المشتري
هذه المقالة عن كوكب المشتري في علم الفلك؛ إن كنت تبحث عن وظيفة المشتري في مجال الموضة، فانظر مشتري (موضة).
المُشْتَرِي | |||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
التسميات | |||||||||||||||||||||||
اللفظ | تلفظ بالإنگليزية: // | ||||||||||||||||||||||
خصائص المدار[4][5] | |||||||||||||||||||||||
الدهر | J2000 | ||||||||||||||||||||||
الأوج | 816,520,800كم
أو 5.458104 وحدة فلكية |
||||||||||||||||||||||
الحضيض | 740,573,600 كم أو 4.950429 وحدة فلكية |
||||||||||||||||||||||
نصف المحور الرئيسي | 778,547,200 كم أو 5.204267 وحدة فلكية |
||||||||||||||||||||||
الشذوذ المداري | 0.048775 | ||||||||||||||||||||||
فترة الدوران | 4,331.57 يوم 11.85920 سنة للمشتري 10,475.8 يوم شمسي[1] |
||||||||||||||||||||||
الفترة الإقترانية | 398.88 يوم[2] | ||||||||||||||||||||||
متوسط السرعة المدارية | 13.07 كم/ثا[2] | ||||||||||||||||||||||
زاوية وسط الشذوذ | 18.818° | ||||||||||||||||||||||
الميل المداري | 1.305° بالنسبة لمسار الشمس 6.09° بالنسبة لخط الاستواء 0.32° بالنسبة إلى مستو ثابت[3] |
||||||||||||||||||||||
زاوية نقطة الاعتدال | 100.492° | ||||||||||||||||||||||
زاوية الحضيض | 275.066° | ||||||||||||||||||||||
الأقمار | 67 قمرا | ||||||||||||||||||||||
الخصائص الفيزيائية | |||||||||||||||||||||||
متوسط نصف القطر | 69,911 ± 6كم[6][7] | ||||||||||||||||||||||
نصف القطر الإستوائي | 71,492 ± 4 كم [6][7] 11.209 مرة من الأرض |
||||||||||||||||||||||
نصف القطر القطبي | 66,854 ± 10 كم [6][7] 10.517 من الأرض |
||||||||||||||||||||||
التفلطح | 0.06487 ± 0.00015 | ||||||||||||||||||||||
مساحة السطح | 6.1419×1010 كم2 [7][8] | ||||||||||||||||||||||
الحجم | 1.4313×1015 كم3 [2][7] | ||||||||||||||||||||||
الكتلة | 1.8986×1027 كغ [2][9] | ||||||||||||||||||||||
متوسط الكثافة | 1.326 غ/سم3 [2][7] | ||||||||||||||||||||||
جاذبية السطح | 24.79 م/ثا2 [2][7] | ||||||||||||||||||||||
سرعة الإفلات | 59.5 كم/ثا[2][7] | ||||||||||||||||||||||
مدة اليوم الفلكي | 9.925ساعة [10] | ||||||||||||||||||||||
سرعة الدوران | 12.6 كم/ثا | ||||||||||||||||||||||
المطلع المستقيم القطبي الشمالي | 268.057° | ||||||||||||||||||||||
الميلان القطبي | 64.496°[6] | ||||||||||||||||||||||
بياض | 0.343 | ||||||||||||||||||||||
الحرارة | yes | ||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||
الغلاف الجوي | |||||||||||||||||||||||
الضغط السطحي | 20–200 كيلوباسكال [11] | ||||||||||||||||||||||
مقياس الارتفاع | 27 كم | ||||||||||||||||||||||
العناصر |
|
||||||||||||||||||||||
تعديل |
المشتري خامس الكواكب بعداً عن الشمس وأكبر كواكب المجموعة الشمسية.[14] وهو عملاق غازي وكتلته أقل بقليل من 1/1000 من كتلة الشمس، لكنها تساوي ثلثي كتلة مجموع باقي كواكب المجموعة. ويضم تصنيف العمالقة الغازية كل من زحل وأورانوس ونبتون إضافةً إلى المشتري. ويطلق على هذه الكواكب الأربعة اسم الكواكب الجوفيانية.
يتكون المشتري بشكل رئيسي من الهيدروجين، ويشكل الهيليوم أقل بقليل من ربع كتلته. وفي الغالب يحتوي على نواة صخرية تتكون من عناصر أثقل. شكل المشتري كروي مفلطح بسبب سرعة دورانه الكبيرة. يظهر الغلاف الجوي الخارجي تمايزاً واضحاً لعدة نطاقات في خطوط طول مختلفة. مما يؤدي إلى الاضطراب والعواصف على طول هذه الحدود. كما تتشكل نتيجة هذه إحدى المعالم المميزة للمشتري وهي البقعة الحمراء العظيمة وهي عاصفة عملاقة معروفة على الأقل منذ القرن السابع عشر عندما تم رصدها لأول مرة بالمرقاب. يحيط بهذا الكوكب نظام حلقات خافت، وحقل مغناطيسي قوي. كما يوجد 67 قمراً تدور حوله[15]، منهم أربعة أقمار كبيرة تدعى بأقمار غاليليو وكانت قد اكتشفت من قبل غاليلو غاليلي سنة 1610. يملك أكبر هذه الأقمار غانيميد قطراً أكبر من قطر كوكب عطارد.
أرسلت عدة بعثات فلكية لاستكشاف المشتري معظمها خلال بداية برنامجي بيونير وفوياجر وفيما بعد بواسطة مركبة غاليليو المدارية. وآخر مركبة حلقت فوق المشتري كانت نيوهورايزونز سنة 2007. وقد استخدم هذا المسبار جاذبية المشتري لتسريعه لمتابعة رحلته نحو بلوتو. تستهدف الرحلات المستقبلية للمشتري والكواكب الجوفيانية استكشاف احتمال وجود محيط سائل تحت الغطاء الجليدي للقمر أوروبا.
محتويات
البنية
يتكون المشتري بشكل أساسي من مواد في الحالة الغازية والسائلة وهو أكبر الكواكب العملاقة في المجموعة الشمسية. يبلغ قطره عند خط الاستواء 142,984 كم وكثافته 1.326 غ/سم3 مما يجعله ثاني الكواكب الغازية من حيث الكثافة بعد كوكب نبتون، مع العلم أن كثافته أقل من كثافة أي من الكواكب الصخرية الأربعة في المجموعة الشمسية.التركيب
يتكون الغلاف الجوي العلوي للمشتري من حوالي 88–92% من الهيدروجين و8–12% من الهيليوم. وهذه النسبة هي نسبة حجمية أو نسبة عدد مولات الجزيء. لكن بما أن كتلة ذرة الهيليوم حوالي 3 أضعاف كتلة ذرة الهيدروجين، فإن النسبة تتغير عند التعبير عنها كنسبة مئوية كتلية، ليصبح تركيب المشتري حوالي 75% هيدروجين و24% هيليوم والباقي عبارة عن مواد مختلفة. تحتوي الطبقة الداخلية من الغلاف الجوي على مواد بكثافة أعلى وتكون النسبة الكتلية لهذه المواد حوالي 71% هيدروجين و24%هيليوم و5% مواد مختلفة. يحتوي الغلاف الجوي على كميات ضئيلة من الميثان وبخار الماء والأمونيا ومركبات السيليكون. وهناك أيضاً أثار للكربون والإيثان وكبريتيد الهيدروجين والنيون والأكسجين والكبريت والفوسفين. أما الطبقة الأبعد من الغلاف الجوي فتحتوي على بلورات متجمدة من الأمونيا..[16][17] كما تبين من خلال الفحص بالأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية وجود أثار للبنزين ومركبات هيدروكربونية أخرى.[18]تتطابق نسبة الهيدروجين والهيليوم في الغلاف الجوي بشكل كبير مع تركيب السديم الشمسي الابتدائي وفق النموذج النظري. وتبلغ كمية النيون في الغلاف الجوي العلوي حوالي 20 جزءاً في المليون وتساوي هذه الكمية عشر ماهو موجود في الشمس.[19] كما أن الهيليوم مستنفذ على الرغم من أن نسبته تساوي 80% مما تحويه الشمس، ويعتقد أن سبب استنفاذ الهيليوم هو هطوله إلى داخل الكوكب.[20] أما تركيز الغازات الخاملة في المشتري فهي ما بين ضعفين إلى ثلاثة أضعاف مماهي عليه في الشمس.
يعتقد بالاستناد إلى التحليل الطيفي أن تركيب زحل يشابه إلى حد كبير تركيب المشتري، في حين أن تركيب الكوكبين الغازيين الآخريين مختلف من حيث نسبة الهيدروجين-هيليوم.[21] ومن الجدير بملاحظته أن وفرة العناصر الأثقل في الكواكب الأبعد من المشتري غير واضحة تماماً بسبب النقص في المسابير الداخلة للغلاف الجوي لهذه الكواكب.
الكتلة
يظهر النموذج النظري للمشتري، أنه في حالة كان المشتري يملك كتلة أكبر مماهي عليه فإن ذلك سيؤدي إلى انكماشه.[26] فمن أجل تغير قليل في كتلة المشتري فإن تغير نصف القطر لن يكون ملحوظا حتى يصل إلى قيمة أكبر من 500 ضعف كتلة الأرض أو 1.6 من كتلة المشتري،[26] فإن داخل الكوكب سينضغط بشكل أكبر مماهو عليه بسبب زيادة تأثير قوة الجاذبية مما سيؤدي إلى تناقص حجم الكوكب على الرغم من الزيادة في كثافة المادة. لذلك يعتقد أن القطر الكبير للمشتري ناتج عن تركيبه والتاريخ التطوري للكوكب. ومن شأن عملية الانكماش أن تستمر الزيادة في الكتل حتى يتم الوصول إلى نقطة الاشتعال النجمي كما هو الحال في ارتفاع كتلة الأقزام البنية والتي تبلغ كتلتها حوالي 50 ضعفا من كتلة المشتري.[27] ومن غير المعروف فيما إذا كانت العمليات التي تؤدي إلى نشوء كواكب مثل المشتري مشابه لتلك العمليات التي تؤدي إلى نشوء أنظمة نجمية متعددة.
وعلى الرغم من أن المشتري يحتاج إلى 75 ضعفا من كمية الهيدروجين المتواجدة فيها ليبدأ في عملية حرقه واشتعاله، إلا أنه نصف قطر أصغر قزم أحمر أكبر بـ 30% فقط من كتلة المشتري.[28][29] ويبقى المشتري مع ذلك يصدر حرارة إلى الخارج أكثر مما يستقبل من الشمس، وكمية الحرارة التي يصدرها داخل الكوكب تعادل كمية الحرارة الكلية التي يستقبلها من الشمس. وقد يرجع ذلك إلى آلية كلفن هلمهولتز.[30].[31] كان المشتري عند تشكله أكثر حرارة وقطره يعادل ضعفي قطره الحالي.[32]
البنية الداخلية
يرتبط عدم اليقين من النموذج بسبب هامش الخطأ في قياسات البارامترات، ومن هذه البارامترات معاملات الدوران (J6) والتي تستخدم لقياس عزم الجاذبية الكوكبي، ونصف القطر الاستوائي للمشتري، ودرجة الحرارة عند الضغط 1 بار. من المخطط إطلاق مهمة جونو سنة 2011، ومن المتوقع لهذه المهمة أن تقترب من قيم هذه البارامترات. وبذلك سيتم إحراز تقدم حول مسألة نواة المشتري.[35]
تحاط النواة بطبقة من الهيدروجين المعدني والتي تمتد إلى حوالي مسافة 78% من نصف قطر الكوكب.[30] وتتساقط قطرات من المطر المؤلف من الهيليوم والنيون في هذه الطبقة. وتوجد وفرة من هذين العنصرين في الغلاف الجوي العلوي.[20][36]
وتتوضع طبقة من غاز الهيدروجين فوق الهيدروجين المعدني، وتكون درجة الحرارة عند هذا العمق أعلى من الدرجة الحرجة وتساوي للهيدروجين 33 كلفن فقط.[37] وفي هذه الحالة لايمكن التمييز بين الحالة السائلة والغازية ويسمى السائل في هذه المرحلة بالسائل فوق الحرج. على أي حال من الأسهل معاملة الهيدروجين كغاز يمتد من الطبقات العليا للغلاف الجوي إلى طبقات الغيوم على ارتفاع 1000 كم، وكسائل في الطبقات الأدنى على الرغم من عدم وجود حدود فيزيائية تفصل بينهما.[38][39]
تزداد درجة الحرارة والضغط باضطراد عند التوجه باتجاه النواة. ويعتقد أن الحرارة تصل لـ 1000 كلفن والضغط 200 غيغا باسكال في مناطق تحول طوري حيث تكون حرارة الهيدروجين خلف النقطة الحرجة ويصبح هيدروجين معدني. في حين تصل الحرارة في النواة إلى 36000 كلفن والضغط بين 3000 إلى 4500 كلفن.[30]
الغلاف الجوي
- مقالة مفصلة: جو المشتري
طبقات الغيوم
تنتج الألوان البنية والبرتقالية لغيوم المشتري من تقلبات العناصر المكونة لها والتي تتغير ألوانها عندما تتعرض للأشعة الفوق بنفسجية القادمة من الشمس. ولكن لايزال التركيب الأكيد لمكونات هذه الغيوم غير مؤكد، ولكن يعتقد أن هذه المركبات عبارة عن مركبات الفوسفور أو الكبريت أو الهيدروكربونات.[30][45] وتعرف المركبات الملونه بحوامل الألوان والتي تمتزج بالطبقة السفلية الكثيفة والأكثر سخونة، وتحدث هذه المناطق عندما يزداد الحمل الخليوي مؤدياً إلى تشكل بللورات الأمونيا والتي بدورها تخفي الطبقات السفلية عن النظر.[46]
يملك المشتري انحرافا محوريا قليلا، مما يعني أن منطقة القطبين تتلقى دائماً أشعة شمسية أقل مما تتلقاه المنطقة الاستوائية. فيكون انتقالالحمل الحراري ضمن المناطق الداخلية أكثر فعالية مما هو عليه في منطقة القطبين، ويعتقد أن هذا يؤدي إلى توازن في حرارة طبقات الغيوم.[22]
البقعة الحمراء العظيمة ودوامات أخرى
- مقالة مفصلة: البقعة الحمراء العظيمة
شكل هذه البقعة على شكل قطع ناقص وتدور بعكس عقارب الساعة وتتم دورة كاملة كل ست أيام.[52] وتبلغ أبعاد البقعة الحمراء العظيمة 24–40,000 كمX 12–14,000 كم، وبالتالي هي كبيرة بمافيه الكفاية لتستطيع أن تسع كوكبين أو ثلاث كواكب بقطر الأرض.[53] ويبلغ أقصى ارتفاع للعاصفة 8كم فوق السحب المحيطة بها.[54]
مثل هذه العواصف أمر شائع في الكواكب الغازية بسبب اضطرابات الغلاف الجوي، فيملك المشتري أيضاً بقعاً بيضاءَ وبقعاً أخرى بنية بيضوية الشكل أيضاً. وتميل البيضاء إلى أن تتواجد في السحب الباردة نسبياً في طبقات الغلاف الجوي العليا. أما البنية فهي أكثر حرارة وتتواجد ضمن طبقات الغيوم العادية. ويمكن أن تمتد هذه العواصف لعدة ساعات وحتى عدة قرون.
كانت هناك أدلة قوية على أن البقعة الحمراء هي عبارة عن عاصفة وليست من الملامح التضاريسية للكوكب وحتى قبل أن يثبت فوياجر أنها عاصفة. فهذه البقعة تدور بشكل تفاضلي بشكل يناسب دوران الغلاف الجوي الكلي، وأحياناً تكون أسرع وأخرى أبطأ. وقد تم رصد دورانها حول الكوكب خلال سجلات تأريخها العديد من المرات بالنسبة لأي ثابت تحتها.
رصد في سنة 2000 تغيرات في ملامح الغلاف الجوي في النصف الجنوبي من الكوكب، وكانت تشبه في المظهر البقعة الحمراء العظيمة لكنها أصغر منها. وقد نشأت هذه العاصفة من عدة عواصف بيضاء صغيرة، وقد لوحظت هذه العواصف سنة 1938. وقد دمجت هذه العواصف البيضاء بعاصفة واحدة وازدادت كثافتها وتغير لونها من الأبيض إلى الأحمر ويطلق عليها اسم البقعة الحمراء الصغيرة..[55][56][57]
حلقات المُشْتَرِي
- مقالة مفصلة: حلقات المشتري
الغلاف المغناطيسي
- مقالة مفصلة: الغلاف المغناطيسي للمشتري
يتسبب التفاعل ما بين الغلاف المغناطيسي للمشتري والرياح الشمسية حصول انحناء صدمي، مما يؤدي إلى إحاطة الغلاف المغناطيسي للمشتري بفاصل مغناطيسي متوضع على الحافة الداخلية للغمد المغناطيسي. تتفاعل الرياح الشمسية مع الغلاف المغناطيسي في هذه المنطقة مسببة تمدد الغلاف المغناطيس في الجزء المواجه للرياح والذي يمتد للخارج ليصل إلى حدود مدار زحل. يتوضع أربع أكبر أقمار للمشتري ضمن الغلاف المغناطيسي، مما يجعلهم محميين من الرياح الشمسية.[30]
يعتبر الغلاف المغناطيسي للمشتري مسؤول عن الانبعاثات الراديوية الصادرة من المنطقة القطبية للكوكب. ويسبب تفاعل هذا الغلاف مع حلقات الانبعاثات البركانية الصادرة عن القمر إيو والتي يتحرك هذا القمر ضمنها، تسبب إلى أصدار أمواج ألففين التي تحمل أيونات المواد إلى المنطقة القطبية. ونتيجة لهذا تتشكل أمواج راديوية بسبب التسريع الدوراني لآلية المازر (تضخيم الموجات القصار بالإصدار الإشعاعي المنبه). وتصدر هذه الطاقة على طول سطوح مخروطية الشكل. وعندما تتقاطع الأرض مع هذه المخاريط، فإن الأمواج الراديوية الصادرة عن المشتري تزيد عن تلك الصادرة عن الشمس.[62]
المدار والدوران
يعتبر الميل المحوري للمشتري صغير نسبياً ويبلغ 3.13° فقط. وكنتيجة لذلك لا يشهد هذا الكوكب تغيرات فصلية كبيرة، على العكس من الأرض وعطارد على سبيل المثال.[65]
دوران المشتري هو الدوران الأسرع بين كواكب المجموعة الشمسية، فيتم دورة كاملة حول محوره في أقل من 10 ساعات. وينتج عن هذا انتفاخ استوائي من السهل رؤويته من خلال المقرابات الأرضية. يتطلب تحقيق هذا الدوران تسارع جاذبية عند خط الاستواء 1.67 م/ثا−2، في حين أن تسارع الجاذبية يصل عند خط الاستواء 24.79 م/ثا−2. وبالتالي فإن صافي فائض التسارع عند خط الاستواء هو 23.12 م/ثا−2. شكل المشتري كروي مفلطح ممايعني أن قطر المشتري عند خط الاستواء أكبر من القطر الواصل بين القطبين. ويزيد القطر الاستوائي عن القطر بين القطبين بما يقارب 9275 كم.[39]
بما أن المشتري كوكب غير صلب، فإن الغلاف الجوي العلوي يخضع لدوران تفاضلي. فتكون فترة دوران الغلاف الجوي في المنطقة القطبية أطول بخمس دقائق منها في المنطقة الاستوائية. تستخدم ثلاث أنظمة من الأطر المرجعية وخصوصاً عند الحاجة للتمثيل البياني لحركة الغلاف الجوي. يطبق النظام الأول من خط العرض 10 شمالاً إلى الخط 10 جنوباً وينتج عنه الفترة اليومية الأقصر للكوكب وتبلغ وفق هذا النظام 9 ساعة و50 دقيقة و30 ثانية. أما النظام الثاني فيشمل جميع خطوط العرض من الشمال إلى الجنوب وينتج فترة 9 ساعة و55 دقيقة و40.6 ثانية. أما النظام الثالث فعرف بواسطة علم الفلك الكاشوفي ويتوافق مع دوران الغلاف المغناطيسي، وفترة دورانه هي الفترة الرسمية لدوران المشتري.[66]
الأقمار
- مقالة مفصلة: أقمار المشتري
أقمار غاليليو
- مقالة مفصلة: أقمار غاليليو
يتسبب الشذوذ المداري لمدارات هذه الأقمار في انحناء منتظم لشكل الأقمار الثلاثة. فتقوم جاذبية المشتري بتمديدها للخارج عندما تقترب منه، وبالتقلص للداخل وتصبح أكثر كروية عندما تبتعد عنه. يتسبب هذا التمدد والتقلص بارتفاع الحرارة الداخلية للأقمار نتيجة الاحتكاكات التي تحدث بفعل هذه الآلية. ويعتقد أن قوة المد والجزر هذه تسبب النشاط البركاني الكبير للقمر الأقرب آيو والذي يخضع لقوة مد وجزر أكثر من الباقي. وبدرجات أقل يظهر ذلك النشاط في الأدلة الجيولوجية على سطح أوروبا خلال مراحله الأولى.
مقارنة بين أقمار غاليلو وقمر الأرض | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
الاسم | القطر | الكتلة | نصف القطر المداري | الفترة المدارية | |||||
كم | % | كغ | % | كم | % | يوم | % | ||
إيو | 3643 | 105 | 8.9×1022 | 120 | 421,700 | 110 | 1.77 | 7 | |
أوروبا | 3122 | 90 | 4.8×1022 | 65 | 671,034 | 175 | 3.55 | 13 | |
غانيميد | 5262 | 150 | 14.8×1022 | 200 | 1,070,412 | 280 | 7.15 | 26 | |
كاليستو | 4821 | 140 | 10.8×1022 | 150 | 1,882,709 | 490 | 16.69 | 61 |
تصنيف الأقمار
تقسم أقمار المشتري إلى قسمين رئيسيين، القسم الأول ويحوي على ثمانية أقمار داخلية ذات مدارت دائرية تقريباً وتدور في مستوي خط استواء المشتري وهي أقمار نظامية ويعتقد أنها تشكلت من المشتري. أما باقي الأقمار فهي أقمار غير نظامية وهي غير معروفة العدد وصغيرة وذات مدارات إهليلجية، ويعتقد أنه كويكبات أو شظايا كويكبات تم أسرها بسبب جاذبية المشتري. تتشارك الأقمار الغير النظامية بعناصر المدارية متشابهة مما يرجح فرضية الأصل المشترك لكل مجموعة، ومن الممكن أن قمر كبير أو جسم أسر وتحطم مشكلاً هذه الأقمار.[68][69]
الأقمار النظامية | |
---|---|
الأقمار الداخلية | تتألف المجموعة الداخلية من أربعة أقمار صغيرة كل منها قطره أقل من 200 كم ونصف قطر مداري أقل من 200000 كم ولديها انحراف مداري أقل من نصف درجة |
أقمار غاليلو [70] | تتألف من أربعة أقمار اكتشفها غاليلو وسيمون موريس ويتراوح مدارهم بين 40000 و2000000 كم وتتضمن بعض من أكبر أقمار المجموعة الشمسية |
الأقمار غير النظامية | |
ثيميستو | وهذه المجموعة عبارة عن قمر وحيد ويقع مداره في منتصف بين أقمار غاليلو ومجموعة هيمالايا |
مجموعة هيمالايا | وهي مجموعة عنقودية من الأقمار يتوضع مداراتها ما بين 11,000,000–12,000,000 كم من المشتري. |
كاربو | وهي حالة تحوي قمر وحيد أخرى ويقع على الحافة الداخلية لمجموعة أنانك ويدور حول المشتري بحركة تراجعية |
مجموعة أنانك | مجموعة من الأقمار بحركة تراجعية وحدود مداراتها غير معروفة تماماً وتتراوح ما بين 21,276,000 من المشتري إلى مع متوسط في الانحراف المداري يصل إلى 149 درجة. |
مجموعة كارم | وهي أيضاً مجموعة من الأقمار تدور بحركة تراجعية وبمتوسط مدار 23,404,000 كم مع متوسط انحراف مداري 165 درجة. |
مجموعة باسيفي | هي مجموعة مكونة من أقمار تتحرك بحركة تراجعية دائرة حول المشتري على مسافة تتراوح بين 22.8 و24.1 جيجامتر وزاوية ميلان تتراوح تقريباً بين 144.5° و158.3° |
الرصد
تجتاز الأرض المشتري كل 398.9 يوم خلال دورانها حول الشمس وتدعى هذه المدة فترة اقترانية وعندما يحدث هذا يبدو أن المشتري أنه يخضع لحركة تراجعية بالنسبة للنجوم. لذلك يبدو لفترة أن المشتري يتحرك إلى الخلف في سماء الليل منجزاً حركة حلقية.
تتكون الفترة المدارية للمشتري من 12 عام تقريباً وهي تتوافق مع الأبراج الفلكية لدائرة البروج، ومن الممكن أن هذه الدورة هي أساس الأبراج الفلكية.[22]
لا تزيد زاوية الطور عند رؤويتها من الأرض عن 11.5 درجة لأن مدار المشتري يقع خارج مدار الأرض. كما أن المشتري يظهر مضيئأ بشكل كامل عند رؤويته بواسطة المقرابات. وقد تمت رؤويته بشكل هلال من خلال البعثات الفضائية.[72]
الاستكشافات
ما قبل المقراب
الرصد باستخدام المقرابات الأرضية
ويعتقد أن البقعة الحمراء العظيمة رصدت لأول مرة سنة 1664 بواسطة روبرت هوك وفي سنة 1665 من قبل كاسيني. كما نشر الصيدلاني هنريش شوب أول رسمة تظهر تفاصيل البقعة الحمراء العظيمة في سنة 1831.[79]
لكن رصد البقعة الحمراء العظيمة غاب خلال الفترة ما بين 1665 و1708، قبل أن تصبح واضحة جداً في سنة 1878. كما سجل أنها تلاشت عن الرؤيا في سنة 1883 وبداية القرن العشرين.[80]
قام كل من جيوفاني بورلي وكاسيني بعمل جداول دقيقة لحركة أقمار المشتري، مما سمح بالتنبؤ بالأوقات التي تكون فيها الأقمار أمام أو خلف المشتري. كما تم رصد المشتري في سنة 1670 في الموقع الذي يكون فيه في الاتجاه المعاكس للأرض بالنسبة للشمس، وقد تأخر هذا الحدث 17 دقيقة عما كان متوقع. وقد أول أوول رومر هذا بأنه غير لحظي، وقد فسر هذا التناقض بين الرؤيا والحسابات بأنه الزمن اللازم لسرعة الضوء.[81]
اكتشف إدوارد إيمرسون برنارد في سنة 1892 القمر الخامس من أقمار المشتري، باستخدام عاكس بقطر 36 إنش في مرصد ليك في كاليفورنيا. وسرعان ماجعله اكتشاف هذا الجرم الصغير نسبياً شهيراً، وقد سمي هذا القمر لاحقاً باسم أمالثيا.[82] وكان هذا القمر آخر قمر لكوكب يتم اكتشافه ياستخدام الأجهزة البصرية.[83] تم اكتشاف ثمانية أقمار إضافية بواسط المسبار فوياجر 1 في سنة 1979
حدد روبرت ويلدت حزم تمتص الأمونيا والميثان من خلال تحليل طيف المشتري في سنة 1932..[84]
الرصد باستخدام المقراب الكاشوفي
حدد بيرنارد بوركي وكينيث فرانكين في سنة 1955 نبضات راديوية بتردد 22.2 MHz قادمة من المشتري..[30] وقد تطابقت فترة النبضات مع دوران الكوكب، مما جعلهم قادين على إعادة تحديد سرعة الدوران. وقد وجد أن النبضات القادمة من المشتري تنقسم إلى نوعين: النبضات الطويلة والتي تصل مدتها لعدة ثوانٍ، والنبضات القصيرة والتي تستمر لأجزاء بالمئة من الثانية.[86]اكتشف العلماء لاحقاً وجود ثلاث أنواع من الموجات الراديوية منبعثة من المشتري:
- نبضات ديسمترية (طول الموجة بعشرات الأمتار) تتغير مع دوران المشتري، وتتأثر بتداخل آيو مع غلاف المشتري المغناطيسي..[87]
- أمواج بنبضات ديسمترية (ويكون طول الموجة بالسنتيمترات وقد اكتشفت عن طريق فرانك دراكي وهين هفاتوم في سنة 1959.[30] وأساس هذه الإشارة ناتج عن الحزام نتوئي الشكل المتواجد حول خط استواء المشتري. وتنتج هذه الإشارة عن إشعاع سيكلوتروني من الإلكترونات والتي تتسارع في حقل المشتري المغناطيسي.[88]
- إشعاعات حرارية تنتج عن حرارة الغلاف الجوي للمشتري..[30]
الاستكشاف بواسطة المركبات الفضائية
زار المشتري منذ سنة 1973 العديد من المركبات الفضائية، وكان من أهم هذه الرحلات المسبار بيونير 10، وهو أول مسبار أقترب إلى مسافة كافية من أكبر كواكب المجموعة الشمسية وأرسل إلى الأرض اكتشافات حول خصائص والظواهر المتعلقة بالكوكب.[89][90]رحلات التحليق
المسبار | أكثر اقتراب |
المسافة |
---|---|---|
بيونير 10 | 3 ديسمبر، 1973 | 130,000 كم |
بيونير 11 | 4 ديسمبر, 1974 | 34,000 كم |
فوياجر 1 | 5 مارس, 1979 | 349,000 كم |
فوياجر 2 | 9 يوليو, 1979 | 570,000 كم |
يوليوس | 8فبراير, 1992[91] | 408,894 كم |
4 فبراير, 2004[91] | 120,000,000 km | |
كاسيني | 30 ديسمبر, 2000 | 10,000,000 كم |
نيوهورايزونز | 28 فبراير, 2007 | 2,304,535 كم |
نجحت مهمة فوياجر بعد ست سنوات إلى تطوير الفهم حول أقمار غاليلو واكتشف حلقات المشتري. كما أكدت أن البقعة الحمراء العظيمة عبارة عن إعصار. ولوحظ بمقارنة الصور الملتقطة بواسطة فوياجر وبيونير حدوث تغيرات في البقعة، فقد تغير لونها من البرتقالي إلى بني غامق. كما اكتشف حيز من الذرات المتأينة على طول مسار مدار آيو، كما لوحظ ومضات من البرق في الجانب المظلم من الكوكب.[16][22]
كانت المهمة التالية لاستكشاف المشتري المسبار العامل على الطاقة الشمسية يوليوس. وتم إجراء مناورة تحليق لتحقيق مدار قطبي حول الشمس. وخلال مرور المركبة تم دراسة الغلاف المغناطيسي للمشتري، لكن لم يتم التقاط صور لأن المسبار لم يكن مجهز بكميرات. كما تم إجراء تحليق آخر بعد 6 سنوات لكنها كانت على مسافة كبيرة جداً.[91]
حلق المسبار نيوهورايزونز وهو في طريقه إلى بلوتو فوق المشتري بمساعدة الجاذبية وحقق أكثر اقتراب من المشتري في 28 فبراير 2007.[94] وقد حددت كاميرات المسبار بلازما خارجة من براكين آيو ودرس كل الأقمار الغاليلية الأربعة بتفصيل، كما رصد عن مسافة بعيد القمرين هيمالايا وإلارا.[95] كما بدأ بتصوير نظام المشتري في 4 سبتمبر من سنة 2006.[96][97]
مهمة غاليلو
حرر مسبار صغير من المركبة الفضائية في يوليو من سنة 1995 لكشف الغلاف الجوي. ودخل الغلاف الجوي للمشتري في 7 ديسمبر. وهبط بمساعدة المظلة مسافى 150 كم في الغلاف الجوي، وجمع بيانات لمدة 57.6 دقيقة، ومن ثم حطم نتيجة الضغط (حوالي 22 ضعف الضغط الجوي وعند حرارة تصل إلى 153 درجة مئوية).[99] ويحتمل أنه صهر بعد ذلك، وربما تبخر. وقد خاض المسبار غاليليو نفس التجربة عندما وجه عمداً إلى الكوكب فب 21 سبتمبر من سنة 2003 بسرعة أكبر من 50 كم/سا لتجنب إمكانية التحطم واحتمال التلوث من القمر أوروبا الذي كان يؤمل أن يوجد عليه احتمال للحياة.[98]
المهمات المستقبلية
تخطط ناسا لإجراء مهمة لدراسة تفاصيل المشتري من خلال مدار قطبي وتدعى بمهمة جونو وقد إطلق هذا المسبار في سنة 2011.[100]كما أقترحت كل من ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية على مهمة مشتركة تدعى مهمة أوروبا نظام المشتري -لابلاس لاستكشاف المشتري. وقد أعلن في سنة 2009 أن هذه المهمة لها الأولوية على المهمة المشتركة الأخرى مهمة تيتان نظام المشتري.[101][102] وما زالت تمويل مساهمة وكالة الفضاء الأوروبية لهذا المشروع تواجه منافسة من مشاريع الوكالة الأخرى.[103] ويعتقد أن وقت إطلاق المهمة سيكون في حدود سنة 2020. تتكون هذه المهمة من مسبار لاستكشاف أوروبا من تصميم ناسا ومسبار آخر لاستكشاف غانيميد من تصميم وكالة الفضاء الأوروبية.[104] وبسبب احتمال وجود محيط من السوائل على سطح الأقمار أوروبا وغانيميد وكاليستو، فهناك اهتمام كبير في دراسة الأقمار الجليدية بكل تفصيل. وقد أخرت مشاكل التمويل تقدم هذه العملية إلى أن ألغيت في سنة 2005 مهمة استكشاف الأقمار الجليدية.[105] كما درست مهمة مدار أوروبا المشتري من قبل وكالة الفضاء الأوروبية، لكن ألغيت هذه المهمة ليحل محلها مهمة أوروبا لنظام المشتري -لابلاس.[106]
العلاقة مع النظام الشمسي
تتحكم جاذبية المشتري مع أقماره بعدد هائل من الكويكبات التي تغزو مناطق نقاط لاغرانج التي تسبق وتلي المشتري في مداره حول الشمس. وتعرف هذه الكويكبات بكويكبات طروادة، وتقسم هذه الكويكبات إلى كويكبات إغريقية وأخرى طروادية حسب الإلياذة. وأول هذه الكويكبات المكتشفة كان أخيل 588 وقد اكتشفه ماكس ولف في سنة 1906. ومنذ ذلك الوقت اكتشف أكثر من ألفي كويكب.[108] وأكبر هذه الكويكبات هو هيكتور 624.
تنتمي معظم المذنبات الدورية قصيرة المدار إلى عائلة المشتري، وتعرف كمذنبات بنصف المحور الرئيسي أقل من مماهو عليه للمشتري. ويعتقد أن منشأ هذه المذنبات هو حزام كايبر خارج مدار نبتون. وتضرب مدار هذه المذنبات خلال اقترابه من المشتري ليصل لأقل فترة ومن ثم يتدور مداره بسبب التأثير المنتظم لجاذبية كل من المشتري والشمس.[109]
الاصطدامات
عمل مسح على الرسومات الفلكية التاريخية في سنة 1997، وأُقترح أنه من الممكن أن الفلكي "كاسيني" قد سجل أثر لاصطدام في سنة 1690. كما أن المسح حدد ثماني حالات رصدية مرشحة لاصطدامات صغيرة.[115]
اصطدام يوليو 1994
- مقالة مفصلة: شوميكار-ليفي 9
اصطدام عام 2009
- مقالة مفصلة: اصطدام المشتري عام 2009
بمقارنة اصطدامي شوميكار-ليفي 9 وحدث المشتري 2009 يقدر العلماء أن حدث المشتري نتج عن سقوط كويكب يبلغ قطره أقل من 1 كيلومتر على المشتري.
احتمالية الحياة
أظهرت تجربة ميلر-يوري المجراة سنة 1953 بأن يمكن لتفاعل البرق والمركبات الكيميائية الموجودة في الغلاف الجوي البدائي للأرض أن تنشأ مركبات عضوية (من ضمنها الحموض الأمينية) وهي البنية الأساسية لبناء الوحدة الحية. وتضمن الغلاف الجوي في عملية المحاكاة وجود الماء والميثان والأمونيا وجزيئات الهيدروجين، وقد وجدت جميع هذه الجزيئات في الغلاف الجوي للمشتري. لكن يوجد في الغلاف الجوي للمشتري تيارات هوائية عمودية قوية، والتي ستحمل هذه المركبات إلى الطبقات السفلى، وستؤدي الحرارة العالية في الطبقات السفلى إلى إيقاف هذه العملية الكيميائية، مما سيمنع أي تشكل للمركبات العضوية كما هو على الأرض.[121]ويعتبر أنه من غير المحتمل وجود حياة مشابه للأرض على المشتري، فلا يوجد سوى كميات قليلة من الماء في الغلاف الجوي. كما أن احتمال وجود أي سطح صلب على المشتري سيقع في طبقات عميقة مما يعني أنه سيخضع لضغط هائل. قبل مهمة فوياجر كانت هناك فرضية بوجود نوع من الحياة في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للمشتري على أساس الأمونيا أو الماء. وتعتمد هذه الفرضية على نمط البيئة البحرية في البحار التي تعتمد على وجود عوالق بحرية في الطبقات العليا تقوم بعملية التمثيل الضوئي.[122][123] قد يقود احتمال وجود محيطات تحت القشرة لبعض أقمار المشتري إلى احتمال وجود الحياة هناك.
الميثولوجيا القديمة
عرف المشتري منذ العصور القديمة. فهو مرئي بالعين المجردة في ظلمة الليل، كما يمكن أن يرى في النهار فيما إذا كانت الشمس منخفضة.[124] وقد مثل المشتري عند البابليون الإله مردوخ وقد استخدموا مداره القريب من 12 عام لتحديد دائرة البروج على طول مسار الشمس.[22][125]في حين أطلق الرومان عليه اسم جيوبتر على اسم الإله الرئيسي وفق الميثولوجيا الرومانية.[126][127] أما الرمز الفلكي لهذا الكوكب فمستمد من صاعقة زيوس وفق الميثولوجيا الإغريقية والذي اعتمد أيضاً من قبل الرومان لاحقاً.[128]
ويشير الصينيون واليابنيون والكوريون إلى المشتري بالنجمة الخشبية (بالصينية 木星) وفق العناصر الخمسة الصينية[129]
مصادر
- (إنجليزية) Bertrand M. Peek (1981). The Planet Jupiter: The Observer's Handbook. Londra: Faber and Faber Limited. ISBN ISBN 0-571-18026-4,.
- (إنجليزية) Eric Burgess (1982). By Jupiter: Odysseys to a Giant. New York: Columbia University Press. ISBN ISBN 0-231-05176-X.
- (إنجليزية) John H. Rogers (1995). The Giant Planet Jupiter. Cambrisbnge: Cambrisbnge University Press. ISBN ISBN 0-521-41008-8,.
- (إنجليزية) Reta Beebe (1996). Jupiter: The Giant Planet. Washington: Smithsonian Institute Press. ISBN ISBN 1-56098-685-9.
- (إنجليزية) AA.VV. (1999). Kelly J. Beatty; Carolyn Collins Peterson; Andrew Chaiki, الناشر. The New Solar System. Massachusetts: Sky Publishing Corporation. ISBN ISBN 0-933346-86-7,.
- (إنجليزية) D. C. Jewitt; S. Sheppard ; C. Porco (2004). Jupiter: The Planet, Satellites and Magnetosphere. Cambrisbnge: Cambrisbnge University Press. ISBN ISBN 0-521-81808-7.
- (إنجليزية) Linda T. Elkins-Tanton (2006). Jupiter and Saturn. New York: Chelsea House. ISBN ISBN 0-8160-5196-
لا يوجد تعليقات
أضف تعليق