برترین ستاره ها

 درخشان‌ترين ستاره راه شيري

مدعي عنوان درخشان‌ترين ستاره در کهکشان راه ‌شيري در انبوهي از غبار در هسته کهکشان کشف شد.

به تازگي يک حباب ستاره‌اي درخشان به‌نام «ستاره‌ي سحابي پيوني» (Peony Nebula Star-ستاره ي سحابي گل صدتوماني) به وسيله‌ي تلسکوپ فضايي اسپيتزر ناسا و ساير تلسکوپ‌هاي زميني کشف شده ‌است که نوري معادل 3.2 ميليون برابر نور خورشيد از خود ساطع مي‌کند!

عنوان درخشان‌ترين ستاره، متعلق به ستاره اتا کارينا (Eta Carina) است که توان تابشي آن 4.7 ميليون برابر خورشيد است. اما به اعتقاد منجمان، بسيار مشکل است که بخواهيم يک مقدار عددي دقيق از روشنايي يا درخشندگي را به چنين ستارگان داغي نسبت دهيم.

 

 

ستاره ي غول پيکر و انفجاري اتاکارينا که در ميان گاز و غبارش پنهان شده

به گفته‌ي «ليديا اسکينووا»(Lidia Oskinova) محقق اصلي اين پژوهش، ستاره‌ي تازه کشف شده که در قلب کهکشان راه شيري واقع شده است واقعا افسون کننده‌ و دلرباست و به نظر مي‌رسد اين ستاره دومين ستاره درخشان شناخته شده در کهکشان ما باشد.

 

 

ستاره ي تازه کشف شده که درخشندگي اش با اتا کارينا قابل مقايسه است.

دانشمندان قبلا نيز اطلاعاتي در مورد ستاره‌ي سحابي پيوني داشتند اما بخاطر مخفي بودن آن در توده‌ا‌ي از غبار در هسته کهکشان، درخشندگي فوق‌العاده زياد اين ستاره تاکنون آشکار نشده بود. چشمان مادون قرمز اسپيتزر با قابليت نفوذ در غبار مي‌توانند مستقيما به قلب کهکشان راه‌شيري و به درون نواحي که با نور مرئي قابل مشاهده نيستند نگاه کنند. علاوه بر اسپيتزر، داده‌هاي مادون‌ قرمز تلسکوپ رصدخانه اروپاي جنوبي واقع در شيلي نيز نقش عمده‌اي در محاسبه ميزان درخشندگي اين ستاره داشت.

                                            

طرحي خيالي از يک ستاره ي غول پيکر

درخشان‌ترين ستارگان، اغلب بزرگ‌ترين ستارگان نيز به شمار مي‌روند. اختر‌شناسان تخمين مي‌زنند که اين ستاره زندگي خود را با جرم بسيار زيادي در حدود 150 تا 200 برابر جرم خورشيد آغاز کرده باشد. چنين ستارگان پرجرمي بسيار نادر بوده و باعث تحير و سردرگمي منجمين مي‌شوند. زيرا با محدوديت‌ها و شرايط اوليه‌اي که براي تشکيل يک ستاره لازم است همخواني ندارند. نظريه‌هاي فعلي پيش‌بيني مي‌کنند چنانچه ستاره‌اي زندگي خود را با جرم بسيار زيادي آغاز کند نمي‌تواند خود را در همان وضعيت ثابت نگه دارد و بايستي به دو يا چند ستاره ديگر تجزيه شود.

 

با اين حال ستاره تازه کشف شده نه تنها بسيار سنگين است، که ابعاد گسترده‌اي نيز دارد. اين ستاره غول‌پيکر آبي از نوع ستارگان ولف-رايت (Wolf-Rayet Star) است که قطري بيش از 100 برابر قطر خورشيد دارد. يعني چنان‌چه آن را جايگزين خورشيد در منظومه‌ي شمسي کنيم، تا نزديکي مدار عطارد  پيش خواهد آمد.

 

 

طرحي خيالي از يک ستاره ي غول پيکر از نوع ولف رايت

ستارگان ولف-رايت، دسته‌اي از ستارگان هستند که دماي سطحي‌ آنها بين 20000 تا 50000 درجه کلوين بوده و به خاطر قرار گرفتن در ابرهاي وسيعي از گاز در طيف آنها خطوط طيف گسيلي مشاهده مي‌شود. چنيني ستارگاني گاهي در مرکز سحابي‌هاي سياره‌اي که هنوز در حال شکل‌گيري هستند يافت مي‌شوند.

کهکشان راه شیری و زمین

زمين با چه سرعتي حركت مي كند؟

ما نمي توانيم سرعت يك جسم را به تنهايي اندازه بگيريم، بلكه سرعت آن بايد نسبت به چيز ديگري سنجيده شود (اين يكي از كشفيات انيشتن است).اگر بپرسيم كه زمين با چه سرعتي حركت مي كند بايد سرعت ان را نسبت به جسم ديگري در نظر بگيريم. حركت بدون وجود نقطه مرجع قابل اندازه گيري نيست. مي توانيم بررسي كنيم كه زمين نسبت به محورش، خورشيد، كهكشان راه شيري يا گروه محلي كهكشان ها با چه سرعتي حركت مي كند.

حركت پيچيده زمين

·          سرعت  چرخش زمين به دور خودش چقدر است؟    5/0 كيلو متر بر ثانيه

·         سرعت حركت زمين به دور خورشيد چقدر است؟      30 كيلو متر بر ثانيه

·         سرعت حركت منظومه شمسي به دور كهكشان راه شيري چقدر است؟ 250 كيلو متر بر ثانيه

·         سرعت حركت كهكشان راه شيري در گروه محلي كهكشان ها چقدر است؟ 300 كيلو متر بر ثانيه

زمين در حالي كه به دور محورش مي چرخد در مدار به دور خورشيد نيز حركت ميكند.تمام منظومه شمسي ما به آرامي به دور كهكشان راه شيري مي چرخد. كهكشان راه شيري به گروه محلي كهكشان ها، جايي كه خودش نيز درآن حركت مي كند، تعلق دارد.

زمين باچه سرعتي به دور محورش مي چرخد؟

زمين دائما به دور محور خودش مي چرخد.در خط استوا، سطح زمين با سرعت 40000 كيلو متر در شبانه روز حركت مي كند. اين سرعت برابر با 1040 مايل بر ساعت يا 1670 كيلو متر بر ساعت است. اندازه اين سرعت از تقسيم محيط زمين در خط استوا (حدود 24900 مايل يا 40070 كيلو متر) بر تعداد ساعات شبانه روز (24) به دست مي ايد. از انجايي كه محيط زمين در قطبين به صفر نزديك مي شود، هنگامي كه به سمت يكي از دو قطب حركت مي كنيد اين سرعت تقريبا به صفر كاهش مي يابد.

زمين با چه سرعتي به دور خورشيد مي چرخد؟

زمين به طور ميانگين فاصله 93 ميليون مايل (149600000 كيلو متر) را به دور خورشيد طي مي كند. اين فاصله بر حسب يك واحد نجومي تعريف مي شود. زمين با سرعتي معادل 5/18 مايل بر ثانيه (30 كيلو متر بر ثانيه) به دور خورشيد حركت مي كند.

منظومه ي شمسي با چه سرعتي در كهكشان راه شيري حركت مي كند؟

خورشيد حدود 26000 سال نوري از مركز كهكشان راه شيري فاصله دارد. فاصله دو سر كهكشان راه شيري بين 80000 تا 120000 سال نوري و ضخامت ان كمتر از 7000 سال نوري است. ما بر روي يكي از بازوهاي مار پيچي آن كه به سمت حاشيه و كناره كهكشان متمايل است قرار داريم.تقريبا بين 200 تا 250 ميليون سال طول مي كشد تا خورشيد (ومنظومه شمسي) يكبار به دور كهكشان راه شيري بچرخند.در اين مدار ما (وساير سيارات منظومه شمسي) با سرعتي حدود 155 مايل بر ثانيه (250 كيلو متر بر ثانيه) در حركت هستيم.

كهكشان راه شيري با چه سرعتي درون گروه محلي كهكشانها حركت مي كند؟

كهكشان راه شيري تنها يكي  از كهكشانهاي گروه محلي است.كهكشان راه شيري با سرعت 185 مايل بر ثانيه (300 كيلو متر بر ثانيه) درون گروه محلي حركت ميكند

جو كره زمين

جو زمين لايه نازكي از گازها است كه كره زمين را احاطه كرده اند. اين جو،متشكل از 78% نيتروژن، 21% اكسيژن، 9/0% ارگون، 03/0% دي اكسيدكربن ومقدار كمي از گازهاي ديگر است. اين لايه نازك گازي با حفظ گرماي درون جو وجلوگيري از تابش تشعشعات فرا بنفش خورشيد به زمين، كره زمين را نسبت به دماي بالا عايق مي كند. ضخامت جو زمين   حدود 300 مايل(480 كيلومتر) است.اما حدود 80% از جو زمين در 10 مايلي(16 كيلومتر) از سطح زمين آن جاي مي گيرد. محل دقيقي به عنوان پايان جو،معرفي نشده است. تنها ميتوان به اين اشاره كرد كه جو نازكتر ونازكتر مي شود تا جايي كه در فضاي خارجي محو مي شود.

فشار هوا: فشار هوا در سطح دريا حدود 7/14 پوند در اينچ مربع است.با افزايش ارتفاع فشار هوا كم مي شود. در ارتفاع10000 فوتي فشار هوا حدود 10 پوند در اينچ مربع است واكسيژن كمي براي تنفس موجود است.

أشنايي با كره زمين

كره زمين سومين سياره در منظومه شمسي است.سياره اي كه ما بر روي ان تكامل يافته و تنها سياره مناسب زندگي در منظومه شمسي مي باشد.

 اندازه

قطر كره زمين حدودا 7926 مايل (12756 كيلومتر) است. كره زمين پنجمين سياره بزرگ در منظومه شمسي پس از مشتري ،زحل،اورانوس ونپتون مي باشد.اراتوستن دانشمند يونان،(276- 194قبل از ميلاد مسيح) اولين كسي بود كه محيط كره زمين را محاسبه كرد. اوسايه ظهر اواسط تابستان را،در چاههاي عميق سين كه (امروزه اسوان ناميده مي شود ودر كنار رود نيل در مصر قرار دارد) و اسكندريه را مقايسه كرد. و به درستي تصور كرد از انجا كه خورشيد بسيار دور است پرتوهاي ان تقريبا موازي هستند.و بادانستن فاصله دو محل ، محيط زمين را بالغ بر 250000 استاديا (واحد سنجش محيط زمين ) محاسبه كرد . به طور دقيق مقدار يك واحد سنجش محيط زمين ناشناخته است، بنابراين دقت او نا مطمئن و احتمالي اما بسيار نزديك به حقيقت بود او همچنين انحراف محور كره زمين و فاصله آن از ماه و خورشيد را با دقت اندازه گرفت.

ماه

كره زمين يك ماه دارد. قطر كره ماه در حدود يك چهارم قطر كره زمين است. كره ماه ممكن است بخشي از كره زمين بوده باشد كه بر اثر برخورد جسمي بزرگ باكره زمين در ميلياردها سال پيش از آن جدا شده است .

جرم ، چگالي وسرعت گريز

جرم كره زمين برابر 98/5  ضربدر 10 به توان 24 كيلو گرم است . كره زمين داراي چگالي متوسط 5520 كيلو گرم بر متر مكعب است (آب داراي چگالي 1027 كيلو گرم بر متر مكعب است ). پر چگال ترين سياره  منظومه شمسي كره زمين مي باشد. يك جسم براي فرار از كشش گرانشي زمين بايد به سرعت 24840 مايل در ساعت (برابر 11180 متر بر ثانيه ) برسد .

 طول مدت يك روز و سال بر روي كره زمين

يك روز بر روي كره زمين 93/23 ساعت طول ميكشد . (اين به اين معني است كه مددت 93/23 ساعت طول مي كشد تا كره زمين يك بار به دور محور خودش بچرخد – اين فرآيند يك روز نجومي نام دارد ). يك سال بر روي كره زمين به اندازه 26/365 روز بر روي اين كره طول مي كشد . ( اين به اين معني است كه 26/365 روز طول مي كشد تا كره زمين يك بار مدار خورشيد را دور بزند ). حركت وضعي زمين به مرور زمان تا اندازه اي كند ميشود يعني تقريبا هر ده سال  يك ثانيه كندتر خواهد شد.

مدار زمين

كره زمين به طور ميانگين مسافت 93 ميليون مايل (برابر با 149600000 كيلومتر ) را در مدار خودش به دور خورشيد مي پيمايد . اين فاصله بر حسب يك واحد نجومي  تعريف مي شود . در حدود روز دوم ژانويه هر سال زمين نزديكترين فاصله را با خورشيد (4/91 ميليون مايل برابربا 1/147 ميليون كيلومتر ) دارد . اين هنگام نزدين يا حضيض نام دارد . در حدود دوم جولاي هر سال زمين بيشترين فاصله را با خورشيد (8/94 ميليون مايل برابر 6/152 ميليون كيلومتر ) دارد . اين هنگام اوج يا دورين گاه  نام دارد .

خروج مركزي مداري

خروج از مركز مدار كره زمين  برابر با 017/0 است . مدار كره زمين تقريبا دايره است .

انحراف محور كره زمين و فصول

محور كره زمين از خط عمود بر مدار خورشيد ، به اندازه 45/23 درجه انحراف يافته است . اين انحراف باعث به وجود آمدن چهار فصل سال يعني تابستان ، بهار ، زمستان و پائيز مي شود . از آنجائي كه محور زمين داراي انحراف است، بخشهاي مختلف كره زمين در زمانهاي مختلف سال در جهت خورشيد قرار مي گيرند. اين پديده مقدار آفتاب در يافتن هر منطقه را تحت تاثير قرار مي دهد.

تهيه كننده :امير زاهدي مقدم

 

 

سیارات منظومه شمسی(عطارد،زهره،مريخ،مشتري،زحل،اورانوس،نپتون،پلوتو)

((سیارات منظومه شمسی))

آسمان شب فرصتی استثنایی در اختیار بشر می گذارد تا نگاهی عمیق تر به دنیاهای فرا زمینی داشته باشد. دنیاهایی اسرارآمیز،  شگفت انگیز و منحصربه فرد که از گذشته های دور ذهن کنجکاو بشر را  به خود مشغول داشته اند. در میان ستارگان ثابت که گویی به آسمان میخکوب شده اند. اجرامی انگشت شمار نیز وجود دارند که با حرکات عجیب و ظاهر غریب ذهن کنجکاو او را تحریک  می کنند. اینها سیاراتند که وجودشان آرامش بخش خلوت زمینیان است.خوشبختانه ما در منظومه ای زندگی می کنیم که کره خاکی ما تنها سیاره آن نیست اگرچه سیاره  منحصر به فرد منظومه و حتی عالم هستی است. با این حال همیشه کشف حقایق کرات دیگر انگیزه ای قوی برای بسیاری از فعالیتهای پژوهشی بشر بوده است. آشنایی با این اجرام می تواند دید و نگرش ما را به عالمی که در آن زندگی می کنیم متحوّل سازد و ما را در حل بسیاری از مسایل و مشکلات جوامع بشری یاری رساند. در این مقوله سعی می شود اطّلاعات مهم و مختصری درخصوص ویژگیهای سیارات در اختیار خوانندگان گرامی قرار گیرد تا انگیزه ای برای رصد و پژوهش سیارات باشد.

 

شناخت اجمالی سیارات منظومه شمسی:

سیاره عطارد(Mercury)

سیاره عطارد که به نام های تیر و مرکوری (پیک بادپای خدایان) نیز خوانده می شود جرمی است کوچکتر از زمین با قطر 4878 کیلومتر که در نزدیکترین فاصله از خورشید به دور آن می گردد.  مدار بیضوی آن بعد از مدار سیاره  پلوتو دارای بیشترین خروج از مرکز (206/0) است و فاصله متوسط آن از خورشید 9/57 میلیون کیلومتر است.  سیاره کوچک عطارد به دلیل جرم کم و فاصله اندکش با خورشید جوّی ندارد لذا سطح روشن آن بسیار داغ (حدود 327  درجه سانتیگراد) و سطح تاریک آن بسیار سرد (163ـ درجه سانتيگراد) است. این سیاره در هر 88 روز یک بار به دور خورشید گردش می کند و جالب آن که  مدت شبانه روز آن 65/58 شبانه روز زمینی است. این بدان معناست که عطارد بسیار آرام به دور خود می گردد. چگالی یا تراکم این سیاره نزدیک به چگالی زمین است (34/5 برابر چگالی آب) و این موضوع دلالت دارد بر اینکه ساختار داخلی آن عمدتاً از فلزات سنگین است و احتمالاً بیشتر آن را  فلز آهن تشکیل می دهد. دراین مورد عطارد دارای یک هسته فلزی متراکم و یک گوشته یا جبه ضخیم سنگی (سیلیکاتی) است. سطح سیاره دارای نسبت بازتاب 06/0 است،  یعنی فقط 6 در صد نور تابیده به سطح اش را به فضا بازتاب می دهد. تاکنون فقط یک سفینه کاوشگر به نام مارينر 10 از این سیاره دیدن کرده است. این سفینه درسال 1974 میلادی از فاصله 200 هزار کیلومتری سطح عطارد عبور کرد و تصاویر نزدیکی از سطح آن به زمین ارسال نمود. در این تصاویر سطح عطارد همانند سطح کره ماه دیده می شود که گودالهای شهابسنگی دهانه های آتشفشانی، دشتهای پهناور،  کوهها، رشته کوهها و درّه های عظیم و طولانی درآن نمایان است. همچنین درسال 2004 سفینه به نام مسنجر (Messenger)  بسوی این سیاره پرتاب گردید.  ماموریت فضایی دیگری نیزدر سال 2012-2011  انجام خواهد شد. این سیاره قمر ندارد.

                                 

سیاره زهره(Venus)  

سیاره زهره که به نامهای ناهید و ونوس (الهه عشق و زیبایی) و خواهر زمین نیز خوانده می شود جرمی است، اندکی کوچکتر از زمین با قطر 12104 کیلومتر که در فاصله متوسط 2/108 میلیون کیلومتری خورشید به دور آن گردش می کند. مدت گردش انتقالی آن 7/224 شبانه روز زمینی به طول می انجامد و گردش وضعی اش را در مدت 243 شبانه روز زمینی انجام می دهد. این موضوع دلالت بر چرخش بسیار آرام و کند سیاره بدور خود دارد. چگالی سیاره زهره 5/24 برابر چگالی آب است که  کمی از چگالی زمین و عطارد کمتر است و احتمالاً ساختار درونی آن به ساختار درونی زمین شباهت دارد. یعنی دارای یک هسته مرکزی فلزی، گوشته یا جبّه ضخیم سیلیکاتی و پوسته ای نازک است. این سیاره دارای جوّ بسیار غلیظ و متراکمی است که همیشه سطح آن را از ديد ما پنهان می دارد. ترکیب جوّ زهره عمدتاً از گاز دی اکسید کربن است که این موضوع می تواند منشاء اثر گلخانه ای شدید در جو سیاره باشد. درواقع این گاز همانند شیشه های یک گلخانه مانع خروج بازتاب های گرمایی از سطح زهره به فضا می شود. بدین وسیله می توان افزایش دمای سطحی سیاره را توجیه کرد. در واقع دمای جوّ زهره حدود 480 درجه سانتیگراد است که از دمای سطحی وجویّ  هر سیاره ای در منظومه شمسی بیشتر است در این دما سرب به راحتی ذوب می شود! تاکنون سفاین زیادی به این سیاره گسیل شده اند که  می توان سفاین کاوشگر مارینر2 (سال1962)، مارینر5 (سال1967)، مارینر 10(سالهای1975-1973)، ونراها (سالهای1983-1961)، وگا1و2 (سال1985)، گالیله (سال1990)، پایونیر(سالهای1992-1978) ، ماژلان(سالهای1994-1989) ، مسنجر(سال2004) و آخرین آن سفینه ونوس اکسپرس (سال2005) را نام برد. برخی از سفاین فوق کاوشگرهایی به درون جوّ متراکم زهره ارسال کرده اند و بر سطح آن فرود آمده و در فرصت کوتاهی توانسته اند تصاویر ارزشمند از سطح سیاره و جوّ حاکم بر آن ارسال نمایند. حتی نمونه برداری هایی از خاک آن نیز داشته باشند. اطّلاعات به دست آمده نشان از وجود سطحی داغ و بسيار خشک دارد که جویّ بسيار گرم و متراکم و مه آلود برآن احاطه دارد و بادهای ملايمی نيز سطح آن را در می نوردند. حتی وقوع رعد و برق نيز درآن آشکار شده است. لازم به ذکر است که این  سياره هيچ قمری ندارد.

 سياره مريخ(Mars)

سياره مريخ که به نام های بهرام و مارس (الهه جنگ) نيز خوانده می شود جرمی است کوچکتر از زمين با قطر متوسط 6776 کيلومترکه در ورای مدار زمين و در فاصله متوسط 227 ميليون کيلومتری خورشيد به دور آن گردش می کند. فاصله آن از کره خاکی ما در بهترين زمان (حالت مقابله مطلوب) به حداقل 56 ميليون کيلومتر می رسد. البته مقابله معمول اين سياره در هر 780 روز يکبار رخ می دهد. سياره سرخ در مدت 687 شبانه روز زمينی (تقريباً دو برابر سال زمينی) يکبار به دور خورشيد و در مدت 623/24 ساعت به دور خود گردش می کند. که البته اين مدّت به شبانه روز زمين بسيار نزديک است. جالب آن که ميل محوری آن نيز 4/23 درجه است که آن هم به ميل محوری زمين 5/23 درجه نزديک است. به همين دليل مريخ نيز همانند کره خاکی ما دارای فصول چهار گانه است که البته مدّت هر فصل تقريباً دو برابر مدّت زمان فصلهای زمينی است. دمای سطحی مريخ در نواحی استوايی اش و در گرم ترين ساعات شبانه روز به 26 درجه سانتيگراد و در سردترين زمان (پيش از طلوع خورشيد) تا 111ـ درجه سانتیگراد کاهش می يابد. دما در نواحی قطبی آن در سراسر سال به ندرت از 123ـ درجه سانتيگراد گرم تر می شود. مريخ دارای جوّی رقيق با فشاری حدود 01/0 فشار جویّ زمين است که عمدتاً از گاز دی اکسيد کربن تشکيل شده است. فشار اندک جوّ آن موجب می شود تا  تغييرات دمايی آن زياد باشد. همچنين در اين فشار مايعات سريعتر تبخير خواهند شد. تصاوير تلسکوپی و مدار گردی مريخ وقوع توفان های کوچک و يا سراسری گرد و غبار را در جوّ آن آشکار ساخته اند. جالب آنکه گاهی اوقات ابرهای نازکی خصوصاً در نواحی قطبی آن تشکيل می شود. به دليل تشابه نزديک محيط مريخ با سياره ما از زمانهای دور اين سياره مورد توجّه بوده است و پيشرفت های فضايی کمک موثری به شناخت هر چه بيشتر اين سياره نموده است و تا کنون بيشترين پژوهش های بين سياره ای را به خود اختصاص داده است به طوريکه سفاين زيادی  به اين سياره ارسال شده است و مريخ نشين های متعددی بر سطح آن فرود آورده و تحقيقات مهمی را در محيط آن به عمل آورده اند. کاوشگرهايی مانند مارينر4 (سال1964)،  مارینر6و7 (سال1969)،  مارس2،3و9 (سال1971)، مارس5و6 (سال1973)، وايکينگ1و2 (سال1975)، فوبوس (سال1988)،  مارس ابزرور (سال1992)، مارس96 (سال1996)، مارس پت فايندر و  مارس گلوبال سورویر(سال1996)، نوزومی و مدارگرد آب وهوایی مریخ (1998)، دیپ اسپیس2 (سال1999)، فرودگر قطبی مریخ (سال1999)،  ادیسه2001مريخ (سال2001)، مارس اکسپرس(سال2003)،  رهیابهای اکتشافی سطح مریخ (سال2003)،  مدار گرداکتشافی مریخ (سال2005) و درسالهای آتی سفینه های فونیکس و مارس 2007 (سال2007) با هدف شناخت هر چه بيشتر محيط مريخ به اين سياره ارسال شده و می شوند.

سطح سرخ گون مريخ عوارضی مانند گودال های برخوردی شهاب سنگی، آتشفشانهای کوچک وبزرگ، دشتهای پهناور،  کوهها و درّه های طولانی را در خود جای داده است. در قطبين مريخ نيز کلاهکهای يخی سفيد ديده می شود که جنس آنها از يخ خشک و يخ آب است و جالب آن که با تغيير فصول در مريخ تغيير اندازه می دهند. سياره مريخ دو قمر کوچک دارد که هر دوی آنها در سال 1877 توسط ستاره شناس آمريکايی آساف هال (Asaph  Hall) کشف شدند. بزرگترين قمر مريخ فوبوس (ترس)  نام دارد که با شکل نامنظم خود قطری معادل 28 × 23 ×20 کيلومتر دارد و در فاصله متوسط 9270 کيومتری سطح مريخ و در مدت 32/0 روز به دور آن گردش می کند. قمر ديگر با نام ديموس (وحشت) به سيب زمينی شباهت دارد و قطرآن 16 × 12 × 10 کيلومتراست. فاصله آن از مريخ 23400 کیلومتر بوده و در مدت 27/1 روز به دور آن گردش می نمايد. در سطح هر دو قمر گودالهاي برخوردی شهابسنگی به وفور يافت می شود و گمان می رود اين دو قمر سيارک های سرگردانی بودند که در گذشته های دور به دام جاذبه مريخ افتاده اند.

                 

 سياره مشتری(Jupiter)

سياره غول پيکر مشتری به نام های برجيس و ژوپيتر (فرمانروای کوه المپ) نيز خوانده می شود،  بزرگترين سياره منظومه شمسی است  مشتري با قطر 142800 کيلومتر در فاصله ای دور از خورشيد و در آن سوی مدار مريخ و سيارک ها به دور خورشيد گردش می نمايد. فاصله متوسط آن از خورشيد 36/778 ميليون کيلومتر است و در مدت 86/11 سال زمينی گردش انتقالی اش را انجام می دهد. گردش وضعی اش نيز در مدت 928/9 ساعت انجام می گيرد. اين مدت گردش وضعی در ميان سيارات کوتاهترين زمان محسوب می شود. چرخش سريع اين سياره موجب شده تا ميزان پخ شدگی آن نيز زياد باشد به طوريکه سياره در نواحی استوايی برآمده و در مناطق قطبی فرو رفته به نظر می رسد.  چگالی مشتری کمی بيشتر از چگالی آب است (33/1) و اين موضوع نشاندهنده آن است که از نظرساختاری از عناصر سبکی همچون هيدروژن و هليوم به حالت گاز يا  مايع تشکيل شده است. در واقع سياره سطح جامدی ندارد و گمان می رود که فقط در مرکز آن يک هسته جامد وجود داشته باشد که اطراف آن را لايه ای از هيدروژن فلزی مايع در بر گرفته و در ورای آن جوّ غليظ و ضخيمی از هيدروژن و هليوم وجود دارد که نمای خارجی مشتری را تشکيل می دهد. سياره درخشان مشتری از ديد ناظری در فضا به صورت کره گازی زرد رنگی که دارای خطوطی موازی به رنگ تيره و روشن و به صورت يک درميان است جلوه گری می کند. درواقع به رگه ها يا نواحی تيره جوّ فوقانی مشتری کمربندهای ابری و به نوارهای روشن ناحيه می گويند.

درجوّ غليظ اين سياره لکّه های بيضوی کوچک و بزرگی که به شکل گرداب هستند ديده می شود. يکی ازاين لکّه ها به قدری بزرگ است که قطر طولی آن سه برابر قطر کره زمين است. اين لکّه که به رنگ سرخ ديده می شود اولين بار توسط ستاره شناس انگليسی رابرت هوک درسال 1664 ميلادی کشف شد. لازم به ذکر است کمربندهای جویّ و لکّه سرخ مشتری از ميان تلسکوپی نسبتاً قوی آماتوری قابل تشخيص و رويت می باشند. سياره مشتری دارای ميدان مغناطيسی قدرتمند و عظيمی است که ساختار پيچيده ای دارد ودنباله آن تا مدار سياره زحل نيز کشيده شده است! مسلماً درايجاد اين ميدان قدرتمند توده مرکزی مشتری و لايه هيدروژن فلزی اطراف آن و همچنين چرخش سريع سياره نقش موثری دارند. ميدان  مغناطيسی سياره حتی بر اقمار مجاورش نيز تاثيرگذار است. مشتری اقمار زيادی دارد که چهار عدد آنها از بقيه به مراتب بزرگترند و اولين بار توسط ستاره شناس مشهور ايتاليايی گاليلئوگالیله کشف شدند. بدين جهت به آنها اقمار گاليله ای مشتری می گويند. اين چهار قمر به ترتيب فاصله از سياره عبارتند از: آيو (IO)، اروپا (Europa)، گانيمد (Ganymede) و کاليستو ( Callisto). جالب اين که هر کدام از اقمار ويژگي شاخصي دارند. آيو دارای فعاليت شديد آتشفشانی است در واقع فعال ترين قمر در منظومه شمسی محسوب می شود. اروپا دارای سطحی بسيار صاف وهموار است و سطح آن کاملاً از يخ پوشيده شده لذا نسبت بازتاب آن نيز بالاست (64/0 ). گانيمد با قطر 5276 كيلومترنه تنها بزرگترين قمر سياره  مشتری است بلکه با قطر 5276 کيلومتر بزرگترين قمر نيز در منظومه شمسی محسوب می شود. کاليستو نيز دارای سطحی تيره و بسيار قديمی است و احتمالاً كهنسال ترين قمر منظومه شمسي است. لازم به ذکر است که چهار قمر بزرگ مشتری را می توان به راحتی با دوربين های با بزرگنمايی کم مشاهده کرد. تاکنون سفینه های فضایی پایونیر10(سال1973)، پایونیر11(سال1974)،  ویجر1و2 (سال1979)، اولیس(سال1992) و مدارگرد و فرودگر جوّ مشتری (از سال1989 تاکنون) ازاین سیاره غول دیدن کرده اند. شمار اقمار کشف شده مشتری بعد از ارسال سفاين فوق به بيش از 63 قمر رسيده است که در نوع خود در منظومه شمسی جالب و بی نظير است .

 سياره زحل(Saturn)

سياره زحل که به نام های کيوان و ساترن (الهه زمان و پدر ژوپیتر)  نيز خوانده می شود از زيباترين سيارات منظومه شمسی است که در فاصله متوسط 1427 ميليون کيلومتری از خورشيد به دور آن گردش می کند. گردش انتقالی زحل 46/29 سال زمينی به طول می انجامد. مدّت گردش وضعی آن در نواحی استوايی 25/10 ساعت است. زحل با قطر استوايی 120660 کيلومتر دومين سياره بزرگ منظومه شمسی است. چگالی آن در مقايسه با ديگر سيارات بسيار کمتر و فقط70/0 چگالی آب است. در واقع اگر به طور فرضی اقيانوس عظيمی از آب وجود داشته باشد، سياره زحل به راحتی بر آب شناور خواهد شد. چگالی اندک آن دلالت دارد براينکه ساختار داخلی آن از عناصر سبک هيدروژن و هليوم می باشد که شباهت زياد آن را با ساختار داخلی سياره مشتری نشان می دهد. سياره زحل همچون مشتری دارای يک هسته مرکزی کوچک و  احتمالاً لايه هيدروژن فلزی است که جوّی ستبر و غليظ آن را احاطه کرده است. جالب آن که کمربندهای ابری وناحيه های روشن در جوّ زحل نيز قابل تشخيص است. البته وضوح آنها کمتر از خطوط جوّی مشتری است.

يکی از ويژگيهای شاخص سياره وجود حلقه هايی زيبا و شگفت انگيز برگرد آن است. در واقع حلقه های زحل از فاصله نزديک شامل بی شمار حلقه و شکاف است که از ذرات ريز خرده سنگ و يخ تشکيل شده اند و از فواصل دور به شکل حلقه جلوه گری می کند. منشاء پيدايش حلقه ها هنوز نامشخص است ولی طبق نظرستاره شناس فرانسوی ادوارد رش(Edvard Roche) حدّی برای حداقل فاصله اقمار تا سياره وجود دارد که اگر قمری از حدّ فوق به سياره نزديکتر شود اثر متقابل جاذبه سياره موجب متلاشی شدن آن شده و قطعات خرده شده آن همانند حلقه هايی به دور سياره قرار می گيرند. تاکنون سفينه های کاوشگر پايونير 11(سال1979)،  وويجر1 (سال1980)،  وويجر2 (سال1981) و در حال حاضر سفينه کاسينی- هويگنس (ازسال 1997 تا 2008) از اين سياره ديدن کرده اند. اين سفينه ها با ارسال عکسها و اطّلاعات ارزشمند، بسياری از ناشناخته های اين سياره و اقمار شگفت انگيزش را کشف کرده اند. با بررسی دقيق تصاوير ارسالی اين سفينه ها بيش از 61 قمر برای اين سياره شناسايی شده است. يکی از کشفيات بزرگ سفينه وويجر آشکار سازی جوّ غليظ ونارنجی رنگ در اطراف بزرگترين قمر زحل می باشد. اين قمر تيتان نام دارد که قطری معادل  5150 کيلومترداشته که نيروی جاذبه آن  برای نگه داشتن برخی گازها کافی است. مشخص شده که در جوّ مه آلود اين قمر گازهای نيتروژن، هليوم و  متان يافت می شود. حتی ممکن است درياچه هايی نيز از نيتروژن و متان بر سطح تيتان وجود داشته باشد. سفينه کاسينی ـ هويگنس  با ماموريت شناخت هر چه بيشتر اين منظومه سياره ای کوچک به فضا پرتاب شد و در سال 2004 ميلادی با جدا شدن کاوشگر هويگنس از مدار گرد کاسينی و سقوط در جوّ تيتان به دانشمندان در شناخت هر چه بيشتر اين قمر شگفت انگيز ياری رساند. البته ماموريت مدار گرد کاسينی تا سال 2008 ميلادی ادامه دارد.                                              

  سياره اورانوس(Uranus)

سياره اورانوس (خدای آسمان اوّل و فرمانروای جهان) اولين سياره کشف شده با ابزار رصدی است که درسال 1781 ميلادی توسط ستاره شناس آماتور انگليسی ويليام هرشل (William Herschel) و با  تلسکوپی که خود ساخته بود کشف گرديد. البته او در ابتدا تصور می کرد که آن يک دنباله داراست!  سياره اورانوس با قطر استوايی 51120 کيلومتر يکی ديگر از سيارات غول گازی است که در فاصله دور 6/2869 ميليون کيلومتری خورشيد به دور آن گردش می کند. مدّت گردش انتقالی آن 013/ 84 سال زمينی به طول می انجامد و مدّت گردش وضعی اش 24/17 ساعت می باشد. چگالی اين سياره نيز همانند سيارات گازی ديگر کم و حدود 3/1 برابر چگالی آب است.چگالی کم گويای آن است که ساختار داخلی اورانوس نيز همانند سيارات مشتری و زحل ولی در مقياس کوچکتر است. اورانوس نيز عمدتاً از گاز هيدروژن و هليوم و مقاديری نيز متان تشکيل يافته است. در واقع متان موجود در جوّ آن رنگ آبی مايل به سبز اين سياره را باعث شده است. ويژگی خاص اين سياره ميل محوری استثنايی آن است. در واقع محور آن به اندازه 8/97 درجه کج شده است و به نظر می رسد که قطبين آن تقريباً در راستای صفحه  مداری اش قرار گرفته اند و صفحه استوايی آن عمود بر صفحه مداری آن می باشد. لذا به اورانوس سياره به پهلو خوابيده نيز می گويند.

اورانوس نيز همانند ديگر سيارات گازی حلقه هايی به دور خود دارد که البته باريکتر و کمنورترند و احتمالاً جنس آنها از ذرات يخ آب است که  لايه ای از گرد زغال (کربن) آنها را در بر گرفته است. بر مبنای اطّلاعات و تصاوير ارسالی سفینه کاوشگر وويجر2 (سال1986) اين سياره حداقل 15 قمر دارد که 5 قمر آن از بقيه بزرگترند و از مدتها با تلسکوپهای زمينی کشف شده بودند. 5 قمر بزرگ اورانوس به ترتيب اندازه از بزرگ به کوچک عبارتند از:  تيتانيا 1585 کيلومتر، اوبرو ن 1550 کيلومتر، اومبريل 1185 کيلومتر،  آريل1160 کيلومتر و  ميراندا 480 کيلومتر.  بزرگترين قمر اورانوس سطحی تيره و يخی دارد که آثارگودالهای شهابسنگی، شکاف و درّه در آن به فراواني يافت می شود.  اوبرون نيز دارای ويژگی خاص وجود جريان های مواد آتشفشانی است که برا ثر فوران ماده ای لجن مانند ايجاد شده ان

  سياره نپتون (Neptune)

سياره نپتون که نام خود را از خدای اقيانوس ها در اساطير يونانی برداشت کرده است. اولين سياره ای است که وجود آن قبل از کشف با ابزار رصدی با استفاده از محاسبات رياضی ثابت شد. سپس با تعيين دقيق موقعيت رصدی آن در آسمان در ميدان ديد تلسکوپ ها نمايان گرديد. کشف رصدی آن در سال 1846 ميلادی نصيب سه ستاره شناس از سه کشور مختلف به نام های جان کاوچ آدامس (John Couch Adams) انگلیسی،  اوربن لووريه (Urbain Leverrier) فرانسوی و گاله (Galle) آلمانی شد. سياره نپتون با قطر 49100 کيلومتر چهارمين سياره غول گازی و کوچکترين آنهاست که در فاصله 4497 ميليون کيلومتری به دور خورشيد گردش می کند. در اين فاصله دور گرمای خورشيد بسيار کم است به طوريکه دما در جوّ فوقانی سياره به 200ـ  درجه سانتيگراد می رسد. نپتون گردش انتقالی اش را در مدت 79/164 سال زمينی انجام می دهد و گردش وضعی آن 1/16 ساعت به طول می انجامد. چگالی سياره 1/6 برابرچگالی  آب است واحتمالاً دارای ساختار داخلی همانند سيارات گازی ديگر است ولی برخلاف فاصله دور آن از خورشيد نپتون جوّ فعالی دارد و وجود لکّه های تيره وروشن همانند  لکّه سرخ مشتری  حکايت از پويايی آن دارد. نپتون نيز در عرضهای جنوبی جوّ خود دارای يک به نام لكّه تيره بزرگ (Great Dark spot) است که ابرهای سفيدی آن را احاطه کرده اند.

رنگ آبی جوّ آن نيز دلالت بر وجود مقادير فراوانی گاز متان است که در واقع جاذب نور قرمز خورشيد و پخش کننده نور آبی آن است. اين سياره نيز همانند سيارات گازی دارای حلقه هايی است که البته کم نورتر و باريک تر ند. علاوه برآن پاره حلقه ها و ديسک های غبارين نازکی نيز در اطراف خود دارد که اولين بار در تصاوير ارسالی کاوشگر وويجر2 مشاهده و كشف شد. سفينه وويجر2 تنها سفينه ای بود که در سال 1989 ميلادی از نزديکی اين سياره نيلگون گذر کرد و اطّلاعات وتصاوير با ارزشی به زمين فرستاد. با بررسی تصاوير ارسالی اين کاوشگر اقمار جديدی نيز برای سياره کشف شد و تعداد آنها از 2 به 10 عدد رسيد. بزرگترين قمر نپتون، تريتون (Triton) نام دارد که قطری معادل 2720 کيلومتر دارد و گردش آن به دور نپتون پس رونده است. اين قمر دارای پوسته يخ بسته فعالی است و رنگ کلاهک قطب جنوب آن به صورتی متمايل است. چهره آن نيز چندان آبله گون نيست و از گودالهای برخوردی  شهابسنگی آثار کمی بر خود گرفته است                                  

 سياره پلوتو(Pluto)

سياره پلوتو که نام آن از نام خدای مرگ و فرمانروای جهان  مردگان اساطير روم باستان اقتباس شده است يکی از دور دست ترين اجرام منظومه شمسی است.  برای کشف پلوتو تلاشهای چند ساله ای صورت گرفت و در نهايت در ژانويه سال 1930 ميلادی يک ستاره شناس آماتور رصد خانه لوول آمريکا به نام كلايد تومباو (Clyde Tombaugh) با بررسی عکس های گرفته شده از آسمان در محدوده  منطقه البروج موفق به کشف آن شد. فاصله متوسط پلوتو از ستاره مرکزی منظومه 5900 ميليون کيلومتر می باشد  که در مدت 248 سال زمينی به دور آن گردش می نمايد. صفحه مداري گردش آن به دور خورشيد به گونه ای است که زاويه ای 17 درجه با صفحه مداری ديگر سيارات می سازد. همچنين مدار آن با  مدار نپتون تلاقی داشته و در برخی مواقع وارد مدار نپتون می شود.به دليل بعد مسافت و ارسال نشدن سفينه ای به سوی اين سياره اطّلاعات دقيقی از خصوصيات فيزيکی و شيميايی آن در دست نيست. ولی با توجّه به داده های رصدی و کشف قمری به دور سياره که در سال 1978 ميلادی توسط جيمز کريستی (James Christy)  صورت گرفت و نام آن را کارون (charon) گذاشتند اندازه گيری برخی ويزگيهای آنها ميسر گرديد. به طوريکه قطر سياره 2400 و قطر کارون 800  کيلومتر تعيين شد. بررسی های طيفی نيز نشان داده اند که سطح پلوتو و قمرش از ماده متان جامد پوشيده شده است و احتمالاً ساختار داخلی پلوتو نيز سنگی است که چگالی آن 7/4 برابر چگالی آب است. اندازه و جرم اندک سیاره نشاندهنده آن است که ساختار آن شباهتی به سيارات گازی ندارد. لذا  احتمالاً در گذشته های دور يکی از اقمار نپتون بوده که به دليلی از جاذبه آن گريخته و به صورت جرم مستقلی به دور خورشيد شروع  به گردش کرده است. همچنين با بررسی های راداری  مدت گردش وضعی سياره 3/6 روز به دست آمده است. قمر آن نيز در همين مدت يک بار به دور پلوتو گردش می نمايد. در واقع قمر پلوتو دارای گردش همزمان است. در ژانويه 2006 ميلادی سفينه ای با نام افق های نو به سوی اين سياره پرتاب شد تا پس از نه سال به محدوده اين سياره برسد و تحقيق در مورد آخرين و ناشناخته ترین سياره منظومه شمسی و کمربند کوئيپر را آغاز کند.                

نويسنده:حميد رضا اكبرزاده مقدم(دبيرستان امام رضا)

 

 

سوغات هويگنس از سياره ي اسرار آميز كيوان!!!

مأمور‌يت فضايي «كاسيني ـ هويگنس» از جمله بلندپرواز‌انه‌ترين تلاش‌ها در اكتشافات فضايي سياره‌اي تا امروز محسوب مي‌شود.
آژانس فضايي اروپا(ESA)، ناسا و آژانس فضايي ايتاليا(ASI) در تجربه‌اي كم نظير از همكاريهاي مشترك فضايي، طي اين ماموريت بي‌سابقه فضاپيماي كاسيني را براي كاوشي چهار ساله به مدار سياره زحل(كيوان) اعزام كرده‌اند.
به گزارش ايسنا، هدف اين كاوش، پاسخ دادن به سؤالات پر‌شمار دانشمندان پيرامون ساختار جو و وضعيت حلقه‌هاي زحل، تاثيرات ميدان مغناطيسي سياره بر اقمار و حلقه‌ها و بسياري سؤالات ديگرست كه ساليان سال درباره اين سياره زيباي منظومه شمسي وجود داشته است. اما آنچه بيش از همه توجه همگان را به فضاپيماي كاسيني جلب كرده است، ماموريت جنبي آن در اعزام كاوشگر اروپايي هويگنس (Huygens) به قمر اسرارآميز كيوان ـ تيتان ـ است.
كاوشگر هويگنس، پنجم دي ماه جاري در پايان سفري هفت ساله از عرشه سفينه مادر خود جدا شد و پس از 20 روز، عصر جمعه، 25 دي ماه به وقت ايران بر سطح اين قمر اسرارآميز كه به تعبيري شبيه‌ترين جرم منظومه شمسي به سياره زمين است، فرود آمد.
شب گذشته سازمان فضايي اروپا نخستين تصاوير ارسالي از اين كاوشگر را كه حاكي از موفقيت كامل اين ماموريت است منتشر كرد.

اواخر هفته گذشته و در آستانه فرود تاريخي كاوشگر هويگنس بر سطح تيتان، «شون استنلي» از كارشناسان پروژه هويگنس در سازمان فضايي اروپا(اسا) در گفت‌و‌گويي اينترنتي به سؤالات گروه علمي خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا) درباره اين ماموريت پاسخ داد.
چه چيز قمر «تيتان» را تا اين اندازه براي دانشمندان جذاب كرده است؟
علت انتخاب تيتان دنياي شگفت‌انگيز آن است چرا كه اتمسفر نيتروژني ضخيم آن منبع غني از تركيبات ارگانيك است كه دائما درحال واكنش و عكس‌العمل هستند.
اگر اين تركيبات بر روي سياره‌اي با شرايط شبيه بر زمين يافت شوند، وجود آنها نشان دهنده وجود حيات است.
اگر بر روي تيتان آب وجود داشته باشد، به شكل مايع نخواهد بود چرا كه سطح آن به شدت سرد و با دماي 180ـ درجه سانتيگراد است.
در واقع هنوز اطلاعات بسيار اندكي درباره سطح اين قمر موجود است و دانشمندان تصور مي‌كنند كه هويگنس درياچه‌ها و يا حتي اقيانوس‌هايي را از تركيبات اتان، متان ‌و نيتروژن مايع كشف كند.
هويگنس در اين ماموريت چه بررسي‌هايي درباره تيتان انجام داده و از اين اطلاعات چه نتايجي گرفته خواهد شد؟
مجموعه ابزار 6 قسمتي كاوشگر هويگنس كه طي اولين گردشش به دور كيوان از كاسيني پرتاب خواهد شد، اولين نمونه برداشت شده به طور مستقيم از اتمسفر شيميايي تيتان و اولين تصاوير سطح مخفي اين قمر را تهيه خواهد، كرد. ‌هويگنس يك بررسي جزئي و در لحظه از جو تيتان انجام خواهد داد، همچنين اين كاوشگر ويژگي‌هاي سطح اين قمر و بخشي از ناحيه فرود آمده را مورد بررسي قرار خواهد داد.
مطالعه ساختار شيميايي ارگانيك پيچيده در هنگام بررسي تيتان شايد بتواند سرنخ‌هايي از نحوه آغاز حيات در زمين به دست محققان بدهد.
ماهيت واكنش‌هاي شيميايي در حال انجام در جو تيتان، سرچشمه منبع غني متان در اين قمر و يك تركيب ارگانيك كه در زمين مربوط به فعاليت بيولوژيكي است، احتمال وجود اقيانوس در تيتان و نيز احتمال وجود تركيبات ارگانيك پيچيده‌تر يا مولكول‌هاي پيش زيستي در اين قمر برخي از پرسش‌هاي دانشمندان است كه در نتيجه اين بررسي پاسخ داده خواهند شد.
درباره طراحي و شكل خاص هويگنس و همچنين ابزارهاي علمي آن توضيح دهيد؟
فضاپيماي كاسيني ـ شامل چرخش‌گر و كاوشگر هويگنس ـ يكي از بزرگترين، سنگين‌ترين و پيچيده‌ترين فضاپيماي درون سياره‌اي است كه تاكنون ساخته شده است.
از تمام اين فضاپيماها تنها فضاپيماي فوبوس دوم كه توسط شوروي سابق به مريخ اعزام شد، سنگين‌تر از بقيه بود.
هويگنس شبيه به يك جانور صدف دار ساخته شده است: اين كاوشگر صدف سختي دارد كه بخش دروني را در برابر دماي بسيار بالا كه طي گذشتن از جو تجربه مي‌شود، حفاظت كند.
اين كاوشگر شامل دو بخش است. مدل مجموعه ورودي و مدل ضروري. مدل مجموعه ورودي حامل تجهيزاتي براي كنترل هويگنس پس از جدا شدن از كاسيني است و داراي صفحه‌اي است كه مانند يك ترمز و يك حفاظ حرارتي عمل خواهد كرد. مدل ضروري نيز حامل ابزار و تجيهزات تحقيقاتي است . اين كاوشگر از سه چتر نجات مختلف به نوبت طي فرود آمدن استفاده خواهد كرد. ‌

وزن هويگنس حدود 349 كيلوگرم است كه شامل 49 كيلوگرم بار مفيد و 30 كيلوگرم تجهيزات پشتيباني كاوشگر(orbiter) است. البته وزن مجموعه كلي كاسيني ـ هريگسن نيز 5/82 تن بوده كه 3/1 تن آن مربوط به ماده مولد است. ابعاد اين كاوشگر نيز 2/7 متر است.
هويگنس به چه ابزارهاي علمي مجهز است؟
اين كاوشگر مجموعه‌اي از شش ابزار فوق‌ پيشرفته را در خود جاي داده است.
ابزار تعيين ساختار اتمسفر هويگنس (Huygens Atmosphere Structure Instrument ـ HASI) كه حين عبور، فرود و پس از رسيدن به سطح تيتان ويژگيهاي فيزيكي و الكتريكي جو اين قمر را اندازه‌گيري مي‌كند.
طيف‌سنج جرمي و كروماتوگراف گازي(GCMS) كه تركيب شيميايي گاز موجود در جو تيتان را آناليز مي‌كند. دستگاه جمع‌آوري كننده و پيرولايزر(تجزيه شيميايي به وسيله حرارت) گرد و غبار و گازها(ACP) كه آيروسلها ( گازها و گردوغبار معلق در جو) را جمع‌آوري و تجزيه و تحليل مي‌كند.
دستگاه DISR يا (Descent Imager/Spectral Radiometer) كه براي تصويربرداري و اندازه‌گيري طيفي كاربرد دارد. آزمايشگاه باد دوپلري (DWE) كه انتشار سيگنالهاي راديويي در جو را به منظور بررسي خواص آن اندازه‌گيري مي‌كند و همچنين بسته علمي سطح(SSP) كه خصوصيات سطح را در محل برخورد تعيين و اطلاعات بي‌نظيري درباره تركيب آن تهيه مي‌كند.
از پروژه كاسينيـ هويگنس به عنوان نمونه كم‌نظيري از همكاري‌هاي بين‌المللي فضايي ياد مي‌شود؛ اين همكاري چگونه شكل گرفته و هر يك از آژانس‌هاي فضايي چه سهمي در اجراي اين پروژه و تامين هزينه‌هاي آن داشته‌اند؟
اين طرح با تلاش مشترك آژانس فضايي اروپا (ESA)، ناسا و آژانس فضايي ايتاليا(ASI) شكل گرفته است.
صدها دانشمند و مهندس از 16 كشور اروپايي و ايالات متحده تيمي براي طراحي، ساخت و پرواز و جمع‌آوري اطلاعات از كاسيني ـ هويگنس تشكيل داده‌اند .
آزمايشگاه Jet Propulsion ـ بخشي از مؤسسه فناوري كاليفرنيا در پاسادنا ـماموريت مربوطه را براي ناسا مديريت كرده و طراحي و ساخت كاسيني را برعهده گرفته است.
همچنين ساخت هويگنس با مديريت مركز تحقيقات و فناوري فضايي اروپا بوده است. ASI (آژانس فضايي ايتاليا) به نوبه خود كاربرد و حقيقي سازي آنتن‌ها و ساير تجهيزات را مديريت كرده است.
تجهيزات و ابزار اين ماموريت نيز از سوي كشورهاي اروپايي و ايالات متحده تهيه شده‌اند.
سرمايه‌گذاري ناسا بر روي كاسيني در مجموع در حدود 2100 ميليون يورو است. همچنين سهم آژانس فضايي اروپا در مورد كاوشگر هويگنس در حدود 360 ميليون است. علاوه بر اين بودجه‌اي حدود 100 ميليون يورو نيز از سوي دانشگاه‌ها و موسسات تحقيقاتي براي توسعه و توليد تجهيزات بر روي هويگنس در نظر گرفته شده است.
سهم ASI براي آنتن‌هايي با دريافت بالا، بخش‌هايي از سه نمونه تجهيزات علمي كاسيني و يك مجموعه تجهيزات كامل بر روي هويگنس در حدود 145 ميليون يورو است.
روند فرود هويگنس بر تيتان چگونه است؟
يك سيستم ساعت‌هاي هشدار دهنده هويگنس را در يك زمان از پيش تعيين شده چند ساعت قبل از اينكه حاشيه خارجي جو تيتان برسد، بيدار خواهد كرد . طي 3 دقيقه ابتدايي در داخل جو، سرعت هويگنس بايد از 18000 كيلومتر در ساعت به 1400 كيلومتر در ساعت برسد.
دماي روي صفحه محافظ ممكن است به بيش از 1800 درجه سانتيگراد برسد. كنترل‌هاي روبوتيك پس از يك چتر نجات براي كشيدن چتر نجات اصلي در سرعت 1500 كيلومتر در ساعت آتش خواهند كرد.
طي يك دقيقه سرعت كاوشگر به كمتر از 300 كيلومتر در ساعت كاهش خواهد يافت.
در عرض جغرافيايي 45 كيلومتري كاوشگر به سردترين لايه جو موسوم به تروپوپاس (Tropopause) خواهد رسيد، جايي كه دما در حدود 200 ـ درجه سانتيگراد خواهد بود.
طي 2 ساعت و نيم عمليات فرود تكميل خواهد شد. عمليات فرود نسبتا با سرعت كمتري در حدود 20 كيلومتر در ساعت صورت خواهد گرفت.
شما در تيتان انتظار فرود بر چه سطحي را داريد؟
ما هنوز از ماهيت سطح تيتان آگاهي نداريم. كاوشگر هويگنس ممكن است بر روي يك سطح مايع، جامد و يا سطحي پوشيده از برفهاي هيدروكربني فرود آيد.
با توجه به تجربه خوشايند تمديد ماموريت مريخ‌نشين‌هاي «روح» و «فرصت»، آيا احتمال ادامه فعاليت كاوشگر هويگنس در پايان ماموريت دوساعته آن پس از فرود بر سطح تيتان وجود دارد؟
نه؛ نيروي محركه هويگنس از برق حاصل از باتري‌هايش تامين مي‌شود كه اين باتري‌ها پس از چند ساعت تخليه خواهند شد. هيچ چاره‌اي براي افزايش طول عمر هويگنس وجود ندارد.
كاوشگر هويگنس چگونه اطلاعات را به زمين ارسال مي‌كند؟
هويگنس اطلاعات علمي را به طور مداوم طي عمليات گذشتن به كاسيني ارسال خواهد كرد و اين ارسال اطلاعات تنها منحصر به زمان فرود نمي‌شود. اطلاعات علمي در 2 باند فركانس S از 2 آنتن جداگانه dipole ارسال مي‌شود.
كاسيني اطلاعات را دريافت كرده و براي بازگرداندن به زمين ذخيره خواهد كرد.
تمامي عمليات پرواز هويگنس از سوي مركز عمليات فضايي اروپا در شهر دارمشتات در آلمان هدايت مي‌شود.

نويسنده:امير مراديان-راهنمايي آزادگان بشرويه

تيـتـان، قمر مرموز!

 

تيـتـان، قمر مرموز!

تيتان بزرگترين قمر سياره‌ي زحل، محيطي را به نمايش مي‌گذارد كه به نظر مي‌رسد در منظومه‌ي شمسي بي‌نظير باشد. اين قمر با قطر 5150 كيلومتر دومين قمر بزرگ منظومه شمسي است كه از سياره عطارد و ماه زمين نيز بزرگتر است. فاصله آن از زحل 1221600 كيلومتر است و در مدت 94/15 روز بدور آن مي‌گردد. كاشف آن ستاره‌شناس مشهور كريستين هويگنس بود كه در سال 1655 آن را در اطراف زحل مشاهده كرد. شناخت ما از اين قمر بيشتر مرهون مشاهدات رصدي و اكتشافات نزديك سفاين پايونير و وويجر مي‌باشد. در حال حاضر نيز سفينه اكتشافي كاسيني ـ هويگنس مأموريتي جديد را در منظومه‌اي زحل آغاز كرده‌اند كه تا چند سال ادامه مي‌يابد و اميد مي‌رود اطلاعات جديد و بيشتري نسبت به گذشته در اختيار بشر قرار دهد.

شناخت فعلی ما از تيتان

اطلاعات بشر از اين قمر تا اواخر قرن نوزدهم بسيار ناچيز و اندك بود تا اينكه در سال 1903 ميلادي اولين نشانه‌هاي وجود جوّ در پيرامون آن توسط يك ستاره‌شناس اسپانيايي به نام «خوزه كماس سولا» اعلام گرديد. سولا متوجه شده بود كه لبه‌هاي تيتان نسبت به مركزش تيره‌تر ديده مي‌شوند. اين موضوع بر اين نكته دلالت داشت كه احتمالاً جوّي نسبتاً غليظ تيتان را دربرگرفته است. بعدها ستاره‌شناس آمريكايي جرالد كوئیپر با بررسي طيف نور بازتابي از سطح تيتان متوجه خطوط طيفي گاز متان شد كه براي يك قمر بي‌سابقه و تعجب‌آور بود. البته اين گاز قبلاً در سيارات غول‌پيكر منظومه‌ي شمسي كشف شده بود ولي براي اولين بار بود كه در يك قمر كوچك و سنگي يافت مي‌شد.

به نظر مي‌رسيد اين قمر به دليل دماي بسيار پايين و گرانش خود توانسته است اين گاز را حفظ كند. حال سؤال اساسي اين بود كه منشاء اين گاز از كجاست؟ همچنين ستاره‌شناسان متوجه شدند كه در تيتان ابرهايي نيز وجود دارد و برخي مواد هيدروكربني در آن يافت مي‌شود. اين شواهد مي‌تواند وجود گونه‌اي از حيات اوليه را در آن پيش‌بيني نمايد. آنان دو مدل براي جوّ تيتان را ارائه دادند:

* در مدل اول براي تيتان جوّي از گاز متان با فشار تقريبي 2 درصد فشار جوّ زمين پيش‌بيني شد كه از جوّ سياره‌ي  مريخ غليظ‌تر بود. در اين جوّ رقيق گرماي خورشيد دوردست محبوس نمي‌شود لذا بايد محيطي بسيار سرد باشد.

*در مدل دوم تيتان جوّي چگال شامل گاز نيتروژن و متان دارد كه متان درصد كمي از جوّ آن را تشكيل مي‌دهد. بدليل چگالي بيشتر گازها در اين مدل احتمال بدام افتادن گرماي خورشيد بواسطه‌ي اثر گلخانه‌اي وجود دارد. در اين مورد مشاهدات در محدوده‌ي فركانس‌هاي راديويي و فروسرخ نتوانست دماي سطحي تيتان را بطور قطعي و مطمئن تعيين كند ولي در دهه‌ي 1970 با پيشرفت ابزارهاي فني و رصدي مشخص شد كه تيتان دماي بسيار كمي دارد و تقريباً به همان ميزاني است كه در چنين فاصله‌اي از خورشيد انتظار مي‌رود اين موضوع نشان مي‌داد كه تيتان نمي‌تواند جوّ غليظي از نيتروژن داشته باشد.

نخستين سفينه‌اي كه به زحل رسيد پايونير 11 بود اين سفينه بعد از پرتاب در سال 1973 از كنار سياره‌ي مشتري گذشت و در سال 1979 به زحل رسيد. پايونير 11 حلقه‌اي جديد را در اطراف زحل آشكار ساخت و تصاويري از تيتان تهيه كرد كه جزئيات جديد كمي را به نمايش مي‌گذاشت. سفينه‌ي وويجر 1 نيز سفينه‌ي ديگري بود كه پس از پرتاب در سال 1977 در سال 1980 از كنار زحل گذر نمود. اين سفينه تصاوير و اطلاعات با ارزشي ارسال كرد كه بارزترين آن تصاوير نسبتاً نزديك از تيتان بود. اين سفينه با عبور از فاصله‌اي 4000 كيلومتري تيتان مشخص كرد كه واقعاً تيتان جوّي غليظ و نارنجي رنگ دارد. اين تصاوير نشان داد كه تيتان ابرهايي گسترده دارد كه سطح آن را پنهان كرده‌اند. دوربين‌هاي سفينه نشان داد كه در نيمكره شمالي تيتان ابرها كمي تيره‌تر از نيمكره جنوبي است. شواهد ديگر نيز گوياي وجود درياهايي منجمد و قير مانند بر سطح تيتان بود. سفينه‌ي وويجر 2 نيز در سال 1981 به زحل رسيد ولي بدليل دوري بسيار آن از تيتان نتوانست اطلاعاتي دقيق‌تر از وويجر1 به زمين بفرستد. در اين قمر همانند زمين جزء اصلي و غالب نيتروژن مولكولي است و متان فقط حدود 6 درصد تركيب جوّي تيتان را تشكيل مي‌دهد. فشار سطحي تيتان 6/1 برابر فشار سطحي زمين است با اين تفاوت كه اندازه تيتان كوچكتر است. طبق يـافته‌هـاي سفاين وويجر دماي سطحي تيتان Cْ179ـ (Fْ290ـ) است كه در اين دما امكان اثر گلخانه‌اي وجود دارد ولي در اين دما آب به صورت مايع نخواهد بود.جوّ مه‌آلود تيتان نيز بواسطه‌ي توليد مه‌دود فتوشيميايي است. دستگاه‌هاي طيف‌سنجي مادون قرمز سفاين وويجر مقاديري از محصولات واكنش‌هاي فتوشيميايي اوليه‌ي متان را ثبت كردند كه شامل اتان ـ استيلن و پروپان بود. همچنين متان با اتمهاي نيتروژن واكنش مي‌دهد و نيتريلهايي مانند سيانيد هيدروژن را بوجود مي‌آورند. وجود چنين واكنشها و گازهایی آسماني مه‌آلود به تيتان مي‌دهد بطوري كه يك شخص ايستاده بر سطح آن روشنايي‌اي به ميزان 01/0 روشنايي جوّ زمين دريافت خواهد كرد.

اما منشاء نيتروژن مولكولي تيتان چيست؟ در حالي كه ماده‌ي اخير جزء اصلي و اوليه جوّ تيتان مي‌باشد. آيا نيتروژن به هنگام تشكيل تيتان انباشته شده است يا محصول فرعي ماده‌اي موسوم به آمونياك است كه به هنگام پيدايش تيتان وجود داشته است؟ جستجو و بررسي گاز آرگون در جو تيتان مي‌تواند پاسخي به سؤال فوق باشد چرا كه اين ماده در ابر خورشيدي اوليه كه منشاء منظومه شمسي بوده وجود داشته است. جالب آنكه اين دو گاز در دماي مشابهي منجمد مي‌شوند. اگر نيتروژن مولكولي در ابر خورشيدي اوليه منشاء نيتروژن تيتان باشد پس نسبت فراواني گاز نيتروژن به آرگون در ابر خورشيدي اوليه بايد در تيتان نيز برقرار باشد. چنين يافته‌اي ما را در درك صحيح منشاء جو سيارات ياري خواهد كرد. يافته ديگر آنكه مقاديري از هيدروكربن‌هاي يافت شده در جوّ تيتان به شكل مه‌دود وجود دارد كه سطح آن را تيره كرده است. در واقع مقدار كمي از تركيبات مولكولي نظير سيانيد هيدروژن و استيلن با هم تركيب شده و طي فرايندي به نام پليمريزاسيون زنجيره بزرگتري از مواد را بوجود مي‌آورند كه نتيجه آن آئروسل‌ها (مواد معلق هيدروكربني) اضافي در تيتان است كه اين مواد به آرامی بر سطح تيتان مي‌نشينند.

بطور نظري مدت انباشته شدن آئروسل‌ها بر سطح تيتان بيش از عمر منظومه‌ي شمسي است نتيجه آن نيز تشكيل اقيانوسي عظيم از مواد هيدروكربني ديگر سازنده‌هاست كه عمق متوسط آن بيش از يك كيلومتر خواهد بود. همچنين مقاديري از متان مايع مي‌تواند با اتان مخلوط شده و بطور نظري منبعي دائمي براي توليد گاز متان در جوّ تيتان باشد. نظير چنين پديده‌اي در اقيانوسهاي زمين نيز رخ مي‌دهد كه فراهم‌كننده‌ي بخار آب در جوّ زمين است. اطلاعات راداري و مادون قرمز نزديك از سطح تيتان نشان‌دهنده آن است كه گرچه اقيانوسي وسيع در آن وجود ندارد ولي مي‌توان درياچه‌ها يا درياهايي در آن يافت. همچنين به نظر مي‌رسد در تيتان بادهايي نيز وجود داشته باشد اما امكان بررسي بادها از زمين در بهترين وضعيت نيز بسيار دشوار است. دستگاه‌هاي مستقر بر كاوشگر هويگنس اندازه‌گيري و بررسي بادهاي تيتان را براي ما انجام خواهند داد. سطح تيتان با دوربين‌هاي سفينه‌ي وويجر در طول موجهاي نور مرئي قابل مشاهده نبود. تمام دانسته‌هاي موجود از ظاهر سطحي تيتان حاصل اندازه‌گيري‌هاي راداري از زمين و بيشتر تصاوير اخير نيز با تلسكوپ فضايي هابل در طول موجهاي بلندتر از طول موجهاي مورد استفاده در دوربين‌هاي وويجر بدست آمده است. تصاوير تلسكوپ فضايي هابل از سال 1994 به بعد درخشندگي متفاوتي را بر سطح تيتان آشكار ساخت كه اين موضوع دلالت دارد بر اينكه يك ناحيه‌ي وسيع به اندازه يك قاره در سطح تيتان وجود دارد كه بوضوح در طول موجهاي مرئي و مادون قرمز نزديك درخشان‌تر از ديگر نقاط سطح تيتان ديده مي‌شود.

بررسي‌هاي اوليه نشان مي‌دهد كه ناهمواري يا فلات نمي‌تواند سيماي متفاوت موجود در تصاوير را توضيح دهد، بلكه تغييرات درخشندگي بايد تا حدودي بدليل وجود تركيبات متفاوت و يا مواد نرم باشد. همانند ديگر اقمار بيروني منظومه شمسي انتظار مي‌رود تيتان بطور بارزي داراي يك پوسته از جنس يخ آب باشد. در حاليكه آب در دماي مناطق خارجي منظومه شمسي همانند سنگهاي سخت و جامد يافت مي‌شود. شواهد طيفي ضعيفي نيز يافت شده كه مؤيد وجود يخ آب به همراه مقداري مواد تيره بر سطح تيتان است. به همين دليل دانشمندان نتيجه‌گيري كرده‌اند كه ماده‌ایي بر سطح تيتان وجود داد كه با يخ آب پوشيده شده است. اندازه تيتان نيز به تنهايي گوياي آن است كه احتمالاً سطحي همانند قمر مشتري «گانيمد» دارد و تا حدي داراي طبقات يخي دگرگون شده و البته دهانه‌دار و پير است.

اگر فعاليت تكتونيكي تيتان گسترده‌تر از گانيمد نباشد ممكن است نواحي مدور دهانه‌هاي برخوردي سطح تیتان  مخزني مناسب براي درياچه‌هاي هيدروكربني مايع باشد. همچنين برخورد شهاب‌سنگها مي‌تواند موجب شكستگي لايه‌ها تا  عمق 1 تا 3 كيلومتري شود و موادي متخلخل را به سطح بياورد كه رگوليت نام دارد. حفره‌هاي موجود در اين ماده مي‌تواند به خوبي مخزني زير سطحي و مناسب براي هيدروكربن‌هاي مايع فراهم نمايد. در مقايسه با گانيمد، تيتان احتمالاً از بيش از 15 درصد آمونياك تركيب شده است زيرا آن در ناحيه‌اي سرد از مدار زحل تشكيل شده است. همچنانكه سطح يخي تيتان منجمد مي‌شود آب آمونياكي مايع به زير سطح آن فشار وارد مي‌كند. اين مايع پوسته‌ي يخي سطح تيتان را به حالت شناور درمي‌آورد و ماگماي آب آمونياكي راهش را از ميان شكافهاي سطحي باز كرده و موجب آثار سطحي عجيب در آن مي‌شود.  اندازه‌گيري‌ چگالي سطحي تيتان نشان مي‌دهد كه نيمي از آن سنگي (سيليكاتي) و نيمي يخ آب است. در زمان تشكيل تيتان، متان و آمونياك مي‌توانسته‌اند با يخ آب مخلوط شوند. پيدايش تيتان حاصل به هم پيوستگي مواد در دماي نسبتاً كم است بطوري كه مواد سنگي در مركز تجمع كرده و هسته چگالي آن را تشكيل داده‌اند و اطراف آن نيز با لايه‌اي از يخ آب، آمونياك و متان (پوسته) احاطه شده است. مخلوط آب و آمونياك مي‌تواند تضميني باشد بر اينكه هنوز هم درون تيتان بصورت بخشي غيرجامد است چرا كه آمونياك بطور موثري همانند يك ضد يخ عمل مي‌كند. از طرفي فروپاشي مواد راديواكتيو موجود در سنگهاي دروني گرماي لازم را براي هسته و لايه‌هاي اطراف آن تأمين و وجود يك لايه‌ي مايع را در بخش زیرسطحی تيتان امكان‌پذير مي‌سازد. متان محبوس در پوسته‌ي يخي تيتان طي فرآيندهاي آتشفشاني (گازفشاني) رها شده و مي‌تواند تأمين‌كننده متان جوّ تيتان به مدت طولاني باشد. مه‌دود غليظ جوّ تيتان مانع شد تا سفاين و ويجر از سطح آن تصوير دقيق تهيه كنند و تصاوير فقط چهره‌ي نارنجي رنگ بي‌روحي از تيتان به نمايش گذاشتند. اين هيدروكربن‌ها بواسطه‌ي واكنشهاي برخوردي امواج ماوراءبنفش خورشيد و الكترونهاي ناشي از گردش سريع مغناطيس كره‌ي زحل با جو تيتان حاصل شده‌اند. محتملاً هيدروكربن‌هاي توليد شده در جوّ تيتان چگالش يافته و به صورت باران بر سطح تيتان ريزش مي‌كنند. بنابراين ممكن است درياچه‌هايي از متان و اتان كه بوسيله‌ي حاشيه دهانه‌هاي برخوردي احاطه شده‌اند وجود داشته باشد. سطح پنهان تيتان ممكن است آثاري عجيب و مرموز نظير كوههاي فرسايش يافته حاصل باران هيدروكربني و شايد رودخانه‌ها، درياچه‌ها و آبشارهايي از مايعات عجيب را به نمايش بگذارد. همچنين محتمل است گاه و بيگاه ماگمايي از آب آمونياكي از داخل تيتان فوران نمايد و بر سطح آن پخش شود. نكته ديگر آن است كه مدار تيتان به گونه‌اي است كه آن در داخل و خارج مغناطيس كره زحل حركت مي‌كند. هنگامي كه تيتان از مغناطيس كره زحل خارج مي‌شود در معرض باد خورشيدي قرار مي‌گيرد بنابراين ممكن است اثرات متقابل آن همانند اجرام ديگر منظومه شمسي نظير مريخ، زهره يا دنباله‌داران باشد. لازم به ذكر است اين اجرام واكنش متقابل قابل توجهي با باد خورشيدي داشته و همانند تيتان داراي جوّ هستند ولي ميدان مغناطيسي داخلي قوي ندارند.

اثرات متقابل تيتان با مغناطيس كره‌ي زحل راه را براي ورود پلاسماي مغناطيس كره زحل به جو تيتان و هم فرار ذرات جوي از آن فراهم مي‌سازد. نتايج سفينه وويجر نشان مي‌دهد كه اين اثرات متقابل توليد ستوني از ذرات خنثي را مي‌كند كه مي‌تواند تيتان را به يك منبع بالقوه از پلاسماي مغناطيس كره‌ي زحل تبديل نمايد. ويژگيهاي اين ستون بوسيله‌ي مدارگرد كاسيني مطالعه و بررسي خواهد شد. واكنش متقابل ذرات يخ و غبار موجود در حلقه‌هاي زحل نقش مهمي در به حركت درآوردن غبار به سوي ستون گازي تيتان و شارژ آنها بازي مي‌كند. هنگامي كه غبار شارژ مي‌شود آن همانند ذرات مداري خنثي عمل کرده و از قوانين كپلر تبعيت مي‌كنند. همچنين بطور جزيي همانند يك ذره‌ي باردار در مغناطيس كره‌ي زحل حركت مي‌كند. واكنش متقابل غبار با مغناطيس كره‌ زحل به دانشمندان اين امكان را مي‌دهد كه جزئيات بيشتري را از چگونگي برهم‌كنش غبار با پلاسما بدست آورند. محتمل است در آسمان تيتان طوفان‌هاي الكتريكي و آذرخش نيز وجود داشته باشد. در اين مورد سفينه‌ي كاسيني آذرخش‌هاي مرئي را جستجو خواهد كرد و به انتشارات صوتي كه مي‌تواند به هنگام تخليه الكتريكي در باند عريض نشر الكترومغناطيس آشكار شود گوش خواهد داد. اين انتشارات داراي يك كاهش تن با زمان مي‌باشد زيرا فركانسهاي بالا قبل از فركانسهاي پايين مي‌رسند. وجود رعد و برق‌ها در مغناطيس كره‌هاي زمين و مشتري ثبت و آشكار شده‌اند. آنها مي‌توانند بوسيله‌ي دستگاه‌هاي ثبت موج پلاسما و راديو از فواصل دور آشكار شده و در تخمين فركانس آذرخش‌ها استفاده شوند. تيتان ممكن است خود ايجادكننده ميدان مغناطيسي باشد. نتايج حاصل از سفينه‌ي گاليله در محدوده‌ي سياره‌ي مشتري نشان داد كه احتمالاً يك منبع توليدكننده ميدان مغناطيس قمر مشتري «گانيمد» را همراهي مي‌كند.

 مأموريت كاوشگر هويگنس

كاوشگر هويگنس بوسيله‌ي سفينه‌ي كاسيني تا رسيدن به منظومه‌ي زحل و مقصد نهايي‌اش حمل شد. اين كاوشگر با تسمه‌هايي به كاسيني متصل و بسته شده است و انرژي الكتريكي آن از طريق يك كابل مركزي تأمين مي‌شود. هويگنس در يك سفر طولاني و نزديك به هفت سال در حالت غيرفعـال بـوده و فقط هر شش مـاه يكبـار به مدت سه ساعت دستگاه‌هـاي آن روشن و  تست مي‌شوند. حدود 20 روز قبل از برخورد هويگنس با جو فوقاني تيتان يعني در 24 دسامبر 2004 از كاسيني جدا خواهد شد. با قطع كابل مركزي و جدا شدن كمربندهاي اتصال، هويگنس بصورت جهشي از سفينـه‌ي مـادر جدا و آزاد شده و پرواز در يك مسير موشكي (بالستيكي) را به سوي تيتان آغاز خواهد كرد. كاوشگر براي ثبات و پايداري بيشتر با سرعت 7 دور در دقيقه بدور خود خواهد چرخيد. زمان‌سنج‌هاي سيستم‌هاي كاوشگر نيز قبل از رسيدن آن به جو بالاي تيتان روشن خواهد شد. دو روز بعد از جدا شدن كاوشگر هويگنس، مدارگرد كاسيني تصحيحي در مدار حركتي خود انجام خواهد داد تا مدارگرد به هنگام داخل شدن هويگنس به جو تيتان به آن توجه داشته باشد. همچنين اين مانور هندسه مداري موردنظر را براي برقراري ارتباطات راديويي آن با كاوشگر هويگنس ايجاد خواهد کرد. كاوشگر هويگنس حامل دو فرستنده مايكرويو در باند S و دو آنتن مي‌باشد كه آنها امواج راديويي را در مدت فرود كاوشگر به مدارگرد كاسيني ارسال مي‌كنند. فرود كاوشگر در 14 ژانويه 2005 انجام خواهد شد در اين زمان هويگنس با سرعت تقريبي 22000 كيلومتر بر ساعت وارد جو تيتان خواهد شد. آن به گونه‌اي طراحي شده است كه بتواند در برابر سرماي بسيار زياد فضا (حدود Cْ200-) و گرماي شديد آن به هنگام برخورد با جو تيتان حدود Cْ1500 مقاومت كند.

چترهاي هويگنس به نزول آرام آن در جوّ تيتان كمك خواهد كرد در اين هنگام نيز كاوشگر مي‌تواند برنامه‌ي متمركز مشاهدات علمي از تمام جوانب سطح تيتان را انجام دهد. تا زماني كه سرعت كاوشگر به حدود 1400 كيلومتر بر ساعت برسد پوشش كاوشگر بواسطه‌ي چتر نجات هدايتي حفظ مي‌شود. وقتي كه چتر اصلي 3/8 متري باز شود فـرودي پـايدار و آرام را تضمين خواهد كرد. چتر اصلي موجب كاهش سرعت كاوشگر شده و موجب مي‌شود تا به هنگام جدا شدن چتر هدايتی از كاوشگر، كاهش‌دهنده سرعت و سپر حرارتي عملكرد مناسبي از خود نشان دهند. چتر اصلي حدود 900 ثانيه بعد از ورود كاوشگر به جو فوقاني تيتان بيروني زده مي‌شود و در نهايت مدت نزول به حداكثر 5/2 ساعت بالغ خواهد شد. در مرحله بعد يك چتر كوچك‌تر نيز به قطر 3 متر باز مي‌شود تا به پايداري كاوشگر در حالت فرود و نشستن كمك كند. در مرحله‌ي اول فرود، دستگاه‌هاي مستقر بر هويگنس بوسيله‌ي يك زمان‌سنج كنترل و تنظيم مي‌شوند. در 10 تا 20 كيلومتري پاياني فرود دستگاه‌ها براساس ارتفاع اندازه‌گيري شده بوسيله ارتفاع‌سنج راداري تنظيم مي‌شوند. در تمام مدت نزول،‌ دستگاه تعيين ساختار جوّي هويگنس، خواص فيزيكي جوّ تيتان را اندازه‌گيري خواهد كرد. دستگاه كروماتوگراف گازي و طيف‌نگار جرمي تركيبات شيميايي جو تيتان را متناسب با ارتفاع از سطح تيتان تعيين مي‌كنند.

دستگاه‌هاي جمع‌آوري كننده‌ي آئروسل‌ها و تجزيه‌كننده حرارتي، ذرات آئروسل (ذرات جامد و مايع ريز معلق در جو) را بررسي خواهند كرد. دستگاه اخير مواد فوق را حرارت داده و بخار حاصل را براي تجزيه و آناليز به دستگاه كروماتوگراف و طيف‌سنج مي‌فرستد. تابش‌سنج طيفي و تصويربردار نزولي هويگنس نيز تصاويري را از تشكيلات ابري و عوارض سطح تيتان تهيه مي‌كند. همچنين ميزان رؤيت‌پذيري را در جو تيتان مشخص مي‌نمايد. همزمان با نزديك‌تر شدن نماي سطحي تيتان از خلال ابرها، دستگاهي با روشن شدن يك لامپ و اندازه‌گيري طيف بازتاب سطحي تيتان شروع به كار خواهد كرد. به هنگام نزول كاوشگر، انتقال و جابجايي داپلري امواج راديويي هويگنس با دستگاه آزمايش باد داپلر مستقر در مدارگرد كاسيني اندازه‌گيري خواهد شد و بدين ترتيب بادها، تندبادها و آشفتگي‌هاي جوّي تيتان تعيين و بررسي مي‌شوند. همزمان با جابجايي كاوشگر بواسطه‌ي وزش بادهاي جوّي تيتان، فركانس امواج راديويي ارسالي آن به مدارگرد كاسيني به آرامي و همانند اثر شناخته شده داپلر تغيير مي‌كند (مشابه تغيير فركانس سوت قطار به هنگام نزديك شدن و دور شدن از ناظر) چنين تغييراتي در فركانس امواج مي‌تواند سرعت حركت باد را تعيين نمايد. هنگامي كه كاوشگر به نقطه فرودش نزديك مي‌شود اطلاعات سطح تيتان موجب فعال شدن گيرنده‌هايي خواهد شد كه خواص سطح تيتان را نيز اندازه‌گيري خواهند كرد. در اين زمان سرعت برخورد هويگنس با سطح تيتان حدود 25 كيلومتر بر ساعت خواهد بود. اگر كاوشگر در محيطي سيّال (مايع) فرود آيد دستگاه‌هاي آن خصوصيات سيّال را نيز اندازه‌گيري خواهند كرد در حاليكه كاوشگر مي‌تواند براي چند دقيقه به حالت شناور درآيد. اگر هويگنس در اتان مايع فرود آيد نمي‌تواند به مدت طولاني اطلاعات ارسال كند زيرا دماي بسيار پايين اتان مايع (حدود Cْ180-) عملكرد باطري‌ها را مختل خواهد كرد. بعلاوه اگر اتان مايع به داخل تجهيزات علمي آن نفوذ كند مخابره‌ي اطلاعات آن مختل و احتمالاً متوقف خواهد شد. در حالت خوشبينانه كاوشگر مي‌تواند حداكثر به مدت 30 دقيقه به ارسال اطلاعات به كاسيني ادامه داد. اين در حالتي است كه اميد به عملكرد مطلوب باطري‌هاي كاوشگر وجود داشته باشد و مدارگرد كاسيني نيز در بالاي افق كاوشگر قرار داشته باشد. ربوت اكتشافي كاسيني ـ هويگنس در 1 ژولاي 2004 به زحل رسيد. كاوشگر هويگنس وظیفه اش در ژانويه 2005 انجام خواهد داد ولي كاسيني حداقل تا سال 2008 در ميان حلقه‌ها و اقمار زحل انجام وظيفه خواهد كرد. در 26 اكتبر 2004 كاسيني نزديكترين مواجه را با تيتان خواهد داشت به گونه‌اي كه ارتفاع آن از سطح تيتان فقط 1200 كيلومتر خواهد بود.

اولين پرواز كاسيني بر فراز تيتان در 2 ژولاي 2004 و از ارتفاع بيش از 340000 كيلومتري صورت گرفت.   چهار سال بعد مدارگرد كاسيني چهل و پنجمين پرواز خود را بر فراز تيتان به فاصله تقريبي 950 كيلومتر از آن انجام خواهد داد. در ژانويه 2005 كاوشگر هويگنس كه به سفينه‌ي كاسيني متصل است از ميان جوّ تايتان گذشته و بر سطح آن فرود خواهد آمد.  لازم به ذكر است مأموريت كاسيني در 30 ژوئن 2008 كامل مي‌شود يعني چهار سال بعد از رسيدن آن به زحل و 32 روز بعد از آخرين پروازش بر فراز تيتان  در 28 مي 2008 انجام خواهد شد.

نويسنده:امير مراديان-راهنمايي آزادگان بشرويه

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