مشتری، غول گازی منظومه شمسی

ایران اکازیون:مشتری، بزرگترین سیاره در منظومه شمسی است برای تصور بزرگی آن باید بگوییم که اندازه ی این سیاره به تنهایی دو برابر تمام سیاره های این منظومه و حجم آن حدود ۱۳۰۰ برابر کره زمین است، قدرت گرانش سیاره مشتری بسیار قوی بوده و در این مورد نیز سکوی اول را در بین سیارات دارد. در این مقاله هفت نکته ی مهم در خصوص این سیاره ی غول پیکر را با هم مرور می کنیم:

۱- سیارات منظومه شمسی دو گروه هستند، گروه اول سیارات نزدیک هستند که شامل عطارد، ناهید، زمین و مریخ است. این چهار سیاره بسیار کوچک هستند، سطح خشک و خاکی دارند، اتمسفر گازی اطراف این سطح خشک را پوشانده به‌طوری‌که می‌شود روی سطح آنها ایستاد. ما الان روی سطح زمین زندگی و از اتمسفر زمین تنفس می‌کنیم. چهار سیاره دوم یعنی مشتری، زحل، اورانوس و نپتون، بسیار بزرگ هستند که به اینها غول‌های منظومه شمسی می‌گویند. از بین این چهار تا، مشتری از همه بزرگ‌تر است. مشتری بزرگ‌ترین سیاره است حدود ٩٩,٨ درصد جرم منظومه شمسی در درون خورشید است، دو دهم درصد دیگر بین سیارات تقسیم شده که از آن دو دهم درصد بیش از یک‌دهم درصد در مشتری است، یعنی بقیه اجرام منظومه شمسی شامل هفت سیاره دیگر، دنباله‌دارها، شهاب‌سنگ‌ها، سیارک‌ها را روی هم بگذاریم، جرمشان از جرم مشتری کمتر می‌شود.

۲- مشتری بزرگ‌ترین سیاره منظومه شمسی است، در واقع یک ستاره نارس است، شاید اگر جرمش مقداری بیش از این بود، می‌توانست به یک ستاره تبدیل شود. جرم مشتری درحال‌حاضر یک‌هزارم جرم خورشید است. مشتری غول بسیار بزرگی از گاز است که ترکیباتش تقریبا مثل خورشید است، یعنی سهم هیدروژن و هلیوم آن مثل خورشید است، اما چون جرمش کم بوده، نتوانسته دما را در مرکزش آنچنان بالا ببرد که واکنش‌های هسته در آن روی دهد.

۳- مشتری تعداد زیادی قمر دارد، حتی می‌توان چهار تا از این قمرها را به‌ راحتی با یک دوربین چشمی معمولی در آسمان دید. اینها همان قمرهای معروف گالیله‌ای هستند. این قمرها از لحاظ تاریخی هم بسیار مهم هستند. وقتی گالیله با استفاده از تلسکوپ، به مشتری نگاه کرد، متوجه شد چهار نقطه روشن در اطراف این سیاره است که هیچ‌ وقت از آن دور نمی‌شوند. او با رصدهای مداوم متوجه شد این نقاط به دور مشتری می‌چرخند و به‌ همین‌ دلیل مدعی شد همه‌ چیز به دور زمین نمی‌چرخد و ممکن است بعضی چیزها به دور مشتری بچرخند. علاوه بر این، همه تصور می‌کنند فقط سیاره زحل حلقه دارد، در صورتی که مشتری هم تعدادی حلقه دارد، اما حلقه‌های مشتری خیلی رقیق هستند و به‌ راحتی دیده نمی‌شوند. نخستین باری که فضاپیماها به مشتری نزدیک شدند، توانستند حلقه‌های مشتری را مشاهده کنند.

۴- در مرکز مشتری یک تکه بزرگ صخره‌ای از مواد سخت و سنگین با دمایی در حدود ١٠‌ هزار کلوین وجود دارد. اگر دما در آنجا در حدود ١٠ تا ١۵‌ میلیون کلوین بود، واکنش‌های هسته‌ای شروع و مشتری مثل خورشید منبع نور می‌شد. البته این به این معنا نیست که مشتری درخشش ندارد، مشتری چند برابر نوری را که از خورشید می‌گیرد، تابش می‌کند. البته بیشتر این نور یعنی نور خود مشتری، در ناحیه فروسرخ است که به دلیل انقباض گرانشی مشتری به وجود می‌آید. مشتری به‌ کندی در حال انقباض است و انرژی گرانشی خودش را به انرژی حرارتی تبدیل می‌کند. گازهای جو مشتری گرم می‌شوند و در اثر این دما می‌درخشند. مشتری در آسمانِ زمین، بعد از خورشید و ماه و ناهید، چهارمین جسم درخشان آسمان است.

دقیقا نمی‌دانیم مرکز مشتری از چه چیزهایی ساخته شده است، اما می‌توانیم آن را مدل‌سازی کنیم. مدل‌هایی که ما داریم، در نهایت به ما می‌گوید مواد درون مشتری باید به صورت بسیار‌بسیار فشرده باشند که ما به چنین ماده‌ای، اصطلاحا ماده واگَن می‌گوییم، یعنی ماده‌ای که ذرات در آن کوانتومی شده‌اند و در اثر این نیروهای کوانتومی، دیگر گرانش نمی‌تواند آنها را جذب کند. تفاوت عمده مشتری و خورشید در این است که خورشید یک منبع تولید انرژی دارد، یعنی یک موتور هسته‌ای دارد که در مرکزش انرژی تولید می‌کند و این انرژی باعث می‌شود گاز خورشید خیلی داغ‌تر از گاز مشتری باشد. همین گاز داغ وقتی می‌خواهد منبسط شود، در مقابل گرانش بسیار قوی خورشید مقاومت می‌کند.

۵- سطح مشتری حالتی بین حالت گاز و مایع است. روی سطح مشتری چندین خط می‌بینیم. از آنجا که مشتری گاز است، همه‌ جای آن با سرعت یکسان نمی‌چرخد، یعنی مثل زمین یک جسم صُلب و خشک نیست که کاملا به طور یک‌ تکه دور خودش بچرخد. استوای مشتری نسبتا تند می‌چرخد و قطب‌های آن کندتر. به این نوع حرکت، حرکت دورانی دیفرانسیلی می‌گویند و همین اختلاف سرعت دوران باعث می‌شود خط‌هایی روی مشتری پدیدار شود. این خط‌ها را به‌ راحتی می‌شود دید، حتی این اختلاف سرعت دوران باعث شده گرداب‌هایی از گاز در سطح مشتری به وجود بیاید. یکی از این گرداب‌ها که خیلی بزرگ است و به‌راحتی هم با دوربین‌های آماتوری و کوچک دیده می‌شود، چشم مشتری یا لکه قرمز مشتری نام دارد که یک گرداب کاملا پایداری است و عمر بسیار طولانی دارد و رصدهایی که فضاپیماها از فاصله نزدیک انجام دادند نشان می‌دهد این گرداب که دور خودش می‌چرخد، در اثر حرکت دورانی دیفرانسیلی به وجود آمده است.

۶- قسمت عمده جرم مشتری، هیدروژن (مثل خورشید) است. دلیل این موضوع گازهایی است که در آن سحابی اولیه سازنده منظومه شمسی وجود داشت. چون در جاهای مختلف، دماهای گاز ممکن است متفاوت باشد، این هیدروژن با رنگ‌های مختلف دیده می‌شود. معمولا باید قرمز دیده شود، چون خط شاخص هیدروژن، به رنگ قرمز دیده می‌شود اما در جاهای مختلف ممکن است به رنگ‌های مختلف دیگری هم دیده شود.

۷- اگر مشتری نبود حیات روی زمین آن‌ چنان تکوین پیدا نمی‌کرد، یعنی محیط سالم و امنی برای حیات نبود، دلیل عمده‌اش این است که بعد از پیدایش منظومه شمسی و تشکیل سیارات بزرگ، یعنی بعد از تشکیل این هشت سیاره بزرگ، مقداری از ماده داخل منظومه شمسی به صورت ذرات ریز و درشت سنگ باقی مانده است، بعضی از اینها خیلی کوچک هستند به‌گونه‌ای که وقتی به زمین برخورد می‌کنند، مثل یک شهاب می‌سوزند و از بین می‌روند، بعضی از آنها واقعا بزرگ هستند و ما آنها را به شکل سیارک می‌بینیم، یعنی واقعا مثل یک سیاره به دور خورشید می‌چرخند.

حضور مشتری اینجا باعث شده است مقدار زیادی از این سیارک‌ها از جایی که ما هستیم فاصله بگیرند، هم‌ اکنون بخش قابل‌ توجهی از این سیارک‌ها، حد فاصل بین مریخ و مشتری قرار گرفته‌اند که به آن کمربند سیارک‌ها می‌گوییم. میدان گرانشی مشتری که بسیار هم به‌ نسبت قوی است، در منظومه شمسی چون جرم بسیار بزرگی دارد، باعث شده اینها به آن سمت بروند و آنجا در یک نواری حدفاصل بین مریخ و مشتری متمرکز شوند و اگر چنین سیارک‌هایی به ما نزدیک بودند شانس برخوردشان خیلی زیاد بود، احتمال داشت همان روزهای اولیه پیدایش حیات، حیات را روی زمین از بین می‌بردند.

محمدتقی میرترابی. دانشیار دانشکده فیزیک/ روزنامه شرق

سایت علمی بیگ بنگ / منابع بیشتر: dailymail , Jupiter , space

  Atmosphere of Jupiter , NASA