پنج‌شنبه 27 ميزان|مهر 1396 برابر با 19 اکتوبر 2017

طول یک شبانه‌روز در سیاره‌های گازی منظومۀ شمسی



 28 دلو|بهمن 1394

 

 سیاره مشتری یا برجیس بزرگترین سیارۀ منظومه شمسی است

در منظومۀ شمسی چهار سیارۀ سنگی - عطارد، زهره، زمین و مریخ ـ داریم؛ سیاره‌هایی که می‌توان بر سطح آن‌ها فرود آمد. اما پس از مریخ قلمرو سیارات گازی - بزرگترین سیارات منظومه شمسی - آغاز می‌شود؛ ما هرگز نمی‌توانیم بر سطح این دنیای گازی فرود آیم. با وجود آن برای ما جالب خواهد بود، بدانیم طول شب و روز در سطح این دنیاها چه‌قدر است و اگر یک سفر مجازی داشته باشیم، با چه رویدادهایی در جریان شب و روز روبه‌رو خواهیم شد.

مشتری

مشتری، برجیس یا زئوس، خدای خدایان یا پادشاه آسمان و آذرخش است. از نظر فاصله پنجمین سیاره و از نظر اندازه بزرگترین سیاره در قلمرو منظومۀ شمسی محسوب می‌شود. مشتری به حدی بزرگ است که در بعضی موارد اخترشناسان او را ستارۀ ناکام می‌خوانند؛ زیرا مانند خورشید عمدتاً از گاز هایدروجن و هیلیوم تشیکل شده و اگر ده درصد جرم خورشید را می‌داشت - 0.2 درصد جرم خورشید را دارد - واکنش هسته‌یی در مرکز آن رخ می‌داد و مانند یک ستاره می‌درخشید و آن‌گاه ما در منظومۀ شمسی دو ستاره می‌داشتیم.

مشتری چنان در تحولات زمین نقش مهمی داشته که با قاطعیت می‌توان گفت بدون این سیاره امکان شکل‌گیری حیات در زمین بسیار کم بود. شاید تصور عموم این باشد که چون مشتری بزرگترین سیارۀ منظومه است، پس حتماً طول شب و روز در سطح آن باید بسیار زیاد است؛ اما برعکس یک شبانه‌روز در سطح مشتری دقیقاً 9 ساعت 55 دقیقه و 30 ثانیه است. بدین معنا که یک شبانه‌روز مشتری کمتر از یک‌دوم طول شب و روز زمین است. سرعت گردش مشتری 12.6 کیلومتر در ثانیه است؛ در حالی که گردش زمین به دور محورش، 465 متر در ثانیه می‌باشد.

اگر در استوای مشتری ایستاده باشید، سرعت گردش این سیاره به حدی قوی است که طوفان‌های بسیار شدید و خشن شما را در کمتر از یک دقیقه نابود می‌سازد. وقتی با یک تلسکوپ به سیارۀ برجیس نگاه کنید، سطح آن را سراسر طوفان‌ها و گردبادهایی پوشانده که در اثر شدت زیاد مانند کمربندهای پهن و وسیع در جهت‌های مخالف هم در گردش اند. اما چون برجیس یک دنیای گازی است، سرعت گردش آن از استوا تا قطب‌ها بسیار متفاوت است. این ماهیت دنیاهای گازی به شمول ستاره‌ها است.

خورشید نیز تمام بخش‌هایش با سرعت‌های متفاوت به دور محورش می‌چرخد. به علت این تغییر سرعت، سرعت گردش قطب‌ها 5 دقیقه طولانی‌تر از استوای مشتری است. به همین خاطر اخترشناسان در مطالعه سطح مشتری از سه سیستم به عنوان چوکات استفاده می‌کنند. ما نیز برای تعیین طول شب و روز عرض‌های جغرافیایی 10 درجۀ شمالی تا 10 درجۀ جنوبی برجیس را در نظر می‌گیریم، زیرا کمترین دورۀ گردش را در این قسمت‌ها دارد و به 9 ساعت و 50 دقیقه و 30 ثانیه می‌رسد. اگر در این سفر مجازی روزی در سطح مشتری از خواب بلند شوید می‌بینید که طلوع و غروب خورشید در هر قسمت آن کمتر از 10 ساعت طول می‌کشد و در یک کلام طول یک سال مشتری با 12 سال در زمین برابر می‌باشد.

سیاره زحل یا کیوان که اقمار بسیار جالب و مناسبی برای شکل گیری حیات به دور خود دارد

زحل

کیوان، زحل یا ساتورن همه نام خدای بزرگ کشاورزی و جمع‌آوری محصولات در اساطیر رومی است. زحل بدون شک زیباترین سیاره در میان سیارات منظومۀ شمسی می‌باشد. از نظر اندازه دومین سیارۀ بزرگ و از نظر فاصله ششمین سیارۀ در قلمرو خورشید است. به دور زحل چنان حلقه‌های زیبایی وجود دارد که نظیر آن تا کنون به دور هیچ سیارۀ گازی دیگری دیده نشده، هرچند همۀ سیارات گازی به دور خود حلقه دارند و به همین دلیل اخترشناسان لقب ارباب حلقه‌ها را به زحل داده اند.

وضعیت شب و روز در سیارۀ زحل با مشتری چندان تفاوتی ندارد. یعنی با این که زحل یک سیارۀ گازی بزرگ است، اما با سرعت 9.8 کیلومتر در ثانیه به دور محورش می‌چرخد. بنابرین یک دور کامل - یک شب و روز در زحل 10 ساعت و 33 دقیقه است. پس یک شبانه‌روز در زحل کمتر از نصف شب و روز زمین است. گردش سریع در زحل باعث ایجاد طوفان‌های بسیار شدید و خشن می‌شود. اما در قطب شمال آن یک گردباد به شکل هشت ضلعی و در قطب جنوب آن یک گردباد به شکل طوفان، همیشه در حال وزیدن است. این تفاوت‌ها در وضعیت آب‌و‌هوا در زحل نشان می‌دهد که این سیارۀ گازی هم از قطب تا استوا با سرعت‌های متفاوت به دور محورش می‌چرخد. 

یک سال یا یک دور کامل زحل به دور خورشید با 24 سال زمین برابر است. سیارات گازی هرچند مکان مناسبی برای زنده‌گی بشر نیستند، اما به دور این سیارات اقماری وجود دارند که امکان حیات برای نسل‌های بعدی بشر را می‌دهد. در حال حاضر سفینۀ فضایی کاسینی به دور زحل، اقمار این دنیای گازی را مطالعه می‌کند؛ تا شاید بتواند اثری از موجودات آبزی را در دل اقیانوس‌های انسلادوس و چندین قمر یخی دیگر زحل کشف کند.

سیاره اورانوس به احتمال زیاد در اوایل شکل گیری بر اثر برخورد یک جسم آسمانی حالا از بالا به پایین به دور محورش می چرخد

اورانوس

وقتی به سیارۀ گازی آبی‌رنگ اورانوس می‌رسیم، پرسش دربارۀ طول شب و روز یک کمی پیچیده و عجیب می‌شود، می‌دانید چرا؟ چون اورانوس تنها سیاره‌یی است که کاملأ به یک پهلو خوابیده و قطب‌هایش به ترتیب به سمت خورشید قرار می‌گیرند. یعنی در استوای این سیاره برخلاف دیگر سیارات شب و روز اتفاق نمی‌افتد. اما گردش اورانوس به دور محورش 17 ساعت و 14 دقیقه و 24 ثانیه را در بر می‌گیرد که حدود 30 درصد کمتر از یک شب و روز در زمین است.

با این حال می‌توان گفت که طول شب و روز در اورانس با یک شبانه‌روز زمین نسبت به دیگر سیارات گازی نزدیک‌تر است. دربارۀ وضعیت شب و روز در اورانوس کمی دقت کنید. چون اورانوس به پهلو خوابیده و یا محور چرخشش بیش از 97 درجه به سمت استوای خورشید خمیده‌گی دارد. بنابرین خورشید در اکثر نقاط این سیاره در شبانه‌روز اصلاً دیده نمی‌شود. به گونۀ دیگر در طی یک سال گردش اروانوس به دور خورشید، گاهی قطب شمالش و گاهی نیز قطب جنوبش به سمت خورشید قرار می‌گیرد. به زبان ساده‌تر وقتی در یک قطب اورانوس «تابستان» جریان دارد، بدین معنی که 42 سال تمام در آن قطب روز جریان دارد و خورشید هرگز غروب نمی‌کند. اما در قطب دیگر اورانوس هم‌زمان «زمستان» و شب به مدت 42 سال حکم‌فرما است. حالا اگر شخصی در استوای اورانوس قرار داشته باشد، خورشید را به مدت 42 سال بدون این که از افق بالاتر برود می‌بیند و افق دیگرش تاریک تاریک است. با وجود این می‌توان گفت که یک شبانه‌روز در اورانوس - از یک طلوع تا غروب خورشید - 84 سال زمان می‌برد. پس یک شبانه‌روز اورانوس با این تعریف با 84 سال ما زمینی‌ها برابر است.

همانند دیگر سیارات گازی، اورانوس هم در عرض‌های مختلف جغرافیایی با سرعت متفاوت اما بسیار سریع به دور محورش می‌چرخد. اورانوس از نظر فاصله هفتمین و از نظر اندازه سومین سیارۀ بزرگ در منظومه شمسی ما است. به علت ترکیب انبوه یخ در ساختار اورانوس، بهتر است بگوییم اورانوس یک سیارۀ یخی است تا گازی. اما یخ در سطح اورانوس سخت و سفت نه بل‌که به شکل دانه‌های ریز در لایه‌های مختلف اتموسفیری‌ اش وجود دارد. اورانوس تنها سیاره‌یی است که نامش برگرفته از اساطیری یونانی به نام خدای آسمان‌ها یا بهشت می‌باشد. اورانوس هم مانند دیگر سیارات گازی به دور خود، حلقه و ده‌ها قمر دارد.

سیاره نپتون دنیای یخی- گازی که هنوز اسرار زیادی در درون خود پنهان دارد

نپتون 

حال نوبت نپتون، یکی از جذاب‌ترین سیارات گازی - یخی در منظومۀ شمسی است. این‌جا هم وضعیت یک شبانه‌روز با شب و روز دیگر سیارات کمی تفاوت دارد و در واقع پیچیده است. به گونۀ مثال حرکت نپتون به دور محورش 16 ساعت و 6 دقیقه و 36 ثانیه است؛ اما چون نپتون یک سیارۀ گازی - یخی است، قطب‌هایش نسبت به استوا سریع‌تر به دور محور می‌چرخند. یک دور کامل در استوای نپتون تا 18 ساعت و در قطب‌هایش تا 12 ساعت است. این تفاوت در مدت زمان شب و روز، وجه مشخصۀ نپتون شده است. به همین خاطر در سطح اورانوس بادها با سرعت وحشتناکی همیشه در حال وزیدن اند.

جالب‌تر این که محور گردش نپتون 28 درجه به سمت استوای خورشید خمیده است و در نتیجه در نپتون هم مانند زمین و مریخ فصل‌های مختلف حکم‌فرما است و به خاطر همین شباهت‌اش با زمین، تغییرات در طول شب و روز طی یک سال نپتون بسیار شدید نیست. نپتون از خورشید تقریباً 4.5 میلیارد کیلومتر فاصله دارد. در حالی که زمین 150 میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارد. بنابرین یک سال نپتون یا یک دور کاملش به دور خورشید با 165 سال زمین برابر است. پس تصور کنید یک فصل در نپتون حدود 40 سال زمینی دوام دارد.

حال که تفاوت‌ها در مدت‌زمان یا وضعیت شب و روز در سیارات منظومۀ شمسی را بررسی کردیم، اندازه‌گیری یا حتا تعریف یک شبانه‌روز در سطح یک سیاره به پیمانه یا شاخصی ارتباط دارد که بر اساس آن شما شب و روز را برای خود تعریف می‌کنید. در ضمن در تعریف شب و روز در یک سیاره، چرخۀ فصل‌ها و موقعیت شما در هر عرض جغرافیایی همان سیاره تعیین‌کننده می‌باشد. همان‌گونه که انشتین گفته بود، زمان با شخص ناظر ارتباط نسبی دارد. پس با توجه به معیارهای شما در اندازه‌گیری شب و روز، طول شب و روز و حتا تعریف این رویداد در این همه دنیاهای متفاوت منظومۀ شمسی با تعریف یک شخص دیگر متفاوت است. وقتی در سطح یک سیارۀ دیگر - نه در زمین - ایستاده اید، بدانید که برداشت شما از شب و روز - بر اساس زمان در زمین و منطقۀ جغرافیایی یا ساعت جهانی، خیلی گیج کننده و عجیب است. شب و روز خوش و عاری از رویداد داشته باشید.