مردی که فصلی را در دنیای فیزیک گشود

در یکی از روزهای زمستان سال 1900 میلادی در شهر برلین یک استاد 42 ساله دانشگاه پسر کوچکش را برای پیاده روی بیرون برده بود. در طول راه او رازی را برای فرزندش آشکار کرد ( امروز چیزهایی به ذهن من رسیدند که به اندازه افکاری که به ذهن اسحاق نیوتن خطور کردند تحول برانگیزو بزرگند). آن استاد کسی نبود جز ماکس پلانک و تنها چند ساعت پیش از آن او بینشی نسبت به ماهیت واقعیت یافته بود که فیزیک کلاسیک را از هم می پاشید و نحوه تفکر در دنیای نوین را تغییر می داد. این عقاید از طریق عاملی پیش پا افتاده به ذهن پلانک خطور کرده بودند همانند بسیاری از فیزیکدانان دیگر.

در یک قرن پیش پلانک روی مسائلی در ارتباط با ویژگی های اساسی حرارت کار می کرد. هنگامی که او در تلاش بود تا ماهیت گرما و نور برخاسته از یک جسم ساده گرم و درخشان «جسم سیاه) را دریابد، متوجه شد که ناگزیر است عقیده ای به ظاهر مسخره را بپذیرد. اینکه انرژی تابشی برخاسته از اجسام نه به صورت پیوسته بلکه در بسته هایی مجزا به اطراف پراکنده می شود.

پلانک هر یک از این بسته ها را یک "کوانتوم" نامید. که واژه ای برگرفته از لاتین و به معنای "چه مقدار" است و در جمع "کوانتا" خوانده می شود. و رابطه ای را روی کاغذ آورد که انرژی آنها را به فرکانس ربط می داد. با این کار او پدر نظریه مکانیک کوانتومی شد. این نظریه شامل قوانینی بود که بر این بسته های انرژی حاکم بودند. و البته به زودی مشخص شد که دامنه نفوذ آنها بسیار فراتر از همین بسته هاست.

امروزه می دانیم که نظریه مکانیک کوانتومی ، حاکم بر تمامی مسائل است که در عالم وجود دارند. از کوچکترین ذرات زیراتمی گرفته تا نیروهای فضا زمان. این نظریه توضیح می دهد که

• ریز تراشه ها چگونه کار می کنند؟

• چرا گچ سفید است؟

 

• اتم ها چگونه انرژی هسته ای خود را آزاد می کنند؟

نظریه مکانیک کوانتومی شالوده کل صنعت الکترونیک است. و در عین حال ممکن است منشا عالم «انفجار بزرگ) را نیز توضیح دهد. پلانک آنقدر زنده ماند تا ببیند که کوانتای او چه گستره وسیعی از پدیده ها را توضیح می دهند. گستره ای که هنوز هم انتهایی بر آن متصور نیست. اما او همچنان یک "انقلابی میل" باقی ماند.

پلانک سالها در جستجوی راههایی برای رهایی از کوانتوم ها وقت صرف کرد. برای او مایه شرمساری بود که سبب شهرتش دنبال مفهومی باشد که خود او به سختی آن را باور داشت. اما درنهایت اکتشافات بنیاد افکن پلانک بیش از آن که ناشی از استعداد های علمی باشد، از صداقت خلل ناپذیر او برخاسته بود.

پلانک با اینکه باورهای خودش را واژگون شده و ادراکش از واقعیت را دیگر گونه می دید. سرانجام آنچه را که معادلاتش به او می گفتند، پذیرفت. او به یکی از همکاران فیزیکدانش پس از اینکه ستیز برای احتراز از مفاهیم نظریه مکانیک کوانتومی را وانهاده بود، این طور گفته بود: "این کار هیچ فایده ای ندارد ما مجبوریم با نظریه مکانیک کوانتومی زندگی کنیم."

کشفی که به یک انقلاب منجر شد

در ادامه مطالعه جسم سیاه ، در عرض چند ساعت پلانک رابطه ای را یافت که به نظر می رسید قادر به انجام چنین کاری است. او دریافت که طول موج تابش هر مقدار که باشد، پاسخ صحیح را به دست می دهد. سایر دانشمندان به سرعت کشف او را به عنوان پیشرفتی کلیدی مورد تحسین قراردادند، اما برای پلانک تنها این کافی نبود او می خواست بداند که چرا رابطه اش کار می کند؟

در جستجوی پاسخی برای این پرسش او در ذهن خود مجسم کرد که جسم سیاه از نوسانگرهای بسیار کوچکی ساخته شده است که هر یک از آنها تابش های الکترومغناطیسی از خود گسیل می کنند. این گامی بسیار اساسی بود که پلانک برداشت. در آن زمان فیزیکدانان اندکی آنقدر شهامت داشتند که به تشکیل یافتن ماده از اتم ها معتقد باشند. تشکیل شدن انرژی از اجزا کوچک که دیگر جایی برای خود داشت. با این حال به نظرمی رسید که این نگرش کار آمد است.

با استفاده از نظریه الکترومغناطیسی پلانک دریافت که مدلی که او به این ترتیب از جسم سیاه ساخته است، بخشی از رابطه ریاضی انرژی ساطع شده از جسم سیاه را به دست می دهد «محاسبه انرژی تابشی جسم سیاه). تمام آنچه که می ماند، تبدیل کردن این رابطه به شکل رابطه ای بود که پلانک در آن عصر یکشنبه سرهم کرده بود. اینجا بود که پلانک کشف تاریخی اش را انجام داد.

کشف تاریخی پلانک

پلانک دریافت که برای دستیابی به هماهنگی لازم با رابطه یافته شده ، باید فرض را بر این بگذارد که نوسانگرهای کوچک نمی توانند تحت هر فرکانسی که دلشان خواست نوسان کنند. برای فیزیکدانی که با هزاران سال تحقیق و پژوهش در مورد نوسان اشباع شده بود، این کار ارتداد محض بود. حتی یونانیان باستان هم می دانستند که سیم های کشیده شده را می توان تحت هر فرکانسی به نوسان در آورد. حتی اگر نتیجه کار چندان هم موسیقی یایی نباشد.

با این وجود ، برای اینکه رابطه پلانک بتواند کار آمد باشد، او می بایست این را می پذیرفت که نوسان گرهای کوچک در جسم سیاه همانند یک زه ویولن هستند که می توانند دو نت موسیقی متوالی را تولید کند، اما قادر به تولید هیچ صدایی بین آن دو نیست. پلانک تلاش کرد تا از یافته عجیب خودش سردرآورد. اما در دانش شناخته شده فیزیک در آن روز چیزی وجود نداشت که بتواند به او کمک کند.

در آنچه که او بعدها آن را "عملی از روی ناچاری" نامید، پلانک پذیرفت که انرژی تابش شده در واحدهای بسته بندی شده ای که او آنها را کوانتا نامیده، گسیل می شود. و دلیل او نیز چیزی بیش از آن نبود که رابطه حاصل از این رویکرد کار آمد است و به پاسخ های درست منتهی می شود. در عین حال پلانک احساس می کرد که کشفی بزرگ را به انجام رسانده ، همان کشفی که هنگام قدم زدن در آن روز زمستانی برای پسرش از آن صحبت می کرد.

یکی از منافع جنبی کشف او رابطه ساده ای بود که مقدار انرژی موجود در این بسته ها را به طول موج آنها ربط می داد. هر چه طول موج کوتاهتر باشد انرژی بیشتر خواهد بود. ارتباط این دو متغییر را کمیتی که با h نشان داده می شد، برقرارمی کرد. چیزی که در حال حاضر ثابت پلانک خوانده می شود. هم اکنون مشخص شده است که این ثابت همراه با سرعت نور C و ثابت گرانش نیوتن از لحاظ کیهان شناسی اهمیت بسیار زیادی دارد.

پلانک به قله دانش صعود می کند

هم اکنون فیزیک کوانتومی به عنوان موفق ترین نظریه علمی شناخته می شود. زیرا مبدع این نظریه پلانک افتخارات بسیاری از جمله جایزه نوبل فیزیک 1918 را از آن خود کرد. در آن هنگام پلانک 60 ساله باقی توان خود را بر گرد آوردن بهترین فیزیکدانان دوران از جمله آلبرت انیشتین در برلین ، برای کار روی نظریه مکانیک کوانتومی متمرکز کرده بود. این کار ارزشمند را پلانک در حالی انجام می داد که در زندگی شخصی خود با رویدادهای غم انگیز هولناکی رو در رو بود.

حوادث ناگوار پلانک

 

• در سال 1916 پسر او ، همان کسی که کشفش را اولین بار برای او بازگو کرده بود، در یک عملیات نظامی در وردون کشته شد که در آن زمان چندین سال از مرگ همسر اولش می گذشت.

 

• طی سه سال هر دو دختر او هنگام وضع حمل از دنیا رفتند.

 

• در سال 1944 آخرین پسر او که مظنون به شرکت در نقشه ای برای قتل هیتلر بود، توسط نازیها اعدام شد.

 

• پلانک در سال 1947 در سن 89 سالگی در آلمان از دنیا رفت.

 

• آلبرت انیشتین وقتی از مرگ یکی از قهرمانان علمی اش خبردار شد، نامه ای به بیوه پلانک نوشت و در آن از خاطرات کار با مردی گفت که نگاهش به حقایق جاودانی بود. اما در عین حال فعالانه درگیر همه آن چیزهایی بود که به پیشرفت مربوط است.

 

دلایل ظهور مکانیک کوانتومی

بررسی ساختار اتمی به این نتیجه منجر می شود که رفتار الکترونها در اتم را نظیر رفتار فوتونها ، نمی توان با قوانین فیزیک کلاسیک یعنی قوانینی که در آزمایش با اجسام ماکروسکوپی ثابت می شوند، توضیح داد. وجود ترازهای انرژی گسسته در لایه های الکترونی اتم و قواعد حاکم بر انتقال بین ترازها و پر شدن این حالتهای انرژی را نیز نمی توان با بکارگیری مفاهیم قراردادی مکانیک و قوانین الکترومغناطیس توجیه کرد.

نظریه دوبروی در مکانیک کوانتومی

قدم مهم در روشن شدن تناقضات بین مکانیک کلاسیک و مکانیک کوانتومی توسط دوبروی فیزیکدان فرانسوی برداشته شد. ایشان کسی بود که این تفکر را که نه تنها فوتونها بلکه تمام ذرات دارای خواص موجی هستند، پیشنهاد و اثبات کرد. این خواص با قوانین کلاسیکی قابل بیان نیستند، ولی نقش مهمی در پدیده های اتمی بازی می کنند.

معلوم شده است که کوانتوم تابش الکترومغناطیسی ، یعنی فوتونها ، با اندازه حرکت P=E/C مشخص می شوند. در ضمن موج نوری با فرکانس ν دارای طول موج λ=ν/C است.با حذف فرکانس از این رابطه ها ،رابطه بین طول موج و اندازه حرکت فوتون به دست می آید. λ=h/P در صورتی که خواص فوتونها و سایر ذرات همان گونه که با فرضیه دوگانگی موج و ذره پیش بینی شد، واقعا نظیر هم باشند.

این رابطه باید برای هر ذره کاربرد داشته باشد. به این طریق ، فرمول طول موج دوبروی به دست آمد. طول موج دوبروی به ذره ای با اندازه حرکت P برای بیان خواص موجی آن نسبت داده می شود. اگر سرعت ذره ای با جرم سکون m در مقایسه با سرعت نور کم باشد، فرمول طول موج دوبروی را می توان به صورت زیر نوشت. λ=h/mv

مبنای تجربی دیدگاه موجی ذرات

اعتبار نظریه دوبروی با آزمایش پراکندگی الکترونی در بلورها تایید شد. قبلا ، شبیه این آزمایش ، آزمایش پراکندگی اشعه ایکس در بلورها برای اثبات ماهیت موجی اشعه ایکس استفاده شده بود. بر اثر تداخل فیزیک امواج ثانویه گسیلی از اتم های بلور که آرایش منظم دارند، پراکندگی به جای تمام جهات فقط با زاویه معین نسبت به باریکه تابشی روی می دهد. علاوه بر نقطه مرکزی حاصل از باریکه مستقیم ، حلقه هایی نیز از تابش پراکنده شده (پراش یافته) روی فیلم عکاسی واقع در پشت بلور ، پراکنده می شود.

معلوم شده است که اگر بلور به جای اشعه ایکس با الکترونها بمباران شود، الکترونهای پراکنده شده نیز روی فیلم عکاسی دسته حلقه هایی همانند حلقه های ایجاد شده توسط اشعه ایکس تشکیل می دهند. به این ترتیب می توانیم بپذیریم که الکترونها تداخل می کنند، یعنی دارای خواص موجی هستند. بعدها پدیده های پراش برای سایر ذرات ، یعنی اتمها ، مولکولها و نوترونها نیز مشاهده شد.

این آزمایش ها به طور انکار ناپذیری ثابت کردند که در بعضی از پدیده ها ، ریز ذرات همانند امواج رفتار می کنند. همچنین این آزمایش ها به دانشمندان امکان تعیین طول موجی را دادند که برای بیان پراش ذره باید به آن نسبت داده شود. نتایج تجربی حاصل برای طول موج با مقدار حاصل از فرمول دوبروی توافق کامل داشتند. بنابرین ، معلوم گردید که طول موج با عکس حاصلضرب جرم ذره در سرعت آن mv متناسب بوده و ضریب تناسب همان ثابت پلانک است. ثابت پلانک بسیار کوچک h=6.6x10^-34 j.s است.

طول موج دوبروی وابسته به موج مادی

چون ثابت پلانک بسیار کوچک است به همین علت طول موج دو بروی برای ذره ای با جرم محسوس ، خیلی کوچک و در حد ، قابل اغماض است. مطابق فرمول دو بروی ، یک ذره خاک با جرم حدود میکروگرم ( ^9-10 کیلوگرم ) که با سرعت 1Cm/s در حرکت است دارای طول موج
λ=6.6x10^-34/(10^-11)6.6x10^-23 m است. این مقدار حتی در مقایسه با ابعاد اتمی نیز تا حد قابل اغماض کوچک است. برای اتمها و الکترونها با جرمی بسیار کوچکتر از میکروگرم وضعیت متفاوتی پیش می آید. در سرعتهای معمولی ، طول موج وابسته به آنها در حدود طول موج پرتوهای ایکس است. برای مثال در مورد اتم هلیم با انرژی 0.04 ev (انرژی حرکت گرمایی در اتاق) ،
λ=0.7x10^-10 m و برای الکترون با انرژی 13.5ev طول موج دوبروی برابر λ=3.3x10^-10 m است.

با توجه به قوانین و مفاهیم نورشناسی نتیجه می گیریم، ماهیت موجی نور وقتی به وضوح آشکار می شود که طول موجها با ابعاد اجسامی که نور با آنها اندرکنش می کند قابل مقایسه باشد. برای مثال وقتی نور از روزنه ای می گذرد که ابعاد آن چند برابر طول موج است، یا وقتی از توری پراشی بازتابیده می شود که ثابت توری آن کوچک است، از خواص موجی نور می توان صرف نظر کرد. زیرا عملا غیر قابل ملاحظه اند.

همین طور خواص موجی ذرات فقط وقتی مهمند که طول موج دوبروی در مقایسه با ابعاد اجسامی که اندرکنش با آنها صورت می گیرد، کوچک نباشد. هنگام اندرکنش اتمها با الکترونها یا با ریز ذرات دیگری که برای آن ها طول موج دوبروی در حدود ابعاد اتمی است، خواص موجی ذرات نقش مهم و گاهی تعیین کننده دارند. هر گاه فرایندها وابسته به رفتار الکترونها در اتمها یا مولکولها باشد، این نقش مهمتر است.

زمینه ظهور مکانیک کوانتومی

وقتی که ذرات با ابعاد ماکروسکوپی اندرکنش می کنند، ذراتی که برای آنها طول موج دوبروی تقریبا ^9-10 برابر ابعاد آنهاست، خواص موجی نباید در نظر گرفته شود. به همین علت مکانیک کلاسیک که قوانین آن از بررسیهای اجسام بزرگ به دست می آید و خواص موجی اجسام هرگز به حساب نمی آید، نمی تواند پدیده های مربوط به این ذرات را بررسی نماید. مکانیک کلاسیک در مسائل مربوط به حرکت اجرام آسمانی ، قطعات ماشینها و غیره نتایج خوبی به دست می دهد. اما درست به همین دلیل مکانیک کلاسیک برای توجیه پدیده های اتمی کاملا نامناسب است.

مسائل مربوط به فیزیک اتمی را نمی توان به کمک مکانیک نیوتونی حل کرد. بنابرین ، بایستی مکانیکی جدیدتر و کاملتری پیدا شود تا خواص موجی ماده را نیز به حساب آورد. این مسئله مهم در اواخر سالهای بیست حل شد و در حل آن دانشمندان زیر بیشترین سهم را داشتند ورمز کارل هایزنبرگ (1976-1901) فیزیکدان آلمانی ، اروین شرودینگر ( 1961- 1887 ) فیزیکدان اتریشی و پاول آدرین موریس دیراک (1984-1902) فیزیکدان انگلیسی مجموعه قوانین حرکت ذرات ماده ، که خواص موجی آنها را نیز به حساب می آورد به مکانیک کوانتومی یا مکانیک موجی معروف است.

حوزه عمل مکانیک کوانتومی

مکانیک کوانتومی تعداد زیادی از مسائل از جمله رفتار الکترونها در اتمها و مولکولها و اندرکنش بین آنها که نشر و جذب نور را سبب می شوند. و نیز برخورد الکترونها و سایر ذرات با اتمهای مواد فرومغناطیس و بسیاری پدیده های دیگر را شامل می شود. مکانیک کوانتومی تعدادی پدیده تازه را نیز پیش بینی کرده است که تمام پیش بینی های آن با آزمایش تایید شده اند.

توضیح رضایتبخش از پدیده های اتمی توسط مکانیک کوانتومی ثابت می کند که این شاخه از فیزیک بازتاب صحیحی از قوانین واقعی طبیعت است. میدان الکتریکی هسته ، الکترون را درون اتم در ناحیه معینی از فضا نزدیک هسته نگه می دارد. با در نظر گرفتن الکترون به عنوان موج نمی توانیم به طور دقیق حجمی را مشخص کنیم که این موج در آن محبوس می شود همچنان که نمی توانیم در لوله باز مرز مشخص را نشان دهیم که آن طرف مرز ارتعاش ها از بین می روند. منظور ما از "ابعاد اتم" ابعاد ناحیه اصلی از اتم است که در آن موج الکترون یافت می شود.

مفاهیم موجی همساز در مورد رفتار الکترون در اتم را می توان با استفاده از مکانیک کوانتومی فرمولبندی کرد. محاسبات مکانیک کوانتومی عملا امکان تعیین حالتهای معین اتم و تعیین ترازهای انرژی مربوط به این حالتها را فراهم می آورد. با اینکه قوانین مکانیک کوانتومی با محاسبات حجیم و فرمولهای ریاضی نسبتاً پیچیده ای بیان می شوند. اما جای نگرانی نیست، زیرا آنهایی که مکانیک کوانتومی را سخت می دانند و از آن هراس دارند اصول بنیادی و مفاهیم آنرا درک نکرده اند.

مفاهیم اولیه:

فرمولبندی مکانیک نیوتنی در مورد اجسامی که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند و نیز در مورد اجسام با ابعاد میکروسکوپی مانند الکترونها با شکست مواجه شد. برای خروج از این بن‌بست فرمولبندی مکانیک کوانتومی در مورد اجسام با ابعاد میکروسکوپی و فرمولبندی نظریه نسبت خاص در مورد اجسام متحرک بوجود آمد.

پیدایش کوانتم مکانیک:

در سال 1920 نظریه‌ای موسوم به مکانیک کوانتومی پای به عرصه نهاد و بوسیله اروین شرودینگر به مفیدترین شکلش به شیمیدانان عرضه شد. شرودینگر برای بیان حرکت یک الکترون براساس انرژی آن ، یک سری معادلات ریاضی را حل کرد. این معادلات ریاضی موسوم به معادلات موجی است. زیرا براساس این نظریه پیشنهاد شده است که الکترونها علاوه بر خواص ذره‌ای و خواص موجی نیز دارند.

سیر تحولی و رشد:

در سال 1924 جوان 23 ساله‌ای از طبقه اشراف فرانسه ، به نام مارکی لویی دوبروی ، که مطالعات علمی خود را با تحصیل تاریخ قورن وسطی آغاز کرد و بعدها کم کم به فیزیک نظری علاقه‌مند شد ، رساله دکترایی به دانشگاه علوم پاریس عرضه داشت که شامل نظریه‌های شگفتی بود.

دوبروی عقیده داشت که حرکت ذرات مادی توسط موجهایی همراهی و هدایت می‌شود که همراه با ماده در فضا انتشار می‌یابد. اگر چنین باشد مدارهای کوانتومی برگزیده در مدل اتمی بور می‌تواند همچون مدارهایی تعبیر شود که طول آنها شامل تعداد صحیحی از این فیزیک امواج باشد. همچنین در مدارهایی با شعاع متوسط ، موجی که دور می‌زند نمی‌تواند به خودش ختم شود و لذا این نوع حرکت نمی‌تواند وجود داشته باشد.

بنابراین دوبروی ، با ضربه‌ای جسورانه مدارهای اتمی بور را در هم شکست. نظریه دوبروی در سال 1926 توسط ارین شرودینگر ، فیزیکدان اتریشی تعییم داده شد و بر مبنای صرفا ریاضی قرار گرفت

 

مقدمه

ستاره‌ها و سیاره‌های بزرگ از تراکم گازها و غبارهای میان ستاره‌ای ایجاد می‌گردند و علت آن همان نیروی جاذبه موجود بین ذرات منفرد است و چون نیروی جاذبه متوجه به مرکز جسم جذاب است، لذا پدیده‌های تراکمی الزاما کروی هستند. شکل زمین کمی از کرویت انحنا داشته و قرص مشتری در قطبین فشرده است. در کهکشان ستارگان زیادی موجودند که به علت دوران سریع آنها نمی‌توان شکل آنها را دقیقا مشخص کرد.

 

منشأ سیارات چه بوده؟

در آن هنگام که برای نخستین بار می‌خواستند از راه علایم درباره منشأ جهان فکر کنند، توجه بیشتر مردم به اصل زمین و سایر سیارات منظومه شمسی معطوف بود. و این مایه کمال تعجب است که در زمان حاضر که این همه درباره اصل و منشأ انواع مختلف ستارگان می‌دانیم و با کمال صراحت و جدیت درباره مسائل مربوط به پیدایش کل جهان بحث می‌کنیم، هنوز مسئله تشکیل زمین چنانکه که باید طرح و حل نشده است. فیلسوف بزرگ آلمانی ایمانوئل کانت (Immanuel Kant) نخستین فرضیه قابل قبول علمی را درباره اصل پیدایش منظومه شمسی طرح ریخت و پس از وی ریاضیدان بزرگ فرانسوی بنام پریسمون دو لاپلاس (Pierre Simonde Laplace) آن فرضیه را تکیمل کرد.

بنابر این فرضیه ، ستارگان منظومه شمسی همه از یک حلقه گازی بوجود آمده‌اند که در نتیجه نیروی گریز از مرکز از جرم مرکزی و اصلی این منظومه ، یعنی خورشید ، در ابتدای انقباض آن جدا شده است. نخستین اشکال در این است که با تحلیل ریاضی معلوم شده است که هر حلقه گازی که احتمال تشکیل شدن آن بر گرد خورشید گردنده در حالت انقباض می‌رود، هرگز بصورت سیاره ساده‌ای در نخواهد آمد، بلکه از آن عده زیادتری اجسام کوچکتر شبیه حلقه‌های زحل تولید می‌شود.

دشواری دیگر و مهمتر در برابر فرض لاپلاس - کانت این است که 98 درصد از گشتاور دورانی منظومه شمسی همراه با حرکت سیارات است و فقط 2 درصد آن به دوران خود خورشید مربوط می‌شود و محال است که بتوان گفت چرا چنین در صد بزرگ از گشتاور دورانی در حلقه‌های جدا شده مانده عملا چیزی برای جرم گردنده اولی باقی نمانده است.

 

فرضیه چمبرلین و مولتون (Chamberlin and Muhon)

گشتاور دورانی از خارج به منظومه سیارات داده شده و به این ترتیب تشکیل سیارات را نتیجه تصادم خورشید خودمان با جرم آسمانی دیگری به بزرگی آن تصور کنیم. در آن هنگام که خورشید تنها بوده و خانواده سیاراتی همراه خود نداشته ، با جرم مشابه خود در آسمان تلاقی کرده است. برای تولد سیارات برخورد و تلاقی فیزیکی ضرورت نداشته ، بلکه نیروی متقابل از فاصله دور هم می‌توانسته است بر هر دو ستاره برجستگیهای عظیمی ایجاد کند که به طرف یکدیگر متوجه باشند. هنگامی که این برآمدگیها که عملا مدهای غول پیکری بوده ، از ارتفاع معین حدی تجاوز کرده‌اند، ناچار در امتداد خطی که هر دو ستاره را به یکدیگر متصل می‌کرده ، بریدگی پیدا کرده و از آنها قطرات چند جدا از یکدیگر بوجود آمده است.

حرکت نسبی این دو پدر و مادر سیارات نسبت به هم بایستی به این سیارات گازی ابتدایی دوران شدیدی داده باشد و در آن هنگام که دو ستاره از یکدیگر دور می‌شدند، با هر یک دسته‌ای از سیارات که دورانی سریع داشته اند همراه شده است. امواج مدی سطح آن دو ستاره همچنین سبب آن شده است که خود آنها نیز ناچارا به کندی در همان جهت سیارتشان حرکت دورانی پیدا کنند و این خود نشان می‌دهد که چرا محور دوران خورشید ما این اندازه با محور مدارهای سیارات انطباق نزدیک دارد. با در نظر گرفتن فاصله عظیم موجود میان ستارگان و شعاع نسبی کوچک آنها ، به آسانی می‌توان حساب کرد که در طول مدت چند بیلیون سالی که از تشکیل آنها گذشته ، احتمال چنین برخوردی برای هر یک از ستارگان تنها یک چند بیلیونیوم است.

 

نتیجه گیری

ناچارا چنین نتیجه گیری می‌شود که منظومه‌های سیاره‌ای از نمودهای نادر جهان به شمار می‌رود و خورشید ما خوشبخت است که یکی از چنین منظومه‌ها را همراه خود دارد. ولی با فرض اینکه تشکیل سیارات مربوط به اوایل تکامل جهان و هنگامی باشد که هنوز خود ستاره‌ها ساخته شده بودند، همه این اشکالات از میان برداشته می‌شود.

سیارات منظومه شمسی

بزرگترین آنها به نام مشتری است که جرمی معادل یک هزارم جرم خورشید را دارد، در صورتی که مجموعه جرم اعضای خانواده خورشید فقط کمی بیشتر از یک دهم درصد جرم خود خورشید است. تا بحال سیستم سیاره‌ای نظیر آنچه به خورشید مربوط است کشف نشده است. 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 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 می‌کند. 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 دنباله دار 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 0.1 تجاوز نمی‌کند و به غیر از مدارهای سیاره‌های عطارد و پلوتو که برای آن دو مقدار خروج از مرکز به ترتیب 5.206 و 5.250 است.

 

محل استقرار و مدارات سیارات منظومه شمسی

سیارات به ترتیب فاصله از خورشید عبارتند از: عطارد (تیر) ، زهره (ناهید) ، زمین ، مریخ ، مشتری ، زحل ، اورانوس ، نپتون و پلوتو. اخیرا کشف دهمین سیاره منظومه شمسی نیز تأیید شده است. انجمن بین المللی اختر شناسی 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 است. فاصله این شی از خورشید بیش از دو برابر فاصله پلوتون 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 زمین - خورشید) از ما کشف شده است. همه سیارات بجز عطارد و زهره دارای یک چند قمر هستند.

تمام اجرام آسمانی که در یک منظومه مداری قرار دارند، تحت تاثیر جاذبه ای دو جانبه به دور یک جرم مشترک مرکزی می چرخند. در منظومه زمین _ ماه، مرکز جرم مشترک در فاصله 4748 کیلومتری (2950مایلی) هسته زمین قرار داشته و از سطح زمین خارج نشده است. در مورد منظومه شمسی، مرکز جرم مشترک همواره با تغییر موقعیت نسبی سیاره ها، در حال تغییر است. این مرکز در فاصله ای حدود 300000 کیلومتر (186000 مایل) خارج از سطح خورشید قرار دارد.

 

• سیاره ماه
• سیاره عطارد
• سیاره زهره
• سیاره زمین
• سیاره مریخ
• سیاره مشتری
• سیاره زحل
• سیاره اورانوس
• سیاره نپتون
• سیاره پلوتون
• سیاره سدنا

تمام خصوصیات زیر در مقایسه با زمین می باشد: