سيارك ها
كشف سياركها
ماجرا از سال 1766 ميلادي آغاز شد زماني كه يك رياضيدان اهل وينبرگ آلمان به نام یوهان .دي.تيتوس (Johann D.Titus) موفّق به كشف رابطه ای رياضي براي تعيين فاصله سيارات از خورشيد شد. اين رابطه نشان مي داد كه فواصل سيارات از خورشيد و يكديگر تابع الگوي خاصي است كه با استفاده از اين الگو می توان موقعيت اجرام شناخته شده و حتي ناشناخته را تعيين كرد. رابطه تيتوس عبارت است از:
r =0.6+0.45´2n
فاصله متوسط مداري سياره از خورشيد بر حسب 108 كيلومتر : r
n: عدد سياره كه براي سياره عطارد بی نهایت ، سياره زهره صفر، سياره زمين 1، سياره مريخ 2، سياركها 3، مشتري 4 و ... . در جدول زير مقادير محاسبه شده و واقعي فاصله سيارات ارائه شده است:
شش سال بعد از كشف اين رابطه ستاره شناس ديگري به نام يوهان الرت بُده (Johann.E.Bode) كه اهل آلمان و مدير رصد خانه برلين بود آن را مورد بحث و بررسي بيشتر قرار داد و توجّه ديگران را به آن جلب نمود. زماني توجّه به اين موضوع به اوج خود رسيد كه ويليام هرشل، ستاره شناس آماتور انگليسي با تلسكوپي كه خود ساخته بود موفّق به كشف جرم جديدي در وراي سياره زحل شد كه بعداً آن را اورانوس ناميدند. جالب آنكه محاسبات دانشمندان نيز نشان داد كه فاصله سياره جديد از خورشيد با نتايج رابطه تيتوس- بُده همخواني دارد. از طرفي به سادگي از رابطه فوق استنباط می شد كه بايد در فاصله بين دو سياره مريخ و مشتري نيز سياره اي وجود داشته باشد که تا آن زمان كشف نشده بود. اين موضوع انگيزه اي براي بسياري از ستاره شناسان شد تا با تلسكوپهاي خود به جستجوي اين جرم نامشكوف و عجيب باشند. حتي گروهي به سرپرستي ستاره شناس مشهور جي.اچ.شروتر (J.H.schroter) با عنوان پليس آسماني در صدد يافتن آن برآمدند. جستجوها آغاز شد و سرانجام در اولين روز سال1801 ميلادي يك منجّم خوش اقبال ايتاليايي به نام جوزپه پياتزي (Giuseppe piazzi) موفّق به يافتن جرم ناشناخته و جديدی در صورت فلكي جوزا شد. اين جرم جديد در مدت چند شبانه روز جابه جايي مختصري از خود نشان داد و ظاهر آن نيز شباهتي به دنباله داران نداشت. با بررسي بيشتر معلوم شد كه اين جرم داراي سرعت زاويه اي خاصي است كه جايگاه آن را در محدوده پيش بيني شده يعني ما بين مدار سيارات مريخ و مشتری نشان می داد.
پياتزي اين جرم سماوي جديد و كمنور را كه فقط با تلسكوپ قابل رويت بود سِرِس،Ceres (الهه كشاورزي سيسيل) ناميد. يك سال بعد يعني در سال 1802 ميلادي جرم ديگري نيز در همان فاصله از خورشيد كشف شد. اين بار كاشف آن ستاره شناس آلماني هاينريش البرس (Olbers Heinrich) بود. جرم فوق را كه حتي از سرس كمنورتر بود پالاس،Pallas (الهه عقل و حكمت اساطير يونان باستان) نام گذاردند. جالب ترآنكه دو سال بعد يعني درسال 1804 ميلادي سومين جرم نيز در همين فاصله توسط ك. هاردينگ (K.Harding) كشف شد و آن را جونو، Juno (ملکه خدایان اساطیری و همسرژوپیتر) نامگذاري كردند. در سال 1807 ميلادي جرم ديگري نيز توسط هاينريش البرس (olbers Heinrich ) كشف شد كه آن را وستا،Vesta (الهه وطن) ناميد. پنجمين جرم بعد از يك وقفه طولاني در سال 1845 ميلادي توسط هنكه (Hencke) كشف شد كه آن را آسته رآ (Astraea) ناميد. بدين ترتيب اجرام كمنورتر ديگري نيز در سالهاي بعد كشف شدند و بتدريج اين ايده در ذهن كنجكاو دانشمندان و ستاره شناسان بوجود آمد كه احتمالاً در محدوده بين مدار مريخ و مشتري به جاي يك سياره واحد تعداد زيادي خرده سياره يا سيارك وجود دارد كه تعداد زياد آنها نشاندهنده وقوع رويدادي ناشناخته و خاص در اين منطقه از منظومه شمسي است.
منشأ سياركها
تاكنون نظريات متفاوتي در مورد پيدايش سياركها از طرف دانشمندان و سياره شناسان ارائه شده است كه مهمترين آنها عبارتند از:
1 ) نظريه برخورد يا تصادم: طبق اين نظريه در زمانهاي اوليه پيدايش سيارات، سياره اي به كوچكي مريخ در مداري مستقل در محدوده بين سيارات مريخ و مشتري وجود داشته كه بطور ناگهاني جرم سياره مانند ديگري با آن برخورد كرده و موجب از بين رفتن هر دو سياره و متلاشي شدن آنها شده است. قطعات جدا شده آنها بعد از گذشت چند ميليون سال در محدوده بين مدار مريخ و مشتري و حتي فراتر از آن پراكنده شده و كمربند گسترده و پر ازدحام سياركها را تشكيل داده اند. در واقع هر قطعه همانند يك جرم سياره مانند مستقل بدور خورشيد گردش مي نمايد. البته با برآورد جرم سياركهاي موجود مشخص شده كه در مجموع جرم سياركها بسيار كمتر از جرم سياره اوّليه فرضي است.
2) نظريه دوم بيان مي كند كه در زمان تشکیل سیارات عامل مؤثر و نيرومند گرانش سياره مشتري و سيارات ديگر مانع تكوين و پيوستگي اجزاي اوليه پيدايش سياره در اين ناحيه از منظومه شمسي شده است. در واقع سياركها تحت تأثير گرانش سياره مشتري قرار دارند. در حال حاضر نيز در محدوده كمربند سياركها مناطق خالي از سيارك يافت مي شود كه اين مناطق با ويژگي 3/1، 5/2 و2/1 دوره مداري سياره مشتري هماهنگي دارد. اين مناطق خالي يا به اصطلاح شكافها اوّلين بار توسط منجّم آمريكايي دانيل كرك وود (d.KirkWood) كشف و به نام شکافهای کرک وود نامگذاری شد (شکل زير).
تقسيم بندي موقعيتي سيارك ها
تا كنون بيش از يك صد هزار مدار برای سياركها كشف و شناسايي شده است. اين شناسايي نشان مي دهد كه سياركها در بيشتر نقاط منظومه شمسي حضور دارند. در واقع مي توان سياركها را از نظر موقعيت مداري شان به چند دسته تقسيم كرد كه عبارتند از:
الف ) سياركهاي منظم: سياركهايي كه مدار گردشي آنها در حد فاصل مدار سيارات مريخ و مشتري قرار دارد و فاصله متوسط آنها از خورشيد 8/3 واحد نجومي است.
ب) سياركهاي نامنظم: سياركهايي كه مدار گردشي آنها در خارج از محدوده بين مدار مريخ و مشتري واقع است. اين سياركها را نيز مي توان به دو گروه تقسيم بندي كرد كه عبارتند از:
ب-1) سياركهاي نزديك به زمين (Near Earth Astroids ): همانطور كه از نام اين اجرام استنباط مي شود آنها در نزديكي مدار زمين به دور خورشيد گردش مي نمايند. در واقع حضيض مداري اين سياركها در فاصله كمتر از 3/1 واحد نجومي از خورشيد قرار دارد. كه از اين ميان مي توان گروه هاي سياركي زير را نام برد:
ب-1-1) سياركهاي گروه آپولو (Apollo):
سياركهايي كه مدار زمين را قطع مي كند و دوره تناوب گردشـي آنها بدور خورشيد بيشتر از يك سال زميني است. اين سياركها مي توانند براي كره خاكي ما خطرناك باشند چرا كه احتــمال برخورد آنها با زمين وجود دارد. البته تعداد اعضاي اين گروه اندك است و قطر آنها بيشتر از چند كيلومتر نيست.
ب-1-2) سياركهاي گروه آتن (Aten): سياركهايي كه داخل محدوده مدار زمين را جاي دارند و دوره تناوب گردش مداري آنها به دور خورشيد كمتر از يكسال است.
ب-1-3) سياركهاي گروه آمور(Amor): اين سياركها مدار سياره مريخ را قطع مي كنند و حضيض مداري شان خارج از مدار زمين است.
ب-2) سياركهاي دور از زمين:
مدار گردشي اين گروه از سياركها در وراي مدار سياركهاي منظم است. در واقع مدار آنها مي تواند تا مرزهاي بيروني منظومه شمسي نيز كشيده شده باشد. سياركهاي زير جزء اين گروه مي باشند:
ب-2-1) سياركهاي تروژاني يا تروايي(Trojans): اين سيارك ها بر مدار مشتري واقعند. آنهادردو نقطه از نقاط لاگرانژي (L5 وL4 ) مدار مشتري در 60 درجه اي جلو و پشت سياره مشتري قرار دارند. در واقع اين سياركها در اين نقاط تحت تأثير نيروي گرانش دوجرم سياره مشتري و خورشيد قرار دارند. سيارك هكتور 624 جزء اين گروه مي باشد.
ب-2-2) سياركهاي قنطورسی (Centaurs): مدار گردشي اين سياركهاي كوچك در وراي مدار مشتري و در نزديكي مدار نپتون قرار دارد. تاكنون 9 سيارك قنطورسی شناسايي و كشف شده است كه معروفترين آنها سيارك كيرون 2060 است كه در سال 1977 توسط چالز كوال (Charles Kowal) كشف گرديد. قطر كيرون حدود 650 كيلومتر است و نسبت بازتاب آن كم است بنابراین احتمالا سطح آن تيره است.
ويژگيهاي مهم سياركها
سياركها كوچكتر از آن هستند كه داراي نيروي گرانش كافي براي نگاهداشتن جوّ باشند. قطر بزرگترين سيارك حدود960 كيلومتر است و كوچكترين آنها مي تواند در حدّ چند متر باشد. در واقع اغلب سياركها قطر كمي دارند و بندرت قطرآنها از چند متر تجاوز مي كند. طبق آمار ازمیان سياركهاي كشف شده تعداد 10 سيارك بين 150 تا 300 كيلومتر قطر دارند. 100 سيارك نيز اندازه اي بين 80 تا 150 كيلومتر و 500 سيارك نيز بين 40 تا 80 كيلومتر را دارا مي باشند. بزرگترین سیارکها عبارتند از: سرس 932 ´960 كيلومتر ـ پالاس570 ´482´520كيلومتر ـ وستا 530 كيلومتر ـ جونو 240 كيلومتر- يوجينيا 226 كيلومتر و كلئوپاترا 94 ´ 217 كيلومتر. لازم بذكر است اندازه گيري قطر سياركها بدليل كوچكي آنها بسيار مشكل است و براي اندازه گيري قطر آنها از روشهاي راداري و اشعه مادون قرمز استفاده مي شود. جرم كل سياركهاي شناخته شده 1021´2/3 كيلوگرم است كه فقط 001/0 جرم زمين است. تعیین جرم دقيق سياركها براي افزايش دانش ما درمورد حركات مداري سيارات و تركيبات سياركها و همچنين اندازه گیری برآورد پتانسيل برخورد آنها با زمين مهم مي باشد. اين موارد مي تواند موجب اعمال تصحيحاتي در مدار سيارات مريخ و زمين شود. چرا كه اين تغييرات در داده هاي ارسالي از سفاين بين سياره اي وايكينگ، پت فايندر و مارس گلوبال سوروير مشاهده شد. قابل قبول ترين موقعيت سيارات با استفاده از تأثيرات گرانشی 300 سيارك مهم محاسبه مي شود. اما فقط جرم هاي تعداد انگشت شماري از سياركها با دقّت شناخته شده است. در واقع تعيين جرم سياركهاي ديگر با مقايسه آنها با سياركهايي كه جرم شناخته شده اي دارند صورت مي گيرد.
مثلاً محاسبه جرم سه سيارك بزرگ سرس، پالاس و وستا بخشي از يك پروژه محاسباتي بزرگتر است كه حاصل بررسي حركات مداری 15 سيارك ديگر مي باشد. برآوردهاي فوق مي تواند موجب ويرايش هاي آتي در تقويم و گاهشمارهاي نجومي جهان شود. طيف نگاري سياركها نشاندهنده آن است كه 10 درصد آنها از نظر ساختاري شبيه شهابها هستند و 80% آنها از كندريت هاي كرنباته تشكيل شده اند. زاويه ميل كلي مجموعه سياركها نسبت به صفحه مداري زمين (دايره البروج) حدود 9 درجه است. البته تعداد اندكي از سياركها نيز داراي زاويه ميل و خروج از مركز مداري استثنايي هستند بعنوان مثال سيارك پالاس داراي زاويه ميل مداري 35 درجه نسبت به دايره البروج است. هيچ سياركي آنقدر درخشان نيست كه بتوان آن را باچشم غير مسلح مشاهده كرد. اما امكان مشاهده معدودي از آنها با دوربين هاي دو چشمي و تلسكوپهای كوچك آماتوري وجود دارد. بايد توجه داشت كه سياركها نيز همانند ستارگان قرص ظاهري قابل رويتي ندارند (حتي با تلسكوپهاي قوي آماتوري) لذا مشاهده جزئيات سطح آنها امكانپذير نيست. تقريباً هیچکدام از سياركها شكل منظم كروي ندارند وبه شكل هاي مختلف دیده میشوند. مثلاً سيارك آيدا و ايتوكاوا شكلی سيب زميني مانند دارند. سيارك کلئوپاترا هم شكلي مانند استخوان پا دارد. نسبت بازتاب نور سياركها بين 019/0 تا 38/0 متفاوت مي باشد. سياه ترين سيارك آرتوزا نام دارد كه حتي از تخته سياه مدارس سياه تر است و درخشانترين آن سيارك نيسا است.
نويسنده:امير مراديان-راهنمايي آزادگان بشرويه