منظومه شمسی چیست؟ راهنمای اشیائی که به دور خورشید می‌چرخند

منظومه شمسی یا سامانه خورشیدی، از خورشید و هر آنچه که در اطراف آن می‌چرخند تشکیل شده است. ترتیب قرار گیری اجسام در این سیستم از نزدیک‌ترین به خورشید شامل؛ چهار سیاره داخلی، کمربند سیارکی بین مریخ و مشتری، چهار غول گازی، کمربند کویپر، ابر اورت و هلیوسفر است. ستاره شناسان تخمین می‌زنند که لبه منظومه شمسی حدود ۱۵ میلیارد کیلومتر از خورشید فاصله دارد.

کشف

ستاره شناسان از دیرباز نقاط نورانی که به نظر می‌رسید در میان ستارگان حرکت می‌کنند را دنبال می‌کردند، یونانیان باستان نقاط نورانی را سیاره می‌نامیدند که به معنی “سرگردان” است. عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل در دوران باستان کشف شده بودند و با اختراع تلسکوپ کمربند کویپر، اورانوس، نپتون، پلوتو و بسیاری از قمرهای موجود در سامانه به این لیست افزوده شدند. با آغاز عصر فضا ده‌ها کاوشگر برای کاوش منظومه شمسی راه‌اندازی شدند که ماجراجویی‌های آنها هنوز هم ادامه دارد. کاوشگر وویجر ۱ (Voyager 1) اولین شیء ساخت بشر است که وارد فضای میان ستاره‌ای شد، پس از خروج ویجر ۱ در سال ۲۰۱۲، وویجر ۲ به دومین شیء ساخته بشر تبدیل شد که از منظومه شمسی خارج شده است.

کشف اریس باعث تغییر در نگرش به سیارات کوتوله شد پس از آن بود که اتحادیه بین المللی نجوم در تعریف “سیاره” تجدید نظر کرد. این ویرایش در سال ۲۰۰۶ وضعیت پلوتو را از سیاره به سیاره کوتوله تغییر داد. این تصمیم همچنان بحث برانگیز است، به ویژه پس از این که مأموریت نیوهورازنز (New Horizons) در سال ۲۰۱۵ تنوع زمین شناختی عظیمی را در این سیاره کوتوله کشف کرد. امروزه اخترشناسان با بررسی شواهد در جستجوی سیاره دیگری در منظومه شمسی هستند که به سیاره نهم معروف است. دانشمندان تخمین می‌زنند که سیاره ۹، ۱۰ برابر زمین و ۵۰۰۰ برابر پلوتو جرم دارد.

شکل گیری سامانه خورشیدی 

بسیاری از دانشمندان اعتقاد دارند که منظومه شمسی از یک ابر غول پیکر و چرخان گرد و غبار و گاز به نام سحابی خورشیدی تشکیل شده است. وقتی سحابی به دلیل گرانش در خود فرو ریخت، سرعت چرخش آن بیشتر شده و به یک دیسک صاف تبدیل می‌شود. در این دیسک بیشتر مواد به سمت مرکز کشیده شده و خورشید را تشکیل می‌دهند. سایر ذرات دیسک با برخورد به یکدیگر چسبیده و  اجرام‌ کوچک‌ و بی‌ شمار آسمانی‌ (planetesimals) را می‌سازند، این ذرات نیز با همدیگر ادغام شده سیارک‌ها، دنباله دارها، قمرها و سیارات را تشکیل دادند.

پس از شکل گیری منظومه، بادهای خورشیدی به حدی قدرتمند بودند که بیشتر عناصر سبک‌تر مانند هیدروژن و هلیوم را از سیارات درونی دور کرده و سیارات کوچک سنگی را از خود به جای گذاشت. این بادهای خورشیدی در مناطق بیرونی ضعیف‌تر بودند، در نتیجه غول‌های گازی که اکثراً از هیدروژن و هلیوم هستند، تشکیل شدند.

خورشید

خورشید بزرگترین جسم سامانه خورشیدی است به گونه‌ای که به تنهایی ۹۹٫۸ درصد از جرم منظومه را به خود اختصاص داده است. خورشید نزدیک به ۱٬۳۹۲٬۰۰۰ کیلومتر قطر دارد و سرچشمه اصلی نور، انرژی، گرما و زندگی برروی زمین است. در این سامانه، سیارات در مسیرهای بیضی شکل به دور خورشید گردش می‌کنند البته خورشید کاملاً در مرکز این مدارهای بیضوی قرار ندارد.

ناسا تاکنون کاوشگرهایی را به سمت خورشید فرستاده تا این ستاره را از نزدیک بررسی کنند. آخرین مورد آنها کاوشگر خورشیدی پارکر (Parker Solar Probe) بود که در سال ۲۰۱۸ به فضا پرتاب شد، این کاوشگر مقاومت زیادی نسبت به حرارت دارد و از همه کاوشگرهای پیشین به خورشید نزدیک‌تر خواهد شد. کاوشگر پارکر با قرارگیری در فاصله شش میلیون کیلومتری خورشید اطلاعات تازه‌ای درباره تاج‌ خورشید مخابره خواهد کرد.

منظومه شمسی درونی

سیارات درونی، سیاراتی هستند که در منظومهٔ شمسی درونی و مداری نزدیک به خورشید قرار دارند. عطارد، زهره، زمین و مریخ چهار سیاره منظومه شمسی درونی هستند که از آهن و سنگ تشکیل شده‌اند. این سیارات به دلیل داشتن اندازه و ترکیب مشابه با عنوان سیارات خاکی یا شبه زمین شناخته می‌شوند. زمین یک قمر طبیعی و مریخ دو قمر با نامهای دیموس (Deimos) و فوبوس (Phobos) دارد.

عطارد اولین سیاره سامانه خورشیدی بوده و با فاصله ۵۵٫۸۷۳ میلیون کیلومتر از خورشید، نزدیک‌ترین سیاره به خورشید است. ناهید یا زهره دومین سیاره نزدیک به خورشید بوده و کمی از زمین کوچک‌تر است، فاصله این سیاره تا خورشید در حدود ۱۰۸٫۱۶ میلیون کیلومتر است. زمین سومین سیاره نزدیک به خورشید بوده و ۱۴۹٫۶ کیلومتر از آن فاصله دارد. مریخ چهارمین سیاره نزدیک به خورشید است و ۲۳۴٫۷۴ کیلومتر از خورشید فاصله دارد.

پس از این ۴ سیاره کمربند سیارکی قرار دارد که در میان مریخ و مشتری قرار گرفته و حاوی میلیون‌ها سیارک است. دانشمندان بر این باورند که این سیارک‌ها تکه‌های خردشده یک سیاره بزرگ هستند که در گذر زمان از هم پاشیده و شکسته‌ شده‌اند. براساس تخمین دانشمندان بیش از ۷۵۰۰۰۰ سیارک با قطر ۱ کیلومتر و میلیون‌ها سیارک کوچکتر در این کمربند سیارکی وجود دارد.

سیاره کوتوله سرس (Ceres) با قطر حدود ۹۵۰ کیلومتر در این کمربند قرار دارد، که بزرگ‌ترین سیارک کمربند سیارکی است. بیش از نیمی از جرم این کمربند را سرس، پالاس (Pallas)، وستا (۴ Vesta) و هیجا (۱۰ Hygiea) تشکیل می‌دهند، سرس به تنهایی نزدیک به ۲۵ درصد جرم این کمربند را به خود اختصاص داده است. 

منظومه شمسی بیرونی

منظومه شمسی بیرونی، سیاراتی هستند که در منظومهٔ شمسی بیرونی و در مداری دورتر از خورشید قرار دارند. این سیارات شامل مشتری، زحل، اورانوس و نپتون هستند که برخلاف سیارات درونی از گاز ساخته شده و با عنوان غول‌های گازی شناخته می‌شوند. در میان این سیارات، ده‌ها قمر با انواع ترکیبات از سنگی تا یخی تا حتی آتشفشانی (مانند قمر آتشفشانی آیو) قرار دارد.

تقریباً تمام جرم این سیارات همانند خورشید از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. در زیر لایه‌های بیرونی این غول‌های گازی هیچ سطح جامدی وجود ندارند، بلکه فشار ناشی از اتمسفر ضخیم آنها داخلشان را مایع می‌کند، گرچه ممکن است هسته سنگی داشته باشند. حلقه‌هایی از گرد و غبار، سنگ و یخ این غول‌ها را محاصره کرده که معروف‌ترین آن زحل است.

مشتری پنجمین سیاره منظومه شمسی است که ۷۸۱٫۰۴ کیلومتر از خورشید فاصله دارد. زحل ششمین سیاره منظومه شمسی است که ۱٫۴۹۷۹ کیلومتر از خورشید فاصله دارد. اورانوس هفتمین سیاره منظومه شمسی است که ۲٫۹۶۴۴ کیلومتر از خورشید فاصله دارد. نپتون هشتمین سیاره منظومه شمسی است که ۴٫۴۷۷۱ کیلومتر از خورشید فاصله دارد.

بیشتر بخوانید: ۱۰ شی غیرسیاره‌ای در منظومه شمسی

اجسام فرانپتونی

اخترشناسان از مدتها پیش گمان می‌کردند که گروهی از مواد یخی موسوم به کمربند کویپر در ماوراء مدار نپتون وجود داشته و گسترشی در حدود ۳۰ تا ۵۵ برابر فاصله زمین تا خورشید دارند، از دهه گذشته قرن بیستم تاکنون بیش از هزار مورد از این اشیاء کشف شده است. دانشمندان تخمین می‌زنند که در کمربند کویپر احتمالاً صدها هزار جسم یخی با قطر بیش از ۱۰۰ کیلومتر وجود دارد، همچنین تخمین زده می‌شود که این کمربند حاوی یک تریلیون دنباله‌دار است. 

کمربند کویپر منطقه‌ای از منظومه است که در ماورای نپتون واقع شده‌ و دارای اجسام کوچک یخی است. این کمربند شامل صدها میلیون جسم فضایی است که تصور می‌شود بقایای سیارات بیرونی هستند. برخی از دنباله‌دارها از کمربند کویپر سرچشمه می‌گیرند. دنباله‌دارهای با دوره مداری کمتر از ۲۰۰ سال که به صورت دیسکی شکل هستند از کمربند کویپر سرچشمه می‌گیرند، در مقابل دنباله‌دارهای با دوره مداری طولانی بیش از ۲۰۰ سال که به شکل کروی هستند تصور می‌شود که از ابر اورت سرچشمه می‌گیرند.

پلوتو که اکنون یک سیاره کوتوله محسوب می‌شود به همراه اریس، هائومیا و ماکی‌ماکی در کمربند کویپر قرار دارد. پلوتو قبلاً به عنوان بیرونی‌ترین و کوچک‌ترین سیاره منظومهٔ شمسی در نظر گرفته می‌شد اما با کشف اریس و تجدید نظر در تعریف سیاره، این جسم فرانپتونی به عنوان سیاره کوتوله طبقه بندی شد. این سیاره کوتوله پس از اریس دومین سیاره کوتوله بزرگ در منظومه شمسی است، پلوتو در حدود ۵٫۹۵ میلیارد کیلومتر از خورشید فاصله دارد.

سیاره نهم اگر واقعاً وجود داشته باشد، فاصله‌ای به اندازه ۲۰ برابر فاصله نپتون تا خورشید خواهد داشت. مدار این سیاره فرضی در حدود ۶۰۰ برابر دورتر از فاصله زمین تا خورشید خواهد بود. دانشمندان در واقع سیاره نه را به طور مستقیم ندیده‌اند، برخی از ستاره شناسان به دلیل تاثیر گرانشی عجیب بر اشیاء کمربند کویپر وجود یک سیاره بزرگ را در این منطقه تخمین می‌زنند (احتمال وجود سیاره نهم در منظومه شمسی).

پس از کمربند کویپر، ابر اورت قرار دارد که حاوی نزدیک به ۲ تریلیون جسم یخی بوده و منشأ برخی از دنباله‌دارها نظیر دنباله‌دار هالی است. عده‌ای بر این باورند که این ابر از ۲۰۰۰ تا ۵۰۰۰ واحد نجومی دورتر از خورشید آغاز می‌شود و تا ۵۰۰۰۰ واحد نجومی ادامه می‌یابد. اما برخی دیگر ادعا می‌کنند که تا ۱۰۰۰۰۰ واحد نجومی دورتر از خورشید ادامه می‌یابد. 

هلیوسفر در حاشیه منظومه شمسی قرار دارد که حاوی ذرات دارای بار الکتریکی است. بسیاری از اخترشناسان تصور می‌کنند که هلیوسفر حدود ۱۵ میلیارد کیلومتر از خورشید فاصله دارد. بادهای خورشیدی تا بیرون از منظومهٔ شمسی جریان یافته و وارد فضای میان‌ستاره‌ای می‌شوند.

منطقه‌ای که سرعت بادهای خورشیدی در آن کاهش می‌یابد، هلیوهیث نام‌دارد. هلیوپاز مرز بیرونی هلیوهیث است و هم‌چنین مرز بیرونی منظومهٔ شمسی در نظر گرفته می‌شود و برآورد می‌شود که ۱۱۰ تا ۱۷۰ واحد نجومی از خورشید فاصله دارد. کاوشگرهای کاسینی-هویگنس (Cassini–Huygens) و اکسپلورر (IBEX) که به ترتیب در مدار زحل و زمین بودند، نشان‌ دادند که هلیوسفر در واقع یک کره است. 

چند نکته درباره منظومه شمسی

• هرچه فاصله سیارات به خورشید نزدیک باشد سرعت حرکت آنها در مدار بیشتر و با دور شدن از خورشید سرعت حرکت آنها کم می‌شود.
• عطارد کوچک‌ترین سیاره و مشتری بزرگ‌ترین سیاره منظومه شمسی است.
• زمین پنجمین سیاره منظومه شمسی از نظر اندازه و جرم است.
• مشتری یکی از درخشان‌ترین اجرام آسمان شب است، تنها ماه، زهره و گاهی اوقات مریخ درخشان‌تر از این سیاره هستند. 
• سیاره نپتون با فاصله ۴٫۴۷ میلیارد کیلومتر از خورشید دورترین و سردترین سیاره منظومه شمسی و سیاره زهره داغ‌ترین سیاره است. 
• برخی از دانشمندان ادعا می‌کنند که سیاره نهم منظومه شمسی احتمالاً یک سیاه‌چاله کوچک و اولیه است که از اولین روزهای تشکیل جهان و بیگ بنگ باقی مانده است.
• منظومه شمسی در منطقه کمربند حیات کهکشان راه شیری قرار دارد و یکی از چند میلیارد سامانه ستاره‌ای کهکشان می‌باشد.
• در روز ۱۷ دسامبر ۲۰۱۸ اتحادیه بین المللی نجوم موقتاً جسم VG18 2018 با فاصله ۱۰۰ برابر فاصله زمین از خورشید را به عنوان دورترین شیء منظومه شمسی اعلام کرد. 

.

بیشتر بخوانید: ۱۰ اقیانوس فضایی و حیرت انگیز خارج از زمین

در ویدئوی زیر مدار و اندازه سیارات منظومه شمسی با مقیاس صحیح در زمینی به وسعت ۱۱ کیلومتر ترسیم می‌شوند.