کشف سیارکها

ماجرا از سال ۱۷۶۶ میلادی آغاز شد زمانی که یک ریاضیدان اهل وینبرگ آلمان به نام یوهان .دی.تیتوس (Johann D.Titus) موفّق به کشف رابطه ای ریاضی برای تعیین فاصله سیارات از خورشید شد. این رابطه نشان می داد که فواصل سیارات از خورشید و یکدیگر تابع الگوی خاصی است که با استفاده از این الگو می توان موقعیت اجرام شناخته شده و حتی ناشناخته را تعیین کرد. رابطه تیتوس عبارت است از:

r =0.6+0.45´۲n

فاصله متوسط مداری سیاره از خورشید بر حسب ۱۰۸ کیلومتر : r

n: عدد سیاره که برای سیاره عطارد بی نهایت ، سیاره زهره صفر، سیاره زمین ۱، سیاره مریخ ۲، سیارکها ۳، مشتری ۴ و … . در جدول زیر مقادیر محاسبه شده و واقعی فاصله سیارات ارائه شده است:

شش سال بعد از کشف این رابطه ستاره شناس دیگری به نام یوهان الرت بُده (Johann.E.Bode) که اهل آلمان و مدیر رصد خانه برلین بود آن را مورد بحث و بررسی بیشتر قرار داد و توجّه دیگران را به آن جلب نمود. زمانی توجّه به این موضوع به اوج خود رسید که ویلیام هرشل، ستاره شناس آماتور انگلیسی با تلسکوپی که خود ساخته بود موفّق به کشف جرم جدیدی در ورای سیاره زحل شد که بعداً آن را اورانوس نامیدند. جالب آنکه محاسبات دانشمندان نیز نشان داد که فاصله سیاره جدید از خورشید با نتایج رابطه تیتوس- بُده همخوانی دارد. از طرفی به سادگی از رابطه فوق استنباط می شد که باید در فاصله بین دو سیاره مریخ و مشتری نیز سیاره ای وجود داشته باشد که تا آن زمان کشف نشده بود. این موضوع انگیزه ای برای بسیاری از ستاره شناسان شد تا با تلسکوپهای خود به جستجوی این جرم نامشکوف و عجیب باشند. حتی گروهی به سرپرستی ستاره شناس مشهور جی.اچ.شروتر (J.H.schroter) با عنوان پلیس آسمانی در صدد یافتن آن برآمدند. جستجوها آغاز شد و سرانجام در اولین روز سال۱۸۰۱ میلادی یک منجّم خوش اقبال ایتالیایی به نام جوزپه پیاتزی (Giuseppe piazzi) موفّق به یافتن جرم ناشناخته و جدیدی در صورت فلکی جوزا شد. این جرم جدید در مدت چند شبانه روز جابه جایی مختصری از خود نشان داد و ظاهر آن نیز شباهتی به دنباله داران نداشت. با بررسی بیشتر معلوم شد که این جرم دارای سرعت زاویه ای خاصی است که جایگاه آن را در محدوده پیش بینی شده یعنی ما بین مدار سیارات مریخ و مشتری نشان می داد.

پیاتزی این جرم سماوی جدید و کمنور را که فقط با تلسکوپ قابل رویت بود سِرِس،Ceres (الهه کشاورزی سیسیل) نامید. یک سال بعد یعنی در سال ۱۸۰۲ میلادی جرم دیگری نیز در همان فاصله از خورشید کشف شد. این بار کاشف آن ستاره شناس آلمانی هاینریش البرس (Olbers Heinrich) بود. جرم فوق را که حتی از سرس کمنورتر بود پالاس،Pallas (الهه عقل و حکمت اساطیر یونان باستان) نام گذاردند. جالب ترآنکه دو سال بعد یعنی درسال ۱۸۰۴ میلادی سومین جرم نیز در همین فاصله توسط ک. هاردینگ (K.Harding) کشف شد و آن را جونو، Juno (ملکه خدایان اساطیری و همسرژوپیتر) نامگذاری کردند. در سال ۱۸۰۷ میلادی جرم دیگری نیز توسط هاینریش البرس (olbers Heinrich ) کشف شد که آن را وستا،Vesta (الهه وطن) نامید. پنجمین جرم بعد از یک وقفه طولانی در سال ۱۸۴۵ میلادی توسط هنکه (Hencke) کشف شد که آن را آسته رآ (Astraea) نامید. بدین ترتیب اجرام کمنورتر دیگری نیز در سالهای بعد کشف شدند و بتدریج این ایده در ذهن کنجکاو دانشمندان و ستاره شناسان بوجود آمد که احتمالاً در محدوده بین مدار مریخ و مشتری به جای یک سیاره واحد تعداد زیادی خرده سیاره یا سیارک وجود دارد که تعداد زیاد آنها نشاندهنده وقوع رویدادی ناشناخته و خاص در این منطقه از منظومه شمسی است.

منشأ سیارکها

تاکنون نظریات متفاوتی در مورد پیدایش سیارکها از طرف دانشمندان و سیاره شناسان ارائه شده است که مهمترین آنها عبارتند از:

۱ ) نظریه برخورد یا تصادم: طبق این نظریه در زمانهای اولیه پیدایش سیارات، سیاره ای به کوچکی مریخ در مداری مستقل در محدوده بین سیارات مریخ و مشتری وجود داشته که بطور ناگهانی جرم سیاره مانند دیگری با آن برخورد کرده و موجب از بین رفتن هر دو سیاره و متلاشی شدن آنها شده است. قطعات جدا شده آنها بعد از گذشت چند میلیون سال در محدوده بین مدار مریخ و مشتری و حتی فراتر از آن پراکنده شده و کمربند گسترده و پر ازدحام سیارکها را تشکیل داده اند. در واقع هر قطعه همانند یک جرم سیاره مانند مستقل بدور خورشید گردش می نماید. البته با برآورد جرم سیارکهای موجود مشخص شده که در مجموع جرم سیارکها بسیار کمتر از جرم سیاره اوّلیه فرضی است.

۲) نظریه دوم بیان می کند که در زمان تشکیل سیارات عامل مؤثر و نیرومند گرانش سیاره مشتری و سیارات دیگر مانع تکوین و پیوستگی اجزای اولیه پیدایش سیاره در این ناحیه از منظومه شمسی شده است. در واقع سیارکها تحت تأثیر گرانش سیاره مشتری قرار دارند. در حال حاضر نیز در محدوده کمربند سیارکها مناطق خالی از سیارک یافت می شود که این مناطق با ویژگی ۳/۱، ۵/۲ و۲/۱ دوره مداری سیاره مشتری هماهنگی دارد. این مناطق خالی یا به اصطلاح شکافها اوّلین بار توسط منجّم آمریکایی دانیل کرک وود (d.KirkWood) کشف و به نام شکافهای کرک وود نامگذاری شد (شکل زیر).

تقسیم بندی موقعیتی سیارک ها

تا کنون بیش از یک صد هزار مدار برای سیارکها کشف و شناسایی شده است. این شناسایی نشان می دهد که سیارکها در بیشتر نقاط منظومه شمسی حضور دارند. در واقع می توان سیارکها را از نظر موقعیت مداری شان به چند دسته تقسیم کرد که عبارتند از:

الف ) سیارکهای منظم: سیارکهایی که مدار گردشی آنها در حد فاصل مدار سیارات مریخ و مشتری قرار دارد و فاصله متوسط آنها از خورشید ۸/۳ واحد نجومی است.

ب) سیارکهای نامنظم: سیارکهایی که مدار گردشی آنها در خارج از محدوده بین مدار مریخ و مشتری واقع است. این سیارکها را نیز می توان به دو گروه تقسیم بندی کرد که عبارتند از:

ب-۱) سیارکهای نزدیک به زمین (Near Earth Astroids ): همانطور که از نام این اجرام استنباط می شود آنها در نزدیکی مدار زمین به دور خورشید گردش می نمایند. در واقع حضیض مداری این سیارکها در فاصله کمتر از ۳/۱ واحد نجومی از خورشید قرار دارد. که از این میان می توان گروه های سیارکی زیر را نام برد:

ب-۱-۱) سیارکهای گروه آپولو (Apollo):

سیارکهایی که مدار زمین را قطع می کند و دوره تناوب گردشـی آنها بدور خورشید بیشتر از یک سال زمینی است. این سیارکها می توانند برای کره خاکی ما خطرناک باشند چرا که احتــمال برخورد آنها با زمین وجود دارد. البته تعداد اعضای این گروه اندک است و قطر آنها بیشتر از چند کیلومتر نیست.

ب-۱-۲) سیارکهای گروه آتن (Aten): سیارکهایی که داخل محدوده مدار زمین را جای دارند و دوره تناوب گردش مداری آنها به دور خورشید کمتر از یکسال است.

ب-۱-۳) سیارکهای گروه آمور(Amor): این سیارکها مدار سیاره مریخ را قطع می کنند و حضیض مداری شان خارج از مدار زمین است.

ب-۲) سیارکهای دور از زمین:

مدار گردشی این گروه از سیارکها در ورای مدار سیارکهای منظم است. در واقع مدار آنها می تواند تا مرزهای بیرونی منظومه شمسی نیز کشیده شده باشد. سیارکهای زیر جزء این گروه می باشند:

ب-۲-۱) سیارکهای تروژانی یا تروایی(Trojans): این سیارک ها بر مدار مشتری واقعند. آنهادردو نقطه از نقاط لاگرانژی (L5 وL4 ) مدار مشتری در ۶۰ درجه ای جلو و پشت سیاره مشتری قرار دارند. در واقع این سیارکها در این نقاط تحت تأثیر نیروی گرانش دوجرم سیاره مشتری و خورشید قرار دارند. سیارک هکتور ۶۲۴ جزء این گروه می باشد.

ب-۲-۲) سیارکهای قنطورسی (Centaurs): مدار گردشی این سیارکهای کوچک در ورای مدار مشتری و در نزدیکی مدار نپتون قرار دارد. تاکنون ۹ سیارک قنطورسی شناسایی و کشف شده است که معروفترین آنها سیارک کیرون ۲۰۶۰ است که در سال ۱۹۷۷ توسط چالز کوال (Charles Kowal) کشف گردید. قطر کیرون حدود ۶۵۰ کیلومتر است و نسبت بازتاب آن کم است بنابراین احتمالا سطح آن تیره است.

ویژگیهای مهم سیارکها

سیارکها کوچکتر از آن هستند که دارای نیروی گرانش کافی برای نگاهداشتن جوّ باشند. قطر بزرگترین سیارک حدود۹۶۰ کیلومتر است و کوچکترین آنها می تواند در حدّ چند متر باشد. در واقع اغلب سیارکها قطر کمی دارند و بندرت قطرآنها از چند متر تجاوز می کند. طبق آمار ازمیان سیارکهای کشف شده تعداد ۱۰ سیارک بین ۱۵۰ تا ۳۰۰ کیلومتر قطر دارند. ۱۰۰ سیارک نیز اندازه ای بین ۸۰ تا ۱۵۰ کیلومتر و ۵۰۰ سیارک نیز بین ۴۰ تا ۸۰ کیلومتر را دارا می باشند. بزرگترین سیارکها عبارتند از: سرس ۹۳۲ ´۹۶۰ کیلومتر ـ پالاس۵۷۰ ´۴۸۲´۵۲۰کیلومتر ـ وستا ۵۳۰ کیلومتر ـ جونو ۲۴۰ کیلومتر- یوجینیا ۲۲۶ کیلومتر و کلئوپاترا ۹۴ ´ ۲۱۷ کیلومتر. لازم بذکر است اندازه گیری قطر سیارکها بدلیل کوچکی آنها بسیار مشکل است و برای اندازه گیری قطر آنها از روشهای راداری و اشعه مادون قرمز استفاده می شود. جرم کل سیارکهای شناخته شده ۱۰۲۱´۲/۳ کیلوگرم است که فقط ۰۰۱/۰ جرم زمین است. تعیین جرم دقیق سیارکها برای افزایش دانش ما درمورد حرکات مداری سیارات و ترکیبات سیارکها و همچنین اندازه گیری برآورد پتانسیل برخورد آنها با زمین مهم می باشد. این موارد می تواند موجب اعمال تصحیحاتی در مدار سیارات مریخ و زمین شود. چرا که این تغییرات در داده های ارسالی از سفاین بین سیاره ای وایکینگ، پت فایندر و مارس گلوبال سورویر مشاهده شد. قابل قبول ترین موقعیت سیارات با استفاده از تأثیرات گرانشی ۳۰۰ سیارک مهم محاسبه می شود. اما فقط جرم های تعداد انگشت شماری از سیارکها با دقّت شناخته شده است. در واقع تعیین جرم سیارکهای دیگر با مقایسه آنها با سیارکهایی که جرم شناخته شده ای دارند صورت می گیرد.

مثلاً محاسبه جرم سه سیارک بزرگ سرس، پالاس و وستا بخشی از یک پروژه محاسباتی بزرگتر است که حاصل بررسی حرکات مداری ۱۵ سیارک دیگر می باشد. برآوردهای فوق می تواند موجب ویرایش های آتی در تقویم و گاهشمارهای نجومی جهان شود. طیف نگاری سیارکها نشاندهنده آن است که ۱۰ درصد آنها از نظر ساختاری شبیه شهابها هستند و ۸۰% آنها از کندریت های کرنباته تشکیل شده اند. زاویه میل کلی مجموعه سیارکها نسبت به صفحه مداری زمین (دایره البروج) حدود ۹ درجه است. البته تعداد اندکی از سیارکها نیز دارای زاویه میل و خروج از مرکز مداری استثنایی هستند بعنوان مثال سیارک پالاس دارای زاویه میل مداری ۳۵ درجه نسبت به دایره البروج است. هیچ سیارکی آنقدر درخشان نیست که بتوان آن را باچشم غیر مسلح مشاهده کرد. اما امکان مشاهده معدودی از آنها با دوربین های دو چشمی و تلسکوپهای کوچک آماتوری وجود دارد. باید توجه داشت که سیارکها نیز همانند ستارگان قرص ظاهری قابل رویتی ندارند (حتی با تلسکوپهای قوی آماتوری) لذا مشاهده جزئیات سطح آنها امکانپذیر نیست. تقریباً هیچکدام از سیارکها شکل منظم کروی ندارند وبه شکل های مختلف دیده میشوند. مثلاً سیارک آیدا و ایتوکاوا شکلی سیب زمینی مانند دارند. سیارک کلئوپاترا هم شکلی مانند استخوان پا دارد. نسبت بازتاب نور سیارکها بین ۰۱۹/۰ تا ۳۸/۰ متفاوت می باشد. سیاه ترین سیارک آرتوزا نام دارد که حتی از تخته سیاه مدارس سیاه تر است و درخشانترین آن سیارک نیسا است.

نویسنده:امیر مرادیان-راهنمایی آزادگان بشرویه

http://hram.blogfa.com