منظومه شمسی چیست — هر آنچه باید بدانید

تعداد زیادی سیستم سیاره‌ای مانند ما در جهان وجود دارند که سیارات حول یک ستاره گردش می‌کنند. سیستم سیاره‌ای ما «منظومه شمسی» (Solar System) نامیده می‌شود زیرا خورشید بعد از کلمه لاتین solis به نام Sol نامگذاری شد و هر چیزی که به خورشید مربوط می‌شود را «خورشیدی» (solar) می‌نامیم. اگر می‌خواهید در مورد مکان زندگی خود در کهکشان اطلاعات بیشتری کسب کنید، این مطلب از مجله فرادرس برای شما نوشته شده است.

منظومه شمسی چیست؟

در مطلب «کهکشان راه شیری چیست — پاسخ تمام پرسش های شما» از مجله فرادرس با کهکشان راه شیری آشنا شدیم. سیستم سیاره‌ای ما یا همان منظومه شمسی که آن را خانه می‌نامیم در بازوی مارپیچی بیرونی کهکشان راه شیری قرار دارد.

منظومه شمسی از ستاره‌ها، خورشید و هر چیزی که توسط گرانش به این سیستم متصل باشد، تشکیل شده است. اجزای این سیستم شامل سیاره‌های «عطارد» (Mercury)، «زهره» (Venus)، «زمین» (Earth)، «مریخ» (Mars)، «مشتری» (Jupiter)، «زحل» (Saturn)، «اورانوس» (Uranus) و «نپتون» (Neptune)، سیارات کوتوله‌ای مانند «پلوتون» (Pluto)، ده‌ها قمر و میلیون‌ها سیارک (Asteroids)، دنباله‌دارها و شهاب‌سنگ‌ها است. فراتر از منظومه شمسی هزاران سیستم سیاره‌ای دیگر که در کهکشان راه شیری در حال چرخش حول ستاره‌های دیگر هستند کشف و مشاهده شده‌اند.

فیلم آموزش مقدماتی کیهان شناسی و نجوم در فرادرس

کلیک کنید

تصور می‌شود بیش از صدها میلیارد ستاره در کهکشان راه شیری سیستم سیاره‌ای خود را داشته باشند و همچنین کهکشان راه شیری عضوی از 100 میلیارد کهکشان عالم باشد. ویژگی خاص منظومه شمسی این است که سیارات در آن حول ستاره‌ای به نام خورشید می‌چرخند و چون یکی از این سیارات زمین، محل زندگی ما است؛ این منظومه و شناخت و بررسی آن از اهمیت زیادی برخوردار است.

اندازه و فاصله در منظومه شمسی

منظومه شمسی بسیار گسترده‌تر از هشت سیاره معروف که حول مدار خورشید می‌چرخند، است. بدین معنی که این منظومه تا «کمربند کویپر» (Kuiper Belt) که بعد از مدار نپتون قرار دارد کشیده شده است. یکی از اجزای کمربند کویپر سیاره کوتوله پلوتو است، دیگر اجزای این حلقه یا کمربند تکه‌های یخی کوچکتر از پلوتو هستند.

«ابر اورت» (Oort Cloud) را مرز تاثیر میدان گرانشی خورشید، یعنی جایی که اشیاء در مدار می‌چرخند و به خورشید نزدیک می‌شوند و انتهای منظومه شمسی می‌دانند. ابر اورت از تکه‌های اجسام تخریب شده در فضا ساخته شده که اندازه تکه‌ها می‌تواند هم اندازه یک کوه و بعضی اوقات بزرگتر باشد. این ابر می‌تواند حول خورشید در مداری به طول ۱٫۶ سال نوری حرکت کند. ابر اورت ضخامتی برابر با 5,000 تا 100,000 واحد نجومی دارد که برابر با اندازه منظومه شمسی است. یک واحد نجومی (یا AU) فاصله از خورشید تا زمین یا حدود 93 میلیون مایل (150 میلیون کیلومتر) است.

طول گستردگی هلیوسفر خورشید (خورشید جریان دائمی از ذرات باردار شده به نام باد خورشیدی را ارسال می‌کند که با عبور از تمام سیارات تا حدود سه برابر فاصله از پلوتون قبل از اینکه توسط محیط بین ستاره‌ای متوقف شود ادامه می‌یابد. این حباب غول پیکر در اطراف خورشید و سیارات آن، معروف به هلیوسفر است) خیلی گسترده نیست، ناحیه‌ای که در آن شدت باد خورشیدی به دلیل فشار ناگهانی گازهای بین ستاره‌ای کاهش می‌یابد، «ضربه خروجی» (Termination Shock) نامیده می‌شود. مرز ضربه خروجی در منظومه شمسی ما در ۸۰-۱۰۰ واحد نجومی اتفاق می‌افتد.

دو فضاپیمای ناسا که در سال 1977 پرتاب شدند، از مرز ضربه خروجی عبور کرده‌اند: فضاپیمای ۱ در سال 2004 و فضاپیمای ۲ در سال 2007 از ناحیه ضربه خروجی عبور کردند، اما برای عبور از ابر اورت هزاران سال زمان لازم است تا از آن و در نهایت از منظومه شمسی خارج شد.

منظومه شمسی چگونه شکل گرفت؟

منظومه شمسی حدود 4٫5 میلیارد سال پیش از ابر متراکم از گاز و غبار بین ستاره‌ای تشکیل شده یا در اصل شکل گیری منظومه شمسی به این صورت بوده است. این ابر احتمالاً بعد از مدتی به دلیل انفجار یک ستاره به نام سوپرنوا تخریب شده و با تخریب‌اش سحابی خورشیدی، یعنی یک دیسک چرخان از مواد شکل گرفته است.

در مرکز این ساختار نیروی گرانش سبب شد ماده بیشتری به سمت این ساختار جذب شود، سرانجام فشار در مرکز به حدی رسید که اتم‌های هیدروژن شروع به ترکیب و تشکیل هلیوم کرده و مقدار زیادی انرژی آزاد کردند. بدین ترتیب خورشید متولد شد و توانست نهایتاً بیش از 99 درصد از مواد موجود را گرد هم جمع کند.

همچنین مواد دورتر از مرکز دیسک نیز در کنار یکدیگر قرار گرفتند، این توده‌ها در برخورد با یکدیگر اشیاء بزرگتری را تشکیل دادند. برخی از آن‌ها به دلیل جاذبه به اندازه کافی بزرگ شدند تا بتوانند به شکل کره درآمده و تشکیل سیاره، سیارات کوتوله‌ای و قمرهای بزرگ دهند. در موارد دیگر مانند کمربند سیارک که از قطعاتی از منظومه شمسی اولیه ساخته شده که هرگز نمی‌توانند در یک سیاره جمع شوند، سیاره‌ای تشکیل نشد. سایر قطعات کوچکتر باقی‌مانده تبدیل به اجرامی مانند سیارک‌ها، ستاره‌های دنباله‌دار، شهاب سنگ‌ها و قمرهای کوچک و نامنظم شدند.

ساختار منظومه شمسی چگونه است؟

ترتیب و چیدمان سیارات و اجسام دیگر در منظومه شمسی به دلیل نحوه شکل‌گیری منظومه شمسی است. در نزدیکی خورشید، در ابتدای شکل‌گیری منظومه شمسی تنها مواد سنگی می‌توانستند در برابر گرما مقاومت کنند. به همین دلیل چهار سیاره اول یعنی عطارد، زهره، زمین و مریخ سیارات سنگی کوچک با سطوح جامد و صخره‌ای هستند.

فیلم آموزش مقدماتی نجوم – نجوم باستان تا کیهان شناسی در فرادرس

کلیک کنید

همچنین موادی که عادت به دیدن آن‌ها به صورت یخ، مایع یا گاز کرده‌ایم در مناطق بیرونی منظومه شمسی تشکیل شده‌اند. نیروی جاذبه سبب شد این مواد کنار یکدیگر قرار گیرند و غول‌های گازی مشتری و زحل و ابرسیارات یخی اورانوس و نپتون تشکیل دهند.

سیاره چیست؟

اتحادیه بین المللی نجوم سه شرط برای آنکه اعلام شود آیا جسمی در منظومه شمسی سیاره است یا خیر، بیان کرده است. این سه شرط به ترتیب عبارتند از:

1. باید حول خورشید در یک مدار گردش انجام دهد.
2. باید جرم کافی داشته باشد تا بتواند شکلی نزدیک به کره و تعادل هیدرواستاتیک برقرار کند.
3. باید هر مانعی در مدار حرکت خود را از بین ببرد.

منظومه شمسی چند سیاره دارد؟

با تعریفی که در بالا از سیاره شد باید گفت تا کنون ۸ سیاره در منظومه شمسی شناخته شده است. البته تعدادی از محققین پلوتو را نیز جزو سیاره‌های منظومه شمسی در نظر می‌گیرند، هرچند در مورد مدار حرکت این سیاره بحث‌های زیادی وجود دارد و تعدادی از محققین آن را سیاره کوتوله می‌دانند. با فرض اینکه پلوتو سیاره نیست، تعداد و نوع اجسام شناخته شده در منظومه شمسی را می‌توانید در جدول زیر مشاهده کنید:

جدول ۱: تعداد اجزای شناخته شده در منظومه شمسی

مریخ چند برابر زمین است؟

مریخ از زمین کوچکتر و قطر آن برابر با 2,111 مایل (3,397 کیلومتر) است. این مقدار کمی بیش از نصف زمین است. جرم این سیاره تنها 10٪ از جرم زمین بیشتر است.

ستاره چیست؟

ستاره‌ها شناخته‌شده‌ترین اجرام نجومی و ساختار کهکشانی هستند. سن، توزیع و ترکیب ستارگان در یک کهکشان تاریخ، پویایی و تکامل آن کهکشان را نشان می‌دهد. علاوه بر این، ستارگان وظیفه تولید و توزیع عناصر سنگین مانند کربن، نیتروژن و اکسیژن را بر عهده دارند. در نتیجه مطالعه تولد، زندگی و مرگ ستارگان در نجوم بسیار مهم است.

آیا خورشید حرکت می‌کند؟

برخلاف آنچه در گذشته تصور می‌شد، همان طور که سیارات حول خورشید در منظومه شمسی حرکت دایروی انجام می‌دهند و می‌چرخند، خورشید نیز در مجموعه کهکشان راه شیری حول مرکز کهکشان در حال چرخش است و یک دور چرخش آن ۲۵۰ میلیون سال طول می‌کشد.

ماه ستاره است یا سیاره؟

ماه یا قمر زمین نه سیاره است و نه ستاره. مطالعات نشان داده که قمر زمین در اثر برخورد زمین با یک جسم سیاره‌گونه دیگر تشکیل شده است. این موضوع سبب می‌شود که ویژگی‌های سیاره‌ای قمر زمین بیش از ویژگی‌های ستاره‌ای باشد. با این حال چون اندازه آن کوچک است، تحت تاثیر گرانش زمین است و نمی‌توان آن را یک سیاره به حساب آورد. به همین دلیل قمر زمین نه یک ستاره و نه یک سیاره است، بلکه آن را یک ماهواره می‌دانند. منظور از ماهواره گروهی از اجسام فضایی هستند که حول سیاره یا سیارک‌ها می‌چرخند. در منظومه شمسی ۲۰۵ ماهواره طبیعی وجود دارد ولی ماهواره طبیعی قمر-زمین از لحاظ نسبت قطر ماه به زمین منحصر به فرد است، این نسبت از هر سیستم ماهواره طبیعی دیگری در منظومه شمسی بزرگتر است.

در مورد مواد سازنده قمر زمین باید گفت که هسته داخلی ماه آهن است که توسط گوشته جامد و پوسته پوشانده شده است. همچنین سطح ماه از سیلیس، آلومینا، آهک، منیزیم، تیتانیوم و اکسید سدیم تشکیل شده که همه این مواد آلیاژهای معدنی موجود در زمین هستند.بدین ترتیب این نظریه که ماه از برخورد زمین با یک جسم سیاره‌ای دیگر به وجود آمده تقویت می‌شود. قمر زمین یا ماه به قطر ۲,۱۶۰ مایل، مساحتی برابر با 14،658،000 مایل مربع دارد. با قرار دادن ۸۱ ماه می‌توان کره زمین را اشغال کرد.

اگر تصور می‌کنید که در منظومه شمسی تنها یک قمر وجود دارد، باید تصورتان را تغییر دهید. در زیر تعداد قمرهای هر یک از سیارات منظومه شمسی نمایش داده شده است:

جدول 2: تعداد قمرها در سیارات منظومه شمسی

بیش از 150 قمر (ماه) در منظومه شمسی وجود دارد و چندین مورد دیگر در انتظار تأیید هستند. از میان هشت سیاره منظومه شمسی، عطارد و ناهید تنها سیاراتی هستند که قمر ندارند. در حالی‌ که سیارات غول‌پیکر تعداد قمرهای بیشتری دارند، مشتری با حداقل ۵۳ و کیوان با حداقل ۸۲ قمر (ماه) بیشترین تعداد قمر در منظومه شمسی را دارند.از بعضی جهات، حلقه‌های قمر در اطراف این سیارات شبیه نسخه‌های کوچکی از منظومه شمسی ما هستند.

قمرهای این سیارات در گروه‌های مختلفی قرار می‌گیرند و می‌توانند کوچکتر یا بزرگتر از سیاره باشند. برای مثال سیاره پلوتون کوچکتر از ماه خود و دارای پنج قمر در مدار خود است. یکی از این قمرها Charon نام دارد که اندازه بزرگ آن باعث تلاطم در پلوتون می‌شود.

حتی سیارک‌های ریز نیز می‌توانند ماه داشته باشند، در سال 2017 دانشمندان دریافتند که سیارک 3122 فلورانس دارای دو قمر کوچک است.

اسامی سیاره‌های منظومه شمسی به ترتیب

در این بخش ترتیب سیاره‌های منظومه شمسی را بر حسب دو کمیت فاصله از خورشید و اندازه بیان می‌کنیم.

ترتیب سیاره‌های منظومه شمسی بر حسب فاصله از خورشید

ترتیب سیاره‌ها در منظومه شمسی بر حسب فاصله از خورشید عبارت است از :

عطارد، زهره، زمین، مریخ، مشتری، زحل، اورانوس، نپتون و سیاره احتمالی نهم یعنی پلوتو است در صورتی که اصرار داشته باشید پلوتو را جزو سیاره‌های منظومه شمسی در نظر بگیرید. ولی واقعیت این است که پلوتو در مدار بیضوی و نامنظمی حول خورشید گردش می‌کند و در این لیست قرار نمی‌گیرد.

فیلم آموزش مقدماتی کیهان شناسی و نجوم در فرادرس

کلیک کنید

ترتیب سیاره‌های منظومه شمسی از نظر اندازه

در ادامه سیاره‌های منظومه شمسی را به ترتیب و بر حسب اندازه بیان می‌کنیم.

کوچکترین سیاره منظومه شمسی: سیاره عطارد

عطارد غیر از اینکه کوچکترین سیاره منظومه شمسی است از نظر اندازه کوچکتر از ماه در کره زمین است و با دمای ثبت شده 850 فارنهایت (454٫444 سانتیگراد) گرمترین سیاره منظومه شمسی است.

ناسا در تلاش برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این سیاره، کاوشگر «مسنجر» (MESSENGER) را در سال 2004 در عطارد مستقر کرد. امروزه می‌دانیم که مدت زمان حرکت در مدار عطارد معادل 88 روز زمینی است و یک روز در این سیاره حدود 59 روز زمینی طول می‌کشد. در مورد اندازه این سیاره باید گفت قطر آن کمی بیشتر از 3000 مایل (4828٫032 کیلومتر) است.

سیاره مریخ

سیاره سرخ یا مریخ دومین سیاره کوچک در منظومه شمسی است و بعنوان آخرین سیاره زمینی به حساب می‌آید و به صورت بالقوه در صورت کسب فن آوری مناسب توسط بشر توانایی پشتیبانی از زندگی انسان را دارد. با توجه به این موضوع قابل درک است که چرا دو پروژه اسپیس اکس و ناسا در سال‌های اخیر توجه زیادی به مریخ داشته‌اند.

در حالی که زندگی در مریخ هنوز یک رؤیای دور از ذهن است ولی در حال حاضر در این سیاره روبات‌هایی زندگی‌ می‌کنند که در حال شناخت بیشتر این سیاره هستند. امروزه می‌دانیم که گرانش در مریخ یک سوم زمین است و یک روز مریخ  در واقع معادل 25 ساعت است.

سیاره زهره

قطر این سیاره به طور متوسط 7,500 مایل (12,070٫08 کیلومتر) است و چرخش حول مدار آن حدود 225 روز زمینی طول می‌کشد. یک روز در سیاره زهره معادل 241 روز زمینی است.

سیاره زمین

عمر سیاره و خانه ما یعنی زمین به حدود 4 میلیارد سال می‌رسد. با گذشت زمان، زمین به طور بنیادی تغییر کرده و به لطف ماهیت کج بودن محورش 4 فصل و یک ماهواره طبیعی یعنی ماه را دارد. ماه سبب می‌شود که در دریا جزر و مد رخ دهد.

زمین با قطر تقریباً 8,000 مایلی (12874٫75 کیلومتر) 365 روز طول می‌کشد تا یک دور حول خورشید بچرخد و یک روز زمینی 24 ساعت است.

سیاره نپتون

نپتون به عنوان هشتمین سیاره از خورشید یکی از آخرین غول‌های گازی است. این سیاره اساساً از هلیوم و هیدروژن تشکیل شده است.
قطر نپتون 30,755 مایل (49,495٫375 کیلومتر) است. برای یک دور چرخش کامل نپتون دور خورشید حدود 165 سال زمینی زمان لازم است و یک روز در نپتون معادل 19 ساعت روی زمین است.

سیاره اورانوس

اورانوس سومین غول گازی در منظومه شمسی است و علیرغم اینکه این سیاره در دهه 1780 کشف شد سال 1986 اولین کاوشگر ساخته دست انسان موفق شد تا تصویری از آن به دست بیاورد. دانشمندان باور دارند که هسته اورانوس یخی است و این موضوع اورانوس را منحصر به فرد کرده، زیرا تصور می‌شود هسته بیشتر سیارات مذاب باشد.

قطر اورانوس 31,760 مایل (51,112٫7648 کیلومتر) است و این موضوع سبب می‌شود معادل 84 سال زمینی زمان لازم باشد تا اورانوس یک دور کامل حول خورشید بچرخد. یک روز در این سیاره معادل 18 سال زمینی است.

سیاره زحل یا کیوان

این سیاره به عنوان دومین سیاره بزرگ منظومه شمسی و همچنین دومین غول گازی شناخته می‌شود. شهرت این سیاره به واسطه حلقه‌ای است که دور آن وجود دارد. این حلقه به دلیل واکنش‌های شیمیایی بین تکه‌های یخ و خرده‌های فضایی بوجود آمده است. این سیاره تا مقدار زیادی از هلیوم و هیدروژن تشکیل شده است ولی هنوز در مورد حالت هسته این سیاره بحث و گفتگو است و باید کشف شود که آیا هسته زحل جامد است یا خیر؟

قطر این سیاره 75,000 مایل (120,700٫8 کیلومتر) است و حدود 30 سال زمینی لازم است تا این سیاره حول خورشید بچرخد. یک روز در زحل معادل 11 ساعت زمینی است.

بزرگترین سیاره منظومه شمسی: سیاره مشتری

از نظر تاریخی سیاره مشتری از هلیوم و هیدروژن تشکیل شده است و دقیقاً مانند زحل باید بررسی شود که آیا هسته آن از ماده جامد تشکیل شده است یا خیر؟

قطر این سیاره 86,881 مایل (139,821٫42 کیلومتر) به قدری گسترده است که اگر 80 برابر بزرگتر بود می‌توانست ستاره شود. برای گردش مشتری حول خورشید حدود 12 سال زمان زمینی لازم است و یک روز در مشتری معادل ۹ ساعت زمینی است.