فیزیک سیارات

مقدمه

سیارات ، اجرام سماوی سرد بوده و انعکاس نور خورشید باعث مرئی شدن آنها می‌گردد، بعضی از آنها را با چشم غیر مسلح می‌توان رویت کرد، ولی سه سیاره اورانوس ، نپتون و سیاره پلوتو را بدون تلسکوپ نمی‌توان رویت کرد. در مورد تشخیص سیارات از ستارگان در آسمان شب می‌توان گفت که سیارات با نور پایدار می‌درخشند، ولی نور ستارگان هم از لحاظ رنگ و هم از لحاظ روشنایی به شدت تغییر نمی‌کند. سیارات در آسمان حرکت کرده و محل آنها تغییر می‌کند، ولی ستارگان نسبت به هم دارای مکانهای تقریبا ثابتی هستند.
به علت زیادی جرم خورشید ، تمامی سیارات ، سیارکها ، ستارگان دنباله‌دار و شهابها با تقریب زیاد ، حول خورشید حرکت می‌کنند و بطور جداگانه به سمت خورشید جذب می‌شوند. مدار هر کدام از آنها به شکل بیضیهایی با اندازه‌های متفاوتند که خورشید در کانون این بیضیها واقع شده است. در مورد کلیه حالت سیارات ، خروج از مرکز آنها کوچک بوده و از 1.0 تجاوز نمی‌کند و به غیر از مدارهای سیاره‌ای عطارد و پلوتو که برای آن دو مقدار خروج از مرکز به ترتیب 250.5 و 206.5 است.

محل استقرار و مدارات سیارات منظومه شمسی

سیارات به ترتیب فاصله از خورشید عبارتند از: عطارد (تیر) ، زهره (ناهید) ، زمین ، مریخ ، مشتری ، زحل ، سیاره اورانوس ، نپتون و پلوتو ، که اخیرا ، کشف دهمین سیاره گردنده به دور خورشید که در مرز منظومه شمسی قرار دارد را تأیید کرده است. این شی ابتدا در سال 2003 کشف شده بود، اما سیاره بودن آن اخیرا تأیید شده، فاصله این شی از خورشید بیش از دو برابر فاصله پلوتو از خورشید است. این بزرگترین جرم آسمانی است که از زمان کشف نپتون در سال 1846 در مدار خورشید کشف می‌شود و در فاصله 97 واحد نجومی (فاصله متوسط خورشید) از ما کشف شده است. همه سیارات بجز عطارد و زهره دارای یک چند قمر هستند.

مشخصات فیزیکی سیارات

بزرگی فیزیکی

بزرگی زاویه‌ای اکثر اجسام منظومه شمسی را می‌توان بطور مستقیم از روی قرص ظاهری آنها تعیین کرد. اینکار را می‌توان به کمک یک تلسکوپ دو چشمی میکرومتری و یا با تصویر برداری از سیارات بر روی یک صفحه بزرگ و مدرج و خواندن اشلهای آن میکروسکوپ می‌توان انجام داد.

اندازه گیری پلاریزاسیون سیارات

اندازه گیری پلاریزاسیون اطلاعات مهمی از نظر فیزیکی در اختیار می گذارد. پلاریزاسیون نور سیارات مبتنی بر پخش نور خورشید بوسیله ماده پخش کننده در جو سیاره می‌باشد. می‌توان سهم پلاریزاسیون P را بر حسب زایوه دید α چنین نوشت:
(p(α) = (фr - фl)/(фr + фl
که фr و фl به ترتیب عبارتند از شار تشعشعی انتقال یافته بوسیله ارتعاش عمودی و موازی سطح پخش نور (یا دید) ، خورشید ، سیاره ، زمین.

تعیین جرم سیارات

جرم سیاره‌ای که دارای قمر چرخان به گرد خودش است، طبق قانون سوم کپلر بصورت زیر محاسبه می‌شود:
p2 = 4π2a2/G(m+M)i
در این رابطه: P دوره تناوب نجومی قمر ، a فاصله از مرکز قمر تا مرکز سیاره ، G ثابت گرانش ، m جرم قمر و M جرم سیاره می‌باشد.
جرم سیاره‌ای که قمر طبیعی ندارد (مثل ناهید) به کمک ماهوراه‌ای که بر گرد آن می گرد یا با تعیین پریشیدگی که سیاره بر حرکت سیارک یا سفینه فضایی ایجاد می‌کند، تعیین می‌شود. معمولا جرم قمر یا ماهواره‌ها بقدری کوچک است که می‌توان از آن صرف نظر کرد.

تعیین چگالی

با دانستن جرم سیاره (M) و اندازه فیزیکی آن که بوسیله قطر (d) معلوم می‌شود، می‌توان چگالی متوسط یک سیاره را از تقسیم جرم سیاره بر حجم آن بدست آورد. مقدار چگالی را اغلب اوقات بر حسب چگالی زمین بیان می‌کنند:
Ρ = 3M/4πd2
ρ = M/V = 6M/πd3

گرانش سطحی

مقدار شتاب گرانشی بر سطح یک سیاره با دانستن جرم و شعاع آن بدست می‌آید. G ثابت گرانش می‌باشد:
gp = G Mp/Rp2

سرعت گریز (فرار)

قدرت نگهداری جو در هر سیاره بستگی به جرم و شعاع و نزدیکی سیاره به خورشید دارد. انرژی دریافتی سیاره از خورشید باعث ایجاد انرژی جنبشی در مولکولهای جو است و شتاب گرانشی سیاره نیز عاملی در تعیین کمیت سرعت گریز از سطح سیاره می‌باشد. اگر V نشانگر سرعت سیاره در مدار بیضوی حول خورشید باشد داریم:
(V2 = G (m + M)(2/r - 1/a
که در آن r فاصله متوسط خورشید از سیاره ، a نصف قطر بزرگ بیضی ، G ثابت گرانش ، M جرم خورشید و m جرم سیاره است.
حال M را جرم سیاره m را جرم مولکول یا اتم موجود در جو سیاره باشد، چون m و M ، پس داریم:
V2 = 2GM/r = 2M/r
که اگر در این رابطه به جای r ، شعاع سیاره را قرار دهیم، سرعت گریز از سطح سیاره بدست می‌آید.

روشنایی سیاره

تغییرات روشنایی سیاره هنگامی حادث می‌شود که سیاره در چرخشش به دور خورشید ، نور دریافتی از خورشید را منعکس کند. هر گونه نور دیگری که سیاره بتواند تولید کند بسیار ناچیز است. مقدار نور دریافتی توسط سیاره از خورشید بطور معکوس با مربع فاصله آن از خورشید متناسب است.

طیف سیارات

بخش اصلی نوری که از سیاره‌ای دریافت می‌شود، همان نور خورشید است که سیاره آنرا منعکس می‌کند و این نور توسط طیف آن به ما می‌رسد. این طیفها شبیه طیف خورشید می‌باشند و تنها در مورد طیف جذبی او بویژه ناحیه مادون قرمز باهم تفاوت دارند. این طیفها نشانگر گازی بودن جو سیارات می‌باشد. در طیف ستارگان دنباله دار نیز خطوط نشری نمایان است. از این خطوط به مقدار کم در طیف ماه نیز آشکار سازی شده است که نشانگر بمباران سطح ماه بوسیله ذرات نور خورشید و همچنین نمایانگر وجود ماده نورانی در سطح ماه است. در جو سیاره زحل نیز خطوط نشری آشکارسازی شده‌اند.
منبع: http://atwis.com
/س