آموزش نجوم و اخترفیزیک مقدماتی: سیارات منظومه شمسی (11)

1
1102

بیگ بنگ: در اين قسمت، ما فقط به معرفي فهرست‌وار برخي از ويژگي‌هاي سياره‌ها خواهيم پرداخت و احتمالاً در قسمت‌هاي بعد، بر روي سه  ويژگي جرم، چگالي و دما و  نحوه‌ي محاسبه‌ي آن به طور مفصل بحث خواهيم كرد.

PL

 ويژگي‌ سيارات

  • جرم

مي‌توان جرم يك سياره را به دست آورد اگر:

الف) سياره يك يا چند قمر طبيعي داشته باشد، مانند زمين، مريخ، مشتري، زحل، اورانوس و نپتون و سيارات كوتوله‌ي پلوتو و اريس

ب) سياره يك ماهواره‌ي مصنوعي داشته باشد، مانند فضاپيماي ماژالان به دور زهره

ج) يك ماهواره‌ي مصنوعي از كنار آن عبور كرده باشد، مانند عبور مارينر 10 از كنار عطارد

بدين ترتيب اندازه‌گيري جرم تمام سياره‌هاي منظومه‌ي شمسي و دو سياره‌ي كوتوله‌ي آن ميسر شده است. در سپتامبر 2007، فضاپيماي مأموريت سپيده براي ملاقات سرس و جرم ديگري در كمربند سياركي به نام وستا به فضا ارسال شد.

  • چگالي

از بزرگي زوايه‌ي سياره و فاصله‌ي آن، قطر سياره و سپس حجم آن به دست مي‌آيد و با دانستن جرم سياره، چگالي محاسبه مي‌گردد.

  • دوره‌ي تناوب چرخشي

در سياره‌هايي چون مريخ و مشتري و زحل، مي‌توان چرخش نشانه‌اي را بر سطح و يا درون جو مشاهده كرد. مانند لكه‌ي قرمز كه در جو مشتري قرار دارد.

سطح عطارد از زمين قابل تشخيص نيست و زهره هم با ابر پوشيده شده است. جهت تعيين دوره تناوب چرخشي در اين دو از رادار كمك مي‌گيريم. فرض كنيد زهره دقيقاً بين زمين و خورشيد باشد و رادار برو روي خط واصل مركز زمين، مركز زهره و مركز خورشيد قرار دارد. بازتاب رادار به صورت فركانس راديويي پيوسته دريافت مي‌شود. در اين زمان (و تنها در اين زمان) حركت زهره عمود بر خط ديد است و هيچ انتقال دوپلري در سيگنال بازتابي رخ نمي‌دهد. (البته اگر خيلي دقيق باشيم، يك انتقال دوپلري بسيار كوچك به نام  انتقال دوپلري عرضي، بر اساس پيش‌بيني نسبيت خاص، وجود خواهد داشت).

فركانس مركزي بازتابش دقيقاً همان فركانس ارسالي است و چنانچه زهره در چرخش نباشد، كل انرژي برگشتي در اين فركانس خواهد بود. اما فرض كنيد زهره در حال چرخش باشد، يك لبه‌ي سياره نسبت به مركز در حال نزديك شدن به ما و لبه‌ي ديگر در حال دور شدن است. بدين ترتيب بازتابش از لبه‌ها دچار انتقال دوپلري در دو جهت مخالف نسبت به فركانس مركزي مي‌شود و با پهن‌شدگي فركانس در سيگنال بازتابش مواجه مي‌شويم. هرچه پهن‌شدگي بيشتر باشد، سرعت چرخش سياره بيشتر است.

رصدهاي راداري در دهه‌ي 1960 نشان داد كه سرعت چرخش زهره بسيار كند است و 243/01 روز طول مي‌كشد تا يك بار به دور محورش گردش كند. يعني 18/3 روز بيشتر از زمان گردش به دور خورشيد.

حتي تعجب‌آورتر اين‌كه جهت چرخش آن برعكس جهت مورد انتظار است. چنانچه از بالا به منظومه‌ي شمسي بنگريم، ملاحظه مي‌كنيم كه تمام سيارات در خلاف جهت گردش عقربه‌هاي ساعت به دور خورشيد در حركتند. اسپين اكثر سياره‌ها نيز خلاف جهت گردش عقربه‌هاي ساعت است، اما زهره همراه با اورانوس و پلوتو در جهت گردش عقربه‌هاي ساعت مي‌چرخد. به اين چرخش اصطلاحاً چرخش رجعي گفته مي‌شود.

  • دما

به سه روش مي‌توان دماي سطح يك سياره را اندازه گرفت يا برآورد كرد:

الف) در ارتباط با زهره و مريخ، فضاپيماهاي ارسالي دماي سطح را مستقيماً اندازه‌گيري كردند.

ب) دماي سطح عطارد با استفاده از شدت تابش راديويي آن و با فرض تابش جسم سياه تخمين زده شد. به روشي مشابه، دماي سيارات بيروني را مي‌توان از تابش فروسرخ آنها برآورد كرد.

ج) با فرض اينكه سياره مانند جسم سياه عمل مي‌كند و انرژي دريافتي از خورشيد را تابش مي‌نمايد، مي‌توان دمايي اسمي براي سياره به دست آورد. البته بايد بين انرژي جذب شده از خورشيد و تابيده شده توسط سياره تعادل وجود داشته باشد.

  • آلبدو

دماي يك سياره عملاً تحت تأثير ميزان انعكاس انرژي تابشي خورشيد به آن موسوم به آلبدوي سياره‌، و اثرات گازهاي گلخانه‌اي (اگر وجود داشته باشد) قرار دارد.

آلبدوي زمين 0/37 است، بدين معني كه 37 درصد انرژي خورشيدي را منعكس مي‌كند و لذا 63 درصد آن را جذب مي‌كند. آلبدوي زهره حدود 0/7 است (مقدار ذكر شده در منابع ديگر از 0/65 تا 0/85 متغير است)، در نتيجه تنها 30 درصد انرژي خورشيدي را جذب مي‌كند، اما جو متشكل از دي‌اكسيد كربن آن به قدري غليظ است كه دماي سطح آن به طور قابل ملاحظه‌اي بالا مي‌رود. مريخ آلبدويي برابر با 0/15 دارد و از اين رو بيشتر انرژي خورشيدي را جذب مي‌كند، اما جو رقيق دي‌اكسيد كربن آن (حدود 0/01 زمين) نمي‌تواند گرماي زيادي را به دام بياندازد. بدين دليل هم‌اكنون سطح آن براي بقاي گونه‌هاي حيات بر پايه‌ي آب/‌كربن بيش از حد سرد است.

پی نوشت:

فضاپيماي مأموريت سپيده: Dawn Mission Spacecraft
انتقال دوپلري عرضي: Transverse Doppler Shift
چرخش رجعي: Retrograde
آلبدو: Albedo



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

یک دیدگاه