تبلیغات
بانک مقالات علمیMyscience - طفلك پلوتون
 
بانک مقالات علمیMyscience
اولین نیستیم...امابهترینیم** Myscience=علم من
درباره وبلاگ



مدیر وبلاگ : حامدمحمدی
نویسندگان
نظرسنجی
نظرشمادرمورد این وبلاگ چیست؟







چهارشنبه 24 فروردین 1390 :: نویسنده : حامدمحمدی

چه كسی توپی با قطر 2306 كیلومتر كه یك پنجم قطر زمین هم نمی‌شود و جرم فقط دو هزارم جرم زمین را یك سیاره می‌داند؟ پلوتون حتی از هفت ماه منظومه‌ی شمسی و بدتر از همه از ماه زمین هم ریز تر است. منظومه‌ی شمسی این‌قدر گستاخانه با اعضای ریزش برخورد نكرده‌است كه با پلوتون. مدار پلوتون با مدار همه‌ی سیارات فرق می‌كند. اگر بتوانیم همه‌ی سیاره‌ها را روی یك میز مرتب بچینیم، پلوتون انگار به فنری وصل شده است كه باعث می‌شود بالاتر یا پایین‌تر از سطح میز جا بگیرد. مدار پلوتون در صفحه‌ی منظومه‌ی شمسی نیست.

طفلك پلوتون

چه كسی توپی با قطر 2306 كیلومتر كه یك پنجم قطر زمین هم نمی‌شود و جرم فقط دو هزارم جرم زمین را یك سیاره می‌داند؟ پلوتون حتی از هفت ماه منظومه‌ی شمسی و بدتر از همه از ماه زمین هم ریز تر است. منظومه‌ی شمسی این‌قدر گستاخانه با اعضای ریزش برخورد نكرده‌است كه با پلوتون. مدار پلوتون با مدار همه‌ی سیارات فرق می‌كند. اگر بتوانیم همه‌ی سیاره‌ها را روی یك میز مرتب بچینیم، پلوتون انگار به فنری وصل شده است كه باعث می‌شود بالاتر یا پایین‌تر از سطح میز جا بگیرد. مدار پلوتون در صفحه‌ی منظومه‌ی شمسی نیست. یوهان كپلر در قرن شانزدهم گفت كه مدار سیارات بیضی است، اما حقیقت این است كه مدار هیچ سیاره‌ای به اندازه‌ی پلوتون بیضی نیست. كپلر در خواب هم نمی‌دید كه روزی سیاره‌ای كشف شود كه مدارش به قدری بیضی باشد كه عنوان دورترین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی را هر از چندگاهی با نپتون عوض كند. پلوتون وقتی به نزدیك‌ترین فاصله اش از خورشید می‌رسد از سیاره‌ی نپتون هم به خورشید نزدیك‌تر می‌شود. بخشی از مدار پلوتون درون مدار نپتون است. مدار پلوتون بیشتر شبیه مدار دنباله‌دارهاست تا سیاره‌ها. یعنی از 18 بهمن 1357 (7 فوریه 1979) تا 22 بهمن 1377 (11 فوریه 1999) پلوتون درون مدار نپتون بود و نپتون دورترین سیاره از خورشید تلقی می‌شد. عنوانی كه به نظر می‌رسد دیگر هرگز از دست ندهد.

سیاره X

استان كشف پلوتون اسطوره‌ی اخترشناسی نوین است. وقتی یوهان گاله نپتون را در 1846 دید مكانیك نیوتونی حاكم مطلق جهان بود. چه كسی می‌توانست محاسبات فیزیكی كه محل نپتون را در آسمان پیش‌بینی كرده‌بودند انكار كند. داستان از این قرار بود كه مدار اورانوس نامنظم بود و مطابق نظریه‌های فیزیكی رفتار نمی‌كرد. دو ریاضی‌دان از روی داده‌های رصدی اورانوس حدس زدند كه سیاره‌ای در ورای آن عامل اصلی این اختلال‌هاست. آن‌دو به درستی محل سیاره‌ی جدید را تخمین زدند و گاله فقط آن را دید. اما به نظر می‌رسید مدار نپتون هم نامنظمی‌هایی دارد. اخترشناسان كه مزه‌ی كشف نپتون را چشیده بودند باز هم گمان بردند كه سیاره‌ای آن‌سوی نپتون همه‌ی این نامنظمی‌ها را پدید آورده است. ویلیام پیكرینگ و پرسیوال لاول چندین محل را در آسمان تخمین زدند كه اگر سیاره‌ی X در آن محل‌ها بود می‌توانست چنین نامنظمی‌هایی در مدار نپتون پدید آورد. جستجو برای این سیاره از سال 1905 در رصدخانه‌ی لاول آغاز شد. كار جستجو حتی سال‌ها پس از مرگ لاول در 1916 نیز ادامه یافت.
كلاید تامباو (Clyde Tombaugh) منجم جوانی بود كه تلسكوپی دست‌ساز ساخته بود. او طرح‌هایی را كه از پشت چشمی این تلسكوپ از مشتری و زحل كشیده بود برای رصدخانه‌ی لاول فرستاد. این باعث شد كه تامباو در 1929 در رصدخانه استخدام شود. در رصدخانه‌ی لاول از هر بخش آسمان به فواصل زمانی معین (مثلا یك هفته) دوبار عكاسی می‌شد. با مقایسه‌ی این دو عكس اگر چیزی در زمینه‌ی ستاره‌های ثابت حركت می‌كرد پیدا می‌شد. برای مقایسه هر دو عكس را داخل دستگاهی به نام مقایسه گر چشمك‌زن (Blink Comparator) می‌گذاشتند. تامباو شب‌ها را به عكاسی می‌گذراند و روزها را به مقایسه‌ی عكس‌های تهیه شده. و سرانجام پس از 25 سال تلاش در رصدخانه‌ی لاول، تامباو جوان پلوتون را در 29 بهمن 1308 (18 فوریه‌ی 1930) در عكس‌هایی كه ماه پیش گرفته شده بود یافت.

سیاره‌ای كه تامباو كشف كرده بود مدتی بی‌نام بود. نام پلوتون را دختری 11 ساله به نام ونتیا فیر (Venetia Phair) كه آن زمان دانش‌آموز یك مدرسه‌ی ابتدایی در انگلستان بود پیشنهاد كرد. پلوتون (Pluto) خدای دنیای زیرین است. صبح یكی از روزهای اواخر زمستان 1930 پدر ونتیا در صفحه‌ی 14 روزنامه‌ی Times خبر كشف سیاره‌ی تازه را خواند و برای دخترش تعریف كرد كه هنوز نامی برای این سیاره انتخاب نشده است. ونتیا هم كه به اسطوره شناسی و نجوم علاقه‌مند بود نام پلوتون را پیشنهاد كرد. پلوتون به قدری نام موفقی بود كه همان سال شخصیت پلوتو (سگ معروف والت دیزنیاز روی سیاره جدید نام‌گذاری شد. .

عجیب نیست كه نشان پلوتون برای پاسداشت لاول تركیبی از حروف P و L است. اما…، اما این پلوتون نمی‌توانست سیاره‌ی X لاول باشد، با این‌كه پلوتون تقریبا در یكی از محل‌هایی كشف شد كه لاول پیش‌بینی كرده بود. از همان ابتدا بعد از این‌كه معلوم شد قرص پلوتون از پشت چشمی دیده نمی‌شود همه می‌دانستند كه پلوتون كوچك‌تر و كم‌جرم‌تر از آن است كه چنین تغییراتی بر مدار نپتون وارد كند. تازه به نظر می‌رسد این نپتون است كه مدار پلوتون را بسیار آشفته كرده است، پلوتون هرگز نمی‌تواند تأثیر چشمگیری بر نپتون بگذارد.

پس سیاره‌ی X كجاست؟ پس از كشف پلوتون تامباو جستجویش را ادامه داد. او چندین سیارك، ستاره‌ی متغیر و حتی یك دنباله‌دار یافت. اما خبری از سیاره‌ی دیگری نشد. پایونیر 10 و 11 و ویجرهای 1 و 2 كه به ملاقات اورانوس و نپتون رفتند مشكل مدار آنها را برای همیشه حل كردند. وقتی فضاپیماها از كنار سیاره‌ها می‌گذشتند مقداری شتاب می‌گرفتند. این شتاب مستقیما به جرم سیاره مربوط می‌شود. با اندازه‌گیری این شتاب دانشمندان دریافتند كه جرم اورانوس و نپتون را 1 درصد كمتر از جرم واقعی آنها محاسبه كرده بودند. با جایگذاری اعداد جدید مشكل نامنظمی‌های مدار هر دو سیاره برای همیشه حل شد. پس هیچ سیاره‌ای X ای وجود ندارد.

اجرام كوئی‌پر

با این همه پلوتون بیش از هفتاد سال بدون مشكل بزرگی یك سیاره بود. ولی همه چیز در پاییز 1380 (2002) تغییر كرد؛ زمانی كه اخترشناسان كوآوار را یافتند. از 1992 كه اولین جرم در كمربند كوئی‌پر كشف شد تا كنون بیش از 800 جرم در این ناحیه از منظومه‌ی شمسی شناخته شده است. كمربند كوئی‌پر منطقه‌ای است دورتر از مدار نپتون كه پیش‌بینی می‌شود شامل هزاران جرم كوچكی باشد كه از ابتدای پیدایش منظومه‌ی شمسی به همراه خود سیاره‌ی نپتون به آن محل رانده شده‌اند. هیچكدام از این 800 جسم در حد و اندازه‌های پلوتون و حتی قمرش، كارن، نبودند. ولی كوآوار جسمی با قطر 1260 كیلومتر بود. بی‌شك كوآوار به گروهی از اجرام منظومه‌ی شمسی تعلق داشت كه پیش از این نام‌گذاری شده بود: اجرام كمربند كویی‌پر (KBO). مشكل این‌جا بود كه پلوتون هم می‌بایست جزء این گروه قرار می‌گرفت. اگر تنها تفاوت پلوتون با دیگر اجرامی كویی‌پر اندازه‌اش بود، كوآوار فقط چند كیلومتر از پلوتون كوچك‌تر بود. سال پیش مسئله برای پلوتون وقتی حیاتی‌تر شد كه جرم كوئی‌پر 2003 VB12 (معروف به سدنا، Sedna) پا به خانواده‌ی منظومه‌ی شمسی گذاشت. سدنا از پلوتون بزرگ‌تر بود. مدار سدنا بی‌اندازه كشیده‌تر از مدار پلوتون است طوری كه در نزدیك‌ترین فاصله از خورشید به 76 واحد نجومی (AU، هر واحد نجومی فاصله‌ی متوسط زمین از خورشید و تقریبا معادل 150 میلیون كیلومتر است) و در دورترین نقطه‌ی مدارش به فاصله‌ی 526 واحد نجومی از خورشید می‌رسد. به هرحال همین كشف باعث شد تا اخترشناسان به فكر تعیین ماهیت یك سیاره بیافتند.

ماهیت یك سیاره

این اولین باری نبود كه اخترشناسان به دنبال تعریفی برای یك سیاره بودند. وقتی ویلیام هرشل در 1781 به دنبال ستاره‌های دوتایی می‌گشت جرمی را در صورت فلكی ثور دید كه ابتدا تصور می‌كرد یك دنباله‌دار است. اما مدار این جرم تازه كشف شده بیشتر شبیه مدار سیاره‌ها، دایره‌ای، بود. به زودی همه قبول كردند كه جرم تازه سیاره‌ی هفتم منظومه‌ی شمسی است و نامش را اورانوس نهادند. اورانوس یك قانون كهنه را زنده كرد: قانون بده (Bode) كه اندازه و فاصله‌ی سیارات از خورشید را بر حسب یك رابطه‌ی ریاضی بیان می‌كند. اخترشناسان تا پیش از كشف اورانوس قانون بده را بی‌معنی می‌پنداشتند(این قانون امروزه ‌هم بی معنی تلقی می‌شود و صرفا از نظر تاریخی اهمیت دارد) ولی اورانوس درست در محلی كشف شد كه قانون بده پیش‌بینی می‌كرد سیاره‌ای آنجا باشد. اما در قانون بده یك مشكل وجود داشت، این قانون پیش‌بینی می‌كرد كه می‌بایست سیاره‌ای بین مریخ و مشتری وجود داشته باشد، ولی تا آن زمان چنین جرمی كشف نشده بود. پس كاوش‌های بعدی برای كشف این سیاره ادامه یافت، تا این‌كه در 1801 درست در همان فاصله‌ی بین مریخ و مشتری سرس (Ceres) كشف شد. بلافاصله این جرم را یك سیاره دانستند. اما یك سال بعد در همان منطقه پالاس كشف شد. چند سال بعد جونو پیدا شد كه مداری مشابه مدار دو جرم قبلی داشت. با ادامه‌ی این كشف‌ها ویلیام هرشل پیشنهاد كرد كه این اجرام جدید در دسته‌ای جدا از سیارات طبقه بندی شوند. به هرحال حتی سال‌ها پس از مرگ هرشل این طبقه بندی را همه قبول نداشتند. امروزه هزاران سیارك كشف شده است كه سرس از همه‌یشان بزرگ‌تر است. دیگر سیارك‌ها صخره‌های سرگردانی هستند كه بین مدار مریخ و مشتری دور خورشید در گردشند.
بار بعد كه موضوع تعریف علمی سیاره مطرح شد به طرح وجود كوتوله‌های قهوه‌ای باز می‌گردد. كوتوله‌های قهوه‌ای ستاره‌های نارسی هستند كه نه آن‌قدر پرجرم‌اند كه یك ستاره باشند، نه آن‌قدر كم جرم كه یك سیاره تلقی شوند. موضوع دیگر سیارات فراخورشیدی بودند. ده‌ها جرم سیاره مانند كشف شده‌اند كه به دور ستاره‌های دیگر می‌گردند. از نظر اتحادیه‌ی بین‌المللی نجوم یك سیاره‌ی فراخورشیدی جسمی است كه:

اجرامی با جرمی كمتر از كمینه‌ی جرم لازم برای آغاز واكنش‌های گرما-هسته‌ای (13 برابر جرم مشتری برای جرمی با تركیب شیمیایی مشابه) كه دور یك ستاره یا بازمانده‌ی یك ستاره می‌گردد. اهمیتی ندارد كه این جرم چگونه شكل گرفته است. كمینه‌ی جرم یا اندازه‌ی لازم برای یك سیاره‌ی فراخورشیدی تا یك سیاره تلقی شود همان‌هایی است كه برای منظومه‌ی شمسی تعریف می‌شود.

این تعریف مشكلی از ما نمی‌كاهد، باید كمینه‌ها را در منظومه‌ی شمسی خودمان تعریف كنیم. با كشف پلوتون، كوآوار، سدنا و دیگر اجرام كمربند كویی‌پر بار دیگر بحث تعریف ماهیت یك سیاره به زبان‌ها افتاد.اتحادیه‌ی بین‌المللی نجوم مجبور بود كه پس از سال‌ها سكوت تعریف جامعی از یك سیاره ارائه دهد. تا همین هفته‌ی پیش (اواخر مرداد 85) تعریف رسمی‌ای از یك سیاره وجود نداشت.

پیش از این مایك براون از MIT یك سیاره را چنین تعریف كرده بود: «سیاره به هر جسمی در منظومه‌ی شمسی می‌گویند كه جرمش از مجموع جرم‌های دیگر اجرامی كه در مدار مشابه به مدار آن دور خورشید می‌گردند بیشتر است». طبق این تعریف پلوتون سیاره نبود. در پاییز 1385 گروه 19 نفره‌ی اتحادیه‌ی بین‌المللی نجوم (IAU) كه به مطالعه درباره‌ی تعریف یك سیاره می‌پرداخت سه گزینه مقابل خود داشت:
سیاره هر جسمی است كه به دور خورشید می‌گردد و قطرش بیش از 2000 كیلومتر است
سیاره هر جسمی است كه به دور خورشید می‌گردد و شكلش به دلیل گرانشش ثابت است
سیاره هر جسمی است كه به دور خورشید می‌گردد و جرم اصلی در منطقه‌اش محسوب می‌شود.

سرانجام مسئله‌ی تعریف سیاره به همایش تابستان 1385 (2006) IAU در پراگ جمهوری چك رسید.

هر جسم گردی یك سیاره نیست

پیش‌نویسی كه به جلسه‌ی IAU رسید بیان می‌كرد كه یك سیاره جسمی است كه به دور خورشید می‌گردد و آن قدر جرم دارد كه بر اثر نیروی گرانش خودش شكلی كروی داشته باشد. بر اساس این تعریف كمیته‌ی تعیین ماهیت سیارات پیشنهاد كرده‌بود كه سرس، پلوتون و قمرش كارن و سدنا در فهرست سیارات منظومه‌ی شمسی قرار بگیرند. به این ترتیب تعداد سیارات به 12 عدد می‌رسید. مشكل همین‌جا تمام می‌شد اگر منظومه‌ی شمسی هیچ جسم دیگری نداشت. ولی پیش‌بینی می‌شود كه بیش از 200 جرم در كمربند كویی‌پر وجود دارد كه همگی گرد اند. فكرش را بكنید چه كسی می‌توانست نام تمامی سیارات منظومه‌ی شمسی را از حفظ باشد.

در نهایت این نظر مورد موافقت همه‌ی اعضا قرار نگرفت و در جلسه‌ی IAU 474 نفر از اخترشناسان درباره‌ی ماهیت یك سیاره و آن‌چه كه یك سیاره را از صخره یا اجرام ریز منظومه‌ی شمسی متمایز می‌كند رأی دادند و تصمیم گرفتند به جای این‌كه ده‌ها جرم دیگر را به فهرست سیارات منظومه‌ی شمسی وارد كنند، فقط پلوتون بیچاره را از مقامش عزل كنند. نتیجه‌ی رأی گیری این شد كه تمام اجرام منظومه‌ی شمسی به سه دسته تقسیم شدند:
سیارات: یك سیاره جسمی آسمانی است كه 1. در مداری به دور خورشید بگردد 2. به قدر كافی جرم داشته باشد تا به تعادل هیدرواستاتیكی برسد (یعنی شكلی گرد داشته باشد) 3. منطقه‌ی اطراف مدارش را پاك كرده باشد.
سیارات كوتوله: یك سیاره‌ی كوتوله جسمی آسمانی است كه 1. در مداری به دور خورشید بگردد 2. به قدر كافی جرم داشته باشد تا به تعادل هیدرواستاتیكی برسد (یعنی شكلی گرد داشته باشد) 3. منطقه‌ی اطراف مدارش را پاك نكرده باشد 4. یك قمر نباشد.
اجرام كوچك منظومه‌ی شمسی: هر جسم دیگری كه در دسته‌بندی‌های گفته شده جای نگیرد یك جرم كوچك منظومه‌ی شمسی محسوب می‌گردد.

بنابراین هشت سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی: عطارد، زهره، زمین، مریخ، مشتری، زحل، اورانوس و نپتون هستند.
پلوتون یك سیاره‌ی كوتوله است. و از این پس به اجرام فرانپتونی (اجرامی كه در مدارهایی اطراف یا دورتر از نپتون به دور خورشید می‌گردند، چه سیاره‌ی كوتوله باشند مثل سدنا یا چه جرم كوچك
منظومه‌ی شمسی) اجرامی پلوتونی گفته می‌شود

تردیدها

این تعریف جدید برای برخی اخترشناسان چندان خوش‌آیند نیست. مدیر پروژه‌ی افق‌های نوی ناسا در میان این افراد است. آنها عقیده دارند كه معنی «پاك كردن منطقه‌ی اطراف مدار» كه ویژگی سوم یك سیاره است چندان واضح نیست. فرضیه‌ی شكل‌گیری سیارات بیان می‌كند، نیروی گرانش یك سیاره یا یك پیش‌سیاره (سیاره‌ای در حالت شكل‌گیری) با گذشت منطقه‌ی اطراف مدارش را جاروب می‌كند. با صدها بار گردش سیاره به دور ستاره‌ی اصلی سیاره دیگر تمامی اجرام منطقه‌ی اطراف مدارش را یا جذب می‌كند یا به آنها آن‌قدر شتاب می‌دهد كه از آن ناحیه می‌گریزند.

طبق تعریف سیاره وقتی منطقه‌ی اطراف مدارش را جاروب كرده است كه هر جرم دیگری در آن منطقه یا قمر سیاره باشد یا تحت كنترل نیروی گرانش آن سیاره قرار داشته باشد. برای مثال سیارك‌های گروه تروجان همگی در مدار مشتری به گرد خورشید می‌گردند ولی همه‌ی آنها تحت كنترل جاذبه‌ی مشتری اند. اجرام پلوتونی (طبق تعریف جدید IAU همان اجرام فرانپتونی) تحت تأثیر گرانش نپتون هستند، بنابراین نپتون یك سیاره است و ماه زمین (كه هم گرد است و هم دور خورشید می‌گردد) قمر یك سیاره دیگر (زمین) است، پس یك سیاره نیست.

درباره‌ی گردی یك سیاره هم تردیدهایی وجود دارد. تصمیم‌گیری درباره‌ی این‌كه چه اجسامی گرد اند یا چه اجسامی بر اثر نیروی گرانش خودشان شكل گرد پیدا كرده‌اند كار ساده‌ای نیست. به نظر نمی‌رسد ویژگی‌های فیزیكی ساده‌ای مثل جرم، اندازه یا چگالی كمكی به دسته‌بندی اجرام گرد بكنند. چون برای مثال سیارك پالاس با چگالی 2.9 گرم بر سانتیمتر مكعب شكلی نامنظم دارد ولی قمر انسلادوس با چگالی 1.61 گرم بر سانتیمتر مكعب نه تنها گرد است، بلكه كروی است.

با این همه مصوبه‌های اتحادیه‌ی بین‌المللی نجوم منبع اصلی كتاب‌ها و مقالات علمی است. اگر احساس می‌كنید چیزی در دنیا تغییر كرده و سر جایش نیست، بله درست فكر می‌كنید. از دوم شهریور 1385 پلوتون پس از 76 سال دیگر عضو منظومه‌ی شمسی نیست. از این پس منظومه‌ی شمسی هشت سیاره دارد.

 





نوع مطلب : نجوم، 
برچسب ها :


آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :