نجوم و کیهان‌شناسی

بر اساس تعریف IAU، سیاره‌‌‌ی کوتوله یک جسم سماوی است که:

الف) دور خورشید می‌‌‌چرخد.

ب) آنقدر جرم دارد تا خودگرانی آن بر نیروهای جسم صلب غلبه کرده، جسمی با تعادل هیدرواستاتیک (تقریباً گِرد) به‌‌‌وجود آید.

ج) در اطراف مدار خود، محیط را پاک نکرده است.

د) یک قمر نیست.

حد بالا و پایین برای اندازه و جرم سیاره‌‌‌های کوتوله، دقیقاً مشخص نشده است. البته حد پایین را تعادل هیدرواستاتیک تعیین می‌‌‌کند، اما اندازه‌‌‌ای که در آن، این اتفاق رخ می‌‌‌دهد، ممکن است با توجه به ترکیب و تاریخچه‌‌‌ی جسم تغییر کند. برآورد می‌‌‌شود که در سال‌‌‌های پیشِ رو، ۴۰ تا ۵۰ سیاره‌‌‌ی کوتوله کشف شود.

در حال حاضر پنج سیاره‌‌‌ی کوتوله در منظومه شمسی وجود دارد، به‌‌‌ نام‌‌‌های سِرس، پلوتون، هائومیا، ماکی‌ماکی و اِریس (Ceres, Pluto, Makemake, Haumea and Eris ). قبلاً سِرس را یک سیارک به‌‌‌حساب می‌‌‌آوردند، پلوتون یک سیاره بود، و اریس، یا 313UB2003 که با نام زینا (Xena) نیز شناخته می‌‌‌شود، نخستین جسم فرانپتونی بود که دریافتند از پلوتون بزرگ‌‌‌تر است.

پلوتون در سال ۱۹۳۰ و پس از یک جستجوی گسترده‌‌‌ی عکاسی، در رصدخانه‌‌‌ی لاول (Lowell Observatory ) در آریزونا کشف شد. پیش از آن و در آغاز قرن بیستم، پرسیوال لاول بر پایه‌ی اختلالات مشاهده شده در مدار اورانوس و نپتون، این جستجو را شروع کرده بود. بالاخره کلاید تامبو (Clyde Tombaugh ) پلوتون را با فاصله‌‌‌ای کم‌تر از ۶ درجه از محل پیش‌‌‌بینی شده، کشف کرد. با وجود این، پلوتون بسیار کوچک‌‌‌تر از آن بود که اختلالاتی را بر اورانوس و نپتون ایجاد کند. از این رو این کشف کاملاً تصادفی رخ داد؛ اختلالات مشاهده شده حقیقت نداشت و علت آن‌ها، خطاهای جزئی در رصدهای قدیمی بود.

پلوتون در تلسکوپ‌‌‌های زمینی به‌‌‌صورت قرص دیده نمی‌‌‌شود؛ بلکه به یک نقطه شبیه است، مانند ستارگان. از این حقیقت، حد بالا برای قطر پلوتون به‌‌‌دست آمد و آن حدود ۳۰۰Km بود. تا قبل از کشف قمر پلوتون، شارون (Charon ) در سال ۱۹۷۸، جرم دقیق آن مشخص نبود. جرم پلوتون تنها ۰/۲٪ جرم زمین است. دوره تناوب مداری شارون ۶/۳۹ روز است، و این، دوره تناوب چرخشیِ هر دو جسم نیز هست. پلوتون و شارون به‌‌‌صورت هم‌‌‌زمان می‌‌‌چرخند، و همواره یک طرفشان به‌‌‌سوی یکدیگر است. محور چرخش پلوتون، با کجی ۱۲۲ درجه، نزدیک به صفحه‌‌‌ی مداری است.

اختفاهای دوجانبه‌‌‌ی پلوتون و شارون در سال‌‌‌های ۱۹۸۵ تا ۱۹۸۷، قطر دقیق هر یک را در اختیار ما قرار داد. قطر پلوتون ۲۳۰۰Km و قطر شارون ۱۲۰۰Km به‌‌‌دست آمد. معلوم شد که چگالی پلوتون ۱۲۰۰Kgm^-۳ است. بنابراین، پلوتون یک کره‌‌‌ی عظیم یخی نیست، بلکه دو سوم جرم آن‌‌‌را صخره تشکیل می‌‌‌دهد. فراوانی نسبتاً پایین یخ، احتمالاً ناشی از دمای پایین در زمان برافزایش سیاره‌‌‌ای (Planetary Accretion ) است. در آن زمان بیش‌تر اکسیژن با کربن ترکیب شده، کربن منواکسید را به‌‌‌وجود آورد. به کمک رایانه، حد پایین برای یخ آب حدود ۳۰٪ محاسبه شده که به مقدار رصد شده در پلوتون تقریباً نزدیک است.

پلوتون یک جو رقیق از متان دارد، و احتمالاً غباری نازک روی سطح آن‌‌‌را پوشانده است. فشار سطحی آن تا اتمسفر می‌‌‌باشد. حدس می‌‌‌زنند در زمانی که پلوتون از حضیض مداری خود دور است، تمام اتمسفر آن یخ زده، روی سطح پلوتون فرو می‌‌‌ریزد.

پلوتون سه قمر دارد که دوتای آن‌‌‌را تلسکوپ هابل در سال ۲۰۰۵ کشف کرد. آن‌ها در فاصله‌‌‌ای دو برابر شارون، بر خلاف عقربه‌‌‌های ساعت دور پلوتون گردش می‌‌‌کنند.

مدار پلوتون متفاوت از مدار سیارات است. خروج از مرکز آن ۰/۲۵ و میل مداری ۱۷ درجه است. در این مدار ۲۵۰ ساله، برای ۲۰ سال، فاصله‌‌‌ی پلوتون به خورشید از نپتون نزدیک‌‌‌تر است. یکی از این دوره‌‌‌های ۲۰ ساله از ۱۹۷۹ تا ۱۹۹۹ طول کشید. هیچ خطری از برخورد پلوتون و نپتون وجود ندارد؛ چرا که در فاصله‌‌‌ی نپتون، پلوتون به‌‌‌خوبی بالای دایرة‌البروج قرار می‌‌‌گیرد. دوره تناوب پلوتون در یک تشدید 3 به 2 با نپتون است.

از دهه‌‌‌ی ۱۹۹۰، تعدادی اجسام فرانپتونی کشف شده است. در کمربند کویپر اجسامی حتی بزرگ‌‌‌تر از پلوتون نیز وجود دارد. یکی از این اجسام اِریس است که حالا در زمره‌‌‌ی سیاره‌‌‌های کوتوله به حساب می‌‌‌آید. اریس در سال ۲۰۰۳ کشف شد و تا مدتی، به‌‌‌صورت غیر رسمی، زینا نام داشت. این سیاره‌‌‌ی، کوتوله اندکی بزرگ‌‌‌تر از پلوتون است و قطر آن ۲۴۰۰Km برآورد می‌‌‌شود. نیم‌‌‌قطر بزرگ مدار آن ۹۱AU، دوره تناوب مداری آن ۵۶۰ سال، و میل مداری آن ۴۵درجه است.

سومین سیاره‌‌‌ کوتوله، سِرس، نخستین سیارکی بود که در سال ۱۸۰۱ به‌‌‌وسیله‌‌‌ جوزپه پیاتسی کشف شد. قطر سرس ۱۰۰Km است، بنابراین حد پایین برای تعادل هیدرواستاتیک را پشت سر گذاشته است. برخلاف پلوتون و اریس، سرس جسمی نزدیک‌‌‌تر است و در کمربند سیارک‌‌‌ها، بین مریخ و مشتری، به‌‌‌دور خورشید می‌‌‌چرخد.

کتاب مبانی ستاره‌شناسی صفحه ۱۹۷ و ۱۹۸

مریخ را اغلب سیاره سرخ می‌نامند. سیاره‌ای صخره‌ای است با قطری نصف قطر زمین اما جرمی یک دهم آن. رنگ متمایل به قرمز به دلیل وجود اکسیدهای آهن بر سطح آن است که به سنگ آهن یا زنگار معروفند. جو رقیقی دارد، با غلظتی حدود یک صدم جو زمین که عمدتاً از دی‌اکسید کربن (95%) ساخته شده است. نیتروژن (3%)، آرگون (1.6%) و رگه‌هایی از بخار آب و اکسیژن هم در آن یافت می‌شود. از آنجا که محور زمین و مریخ به یک اندازه کج است، فصل‌های مشابهی دارند؛ با این تفاوت که طول فصل‌ها در مریخ حدود دو برابر زمین است، چرا که سال مریخی تقریبآ به اندازۀ دو سال زمین طول می‌کشد. دمای سطح مریخ از 140- درجه سانتیگراد  در زمستان تا 20 درجه سانتیگراد  در تابستان در نوسان است. مریخ همچنین از طوفان‌های گرد و غبار رنج می‌برد که گاه‌گاهی می‌تواند کل سطح آن را بپوشاند.

دو کلاهک یخی قطبی دارد که عمدتاً از یخِ آب ساخته شده، ولی لایه‌ای از دی‌اکسید کربن جامد (یخ خشک) روی آن را پوشانده است. در قطب جنوب عمق لایۀ دی‌اکسید کربن 8 متر است که بر روی یخِ آب به ضخامت 3 کیلومتر و در محدوده‌ای به قطر 350 کیلومتر قرار دارد. قطر کلاهک قطب شمال 1000 کیلومتر و ضخامت آن حدود 2 کیلومتر است. در زمستان، یخ خشک لایه‌ای یک متری را روی یخِ آب (در قطب شمال) ایجاد می‌کند که باعث کاهش دی‌اکسید کربن موجود در اتمسفر و به دنبال آن کاهش فشار جو می‌شود.

کتاب درآمدی بر نجوم و کیهان‌شناسی صفحه ۱۳۱ و ۱۳۲

از دهه­ی 1960 تا کنون، فضاپیماها اطلاعات بسیار زیادی را جمع­آوری کرده­اند. این فضاپیماها، یا از کنار یک جسم گذشته­اند، یا آن را دور زده­اند، و یا بر آن فرود آمده­اند. این روش مزیت زیادی نسبت به سایر رصدهای نجومی دارد؛ حتی می­توان از یک انقلاب یاد کرد، چرا که اجسام منظومه شمسی از یک جسم نجومی به یک جسم ژئوفیزیکی تبدیل شده­اند. بسیاری از شیوه­های مورد استفاده در شاخه­های گوناگون ژئوفیزیک، هم­اکنون در مطالعات سیاره­ای به­کار می­رود.

شکل میدان گرانشی یک سیاره و بی­نظمی­های این میدان، منعکس کننده­ی شکل، ساختار داخلی و توزیع جرم سیاره است. از سطح سیاره نیز می­توان به برخی اطلاعات پیرامون فرایندها و ساختار درونی آن دست یافت.

اختلالات پیش آمده در مدار یک ماهواره یا فضاپیما، به ما در مطالعه­ی ساختار درونی سیاره کمک می­کند. هرگونه انحراف از تقارن کروی، در میدان جاذبه­ی خارجی هویدا می­شود.

تعادل هیدرواستاتیک به این معنی است که سطح جسم تقریباً از یک سطح هم­پتانسیل گرانشی پیروی می­کند. این موضوع، برای مثال، در زمین صادق است؛ چرا که سطح دریا بسیار به سطح هم­پتانسیل، موسوم به زمین­واره، نزدیک می­باشد. به­دلیل استحکام درونی صخره­ها، قاره­ها از سطح زمین­واره تا چند کیلومتر انحراف دارند. اما در مقایسه با قطر زمین، عوارض سطحی ناچیز است.

منظومه شمسی شامل یک ستاره مرکزی به­نام خورشید، هشت سیاره، چند سیاره کوتوله، ده­ها قمر، میلیون­ها سیارک و اجسام فرا نپتونی، و هزاران دنباله­دار و شهاب­واره^[1] می­شود.

مرز بین این دسته­ها چندان واضح نیست. کشف اجسام جدید در منظومه شمسی سبب شد که در سال 2006، اتحادیه­ بین­المللی ستاره­شناسی^[2] (IAU) در نشست عمومی خود سه گروه متمایز را برای روشن شدن وضعیت تعریف کند:

1)       سیاره یک جسم سماوی است که:

الف) به­دور خورشید می­چرخد.

ب) آنقدر جرم دارد تا خودگرانیِ^[3] آن بر نیروهای جسم صلب غلبه کرده، جسمی با تعادل هیدرواستاتیک (تقریباً گِرد) به­وجود آید.

ج) در اطراف مدار خود، محیط را پاک کرده است^[4].

2)       سیاره­ کوتوله یا شبه­سیاره⁵ یک جسم سماوی است که:

الف) دور خورشید می­چرخد.

ب) آنقدر جرم دارد تا خودگرانی آن بر نیروهای جسم صلب غلبه کرده، جسمی با تعادل هیدرواستاتیک (تقریباً گِرد)  به­وجود آید.

ج) در اطراف مدار خود، محیط را پاک نکرده است.

د) یک قمر نیست.

3)    تمام اجسام دیگری که اطراف خورشید در گردش هستند، روی هم،اجسام کوچک منظومه شمسی^[6] نامیده می­شوند. بیش‌تر سیارک­ها، اجسام فرا نپتونی^[7]، دنباله­دارها و دیگر اجسام کوچک در این گروه قرار می­گیرند.

تیتان بزرگ­ترین قمر زحل و تنها قمر منظومه شمسی است که به داشتن اتمسفری چگال معروف است. همچنین به غیر از زمین، تنها جسمی است که در سطح آن شواهدی از وجود مایع به­دست آمده است. این مایع به شکل دریاچه­هایی از هیدروکربن در نواحی قطبی است. 50% بزرگ­تر و 80% پرجرم­تر از ماه است، بعد از قمر گانیمید مشتری، از لحاظ اندازه در رتبه دوم قرار دارد و از عطارد بزرگ­تر (و نه پرجرم­تر) است. مانند ماه به­صورت کشندی قفل شده است و همواره یک سمت خود را به زحل نشان می­دهد. تیتان پوسته­ای نسبتاً صاف، متشکل از یخِ آب دارد. در زیر این لایه،  قسمت درونی است که از صخره ساخته شده است. جوّی نسبتاً چگال، عمدتاً از نیتروژن (98%)، آن­را احاطه کرده است و فشار سطح آن بیش از یک و نیم برابر زمین است. درون اتمسفر ابرهایی از متان و اتان، و همچنین مه رقیق نارنجی رنگی وجود دارد. نور فرابنفش خورشید باعث شکستن متان موجود در جو به مولکول­های آلی می­شود و این مه را به­وجود می­آورد. منبع این متان تاحدی مرموز است، چرا که نور فرابنفش خورشید باید متان را در مدت 50 میلیون سال از جو بزداید. بعید نیست که مبدأ آن بیولوژیک باشد! 

رصدهای انجام گرفته، ابتدا توسط تلسکوپ فضایی هابل و سپس فضاپیمای کاسینی (با نور فروسرخ جهت نفوذ در مه)، نشان می­دهد که شیارهای پهنی از عوارض تیره و روشن بر سطح تیتان وجود دارد. بزرگ­ترین این عوارض اکساندو (Xanadu) نام دارد با وسعتی حدود استرالیا. سامانۀ راداری پیچیده­ای که در فضاپیمای کاسینی وجود داشت، شواهدی را از دریاهای هیدروکربنی، دریاچه­ها و شبکه­ای از نهرهای کوچک نزدیک قطب شمال نشان می­داد و این تأییدی نهایی بود بر وجود متان مایع بر سطح تیتان.

چشم­اندازی از سطح تیتان که توسط کاوشگر هویگنس و در زمان فرود آن از میان اتمسفر تیتان گرفته شده است.

بی شک زحل به­دلیل حلقه­هایش زیباترین جسمی است که در منظومه شمسی می­توان با یک تلسکوپ کوچک دید. کلید سردرگمی گالیله در توضیح هویگنس نهفته است؛ سیستم حلقوی، به­دلیل کجی محور زحل، نسبت به دایرةالبروج مایل است. تصور کنید که قطب شمال زحل در نقطه­ای از مدارش به سمت خورشید کج شده باشد. ما، روی زمین نزدیک به خورشید، بیشتر نیم­کرۀ شمالی و حلقه­ها را در بازترین حالت خود خواهیم دید. درست کمتر از 15 سال بعد زحل در نقطۀ مقابل مدار خود قرار دارد، در حالیکه حالا قطب جنوب آن به سمت خورشید کج شده است. بدین ­ترتیب نیم­کرۀ جنوبی را بهتر می­بینیم و حلقه­ها نیز کاملاً گسترده هستند. در بین راه، وسط این دو حد، حلقه­ها را در حالی که لبۀ آنها به سمت ما است می­بینیم و درست همانگونه که گالیله مشاهده کرد، به نظر می­رسد که حلقه­ها ناپدید شده­اند. بنابراین زمین، در هر دور گردش زحل، دوبار در صفحۀ حلقه­های آن قرار می­گیرد؛ تقریباً هر 15 سال یک­بار.

تصویری از زحل که به­وسیلۀ فضاپیمای کاسینی و در هنگام گرفت خورشید توسط زحل عکس­برداری شده است. سمت دور زحل از خورشید تاحدی به­وسیلۀ نور بازتابی از حلقه­ها روشن شده است.

تعجبی نیست که حلقه­ها ظاهراً ناپدید بشوند زیرا تصور بر این است که ضخامت آنها کمتر از یک کیلومتر  است. اندازۀ ذرات تشکیل دهندۀ حلقه­ها متفاوت است؛ از غبار گرفته تا قطعاتی به قطر چند متر که عمدتاً از یخِ آب (حدود 93%)  همراه با کربن غیر بلوری (حدود 7%) درست شده­اند. از زمین سه حلقه قابل مشاهده است که از ارتفاع ۶۶۳۰ کیلومتر تا  ۱۲۰۰۰۰ کیلومتر بالای استوای زحل کشیده شده­اند. حلقۀ بیرونی، حلقۀ  A، شکافی برجسته به­نام شکاف انکه (Enke Division) دارد؛ درحالیکه شکاف کاسینی حلقۀ A را از حلقۀ میانی B، یا حلقۀ روشن، جدا می­کند. دو حلقه دیگر نیز اخیراً کشف شده است؛ درون حلقۀ C یک حلقۀ کم­نور D به­چشم می­خورد و در حلقۀ بیرونی A یک حلقۀ نازک F.

کتاب "درآمدی بر نجوم و کیهان شناسی" صفحه ۱۴۶ و ۱۴۷.

There is no doubt that, due to its ring system, Saturn is the most beautiful object
in the Solar System that can be observed with a small telescope. The
key to understanding Galileo’s confusion lies in Huygens’s description that the ring
system was inclined to the ecliptic due to Saturn’s axial tilt. Assume that  Saturn’s
North Pole was, at some point in its orbit, tilted closest to the Sun. Close to the
Sun we, on Earth, would see much of  the northern hemisphere and the rings at
their most open. Just under 15 years later, Saturn will be on the  opposite side of 
its orbit and the North Pole would be tilted away from the Sun. We would then see
the southern hemisphere best and the rings would also be wide open. Half  way in
between these extremes we see the rings edge-on and, just as Galileo observed, they
effectively disappear. Hence, the Earth will lay in the ring plane twice every orbit,
about once every15 years.
It is not surprising that the rings effectively disappear as it is thought that they
are less than 1 km in thickness! The ring particles range in size from dust par-
ticles up to boulders a few metres in size and are largely composed of  water ice
(∼93%) along with amorphous carbon (∼7%). Three rings can be observed from
Earth that extend from 6630 to 120 700 km above Saturn’s equator. The outer
ring, A ring, has a signifi  cant gap within it, called Enkes Division, whilst Cassini’s
 Division separates the A from the middle B, or Bright Ring. Two further rings have
been discovered more recently; within the C ring there is a very faint D ring, whilst
outside the A ring is a very thin F ring.

"Introduction to Astronomy and Cosmology" Page 114

گالیله اولین کسی بود که با تلسکوپ خود در سال 1610 زحل را رصد کرد و کمی هم بهت­زده شد. او سیاره را اینگونه توصیف نمود: «گوش دارد و از سه جسم کنار هم با زاویه­ای ثابت، که وسطی حدود سه برابر دوتای دیگر است، تشکیل شده است.» او وقتی بیشتر حیرت­زده شد که دو سال بعد ملاحظه نمود دو جسم خارجی محو شده­اند. او با تعجب از خود پرسید: «آیا زحل بچه­هایش را بلعیده است؟» و زمانی که در سال 1613 دوباره ظاهر شدند بیشتر سردرگم شد. در سال 1655، کریستین هویگنس (Christiaan Huygens) با تلسکوپی بسیار بهتر به رصد زحل پرداخت و اظهار داشت که زحل با یک سیستم حلقوی احاطه شده است. او نوشت: «زحل با یک حلقۀ نازک و مسطح، بدون تماس در هیچ نقطه­ای، احاطه شده است، و نسبت به دایرﺓالبروج مایل است.»

[1]- James Keeler of the Lick Observatory

Galileo first observed Saturn with his telescope in 1610 and became somewhat
perplexed. He described the planet as having ‘ears’ and composed of  three  bodies
which almost touched each other with that at the centre about three times the
size of  the outer two whose orientation was fixed. He became even more perplexed when 2 years later the outer two bodies had gone. ‘Has Saturn swallowed his children?’ he wondered. He became further confused when they reappeared in 1613. In 1655 Christiaan Huygens observed Saturn with a far superior telescope and suggested that Saturn was surrounded by a ring system. He wrote:
‘Saturn is  surrounded by a thin, flat, ring, nowhere touching, inclined to the
ecliptic’.
As telescopes improved, more details could be seen and, in 1675, Giovanni Domenico Cassini observed that Saturn’s ring system was composed of  a number of  smaller rings separated by gaps the largest of  which has become known as ‘ Cassini’s Division’. In the mid 1800s, James Clerk Maxwell showed that a solid ring could not be stable and would break apart so that the ring system must be made up of  myriads of  particles individually orbiting Saturn. This would imply that different annuli of  the rings would be moving at different speeds around  Saturn and this was proved when James Keeler of  the Lick Observatory made spectroscopic studies of  the ring system in 1895.

"Introduction to Astronomy and Cosmology" Page 113

حتی یک تلسکوپ بسیار کوچک هم می­تواند چهار قمر بزرگ مشتری را به­دور آن شناسایی کند. این قمرها به ترتیب فاصله از مشتری، یو، اروپا، گانیمید و کالیستو^[1] نام دارند. اندازه آنها قابل مقایسه با ماه است. کشف آنها در سال1610 توسط گالیله به وی نشان داد که تمام اجسام منظومه شمسی به­دور خورشید نمی­گردند، واین گواه دیگری بر مدل کپرنیکی منظومه شمسی بود.

[1]- Io, Europa, Ganymeade and Callisto

[2]- این دوره تناوب مربوط به حالتی است که زمین، مشتری و خورشید تقریباً در یک راستا هستند. در این نقطۀ مداری، برای چند روز، فاصلۀ زمین از مشتری تقریباً ثابت می­ماند. (مترجم)

Even a very small telescope can detect the four major moons of  Jupiter as they
weave their way around it. In order of  distance from Jupiter, they are called Io,
Europa, Ganymeade and Callisto and are comparable in size with our Moon .
 Discovered by Galileo in 1610, they showed him that Solar System
objects did not all have to orbit the Sun, giving further evidence for the  Copernican
model of  the Solar System.
Observations in 1676 made by the Danish astronomer Christensen  Roemar
of  the times of  their eclipses as they passed behind Jupiter led to the first
 determination of  the speed of  light. An eclipse of  Io occurs every 42.5 h – the
period of  its orbit – and it thus provides a form of  cosmic clock. However,  Roemar 112 Introduction to Astronomy and Cosmology
observed that the 40 orbits of  Io during the time that the Earth was moving
towards Jupiter took a total of  22 min less than when the Earth was moving away
from Jupiter ∼6 months later. The change in apparent period is due to the Dop-
pler effect and this enabled him to calculate the ratio of  the velocity of  light to
the orbital speed of  the Earth around the Sun. He derived a value for this ratio of 
about 9300. As the orbital speed of  the Earth is ∼30 km s^-1 this gave a value (actually
calculated by Christiaan Huygens from Roemar’s observations) for the speed of 
light of  about 279 000 km s^-1.

... رصدهای بیشتر نشان می­داد که برخوردها درست آن­طرف لبۀ مشتری رخ می­دهد، از اینرو رصد مستقیم آنها از زمین ممکن نبود. اما همانگونه که انفجار اتمی ابری قارچی شکل می­سازد که تا اعماق جو بالا می­آید، تلسکوپ هابل را روی لبه نشانه رفتند، به این امید که یک گلولۀ آتش را بالای محل برخورد رصد کنند. فضاپیمای گالیله، در مسیر خود به­سمت مشتری، در موقعیتی بود که می­توانست از محل تصویربرداری کند و در 16 ژوئیه سال 1994، گلوله­ای آتشین را شناسایی نمود که دمای قلۀ آن به ۲۴۰۰۰ کلوین  می­رسید. رصدهای زمینی نیز به­زودی دود ناشی از گلولۀ آتش را که تا ۳۰۰۰ کیلومتر  بالای اتمسفر مشتری آمده بود، نشان دادند.

همراه با زحل، اورانوس و نپتون، مشتری یکی از غول­های گازی منظومه شمسی است. جرم آن به تنهایی دو برابر و نیم مجموع دیگر سیارات است. جرم داخلی آن را عمدتاً هیدروژن (71%) و هلیوم (24%) تشکیل می­دهد و 5% باقی­مانده به عناصر سنگین­تر اختصاص دارد. از اینرو ترکیبات آن همچنان شبیه سحابی خورشیدی­ای است که از آن ساخته شد. جالب است بدانید اگر مشتری جرم بیشتری داشت، قطر آن عملاً کاهش می­یافت، بنابراین حجم آن حداکثر حجمی است که یک سیاره با این ترکیبات می­تواند داشته باشد.

[1]- هیدروژن فلزی هیدروژنی است بسیار فشرده، به­گونه­ای که الکترون­ها می­توانند به­راحتی، شبیه به فلزات، در آن حرکت کنند.

With Saturn, Uranus and Neptune, Jupiter is one of  the gas giants of  the Solar
System and its mass exceeds that of  all the other planets combined by two and a
half  times. Its interior mass is primarily made up of  hydrogen (∼71%) and helium
(24%) with ∼5% of  heavier elements. Its composition thus closely follows that of 
the solar nebula from which it was formed. Interestingly, if  Jupiter were to acquire
more mass, its diameter would actually decrease, so it is about as large as a planet
of  its composition could be.
Jupiter is thought to consist of  a dense core surrounded by a layer of  liquid
metallic hydrogen lying under an outer layer, about 1000 km thick, composed
very largely of  molecular hydrogen. Jupiter is perpetually covered with a cloud
layer about 50 km thick. The clouds are composed of  ammonia crystals arranged
into bands of  different latitudes made up of  light coloured zones between darker
belts. The orange and brown colours in the Jovian clouds are caused by compounds
containing phosphorus and sulphur exposed to ultraviolet light from the Sun. At
differing latitudes, the darker clouds so formed deeper within the  atmosphere are
masked out by higher clouds of  crystallizing ammonia producing the pale zones
seen between the belts.

"Introduction to astronomy and cosmology" Page 108

به­دلیل برهم­کنش بین خرده­سیارات کمربند اصلی، گاهی یک سیارک مداری پیدا می­کند که آن­ را به ناحیۀ درونی منظومه شمسی می­آورد. اگر آنها وارد مدار زمین شوند، بالقوه می­توانند به سطح زمین برخورد کنند. اینچنین سیارک­هایی، همراه با دنباله­دارها و سنگ­های آسمانی (با قطر کمتر از 50 متر) که به زمین نزدیک می­شوند، اجسام نزدیک زمین (NEOs)^[1] نامیده می­شوند. آنها فقط زمانی که از نزدیکی زمین می­گذرند تشخیص داده می­شوند. ناسا متعهد است که همۀ اینگونه اجسام را با قطر بزرگ­تر از یک کیلومتر بیابد، زیرا بالقوه می­توانند باعث خسارت­های فاجعه­بار محلی و یا حتی جهانی شوند. تا پایان سال 2007، از 1000 جسم مورد انتظار، حدود 800 عدد که بزرگ­تر از این اندازه بودند شناخته شدند. نزدیک 5000 جسم نزدیک زمین شناسایی شده­اند که 60 تای آنها دنباله­دار است. از این تعداد، 800 عدد در ردۀ بالقوه خطرناک قرار دارند. امید آن است چنانچه در آینده جسمی نزدیک زمین کشف شود که ممکن است به زمین برخورد کند، در زمان مقتضی بتوان مدار آن­را تغییر داد.

در ژوئن سال 1908، انفجاری مهیب، 1000 بار قوی­تر از بمب اتمی هیروشیما، نزدیک رود تونگوسکا (Tunguska) در شمال سیبری به­وقوع پیوست. تصور بر این است که دنباله­دار یا سیارکی با قطر تقریباً 50 متر بالای زمین منفجر شد که به قطع بیش از 800 ملیون درخت در ناحیه­ای به وسعت بیش از ۲۰۰۰ کیلومتر مربع­  انجامید. اگر این اصابت 4 ساعت و 47 دقیقه دیرتر رخ داده بود، شهر  سنت­پترزبورگ (لنین­گراد) نابود می­شد. برآورد می­شود که حدود 000_/200 جسم نزدیک زمین با اندازه­ای قابل مقایسه وجود داشته باشد و احتمال برخورد هریک با زمین در سال از مرتبه یک در صدملیون است. انتظار یک برخورد اینچنینی در هر 500 سال یک­بار است؛ پس در هر سال احتمال یک در 500 است. احتمال چنین برخوردی در اقیانوس بیشتر است، در آن­صورت، سونامی ایجاد شده در مناطق وسیعی از جهان بازتاب خواهد داشت.

ماه پنجمین قمر بزرگ منظومه شمسی است. قطر آن کمی بیش از یک چهارم قطر زمین، فاصلۀ متوسط آن حدود 30 برابر قطر زمین و کشش جاذبه بر سطح آن یک ششم زمین است. به­دلیل مدار بیضوی، اندازۀ زاویه­ای آن تا 12% تغییر می­کند؛ از 5548/0 درجه در هنگام حضیض، نزدیک­ترین فاصله­اش به زمین، تا ۴۹۲۳/۰ درجه در هنگام اوج، دورترین فاصله­اش از زمین. در مجموع و در زمان­های مختلف، 59% از سطح ماه را می­توانیم مشاهده کنیم. دلیل آن­هم قسمتی به مدار بیضوی کشیده ماه برمی­گردد، قسمتی به زاویۀ میل مداری آن و بخشی هم به این حقیقت که به هنگام طلوع و غروب ماه، ما آن را از موقعیت­های نسبی متفاوت در فضا می­بینیم. این اثر رخ­گرد (Libration) نامیده می­شود.

ماه تنها 8% نور تابشی به خود را منعکس می­کند و از این لحاظ یکی از کمترین بازتابش­ها را در بین اجرام منظومه شمسی دارد. بازتابش ماه تقریباً معادل زغال­سنگ است. طرفی از ماه که رو به زمین است طرف نزدیک ماه نام دارد، و سمت دیگر، طرف دور نامیده می­شود. حتی با چشم غیر مسلح می­توان دو نوع سطح متمایز را در طرف نزدیک تشخیص داد. نقاط روشن­تر، کوهستان­های ماه نام دارد و نقاط تیره­تر به ماریا معروف است ( Maria جمع Mare، در لاتین به معنی دریا). علت این نام­گذاری آن است که در ابتدا تصور می­شد مناطق تیره­تر اقیانوس و دریا باشد. وقتی که برای اولین بار طرف دور ماه توسط کاوشگر روسی لونا 3 (Luna 3) عکس­برداری شد، یک ویژگی تعجب­آور این بود که تقریباً هیچ­گونه ماریا آنجا وجود نداشت.

کتاب "درآمدی بر نجوم و کیهان شناسی"  صفحه ۱۲۱

The Moon is the fifth largest satellite in the Solar System. It has a diameter
slightly more than a quarter that of  the Earth and its average distance is about
30 times that of  the Earth’s diameter. The gravitational pull on its surface is
about one-sixth that on the Earth. Due to the fact that it has an elliptical orbit, its
angular size varies by about ∼12%; from 0.5548° at perigee, when it is closest to
the Earth, down to 0.4923° at apogee, when it is furthest from the Earth. Partly
due to its eccentric orbit, partly due to the inclination of  its orbit and partly due to
the fact that at moonrise and moonset we see it from different relative positions in
space we can observe a total of  59% of  the Moon’s surface at one time or another.
This effect is called libration.
The well known Moon illusion makes the Moon appear largest when near the
horizon. However, it will of  course be closer to us when highest in the sky and its
angular size will actually be about 1.5% larger! Our perception of  size is linked
with how far away we believe an object is from us. It appears that we ‘see’ the
celestial sphere above us, not as a true hemisphere, but one which is fl attened
overhead so that we believe that the objects above us in the sky are nearer to us
than those near the horizon. So, observing the Moon above us, we believe it to be
closer and mentally reduce its perceived size.
The Moon only reflects about 8% of  the light incident upon it and is one of  the
least refl ective objects in the Solar System refl ecting about the same proportion of 
light as a lump of  coal. The side of  the Moon that faces Earth is called the near side,
and the opposite side the far side. Even with the unaided eye one can clearly see
that there are two distinct types of  surface on the near side. We see light regions
called ‘highlands’ and darker areas of  the surface that we call ‘maria’, so-called
because they were thought to be seas and oceans and were given beautiful names
such as Oceanus Procellarum, Mare Tanquillatatis and Sinus Iridum – the Ocean
of  Storms, the Sea of  Tranquillity and the Bay of  Rainbows. When the far side of 
the Moon was fi rst photographed by the Soviet probe Luna 3 in 1959, a surprising
feature was its almost complete lack of  maria.

"Introduction to astronomy and cosmology" page 95

زمین ما سیاره­ای است صخره­ای، با هسته، گوشته و پوسته. چرخش آن سبب شده که در استوا برآمده شده، قطر آن 43 کیلومتر بیشتر از فاصلۀ بین دو قطب باشد. به­همین دلیل قلۀ کوه چیم­بورازو (Chimborazo) در اکوادور بیشترین فاصله را از مرکز زمین دارد. کوه اورست با ۸/۸ کیلومتر ارتفاع و درۀ ماریانا با عمق ۹/۱۰ کیلومتر، دو کران سطح زمین هستند. با این وجود سطح زمین عملاً از توپ بیلیارد صاف­تر است!

هستۀ مرکزی دمایی حدود ۷۰۰۰ کلوین دارد که نتیجۀ واپاشی ایزوتوپ­های رادیواکتیو پتاسیم، اورانیوم و توریوم است. همۀ این ایزوتوپ­ها نیمه عمری بیش از یک ملیارد سال دارند. جریان­های همرفتی درون صخرۀ مذاب، این حرارت را به سمت پوسته بالا آورده، در آنجا گدازه­ها تشکیل نقاط داغ دادند و فعالیت آتشفشانی را ایجاد کردند؛ فعالیتی که جو ثانوی را برای زمین به­ارمغان آورد.
هم­اکنون قسمت اعظم اتمسفر را نیتروژن (78%) و اکسیژن (21%) تشکیل می­دهد. 1% باقیمانده شامل بخار آب، دی­اکسید کربن، اوزون، متان و دیگر گازهای کم­یاب می­شود. جا دارد دوباره اشاره کنیم که بدون گرمای حاصل از گازهای گلخانه­ای دی­اکسید کربن، بخار آب و متان، دمای زمین حدود ۱۸- درجه سانتیگراد بود و به­طور قطع حیاتی وجود نداشت.

مردمان قدیم زمین را در مرکز جهان قرار می­دادند و نژاد بشر را ویژه می­انگاشتند. پس از آنکه معلوم شد خورشید یکی از ملیاردها ستارۀ کهکشان است، یک اصل میانه پدید آمد. عقیده بر این شد که سیارات بسیاری چون زمین با حیات پیشرفته­ای مانند بشر وجود دارد؛ پس ما ویژه نبودیم. اما به تدریج معلومات ما دربارۀ تاریخچۀ زمین افزایش یافت؛ دانستیم که چگونه حرکت صفحات آن باعث بازگشت دی­اکسید کربن به درون جو شده است، چگونه مشتری از برخورد تعداد بیشماری دنباله­دار به زمین جلوگیری می­کند و چگونه ماه بزرگ ما باعث پایداری محور چرخش زمین می­شود. براساس این حقایق، امروزه بعضی دانشمندان اعتقاد دارند شرایطی که به پدید آمدن و ادامۀ حیات زندگی هوشمند در زمین انجامید، بسیار نادر و کمیاب است. گویا واقعاً ما ویژه هستیم، و بعید نیست که تنها گونۀ حیات پیشرفته در کهکشان راه شیری باشیم.

کتاب درآمدی بر نجوم و کیهان شناسی صفحه ۱۲۰

The central core has a temperature of ∼7000 K as a result of the decay of radioactive isotopes of potassium, uranium and thorium, all of which have half-lives of over 1 billion years. Convection currents within the molten rock brought this heat up towards the crust giving rise to thermal hotspots and produced the volcanic activity which gave the Earth its secondary atmosphere. The atmosphere is now largely composed of nitrogen (78%) and oxygen (21%) with the remaining 1% made up of water vapour, carbon dioxide, ozone, methane and other trace gases. It is worth pointing out again that without the warming due to the greenhouse gases, carbon dioxide, water vapour and methane, the average surface temperature would be about 18°C and life would almost certainly not exist.

Ancient peoples put the Earth at the centre of the universe and regarded the human race as special. As it was found that our Sun is one of billions of stars in our Galaxy, a principle of mediocrity arose. Planets like Earth were thought to have been very common and so advanced life like ours was thought to be widespread – we were not special. As we have learnt more about the history of our Earth, how plate tectonics have helped recycle carbon dioxide back into the atmosphere, how Jupiter prevents too many comets from impacting the Earth and how our large moon has stabilized the Earth’s rotation axis, some scientists now believe that the conditions that have allowed intelligent life to arise here may well be very uncommon. It really could be that we are special, and it is not impossible that we are the only advanced life form now within our Milky Way Galaxy.

"Introduction to astronomy and cosmology" Page 94

دانشمندان دریافته اند که جو زهره اساساً متشکل است از دی­اکسید کربن و مقدار کمی نیتروژن، با جرمی 93 برابر اتمسفر زمین. همین باعث شده که فشار در سطح زهره حدود 92 برابر فشار در سطح زمین باشد. ابرهای ضخیمی از دی­اکسید گوگرد وجود دارد و ممکن است حتی باران­هایی از اسید سولفوریک در بالای جو ببارد! با وجود این، با توجه به دمای سطحی بیش از ۴۶۰ درجه سانتیگراد، این باران هرگز به سطح زهره نخواهد رسید. علت این دمای بسیار بالا، اثر گاز گلخانه­ای ناشی از جو مملو از دی­اکسید کربن است.

تصور می­شود که ساختمان درونی زهره شبیه به زمین باشد، با هسته، گوشته و پوسته. احتمالاً عدم حرکت صفحات پوسته باعث گردیده که هسته آن به­اندازۀ زمین سرد نشود و قسمتی از آن به­صورت مایع باشد. زهره تقریباً همزاد زمین است با قطری تنها  ۶۵۰ کیلومتر کمتر و جرمی معادل 5/81% جرم زمین. احتمالاً زمانی اتمسفر آن به جو زمین شبیه­تر بوده، اما تحول آن­را به مسیری بسیار متفاوت برده است!

کتاب درآمدی بر نجوم و کیهان شناسی صفحه ۱۱۷ و ۱۱۸

بسیاری از اطلاعات ما پیرامون زهره ­از راه مشاهدات به­وسیلۀ فضاپیما به­دست آمده است. در دسامبر 1962، فضاپیمای مارینر 2 از فاصلۀ حدود ۳۵۰۰۰۰ کیلومتری از سطح آن عبور کرد. مشاهدات فروسرخ و ریزموج نشان داد که علیرغم این­که فراز ابرها بسیار سرد است، سطح آن در دمای حداقل ۴۲۵ درجه سانتیگراد قرار دارد. این فضاپیما نشانه­ای از میدان مغناطیسی نیافت.

روس­ها بارها تلاش کردند تا فضاپیمایی را بر سطح زهره بنشانند. این کار در ابتدا با شکست مواجه می­شد. هیچکس پیش­بینی نمی­کرد که فشار جو در آنجا صد بار بیشتر از زمین باشد. نتیجه آن بود که چترهای فرود در ابتدا بیش­ از حد بزرگ انتخاب می­شد. این امر فرود فضاپیما را بسیار کند می­کرد و در نتیجه باطری­ها قبل از رسیدن به سطح سیاره تخلیه می­شدند. فضاپیماهای دیگر بر اثر فشار بسیار زیاد در پایین جو مچاله شدند. بالاخره در سال 1970، وِنِرا 7 به سطح سیاره رسید و به مدت 23 دقیقه اطلاعات دما را ارسال نمود و سپس ونرای 9 و 10 اولین تصاویر را از سطح آنجا ارسال کردند. این تصاویر سطحی از سنگ­های پراکنده و تخته­سنگ­هایی بازالت­گونه را نشان می­داد. در سال 1985 و در مسیر رصد دنباله­دار هالی، دو فضاپیمای روسی وِگا کاوشگرهایی را با بالون به درون اتمسفر زهره ارسال کردند. این کاوشگرها با پرواز در ارتفاع حدود 53 کیلومتری از سطح، وجود بادهای قوی در جو بسیار متلاطم را نشان دادند.

کتاب  "درآمدی بر نجوم و کیهان شناسی" صفحه ۱۱۶ و ۱۱۷

زهره زمانی دو نام داشت، ستارۀ شامگاهی یا هسپروس (Hesperus) و ستارۀ صبح یا فوسفروس (Phosphorus)؛ زیرا که گاهی در حال درخشش در شرق پیش از سپیده­دم است و در وقت دیگری در حال درخشش در غرب پس از غروب خورشید. گفته می­شود که یونانیان ابتدا آنها را دو جسم متفاوت می­پنداشتند، اما بعدها با نظر بابلیان مبنی بر یکی بودن آنها هم­عقیده شدند^[1].

زهره با قدری نزدیک به 4-  روشن­ترین جرم سماوی در آسمان بعد از ماه است (شکل بالا). همانگونه که در فصل اول نشان داده شد، اندازۀ زاویه­ای زهره، به­ دلیل گردش به­دور خورشید، تا 5 برابر تغییر می­کند. با این وجود وقتی که از زمین دورتر است و بالطبع اندازۀ زاویه­ای کوچک­تری دارد، درصد بیشتری از سطح آن روشن دیده می­شود (فلش زیر را ببینید). این دو اثر همدیگر را تا حد زیادی خنثی می­کنند و در نتیجه زهره برای چندین ماه در روشنایی نزدیک به قدر 4- باقی می­ماند. زهره به­دلیل آلبدوی بالا و انعکاس 70%  نور خورشید روشن به­نظر می­رسد. این انعکاس ناشی از سطح کاملاً پوشیده از ابر آن است.

http://astro.unl.edu/classaction/animations/renaissance/venusphases.swf

 در هر 120 سال دو بار، و به فاصلۀ 8 سال از یکدیگر، گذر زهره از مقابل خورشید دیده می­شود. (در قرن 21، سال­های 2004 و 2012. شکل زیر را ببینید.) این گذرها از لحاظ تاریخی بسیار مهم بودند؛ زیرا روشی را برای محاسبۀ فاصلۀ زهره، و به دنبال آن و براساس قانون سوم کپلر، اندازه­گیری واحد نجومی فراهم می­آوردند. کشف استرالیا توسط کاپیتان کوک به دنبال سفر علمی وی به جزیره تاهیتی ((Tahiti، جزیره­ای واقع در جنوب اقیانوس آرام، جهت رصد گذر سال  1768 زهره اتفاق افتاد.

یکی از جلوه­های زیبای برهم­کنش باد خورشیدی و جو زمین، نمایش­های رنگارنگ نور است که در آسمان شب دیده می­شود. آنها بیشتر در نواحی اطراف قطب­های شمال و جنوب مغناطیسی دیده می­شوند و به شفق شمالی و جنوبی معروفند. شفق شمالی به رنگ سبز و قرمز جلوه­ می­کند و بیشتر در اطراف اعتدال بهاری و پاییزی رخ می­دهد؛ هرچند هنوز دلیل این تقارن را نمی­دانیم. 

شفق­های قطبی از برخورد ذرات باردار و اتم­ها در نقاط بالایی جو زمین به­وجود می­آیند. خطوط میدان مغناطیسی زمین، در بالای قطب­های مغناطیسی شمال و جنوب، به درون فضا باز می­شوند، و بدین­خاطر ذرات باردار در نزدیکی قطب­های مغناطیسی، راحت­تر به نقاط بالایی جو دسترسی پیدا می­کنند. در آنجا این ذرات با اتم­های گاز درون جو برخورد کرده، الکترون­ها را به ترازهای بالاتر انرژی می­رانند. با برگشت الکترون­ها به حالت پایه، نور تابش می­شود. بیشترین نور به نظر می­رسد از اکسیژن اتمی تابش شود، با درخششی مایل به سبز در طول­موج 7/577 نانومتر و درخشش قرمز تیره در طول موج 630 نانومتر. در میان انبوه رنگ­های دیگر که گاهی مشاهده می­شود، نیتروژن اتمی تحریک شده رنگ آبی تابش می­کند، در حالی­که نیتروژن مولکولی رنگ ارغوانی تولید می­نماید. اغلب شفق قطبی به شکل نوارهایی پرده­مانند است که در جهت شرق به غرب هم­خط شده­اند. گاهی این نوارها به آهستگی تغییر می­کنند، ولی در زمان­های دیگر پیوسته در حرکت به­نظر می­رسند. شکل آنها را جهت میدان زمین در محل بیننده تعیین می­کند و مشاهدات نشان داده­اند که
الکترون­های باد خورشیدی در مسیری حلزونی شکل و در امتداد خطوط میدان مغناطیسی به­سمت زمین حرکت می­کنند. نویسنده خود شاهد این منظرۀ حیرت­آور ناشی از حرکت الکترون­ها در امتدادخطوط میدان مغناطیسی و تشکیل شفق درست بالای سر بوده است. بسته به این­که کجا باشیم، گاهی به نظر می­رسد که پرتوهای همگرای شفق قطبی به­صورت پرتوهایی عمودی به سمت بالارفته، هاله­ای حلقوی را بالای سر شکل می­دهند

کتاب  "درآمدی بر نجوم و کیهان شناسی" صفحان ۸۸ - ۹۰

 دمای سیاره عملاً تحت تأثیر میزان انعکاس انرژی تابشی خورشید به آن، موسوم به آلبدوی سیاره، و اثرات گازهای گلخانه­ای (اگر وجود داشته باشد) قرار دارد.

گازهای اصلی تشکیل دهندۀ اتمسفر زمین، یعنی نیتروژن و اکسیژن، گاز گلخانه­ای نیستند. دلیل آن این است که گازهای دو­اتمی مانند این دو، اشعۀ فروسرخ را نه جذب و نه تابش می­کنند. دی­اکسید کربن گاز گلخانه­ای اصلی در اتمسفر است. برای اعصار متمادی درصد آن در جو پایدار مانده است، اما متأسفانه سوختن سوخت­های فسیلی (که دارای کربن ذخیره شده هستند) به سرعت در حال افزایش دی­اکسید کربن است که به­طور قطع بیشترین سهم را در این حقیقت که دمای زمین درحال بالا رفتن است، دارد - پدیده­ای موسوم به گرم­ شدن زمین^[1].

بخار آب یکی از گازهای گلخانه­ای است که عملاً بیشترین سهم را در اثر گلخانه­ای دارد، یعنی چیزی بین 36% تا 66% . مقدار بخار آب موجود در هوا از جایی به جای دیگر تفاوت چشمگیر دارد، اما در کل، فعالیت انسان بر میزان غلظت آن تأثیر مستقیم ندارد (مگر در جاهایی مثل زمین­های آبیاری شده) و اثرات آن بر آب­ و هوای زمین ثابت مانده است.

هم­اکنون مقدار دو گاز گلخانه­ای دیگر هم در حال افزایش است:

1)       توانایی حفظ حرارت در متان 20 برابر دی­اکسید کربن است. ما هر ساله 500 ملیون تن متان به جو اضافه می­کنیم. این کار از طریق پرورش دام، معادن زغال­سنگ، کندوکاو برای نفت و گاز طبیعی، مزارع برنج و پوسیدگی زباله در محل انباشت آن صورت می­گیرد.

2)       هرساله بین 7 تا 13 ملیون تن اکسید نیتروژن، ناشی از کودهای نیتروژنی، فضولات حیوانی و انسانی و اگزوز خودروها، به جو وارد می­شود.

بیش از دو درجه افزایش در دمای متوسط زمین می­تواند عواقب بسیار  زیان­باری برای نسل بشر به بار آورد و به­همین دلیل موضوع با­ جدیت در حال پی­گیری است.

کتاب درآمدی بر نجوم و کیهان شناسی صفحه ۱۰۶ و ۱۰۷

The major constituents of  the atmosphere, nitrogen, N2, and oxygen, O2, are
not greenhouse gases. This is because diatomic molecules such as these nei-
ther absorb nor emit infrared radiation. Carbon dioxide is the main greenhouse
gas in the atmosphere. Over aeons of  time its percentage in the atmosphere
has remained stable but, unfortunately, the burning of  fossil fuels (which have
stored carbon within them) is rapidly increasing the amount of  carbon dioxide
in the atmosphere and this is almost certainly a major contribution to the fact
that our Earth’s temperature is increasing – termed global warming or climate
change.
Water vapour is a naturally occurring greenhouse gas and actually accounts
for the largest percentage of  the greenhouse effect, somewhere between 36% and
66%. The amount of  water vapour in the air from locality to locality is very vari-
able but overall, human activity does not directly affect water vapour concentra-
tions (except near irrigated fi elds for example) and its effects on the Earth’s climate
are remaining stable.
However, the amounts of  two further greenhouse gases are now also increasing:
(1)  Methane is 20 times more effi cient at retaining heat than carbon dioxide
and we are adding up to 500 million t of  methane into the atmosphere
per year from livestock, coal mining, drilling for oil and natural gas, rice
cultivation, and garbage decaying in landfi  lls.
(2)  Each year, 7–13 million t of  nitrous oxide is added to the atmosphere from
the use of  nitrogen based fertilizers, the disposing of  human and animal
waste in sewage treatment plants and automobile exhausts.
An increase in the Earth’s average temperature of  more than 2 degrees could
begin to have very harmful consequences for the human race, which explains
why the problem is being treated so seriously.

"Introduction to astronomy and cosmology" page 83

در پست قبل از  فضاپیمای مسنجر یاد شد. لازم دیدم در اینجا توضیحاتی درباره این فضاپیما  آورده  شود:

مسنجر مخفف کلمات زیر است: MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry & Ranging

نام یک فضاپیمای ۴۸۵ کیلوگرمی که با هدف مطالعه سیاره تیر در اوت 2004 بکمک موشک دلتا۲ از پایگاه کیپ کاناورال به سمت آن روانه شده است.این فضاپیما مجهز به دو دوربین WACو NAC می باشد. این دو دوربین به ترتیب تصاویر با میدان دید ۱۰.۵ و ۱.۵ درجه ثبت خواهند کرد. دوربین واید این فضاپیما، قابلیت نوردهی زیاد برای ثبت ستاره های درخشان آسمان را نیز دارا است که به منظور تصحیح مداری فضاپیما به کار می‌رود و دوربین با میدان دید کم عوارض سطحی عطارد را آشکار خواهد ساخت. این فضاپیما همچنین با استفاده از دوربین‌های فرابنفش ، فروسرخ واشعه ایکس خود به بررسی این سیاره خواهد پرداخت.وسایلی که در فضاپیما قرار دارند:

سیستم تصویربرداری دوگانه تیر شامل دو دوربینی که در بالا به آن اشاره شده با نام (MDIS) طیف سنج اشعه گاما ونوترون(GRNS) طیف سنج اشعه ایکس(XRS) ارتفاع سنج لیزری (MLA) طیف سنج ترکیب سطحی وجوی(MASCS) طیف سنج ذرات پرانرژی وپلاسما(EPPS) مغناطیس سنج  (MAG)

این فضاپیما در ژانویه 2008 به ارسال اولین تصاویر گرفته شده به زمین پرداخت.

اهداف اصلی ماموریت:
تهیه اطلاعات کامل از عناصر معدنی سیاره و نقشه برداری زمین شناسی.
عکسبرداری سراسری از سطح سیاره.
بررسی میدان مغناطیسی سیاره.
بررسی گرانش سیاره.
و...

این فضاپیمای۴۳۰ میلیون دلاری متعلق به ناسا بعد از فضاپیمای مارینر 10(که در سال 1975 با نقشه برداری از تنها ۴۵ درصد سطح سیاره ماموریت خود را تکمیل کرد) اولین فضاپیمایی به حساب می آید که در مداری حول سیاره تیر قرار گرفته است.در مسیر خود به سمت هدف برای استفاه از گرانش سیارات یک سال بعد از پرتاب از فاصله ۲۳۴۷ کیلومتری زمین :دو بار از کنار سیاره زهره(در تاریخهای:اکتبر 2006از فاصله ۲۹۹۰کیلومتری  وژوئن 2007از فاصله ۳۳۷ کیلومتری سطح سیاره) و3 بار در سال 2008 با فاصله زمانی دو ماهه از کنار خود سیاره  گذشته (در اولین عبور از نزدیکی سیاره از فاصله ۲۰۰ کیلومتری )تااینکه در سال 2011 در مداری حول سیاره قرار بگیرد ..در این مدار  حداقل فاصله 200 کیلومتر وحداکثر فاصله نیز 15193 کیلومتر خواهد بود.این فضاپیما به مدت یک سال در همین وضعیت به عملیات خواهد پرداخت.

منبع:سایت هفت آسمان http://www.haftaseman.ir/webdb/article.asp?id=1052

تصویری ذهنی از مسنجر به دور عطارد

در ادامه مطالب، اخبار جدیدتری را از ورود مسنجر به مدار عطارد ببینید:

در سال 2004، فضاپیمای دوم ناسا زمین را به مقصد عطارد ترک کرد. این فضاپیما اولین عبورش (fly-by) را از کنار عطارد در ژانویه 2008 انجام داد. در سال 2011، پس از سه بار عبور از کنار سیاره، فضاپیما وارد یک مدار بیضوی به­دور آن می­شود. شاید تعجب کنید که ورود به مداری به­دور عطارد هفت سال طول  می­کشد، اما این کار از آنچه تصور می­شود مشکل­تر است. هر فضاپیمایی که به سمت عطارد حرکت می­کند، به تعبیری در حال سقوط به طرف خورشید است و در نتیجه انرژی جنبشی قابل ملاحظه­ای به­دست می­آورد. بنابراین مشکل رسیدن به آنجا نیست، بلکه کم کردن سرعت تاحدی است که بتوان در مدار قرار گرفت. عملاً انرژی لازم برای گردش به­دور عطارد بیش از  فرار از منظومه شمسی است. اروپا و ژاپن در حال طراحی مأموریتی مشترک به عطارد هستند که قرار است در سال 2013 شروع شود. فضاپیمای بپی­کولومبو (BepiColumbo) در سال 2017 به عطارد خواهد رسید.

به علت فاصلۀ کم عطارد و خورشید، این سیاره در هر بار تنها برای مدت نسبتاً کوتاهی مشاهده می­شود؛ ضمن این­که علائم سطحی آن از زمین چندان قابل تشخیص نیست. هر دوی این عوامل باعث گردید که در ابتدا طول دوره­ تناوب چرخشی آن (شبانه­روز آن) اشتباه به­دست آید و تصور شود که با دوره­ تناوب مداری آن برابر است. در این­صورت عطارد به­طور کِشندی به سمت خورشید قفل شده بود؛ یعنی یک طرف آن همواره به سمت خورشید بود و طرف دیگر پشت به آن. رصدهای راداری نشان داد که سمت تاریک عطارد به مقدار قابل ملاحظه­ای گرم­تر از آن چیزی است که برای آن، اگر پیوسته پشت به خورشید می­بود، تصور می­شد. همین رصدها و مطالعات راداری توانست دوره­ تناوب چرخشی آن ­را حول محورش نشان دهد؛ طول شبانه­روز در عطارد دو سوم دوره ­تناوب مداری آن است.

تاکنون تنها دو فضاپیما به دیدار عطارد رفته است؛ مارینر 10 (Mariner 10) که در دهۀ 1970 سه بار از کنار آن عبور کرد، و فضاپیمای مسنجر (Messenger) که اوایل سال 2008 (و برای دومین بار در اکتبر همان سال) از کنار آن گذشت. عطارد شباهت بسیاری به نقاط کوهستانی ماه دارد.

در سال 1991 و با استفاده از آنتن 70 متری گلداستون و فرستندۀ 500 کیلوواتی، عطارد مورد مشاهدۀ راداری قرار گرفت. انعکاسات رادار توسط «آرایۀ بسیار بزرگ^[1]» در نیومکزیکو دریافت شد تا تصاویر راداری با وضوح بالا فراهم گردد. در کمال تعجب، انعکاسی بسیار قوی از ناحیۀ قطب شمال عطارد دریافت شد که به بازتاب­های قوی دیده­ شده از کلاهک­های قطبی پوشیده از یخ مریخ بسیار شبیه بود. در دماهای خیلی پایین، یخ به خوبی سیگنال­های رادار را بازتابش می­کند.

کسی انتظار یافتن یخ در عطارد را نداشت، اما سطح درونی گودال­های نزدیک به دو قطب همواره در سایه است، با دمایی که تا ۱۲۵ کلوین کاهش می­یابد. بنابراین اگر یخی در آنجا وجود داشته باشد، می­تواند ملیاردها سال باقی بماند. تصور بر این است این یخ، که بعداً در قطب جنوب نیز مشاهده گردید، به­جا مانده از دنباله­دارهایی است که در گذشته به عطارد برخورد کرده­اند.

[1]- Very Long Array or VLA

عکس­های دقیق فضا­پیمای مارینر دره­های بزرگ و آتشفشان­های پهناوری را نشان داد. یکی از اینها قلۀ اولمپوس (Olympus Mons)، بزرگ­ترین آتشفشان شناخته شده در منظومه شمسی است. قطر دهانۀ آن ۸۵ کیلومتر  است و پهنای پایۀ مخروط آتشفشان به ۵۵۰ کیلومتر می­رسد. دهانۀ آتشفشان تقریباً ۲۷ کیلومتر بالاتر از سطح مریخ است، سه بار بلند­تر از کوه اورست! دانشمندان دریافتند که در زمان­ فعالیت این آتشفشان­های عظیم­الجثه، حدود سه ملیارد سال قبل، جو مریخ بسیار غلیظ­تر از حال بوده است. اثر گازهای گلخانه­ای در جو سبب می­شده است که دمای سطح مریخ آنقدر بالا رود که آب امکان وجود روی آن را پیدا نماید. دیگر مشخصه­های قابل رؤیت بر سطح مریخ به­خوبی نشان می­داد که جریان آب در آنجا وجود داشته است. این موضوع گمانه­زنی­هایی را دامن زد که شاید گونه­هایی از حیات ساده در آن زمان در مریخ وجود داشته است.

همین احتمال کافی بود که در سال 1976 دو مریخ­نورد وایکینگ به آنجا فرستاده شود. هدف آنها، علاوه بر عکس­برداری از سطح و جمع­آوری داده­های علمی، جستجوی هرگونه دلیل و مدرکی از حیات بود. آنها سه آزمایش انجام دادند و گرچه فعالیت شیمیایی غیرمنتظره­ای را در خاک مریخ یافتند، اما به هیچ­گونه گواهی دال بر وجود موجودی زنده دست پیدا نکردند. با توجه به جو رقیق مریخ (بدون لایۀ اوزون)، اشعۀ فرابنفش بسیار بیشتر از زمین به سطح آن می­رسد، به­طوری که از وجود حیات بر روی آن جلوگیری می­نماید. اگر روزی حیات در مریخ وجود داشته است، انتظار یافتن شواهد آن ­را تنها در زیر سطح مریخ می­توان داشت.

از آن زمان تاکنون فضاپیماهای بسیاری به مریخ رسیده­اند. دو مریخ­نورد روح و فرصت^[1] به گشت­زنی در آنجا پرداخته­اند و دلایلی را برای این­که آب زمانی بر سطح وجود داشته است، فراهم نموده­اند. از دهۀ 1970 تاکنون تنها یک مریخ­نورد، بیگل 2 (Beagle 2)، مستقیماً برای یافتن مدرکی بر وجود حیات ساده اقدام کرده است؛ اما متأسفانه در کریسمس 2003، ظاهراً در حین فرود، دچار حادثه شد.

کتاب «درآمدی بر نجوم و کیهان­شناسی» صفحه 133 

گالیله اولین کسی بود که مریخ را با تلسکوپ و در سال 1609 رصد کرد، اما تلسکوپ کوچک او جزئیاتی از سطح آن را نشان نداد. در تقرب سال 1877 مریخ به زمین، یک ستاره­شناس ایتالیایی به­نام جیووانی شیوپارلی (Giovanni Schiaparelli) با استفاده از تلسکوپ 22 سانتیمتری توانست سطح مریخ را رسم کند و اولین نقشه­های تفصیلی را ارائه نماید. این نقشه­ها خطوطی را شامل می­شدند که شیوپارلی آنها را Canali نامید، به معنی شیار در زبان ایتالیایی (مترادف Channel در انگلیسی). اما این کلمه به Canal در انگلیسی ترجمه شد که معنی آب­راه ساخت انسان را می­دهد و به دنبال آن این حس پدید آمد که شاید نژادی هوشمند در مریخ ساکن باشد. این نکته را باید اشاره کرد که هیچ­گونه آب­راهی از زمین قابل شناسایی نبود، اما اینگونه تصور شد که آنها می­توانند جهت آبیاری مزارع کنارشان که از زمین دیده می­شد مورد استفاده قرار گیرند.

تحت تأثیر رصدهای شیوپارلی، پرسیوال لووِل رصدخانه­ای را در آریزونا بنا نهاد^[1]. او رصدهای مفصلی از مریخ انجام داد که نشان می­داد شبکۀ پیچیده­ای از کانال­های آبرسانی در آنجا وجود دارد. اما با بزرگ­تر شدن تلسکوپ­ها، شیارهای کمتری دیده شد. به نظر می­رسد آنها خطای دید بودند. با این وجود، طلسم حیاتِ پیش­رفته در مریخ تا دهۀ 1960 باطل نشد و آن زمانی بود که فضاپیمای مارینر ناسا به مریخ رسید. (یک تصویر فریبنده از تخته­سنگی عظیم، موسوم به «چهره بر روی مریخ»، توسط فضاپیمای وایکینگ 1 در 1961 به­دست آمد. بعضی تصور کردند که آن نمادی بزرگ از تمدنی در گذشته است. اما عکس دقیقی که توسط «نقشه­بردار سراسری مریخ^[2]» در سال 2001 گرفته شد نشان داد که آن یک «mesa» است - تپه یا کوهی پهن که لبه­هایی با شیب تند دارد.)