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

اندازه سیارات نسبت به خورشید و هینطور محل قرار گرفتن قمرهای سیارات منظومه شمسی

تمام خصوصیات زیر در مقایسه با زمین می باشد:

مقدمه

زمین ، سومین سیاره نزدیک به خورشید و بزرگترین سیاره در میان سیارات درونی است. ساختار درونی زمین مثل سایر سیارات درونی از یک هسته داخلی و یک هسته خارجی به همراه لایه‌های مذاب و نیمه مذاب و سنگی جامد تشکیل یافته است. هسته داخلی فلزی و جامد بوده و توسط هسته خارجی که فلزی و مذاب است، احاطه شده است.

فاصله متوسط از خورشید 60.149 کیلومتر قطر استوا 12756 کیلومتر مدت حرکت وضعی 93.23 ساعت مدت حرکت انتقالی 26.365 روز سرعت حرکت انتقالی 79.29 کیلومتر در ثانیه دمای سطحی 55 تا 70 درجه سانتیگراد جرم (زمین = 1) 00.1 چگالی متوسط (آب = 1) 52.5 جاذبه (زمین = 1) 1 تعداد قمر 1

زمین شرایط بسیار منحصر بفردی دارد. هیچکدام از سیارات دیگر آب مایع و جو پر اکسیژن نداشته و حیات در آنها وجود ندارد. تکامل تدریجی زمین که 4.5 میلیارد سال طول کشیده است، همچنان بطور طبیعی و نیز بر اثر فعالیتهای انسان ادامه خواهد داشت. همچنین چگالی زمین از تمام سیارات دیگر بیشتر است.

زمین در آغاز شکل گیری

• در اوایل پیدایش منظومه شمسی ، ذرات ریز غبار موجود در قرص خورشید که عمدتا از گاز و غبار تشکیل شده بود، پس از برخورد به هم چسبیده و اجسام بزرگ و بزرگتری را بوجود آوردند. بدین ترتیب چهار سیاره درونی از این ذرات شکل گرفتند.
  
  
• 4.5 میلیارد پیش ، زمین دارای سطحی داغ ، قرمز و نیمه مذاب بود. پس از گذشت میلیونها سال ، سطح زمین شروع به سرد شدن نمود و پوسته جامدی ، به دور زمین بوجود آمد. گازهای داغ و مواد مذاب از لایه‌های زیرین و از طریق دهانه‌های آتشفشانی بیرون زده و جو ضخیم زمین را بوجود آوردند. در همین مدت شهاب سنگهای زیادی به سطح زمین خوردند و هزاران گودال شهاب سنگی را در سطح زمین بوجود آورد. و مقدار زیادی غبار به جو زمین اضافه کردند.
  
  
• پس از یک میلیارد سال ، زمین به اندازه کافی سرد شده بود تا بخار آب موجود در جو متراکم شده و قطرات آب را بوجود آورد. این قطرات آب میلیونها سال به شکل باران شدید به سطح زمین افتاده ، باعث پاک شدن جو زمین و بوجود آمدن اقیانوس شدند. کره زمین به تدریج به شکل کنونی درآمده است.

زمین در آغاز شکل گیری با سرد شدن زمین ، شرایط لازم برای پیدایش حیات در آن فراهم شدند.

نحوه پیدایش و تکامل زمین

زمین در بدو پیدایش بصورت کره‌ای از مواد بسیار داغ و نیمه مذاب بوده که به تدریج عناصر سنگین‌تر ته‌نشین شده و هسته فلزی را به وجود آوردند ، و در عین حال عناصر سبکتر به سطوح فوقانی آمده و جبه و پوسته را تشکیل دادند. پس از گذشت میلیاردها سال زمین سرد شد، سطح زمین جامد گشت، جو زمین شکل گرفت، و اقیانوسها بوجود آمدند. تکامل زمین هنوز ادامه دارد. پوسته زمین توسط فورانهای آتشفشانی در کف اقیانوسها نوسازی شده و دائما بر اثر زمین لرزه‌ها و حرکتهای قاره‌ای در حال تغییر و تحول است. تناسب گازهای مختلف در جو زمین نیز بر اثر دخالتهای انسان به آرامی در حال تغییر است.

مشخصات زمین

• زمین سیاره‌ای است منحصر بفرد ، دارای آب مایع و جوی که قسمت اعظم آن از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده که تداوم حیات را ممکن می‌سازند. در منظومه شمسی ، زمین پنجمین سیاره از لحاظ بزرگی و سومین سیاره نزدیک به خورشید است. چگالی زمین از تمامی سیارات بیشتر است.
  
  
• زمین در منظومه شمسی دو نوع حرکت ، وضعی و انتقالی دارد. در حرکت وضعی زمین در یک شبانه روز به دور خودش می‌چرخد و در حرکت انتقالی در یک سال مداری بیضی شکل حول خورشید را طی می‌کند (مدار زمین).

کره مغناطیسی

• با چرخش زمین به دور خودش ، چرخه‌هایی در هسته خارجی آن که از آهن مذاب تشکیل شده بوجود آمده ، جریانهای الکتریکی تولید می‌کنند. این جریانها باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی در فضای اطراف زمین شده و پوششی محافظ در اطراف آن ایجاد می‌کنند (کمربند تشعشعی زمین). این میدان که کره مغناطیسی نامیده می‌شود، زمین را در برابر جریانهای سریع ذرات باردار بادهای خورشیدی محافظت می‌کند.
  
  
• بعضی از این ذرات در دو نقطه میدان مغناطیسی به نام کمربندهای «وان آلن» به دام می‌افتد. کره مغناطیسی بیشتر بادهای خورشیدی را از زمین دور می‌کند، اما جریانهای ذرات باد خورشیدی آنقدر قوی هستند که قسمت جلویی کره مغناطیسی را مسطح نموده و باعث کشیدگی عقب آن می‌شوند.

آینده زمین

از آنجا که حیات در زمین) وابسته به خورشید است، آینده کره زمین نیز به آینده خورشید وابسته خواهد بود. حدود 5 میلیارد سال دیگر ذخایر انرژی خورشید تمام شده و خورشید به یک غول سرخ تبدیل می‌شود و افزایش حجم می‌دهد. گرمای شدید حاصل از افزایش حجم باعث آب شدن یخ مناطق قطبی و بالا آمدن آب اقیانوس می‌شود. سپس جو زمین شروع به تبخیر می‌کند و گیاهان خشک آتش می‌گیرند. در چنین شرایطی امکان حیات در زمین کلا از بین می‌رود.

انتظار نجومی

• شاید انسان در آینده بتواند قبل از وقوع فاجعه‌های فوق زمین را به جایی دورتر از خورشید منتقل کند.
  
• شاید امکانات آینده ، انسانهای آن زمان به سیاره قابل سکونت دیگری کوچ کنند.
  
• شاید بشر بتواند مانع از وقوع فاجعه‌های فوق در خورشید و زمین شود.
  
• باید پنج میلیارد سال انتظار کشید.

نگاه اجمالی

تنها نمونه حیاتی که ما در جهان با آن آشنا هستیم ، حیات روی کره زمین می‌باشد. کره زمین ، سیاره‌ای است مسکونی که حول خورشید می‌چرخد. علاوه بر زمین ، سیارات دیگری نیز در منظومه شمسی ، حول خورشید می چرخند.

• آیا امکان وجود حیات در این سیاره ها وجود دارد؟
• آیا گیاهان و حیواناتی در این سیارات زندگی می کنند؟
• شاید حیات در این سیارات در مراحل ابتدایی باشد و مانند حیات زمین هنوز تکامل نیافته باشد.

حیات بر روی کره زمین

حدود 3.8 میلیارد سال پیش حیات در روی زمین ظاهر شد. حیات زمینی از راه اجتماع تدریجی مولکولهای ارگانیک در آب آغاز شد. این مولکولها مجموعه‌ای از اتمها هستند که عمدتا به دور ساختمانی از اتمهای کربن تشکیل شده‌اند. ساختمان شیمیایی کربن به گونه‌ای است که می‌تواند با اتمهای دیگر چهار پیوند تشکیل دهد و ترکیبات متنوعی ایجاد کند. این امر مبنای تنوع وسیع حیات آلی را بوجود می‌آورد.

حیات در ماه و عطارد

ماه و عطارد فاقد اتمسفر هستند. آنها آنقدر بزرگ نیستند که پوشش گازی را حفظ کنند. آنها به هنگام ولادت دارای مقادیر گاز محلول در صخره‌های داغ بودند. این گاز بر اثر وقوع آتشفشانهای متعدد آزاد و به درون فضا فرستاده شد و زمین عریان زیر خود را بدون حفاظ بر جای گذاشت. صخره‌ها زیر بمباران مداوم ذرات در هم شکستند و به مرور زمان لایه‌ای از ذرات غبار نازک انباشته شد. عطارد و ماه خشک و بیابانی هستند و وجود حیات در آنها غیر ممکن می‌باشد.

حیات در زهره

اتمسفر زهره بسیار متراکم است. لذا این سیاره هم نمی‌تواند شرایط مناسبتری برای حیات فراهم آورد. توده اتمسفری دی اکسید کربن ، در سراسر این سیاره نوعی تأثیر گلخانه‌ای پدید می‌آورد. این وضعیت انرژی خورشیدی را به دام می‌اندازد و سطح این سیاره را تا حدود 500 درجه سانتیگراد گرم می‌کند، هیچگونه مایعی وجود ندارد. در چنین شرایط و درجه حرارت بالایی امکان شکل گیری پیوند مولکولی وجود نخواهد داشت. پس زهره هم از لیست سیارات دارای حیات خارج می‌شود.

آب در مریخ

• مورد مریخ بسیار جالب است. این سیاره هر دو سال یکبار ناپدید می‌شود و پس از مدتی مانند توپی سرخ دوباره نمایان می‌شود. پس از مطالعات کپرنیک در اواخر قرن 15 میلادی و مشاهدات گالیله در آغاز قرن 17 ، مریخ به عنوان جهانی نو شناخته شد. کپرنیک ثابت کرد که این سیاره مانند زمین به دور خورشید می‌چرخد و گالیله دریافت که مریخ کره‌ای است مانند کره ما.
  
  
• در قرن نوزدهم مردم به راحتی درباره مریخی‌ها و آبراهه‌های بزرگ آنها صحبت می‌کردند. جذاب بودن مریخ و اینکه آیا مسکونی بوده یا خیر ، هنگامی که از عدسیهای نورشکن استفاده شد، قوت گرفت. در آن زمان معلوم شد که مریخ کره‌ای است به اندازه نصف زمین ، با سالی دو برابر طول سال زمینی. روزهایی تقریبا 24 ساعته و چهار فصل مشابه فصلهای ما.
  
  
• «ژانسن» یکی از پیشتازان طیف نمایی جو سیارگان ، برای اولین بار امکان وجود آب ، عامل اصلی حیات در مریخ را مطرح ساخت. اگر به واقع مریخ در ابتدای تاریخ خود پوشیده از آب بوده است، دلیل کافی وجود خواهد داشت که حیات به شکل ابتدایی در آنجا وجود داشته است. مسیری که حیات در مریخ گذرانده است، احتمالا از آنچه در زمین اتفاق افتاده ، تفاوت داشته است.

حیات در مریخ

• شباهتهای مریخ و زمین و امکان وجود آب در آن ، فرضیه حیات در مریخ را قوت بخشید و دانشمندان را بر آن داشت تا سفینه های وایکینگ مجهز به آزمایشگاههای شیمیایی را به مریخ بفرستند. گزارشهای وایکینگ نشان می‌داد که سنگپوش سطح مریخ دارای ترکیبات اکسید کننده است و ترکیبات آلی ندارد. نتیجه اینکه در کویر مریخ هیچگونه حیات ارگانیکی نباید وجود داشته باشد.
  
  
• چشم انداز پیرامون مریخ نشینان وایکینگ ، سرد ، متروک و خشک بود و جو آن نازک ، پرباد ، آزار دهنده و خفقان آور بود. در طی چهار سال زمینی دماهای متغیری بین 30- تا 90- درجه سانتیگراد و فشارهایی بین 700 و 1000 پاسکال از مریخ گزارش شد. جو مریخ شامل 95 درصد اکسید کربن ، 3 درصد نیتروژن و تنها 1 درصد اکسیژن می‌باشد. این شرایط برای هرگونه حیاتی نامناسب است.
  
  
• با این همه علاقمندان حیات به مریخ به این عقیده‌اند که حیات در این سیاره حدود 4 میلیارد سال پیش ظاهر شده است و متعاقب آن در 3.8 میلیارد سال پیش از بین رفته است. آنها معتقدند که در مریخ باید به دنبال هر نوع حیاتی باشیم: میکروفسیلها ، مواد سلولی ، ترکیبات آلی تغییر شکل یافته و مواد زیستی که از ترکیبات معدنی یا غیر آلی بارور شده‌اند.

حیات در تایتان

تاتیان بزرگترین قمر کیوان و تنها قمر منظومه شمسی است که دارای اتمسفر می‌باشد. جو تایتان شامل نیتروژن و متان است. در تایتان ، سیانید هیدروژن یعنی مبنای ترکیبات شیمیایی زمین و همچنین بسیاری ترکیبات آلی دیگر یافت شده است. اگر چه تایتان دارای آب مایع نیست و دمای آن بسیار پایین است، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که اگر حیات در آن وجود ندارد، دست کم ترکیبات پیش زیستی بسیار تکامل یافته در آن پیدا شود. در برخی شهاب سنگها ، دو نوع اسید آمینه وجود دارد. این شهاب سنگها که بقایای سیارات منهدم شده هستند، نشان می‌دهند که سازماندهی ماده در آن سیارات تا ساخته شدن اسیدهای آمینه پیش رفته است.