ما هي المجموعة الشمسية

تعريف المجموعة الشمسية

تُعرّف المجموعة الشمسية أو النظام الشمسي (بالإنجليزية: Solar System) على أنّه نظام نجميّ يضم جميع أشكال الحياة، ويتألّف من الشمس وغلافها الشمسي المُتشكّل من فقاعة مغناطيسية ضخمة تضم معظم أجرام النظام الشمسي المعروفة، بما في ذلك الرياح الشمسية والمجال المغناطيسي الشمسي بأكمله.

وترتبط الشمس جاذبياً بجميع الأجرام السماوية الموجودة داخل النظام وأولها الكواكب الثمانية بجميع أقمارها، والكواكب القزمة الثلاث المكتشفة إلى الآن بما في ذلك بلوتو، بالإضافة إلى أقمارها الأربع المعروفة، ومليارات الأجرام الصغيرة الأخرى المُصنّفة على أنّها كويكبات أو مذنبات أو نيازك.

ومن الجدير بالذكر أنّ مصطلح المجموعة الشمسية (بالإنجليزية: Solar System) هو مُسمّى يصف أيّ نظام نجمي، ولكن بات من المعروف والمُسلّم به أنّ المجموعة الشمسية يُقصد بها المجموعة التي تُشكّل الشمس مركزها.

حجم المجموعة الشمسية

يمتد النظام الشمسي لما هو أبعد من مدارات الكواكب الثماني المعروفة، فهو يضم أيضاً حزام كايبر الذي يقع خلف مدار أبعد الكواكب نبتون، حيث تقع حلقة تضم العديد من الأجرام الجليدية ذات حجم أصغر من الكوكب القزم بلوتو تُسمّى حزام كايبر.

وما بعد حزام كايبر تقع سحابة تُسمّى سحابة أورت (بالإنجليزية:Oort cloud) على شكل قشرة كروية عملاقة تُحيط بالنظام الشمسي، وحتّى الآن لم يتمكّن العلماء من رصد هذه السحابة، ولكنّهم تنبّؤوا بوجودها بناءً على مجموعة من النماذج الرياضية ورصد العديد من المذنبات التي يُعتقد بنشأتها هناك.

نشأت الفقاعة المغناطيسية المُسمّاة بالغلاف الشمسي نتيجة الرياح الشمسية، وهي تتكوّن من تيار من الغاز المشحون كهربائياً الخارج من الشمس في جميع الاتجاهات، ويُسمّى الحد الذي يبدأ عنده تباطؤ سرعة الرياح الشمسية فجأةً بسبب الضغط الواقع عليها من الغازات بين النجمية صدمة النهاية (بالإنجليزية: Termination Shock)، وهي تقع على مسافة 80-100 وحدة فلكية.

وقد تمكّنت سفينتان فضائيتان تتبعان لناسا تمّ إطلاقهما عام 1977م من تجاوزها، حيث تمكّن المسبار الفضائي فوياجر 1 (بالإنجليزية: Voyager 1) من ذلك عام 2004م، بينما تمكّن المسبار الثاني فوياجر 2 من ذلك عام 2007م، ولكن ستمرّ آلاف السنين حتّى يستطيع كلا المسبارين من الخروج من سحابة أورت.

تتألّف سحابة أورت من عدد من القطع الجليدية المؤلّفة من الحطام الفضائي، وتدور هذه القطع- والتي يوازي حجم الواحدة منها حجم جبال وأحياناً أكبر- حول الشمس على بعد 1.6 سنة ضوئية، وتشغل سحابة أورت حيّزاً من الفضاء على مسافة ما بين 5,000-100,000 وحدة فلكية، حيث تُعرّف الوحدة الفلكية على أنّها المسافة بين الشمس والأرض والتي تُساوي 150 مليون كيلومتر.

ويُمكن القول بأنّ سحابة أورت تُمثّل حدود تأثير جاذبية الشمس، فكلّ ما بين الشمس وهذه السحابة من أجرام سماوية يدور حول الشمس في مدارات.

نشأة المجموعة الشمسية

تشكّلت المجموعة الشمسية منذ 4.5 مليار سنة نتيجة انهيار سحابة كثيفة مُكوّنة من الغبار والغازات بين النجمية، ويُعتقد بأنّ سبب انهيار السحابة يعود إلى موجة صادمة ناتجة عن نجم متفجّر قريب يُدعى المستعر الأعظم (بالإنجليزية: Supernova)، ونتيجةً لهذا الانهيار تشكّل ما يُعرف باسم السديم الشمسي (بالإنجليزية: Solar Nebula) وهو قرص دوّار التفافيّ.

ومنذ البداية كانت الجاذبية في مركز السديم تجذب الأشياء إليها، ممّا أدّى في النهاية إلى خلق ضغط هائل في المركز أدّى إلى دمج ذرّات الهيدروجين معاً لينتج الهيليوم مُطلقاً بذلك كمية هائلة من الطاقة أدّت إلى تكوين الشمس.

كانت المواد البعيدة الموجودة في السديم تتجمّع معاً مُشكّلةً كتل كبيرة تصطدم ببعضها البعض لتُشكّل بدورها أجساماً أكبر من الكتل الأصلية، وبعض هذه الكتل أصبح كبيراً بما يكفي مقارنةً بجاذبيته الخاصة ليُشكّل جسماً كرويّاً مستقلاً أصبح فيما بعد كواكب، وكواكب قزمة، وأقماراً كبيرة.

أمّا الأجزاء الصغيرة والتي كان اتحادها معاً غير كافٍ لتشكيل كوكب، أصبحت جزءاً من حزام الكويكبات، وهناك أجزاء أصغر متبقيّة شكّلت فيما بعد الكويكبات، والمذنّبات، والنيازك، وأقمار صغيرة غير منتظمة.

موقع المجموعة الشمسية

تقع المجموعة الشمسية على بعد نحو 30 ألف سنة ضوئية من مركز مجرة درب التبانة ، كما تبعد نحو 20 سنة ضوئية فوق مستوى المجرة، وتحديدًا في ذراع حلزوني خارجي لمجرة درب التبانة، وبالتالي فإن الأرض وكواكب المجموعة الأخرى لا تدور داخل مستوى مجرة درب التبانة، بل تميل نحو 64 درجة عن مستواها.

أقسام المجموعة الشمسية

يتكوّن النظام الشمسي من عدّة أقسام تبدأ من الشمس وتمتد إلى الخارج حسب الترتيب الآتي:

الكواكب الداخلية

تتألّف المجموعة الشمسية من أربعة كواكب داخلية (بالإنجليزية: Inner planets)؛ هي عطارد، والزهرة، والأرض، والمريخ، وتتألّف هذه الكواكب في معظمها من الحديد والصخور، حيث إنّها تتشابه في التركيب والحجم؛ لذلك تُسمّى بالكواكب الأرضية.

ويُذكر أنّ الأرض تمتلك قمراً طبيعياً واحداً يدور حولها، أمّا المريخ فله قمران طبيعيان هما فوبوس (بالإنجليزية: Phobos) وديموس (بالإنجليزية: Deimos).

حزام الكويكبات

يقع حزام الكويكبات (بالإنجليزية: Asteroid Belt) بين كوكبي المريخ والمشتري، ويُقدّر العلماء وجود أكثر من 750,000 كويكب بأقطار أكبر من كيلومتر واحد، بالإضافة إلى ملايين الكويكبات الصغيرة الأخرى.

كما يضم هذا الحزام كوكباً قزماً يُدعى سيريس يبلغ قطره 950 كم، وتدور جميع هذه الكويكبات في مدارات تجعلها أقرب للشمس عند نقطة ما، ممّا يؤدّي إلى العديد من التصادمات بينها وبين كوكب الأرض وبقيّة الكواكب الداخلية.

الكواكب الخارجية

تضم الكواكب الخارجية كلّاً من المشتري، وزحل، وأورانوس، ونبتون، وهي كواكب عملاقة ذات طبقات خارجية سميكة مؤلّفة من الغازات، وبين هذه الكواكب الأربع تقع عشرات الأقمار المختلفة في تركيبها، فمنها الجليدية ومنها الصخرية ومنها البركانية كما هو الحال مع أقمار المشتري.

وتتشابه هذه الكواكب في تركيبتها مع الشمس، حيث يُشكّل كلّ من غازيّ الهيدروجين والهيليوم معظم كتلة هذه الكواكب، فهي لا تمتلك أيّ أسطح صلبة أسفل هذه الطبقات الغازية؛ وذلك لأنّ الضغط الواقع على طبقاتها الداخلية من قِبل الطبقات الخارجية السميكة أدّى إلى تمييع مكوناتها الداخلية حتّى وإن كانت الكواكب ذات نوى صخرية في الأساس، وتُحيط بهذه الكواكب من الخارج حلقات مؤلّفة من الغبار والصخور والجليد، وربما أشهر هذه الحلقات تلك التي تُحيط بكوكب زحل.

حزام كايبر

يُعرّف حزام كايبر (بالإنجليزية: Kuiper belt) على أنّه حزام يتألّف من كواكب جليدية كالمذنبات، ويقع خلف مدار أبعد الكواكب الشمسية نبتون ، وقد تشكّل حزام كايبر من بقايا النظام الشمسي، إذ إنّ هذه البقايا المتطايرة لم تُصبح كواكباً بسبب انخفاض كثافة سطح السديم الشمسي في موقعها، والفترات المدارية الطويلة حول الشمس.

وتُعرف المنطقة الداخلية للحزام والتي تمتد حوالي 34-45 وحدةً فلكيةً على أنّها منطقة نشطة ديناميكيّاً تتسع لما يُقارب 10*6 من الأجرام، ويُعتقد بأنّ هذه المنطقة هي مصدر المذنبات قصيرة المدى التي تنتمي لكوكب المشتري حاليّاً.

أمّا المنطقة غير النشطة من الحزام والتي تقع خلف 45 وحدة فلكية وتمتد للخارج بمقدار 1000 وحدة فلكية أو أكثر فهي تضم 10 من الأجسام ذات كتل تُساوي مئات أضعاف كتلة الأرض، وحتّى الآن أسفرت عمليات البحث عن اكتشاف 18 جرم في حزام كايبر ذات أقطار تتراوح ما بين 90-360 كم.

القرص المتفرق

تُعتبر أجرام القرص المتفرق (بالإنجليزية: Scattered Disc) هي نفسها الأجرام الواقعة ضمن حزام كايبر ذات الانحرافات المدارية الكبيرة، وتتراوح قيمة حضيضها الشمسي (بالإنجليزية: Perihelia) -أقرب نقطة لها من الشمس- ما بين 30-48 وحدةً فلكية، ويتجاوز أوجها (بالإنجليزية: Aphelia) -أبعد نقطة لها عن الشمس- 60 وحدةً فلكية.

وهناك نظريات تقوم على فكرة أنّ هذه الأجرام تمّ الدفع بها إلى مداراتها الحالية خلال مرحلة تكوّن النظام الشمسي أثناء تفاعلات الجاذبية مع الكواكب الكبرى، ويُعتقد بأنّ نسبة الأجرام الموجودة حاليّاً في القرص المتفرق تُساوي 1% من نسبتها الكليّة في بداية النظام الشمسي، إذ تؤدّي تفاعلات الجاذبية مع كوكب نبتون على وجه الخصوص إلى دفعها خارج النظام الشمسي.

وفي أحيانٍ أخرى قد تؤدّي هذه التفاعلات إلى جذب الأجسام إلى داخل النظام الشمسي لتُصبح أشبه بالقنطور (بالإنجليزية: Centaurs) لفترة من الزمان، وحتّى الآن هناك أكثر من 150 قرص متناثر و قنطور معروف في الفضاء.

الغلاف الشمسي

تتكوّن الرياح الشمسية من جسيمات مشحونة تهبّ من الشمس باتجاه الكواكب وتصل إلى ثلاثة أضعاف المسافة ما بين الشمس وبلوتو قبل أن تتأثّر بالرياح ما بين النجوم، مُشكّلةً فقاعةً ضخمةً حول الشمس والكواكب التابعة لها تُسمّى بالغلاف الشمسي (بالإنجليزية: Heliosphere)، حيث تؤثّر هذه الفقاعة على تشكيل الكواكب، وتطوّرها، وكثافتها، كما أنّها غلاف يحميها من الأشعة الكونية.

تهبّ الرياح الشمسية بسرعة 300-700 كم/ث، ويُسمّى المكان الذي تبطؤ عنده الرياح الشمسية وتبدأ بالتفاعل مع الوسط البين نجمي (بالإنجليزية: heliosheath)،والذي يتكوّن من ثلاثة أجزاء؛ الجزء الداخلي هو ما يُسمّى بصدمة النهاية (بالإنجليزية: Termination Shock) وهو الجزء الذي تنخفض عنده سرعة الرياح الشمسية بشكل مفاجئ بسبب تأثير رياح ما بين النجوم عليها.

أمّا الجزء الخارجي فيسمّى حافة الغلاف الشمسي (بالإنجليزية: Heliopause) وعنده يتساوى ضغط الرياح الشمسية ورياح ما بين النجوم مما يؤدّي إلى عودة تدفّق الرياح الشمسية باتجاه داخل الغلاف الشمسي، وما بين صدمة النهاية وحافة الغلاف الشمسي يقع الجزء الثالث.

سحابة أورت

يُمكن القول بأنّ سحابة أورت (بالإنجليزية: Oort Cloud) هي مجموعة من الأجرام الجليدية ضمن توزيع كرويّ على الأطراف البعيدة من المجموعة الشمسية، وقد كان الفلكيّ يان هندريك أورت هو أول من افترض وجود السحابة عام 1950م؛ وذلك بناءً على مجموعة من الملاحظات المشتركة حول مجموعة من المذنّبات ، وهي كالآتي:

• تُشير مدارات هذه المذنبات إلى أنّها لم تنشأ في الفضاء بين النجمي.
• كانت هذه المذنبات تأتي من جميع الاتجاهات بشكل عشوائي، فلم يكن هناك زاوية معينة أو زاوية ميل مدارية محددة.
• كانت أبعد نقطة لهذه المذنبات عن الشمس على مسافة 50,000 وحدة فلكية.

بناءً على الملاحظات السابقة وإضافةً إلى أعداد المذنبات ومعدل تكرار ظهورها، خَلُص أورت إلى احتمالية وجود غلاف كرويّ يُحيط بالمجموعة الشمسية يضم مليارات النوى المحتملة لتلك المذنبات، وبسبب بُعد هذه المذنبات عن الشمس، واضطراب جاذبيتها خارج حدود النظام الشمسي، فإنّ هذه النوى قد تدخل في مدارات حول الشمس ممّا يؤدّي إلى ظهور المذنبات التي تمّ رصدها.

إذ يعتقد العلماء أنّ سحابة أورت هي أصل المذنبات طويلة المدى، بينما حزام كايبر هو أصل المذنبات قصيرة المدى، وبسبب اضطراب جاذبية السحابة الناشئ عن مرور بعض النجوم، أو السحب الجزيئية، أو قوى المد والجزر الناتجة عن انتفاخ مجرة درب التبانة (بالإنجليزية: bulge)، فقد يؤدّي ذلك إلى دفع أحد هذه الأجرام للدوران في مدار بيضاوي حول الشمس.

اكتشف العلماء عام 2004م جسماً شبيهاً بالكوكب تمّت تسميته سِدنا (بالإنجليزية: Sedna) يدور في مدار يتجاوز الحد الخارجي لحزام كايبر، ممّا دفع العلماء إلى الاعتقاد بأنّ سحابة أورت أقرب ممّا يعتقدون، وبحسب آخر النماذج التي وضعها العلماء لهذه السحابة، وبالإضافة إلى الجسم المكتشف أخيراً سِدنا، فإنّ سحابة أورت لها امتداد داخلي يندمج مع حزام كايبر في النهاية.

أقمار المجموعة الشمسية

اكتشف البشر حتى الآن نحو 200 قمر ضمن المجموعة الشمسية، ويوجد عدد كبير من الأقمار الأخرى التي لم تكتَشف بعد، وتمتلك جميع كواكب المجموعة الشمسية أقمارًا تدور حولها ما عدا كل من كوكب عطارد وكوكب الزهرة، فهما الكوكبان الوحيدان اللذان لا يمتلكان أقمارًا.

يمتلك كوكب المشتري العملاق وكوكب زحل أعدادًا كبيرة من الأقمار تدور حولهما، وفي بعض الأحيان تكون أسراب الأقمار التي تدور حول تلك الكواكب أشبه بنسخ مصغرة عن النظام الشمسي كله، وقد يكون الكوكب صغيرًا ولكنه يمتلك عددًا كبيرًا من الأقمار، ولا علاقة لحجم الكوكب بعدد الأقمار التي يمتلكها.

حيثُ تدور حول كوكب بلوتو وهو أصغر كوكب في المجموعة الشمسية خمسة أقمار، وأحدها قمر شارون، وهو قمر كبير جدًّا يجعل كوكب بلوتو يتمايل، وقد تمتلك بعض الكويكبات الصغيرة أيضًا أقمارًا، مثل كويكب 3122 فلورنسا الذي اكتشف في عام 2017م ويمتلك قمرين صغيرين في مدراه.

ترتيب كواكب المجموعة الشمسية

يعود زمن ترتيب كواكب المجموعة الشمسية والطريقة التي رتبت فيها إلى وقت تشكيل النظام الشمسي، إذ إنَّ حرارة الشمس كان لها دور كبير في ترتيب كواكب المجموعة، لأنَّ المواد الصخرية التي تشكلت منها بعض الكواكب هي التي كانت قادرة على تحمل حرارة الشمس فقط.

لذلك كانت الكواكب الأربعة الأقرب إلى الشمس هي: عطارد، الزهرة، الأرض، المريخ، جميعها كواكب أرضية وجميعها كواكب صغيرة ولها أسطح صخرية وصلبة.

بينما كانت الكواكب الأبعد مختلفة عن طبيعة الكواكب الصخرية، فبعضها كان يغطيه الجليد وبعضها السائل وبعضها الغاز المستقر، وذلك في المناطق الأبعد عن الشمس، مثل: كوكبي المشتري وزحل؛ وهما عمالقة كواكب الغاز، وكوكبي أورانوس ونبتون؛ وهما عمالقة كواكب الجليد، وقد كان للجاذبية دور كبير في ذلك.