زمین است و هر $$19.5$$ روز زمینی به دور ستاره خود می‌چرخد.

صورت فلکی ماکیان
تصویر ۲۵: صورت فلکی ماکیان

گرچه سیارات فراخورشیدی دیگری شبیه به زمین، از نظر اندازه (مانند TRAPPIST-1f و شاید Teegarden c) و از نظر دما (TRAPPIST-1d و TOI 700d) وجود دارند ولی هیچ سیاره فراخورشیدی دیگری غیر از کپلر-1649c وجود ندارد که از هر دو نظر به مقادیر سیاره زمین نزدیک باشد و در منطقه قابل سکونت سیستم خود قرار گرفته باشد.

همچنین شناسایی کپلر-1649c می‌تواند بیانگر این موضوع باشد که سیارات اطراف کوتوله‌های M ممکن است بیشتر از سیارات دیگر که در اطراف ستارگان پرجرم هستند قابل سکونت و زندگی باشند.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

بر اساس رای ۲۲ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
شما قبلا رای داده‌اید!
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.

«سارا داستان»، دکتری فیزیک نظری از دانشگاه گیلان دارد. او به فیزیک بسیار علاقه‌مند است و در زمینه‌ متون فیزیک در مجله فرادرس می‌نویسد.

2 نظر در “سیاره چیست؟ — به زبان ساده

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

مشاهده بیشتر