پیدایش منظومه شمسی

تور کوالالامپور

● نظریه انفجار بزرگ

بیگ‌بنگ یکی از نظریات خلقت عالم است که اوایل قرن بیستم میلادی توسط دو اخترشناس ارائه شد. بنا به عقیده آنها، ذراتی از ماده خورشید، در اثر برخورد نزدیک یک ستاره دیگر بیرون ریخته است. بعدا این ذرات به همدیگر پیوسته و اجرام بزرگی را تشکیل می‌دهند که از این اجرام بزرگ، سیاره‌ها به‌وجود آمده‌اند. طبق نظریه انفجار بزرگ یا بیگ‌بنگ عالم در اثر یک انفجار بزرگ به وجود آمده و دائما در حال گسترش است. چنانچه ضریب چگالی عالم کمتر از یک باشد، روزی این گسترش متوقف خواهد شد و عالم به سمت داخل فروریزش خواهد نمود، اما از آنجایی که ضریب چگالی عالم، طبق آخرین برآوردها حدود یک تخمین زده شده است، پیش‌بینی می‌شود، شتاب دور شدن اجزای عالم از یکدیگر، زمانی متوقف گردد و عالم به حالت پایداری برسد.

● فرضیه کانت - لاپلاس

نظریه مهم دیگر در سال ۱۷۵۵ میلادی (۱۱۳۴ شمسی) به‌وسیله فیلسوف آلمانی، امانوئل کانت، مطرح شد. نظر کانت به عقیده قابل قبول امروزی شبیه است. بر طبق آن، منظومه شمسی از یک ابر گاز و غبار در حال چرخش، شکل گرفته است. نظر کانت به‌وسیله ریاضیدان فرانسوی به نام پی‌یر دو لاپلاس بسط داده شد. فرضیه کانت - لاپلاس، یک ابر بسیار بزرگ از گازهای داغ را ترسیم می‌کند که به دور محور خود می‌چرخد. کانت و لاپلاس، این ابر بزرگ را سحابی نامیده‌اند. سرد شدن گاز سحابی، باعث انقباض آن می‌شود. در این ضمن، با انقباض جرم اصلی، حلقه‌هایی از گاز در اطراف آن باقی می‌مانند. این جرم اصلی همان خورشید است. حلقه‌ها، در اثر نیروی گریز از مرکز (نیرویی است که اجسام در حال چرخش را به طرف بیرون از مرکز چرخش می‌راند.) از مرکز دور می‌شوند. بنابراین فرضیه، حلقه‌های جدا از هم، منقبض شده و سیاره‌ها را بوجود آورده‌اند. دانشمندان در درستی این نظر تردید دارند، چرا که گازهای داغ گرایشی به انقباض ندارند، بلکه در فضا گسترش می‌یابند.

● نظریه جدید ابرغبار

فیزیکدان آلمانی کارل فون وایتسزیکر بنیاد اصلی تئوری جدید ابر غبار را پیشنهاد کرد. بعد از آن اخترشناس آمریکایی به نام جرارد کویپر نظر وایتسزیکر را به‌صورت تئوری جدید منشأ منظومه شمسی تکمیل کرد. سیارات منظومه شمسی، از همان گاز و غباری شکل گرفته‌اند که خورشید از آن پدید آمده است. ابر بزرگ با گردش خود در فضا به بخش‌های کوچک‌تری تقسیم شده است. ذرات موجود در این بخش‌ها، همدیگر را جذب کرده‌اند و سرانجام سیاره‌ها را بوجود آورده‌اند. بیشتر مواد ابر اصلی در اثر تابش خورشید از آن دور شده‌اند، ولی پیش از آنکه خورشید، حالت ستاره به خود گیرد، اندازه سیاره‌ها به حدی رسیده بود که می‌توانستند در مداری به دور آن باقی بمانند یا گردش کنند.

دانشمندان عمر جهان را حدود ۱۴ میلیارد سال و عمر منظومه شمسی را حدود ۴ تا ۵. ۴ میلیارد سال تخمین می‌زنند. از این روست که میتوان منظومه شمسی را در مقایسه با سن جهان، جوان نامید. خورشید ما کمی بیش از چهار و نیم میلیارد سال پیش تشکیل شده است. خورشید نیز مثل هر ستاره دیگری در جهان به شکل توده در هم پیچیده‌ای از ابرهای گازی که عمدتا از هیدروژن و هلیم تشکیل شده بود به وجود آمده اما خرده ریزه‌هایی که از انفجار سایر ستاره‌ها باقی مانده بودند، غبارهای بسیار ریز کیهانی که از عناصر سنگین تر همانند کربن، اکسیژن، آلومینیوم، کلسیم و آهن تشکیل شده بودند، نیز در سرتاسر این ابرها پراکنده بودند. این ذرات گرد و غبار که حتی از ذرات غباری که لبه پنجره می‌نشیند، کوچک تر است، به عنوان نقاط تجمع در سحابی خورشیدی عمل می‌کند. سایر موارد از جمله یخ، دی اکسید کربن منجمد، دور این نقاط گردهم می‌آیند و بدین ترتیب این ذرات کم‌کم بزرگ و بزرگ تر شده و به اجرامی به اندازه یک دانه شن، یک صخره و نهایتا یک تخته سنگ تبدیل می‌شوند. طی چند میلیون سال، تریلیون‌ها تریلیون قطعه یخی، سنگ ریزه و اجرام فلزی در اطراف خورشید جوان گردهم می‌آیند. طی ربع میلیارد سال بعد بسیاری از این اجسام در یکدیگر ادغام شده و بدین شکل سیارات بزرگ، اقمار، سیارک‌ها و اجرام موجود در کمربند کوئیپر به وجود می‌آیند.

حدود ۴ تا ۵ میلیارد سال پیش، در نزدیکی این سحابی، توده غبار و گاز که در گوشه‌ای از کهکشان راه‌شیری قرار داشته، ستاره بزرگی که حدودا ۳ برابر خورشید بوده، روزهای پایانی عمر خود را می‌گذرانده است. زمانی که عمر این ستاره نسل اولی به پایان رسیده، به دلیل جرم و ابعاد بزرگش، فوران بزرگی از انرژی و ماده از دل او بیرون زد. انرژی فراوان این ستاره، سحابی ما را به شدت به دوران واداشته و همچنین حجم زیادی مواد سنگین نظیر آهن، به داخل سحابی تزریق نمود. چرخش سحابی به دور مواد تزریق شده به داخل آن، باعث فروریزش مولکولهای گاز و افزایش فشار درونی سحابی گردید. صدها میلیون سال طول کشید تا مواد سنگین تزریق شده به سحابی از مرکز چرخش خارج شدند و سحابی آن‌قدر در خود ریزش نمود که در مرکز آن شرایط لازم برای اولین هم‌جوشی هسته‌ای پدیدار شد. شروع فعالیت هسته‌ای در قلب سحابی فشرده شده، نوید تولد ستاره‌ای تازه بود که بعدها خورشید نام گرفت. سیارات تقریبا اجرام کروی، جامد و بزرگی هستند که به دور خورشید می‌گردند.

چنانچه در زمان شکل گیری منظومه شمسی، ستاره پیر در حال مرگ، افزون بر اهدای انرژی فراوان به صورت‌های مختلف، مقادیری عناصر سنگین، مانند آهن، کربن و هلیم نیز به سحابی جدید تزریق کرد. این عناصر سنگین، در زمان شکل‌گیری منظومه شمسی، هنگامی که هنوز خورشید رسما متولد نشده بود، آرام آرام از هسته مرکزی رانده شدند و با افزایش چگالی سحابی، سیستم به پایداری بیشتری می‌رسید که عناصر سنگینتر، نزدیکتر و عناصر سبک‌تر، دورتر از هسته مرکزی قرار گرفتند. پس از میلیون‌ها سال، از ترکیب این عناصر اجسام واحدی تشکیل شد. اجسام تشکیل شده علاوه بر اینکه به دور ستاره جوان می‌چرخیدند، شروع به چرخش حول خود نیز نمودند. ستاره‌ها و سیاره‌های بزرگ که از تراکم گازها و غبارهای میان ستاره‌ای ایجاد شدند به علت آن نیروی جاذبه موجود بین ذرات منفرد و نیروی گرانش مرکز اجسام، تمامی آنها شکل کروی به خود گرفتند. چرا که پدیده‌های تراکمی الزاما کروی هستند. هر چند شکل زمین کمی از کرویت انحنا داشته و قرص مشتری در قطبین فشرده است. پس از گذشت سال‌ها، سطح بعضی از آنها که از عناصر سنگینتری تشکیل شده بودند، سرد و سخت شد و سیستم مداری‌شان به حالت پایداری رسید. سیارات، قمرهای آنها، خرده سیارات، دنباله‌دارها و سنگ‌ها و غبارهای آسمانی اجرام غیر ستاره‌ای تشکیل‌دهنده منظومه شمسی هستند. چنین نتیجه گیری می‌شود که منظومه‌های سیاره‌ای از نمودهای نادر جهان به شمار می‌رود و خورشید ما خوشبخت است که یکی از چنین منظومه‌ها را همراه خود دارد.

ولی با فرض اینکه تشکیل سیارات مربوط به اوایل تکامل جهان و هنگامی باشد که هنوز خود ستاره‌ها ساخته شده بودند، همه ابهامات از میان برداشته می‌شود. اجسام منظومه شمسی عمدتا به دو گروه با چگالی بالا که در نزدیکی خورشید قرار دارند و با چگالی پایین که دورتر از خورشید واقع شده‌اند، تقسیم می‌شوند. روی همین اصل سیارات منظومه شمسی را به دو گروه زمین‌مانند و مشتری‌مانند تقسیم می‌کنند. سیاره‌های زمین مانند که به ترتیب فاصله از خورشید عبارتند از عطارد، زهره، زمین و مریخ همگی چگالی بالا و سطح سخت و صخره‌ایی دارند. غیر از عطارد بقیه این سیارات جو نیز دارند. سیاره‌های مشتری‌مانند که به ترتیب عبارتند از مشتری، زحل، اورانوس و نپتون، همگی نسبت به زمین، سیاراتی بزرگ هستند و عمدتا از گاز تشکیل شده‌اند ولی بعضی از آنها هسته‌های جامد هم دارند. این سیارات را همچنین به نام غول‌های‌گازی نیز می‌شناسند. سیارات منظومه شمسی بزرگ‌ترین آنها به نام مشتری است که جرمی معادل یک هزارم جرم خورشید را دارد، در صورتی که مجموعه جرم اعضای خانواده خورشید فقط کمی بیشتر از یک دهم درصد جرم خود خورشید است. تا بحال سیستم سیاره‌ای نظیر آنچه به خورشید مربوط است کشف نشده است. سیارات، اجرام سماوی سرد بوده و انعکاس نور خورشید باعث مرئی شدن آنها می‌گردد. بعضی از آنها را با چشم غیر مسلح می‌توان رویت کرد ولی سه سیاره اورانوس، نپتون و سیاره پلوتو را بدون تلسکوپ نمی‌توان رویت کرد. در مورد تشخیص سیارات از ستارگان در آسمان شب می‌توان گفت که سیارات با نور پایدار می‌درخشند، ولی نور ستارگان هم از لحاظ رنگ و هم از لحاظ روشنایی به شدت تغییر می‌کند. سیارات در آسمان حرکت کرده و محل آنها تغییر می‌کند، ولی ستارگان نسبت به هم دارای مکانهای تقریبا ثابتی هستند.

به علت زیادی جرم خورشید، تمامی سیارات، سیارکها، ستارگان دنباله دار و شهاب‌ها با تقریب زیاد، حول خورشید حرکت می‌کنند و به‌طور جداگانه به سمت خورشید جذب می‌شوند. مدار هر کدام از آنها به شکل بیضی‌هایی با اندازه‌های متفاوتند که خورشید در کانون این بیضی‌ها واقع شده است. در مورد تمام حالت سیارات، خروج از مرکز آنها کوچک بوده و از ۰. ۱ تجاوز نمی‌کند و به غیر از مدارهای سیاره‌های عطارد و سیاره پلوتو که برای آن دو مقدار خروج از مرکز به ترتیب ۵. ۲۰۶ و ۵. ۲۵۰ است. کره ماه که تنها قمر طبیعی زمین است، که پوشیده از سنگ بوده و قطرش یک چهارم قطر زمین می‌باشد. ماه، نوری از خود ندارد اما نور خورشید را منعکس کرده و قابل رویت می‌شود. کره ماه پوشیده از غبار بوده، آب و حیات در آن یافت نمی‌شوند. به‌خاطر جاذبه بسیار ضعیفش نمی‌تواند ذرات گاز را نگه دارد و بنابراین فاقد جو است. در سطح ماه هزاران گودال شهاب سنگی وجود دارند که گدازه آتشفشانی در بعضی از این گودالهای بزرگ تراوش کرده و باعث تشکیل دریا (ماریا) در سطح ماه شده است. چنین به نظر می‌رسد که ماه پیش از تشکیل، پوسته‌ای به حالت مذاب داشته است.