استكشاف كواكب النظام الشمسي. أبحاث علمية جديدة عن كواكب المجموعة الشمسية معلومات عن أبحاث جديدة عن الكواكب

بحث علمي جديد عن كوكب المجموعة الشمسية - المريخ

اكتشف العلماء أن أعلى جبل في النظام الشمسي، أوليمبوس مونس، يقع على كوكب المريخ. ويبلغ ارتفاعه عن قاعدته 21.2 كم. في الواقع، إنه بركان. وهو أعلى عدة مرات من جبل إيفرست، ومساحته تغطي كامل أراضي فرنسا.

نتيجة للأبحاث الحديثة، وجد علماء ناسا أن التربة على كوكب المريخ تشبه بشكل مدهش التربة الموجودة في داشا أو الفناء الخلفي لمنزل ريفي. أنه يحتوي على جميع العناصر الغذائية اللازمة لدعم الحياة. تعتبر التربة المريخية مثالية لزراعة الهليون واللفت.

بحث علمي جديد عن كوكب المجموعة الشمسية - الزهرة

طور العلماء نظرية تشير إلى أن جزيئات الحياة يمكن أن تتحرك تحت ضغط الشمس. ولكن هذا لا يمكن أن يحدث إلا بعيدا عن الشمس. وهذا يعني أن الحياة يمكن أن تنتقل من الأرض إلى المريخ، وإلى الأرض فقط من كوكب الزهرة. بمعنى آخر، هناك احتمال بوجود حياة على كوكب الزهرة، ولكن مع ارتفاع درجة حرارة الشمس، بدأت الكتلة الحيوية على كوكب الزهرة في التحلل، واختفت الحياة تدريجيًا، مما يعني أنه عندما ترتفع حرارة الشمس أكثر، يمكن أن يحدث الشيء نفسه الأرض.
من المهم جدًا دراسة كوكب الزهرة. على هذا الكوكب غير المضياف، تصل درجة حرارة السطح إلى 480 درجة مئوية والضغط أعلى بـ 92 مرة من الضغط على الأرض. الكوكب محاط بسحب كثيفة من حامض الكبريتيك. ومن خلال دراسة كوكب الزهرة، سيتمكن العلماء من معرفة سبب قبحه وكيف يمكن للأرض تجنب مصير مماثل.

بحث علمي جديد عن كوكب المجموعة الشمسية - عطارد

أطلقت وكالة ناسا مؤخرًا مركبة فضائية مصممة خصيصًا لدراسة كوكب عطارد. ووفقا لعلماء الكواكب، فقد انخفض قطر الكوكب الأول في النظام الشمسي بنحو سبعة كيلومترات. وتم إجراء القياسات باستخدام مسبار ماسنجر، الذي أظهر أن عطارد بدأ يبرد و"ينكمش" بمعدل أسرع بكثير من المتوقع.

معظم عطارد عبارة عن نواة ساخنة، مغطاة بقشرة رقيقة من القشرة والوشاح. لقد تشكلت منذ حوالي 4.5 مليار سنة، ومنذ ذلك الحين بردت، وتناقص حجمها.

قام مسبار Messenger بانتظام بتصوير سطح عطارد. وبعد تحليل الصور التي تم الحصول عليها، وجد متخصصون من معهد كارنيجي للعلوم في واشنطن أن معدل ضغط الكوكب أكبر بنحو 8 مرات مما كان يعتقد سابقا.

بحث علمي جديد عن كوكب المجموعة الشمسية - المشتري

نُشرت صورة جديدة لكوكب المشتري مأخوذة من المركبة الفضائية جونو، على الموقع الإلكتروني للإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء الأمريكية (ناسا).
تظهر الصورة بوضوح العديد من العواصف في الغلاف الجوي للكوكب. تشبه بعض التشكيلات خيوطًا متشابكة من الخيوط. يمكن أن تتجاوز سرعة الرياح على كوكب المشتري 600 كم/ساعة.
دعونا نضيف أن جميع أدوات جونو العلمية تعمل الآن بشكل طبيعي. سيعمل الجهاز على الأقل حتى فبراير 2018. بعد ذلك، سيتم إخراج المحطة من مدارها وإرسالها إلى الغلاف الجوي للعملاق الغازي، حيث ستختفي من الوجود.

لقد عرف الفيزيائيون عن التأثيرات الكمومية منذ أكثر من مائة عام، منها على سبيل المثال قدرة الكمات على الاختفاء في مكان والظهور في مكان آخر، أو التواجد في مكانين في نفس الوقت. ومع ذلك، فإن الخصائص المذهلة لميكانيكا الكم لا تنطبق على الفيزياء فحسب، بل على علم الأحياء أيضًا.

أفضل مثال على بيولوجيا الكم هو التمثيل الضوئي: تستخدم النباتات وبعض البكتيريا الطاقة من ضوء الشمس لبناء الجزيئات التي تحتاجها. لقد اتضح أن عملية التمثيل الضوئي تعتمد في الواقع على ظاهرة مدهشة: كتل صغيرة من الطاقة "تستكشف" كل الطرق الممكنة لاستخدام نفسها، ثم "تختار" الطريقة الأكثر كفاءة. ربما تعتمد الملاحة عند الطيور، وطفرات الحمض النووي، وحتى حاسة الشم لدينا، بطريقة أو بأخرى على التأثيرات الكمية. على الرغم من أن هذا المجال من العلوم لا يزال تخمينيًا ومثيرًا للجدل إلى حد كبير، إلا أن العلماء يعتقدون أنه بمجرد استخلاص الأفكار من علم الأحياء الكمي، يمكن أن تؤدي إلى إنشاء أدوية وأنظمة محاكاة حيوية جديدة (القياسات الحيوية هي مجال علمي جديد آخر حيث يتم استخدام النظم والهياكل البيولوجية ل إنشاء مواد وأجهزة جديدة).

3. علم الأرصاد الجوية الخارجية

إلى جانب علماء الجيولوجيا الخارجية وعلماء الجيولوجيا الخارجية، يهتم علماء الأرصاد الجوية الخارجية بدراسة العمليات الطبيعية التي تحدث على الكواكب الأخرى. والآن بعد أن مكنت التلسكوبات القوية من دراسة العمليات الداخلية للكواكب والأقمار القريبة، أصبح بإمكان علماء الأرصاد الجوية الخارجية مراقبة أحوالها الجوية والطقسية. وزحل، بحجمه المذهل، مرشحان رئيسيان للبحث، كما هو الحال مع المريخ، بعواصفه الترابية المنتظمة.

حتى أن علماء الأرصاد الجوية الخارجية يدرسون الكواكب خارج نظامنا الشمسي. والأمر المثير للاهتمام هو أنهم قد يجدون في النهاية علامات على وجود حياة خارج كوكب الأرض على الكواكب الخارجية من خلال اكتشاف آثار عضوية أو مستويات مرتفعة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي - وهي علامة على الحضارة الصناعية.

4. علم التغذية الجيني

علم الوراثة الغذائية هو دراسة العلاقات المعقدة بين الغذاء والتعبير الجينومي. ويسعى العلماء العاملون في هذا المجال إلى فهم دور الاختلافات الجينية والاستجابات الغذائية في كيفية تأثير العناصر الغذائية على الجينوم.

للطعام تأثير كبير على صحتك، ويبدأ حرفيًا على المستوى الجزيئي. يعمل علم الجينوم الغذائي في كلا الاتجاهين: فهو يدرس مدى تأثير الجينوم لدينا على تفضيلات تذوق الطعام، والعكس صحيح. الهدف الرئيسي لهذا التخصص هو إنشاء تغذية شخصية - وهذا للتأكد من أن طعامنا مناسب بشكل مثالي لمجموعة الجينات الفريدة لدينا.

5. الديناميكا الهوائية

Cliodynamics هو نظام يجمع بين علم الاجتماع التاريخي، والتاريخ الاقتصادي (cliometrics)، والنمذجة الرياضية للعمليات الاجتماعية طويلة الأجل، فضلا عن تنظيم وتحليل البيانات التاريخية.

يأتي الاسم من اسم ملهمة التاريخ والشعر اليونانية كليو. ببساطة، الديناميكا الحيوية هي محاولة للتنبؤ ووصف الروابط الاجتماعية الواسعة للتاريخ - سواء لدراسة الماضي أو كوسيلة محتملة للتنبؤ بالمستقبل، على سبيل المثال، للتنبؤ بالاضطرابات الاجتماعية.

6. البيولوجيا التركيبية

البيولوجيا التركيبية هي تصميم وبناء أجزاء وأجهزة وأنظمة بيولوجية جديدة. كما يتضمن أيضًا تحديث الأنظمة البيولوجية الحالية لعدد لا نهاية له من التطبيقات المفيدة.

أعلن كريج فنتر، أحد الخبراء البارزين في هذا المجال، في عام 2008 أنه أعاد بناء الجينوم الكامل للبكتيريا عن طريق لصق مكوناتها الكيميائية معًا. وبعد ذلك بعامين، أنشأ فريقه "حياة اصطناعية" - جزيئات الحمض النووي مشفرة رقميًا، ثم تمت طباعتها ثلاثية الأبعاد وإدخالها في البكتيريا الحية.

في المستقبل، ينوي علماء الأحياء تحليل أنواع مختلفة من الجينومات لإنشاء كائنات حية مفيدة لإدخالها إلى الجسم وروبوتات حيوية يمكنها إنتاج المواد الكيميائية - الوقود الحيوي - من الصفر. هناك أيضًا أفكار لإنشاء بكتيريا صناعية مقاومة للتلوث أو لقاحات لعلاج الأمراض الخطيرة. إن إمكانات هذا التخصص العلمي هائلة بكل بساطة.

7. الميمات المؤتلفة

هذا المجال من العلوم لا يزال في مراحله الأولى، ولكن من الواضح بالفعل أن الأمر مجرد مسألة وقت - فعاجلاً أم آجلاً سوف يكتسب العلماء فهمًا أفضل للغلاف البشري البشري بأكمله (مجمل جميع المعلومات المعروفة للناس) وكيف يمكن يؤثر نشر المعلومات على جميع جوانب حياة الإنسان تقريبًا.

مثل الحمض النووي المؤتلف، حيث تجتمع التسلسلات الجينية المختلفة معًا لتكوين شيء جديد، تدرس الميمات المؤتلفة كيف يمكن تعديل الأفكار التي تنتقل من شخص إلى آخر ودمجها مع الميمات والميمبلكسات الأخرى - وهي مجمعات راسخة من الميمات المترابطة. وقد يكون هذا مفيدًا لأغراض "علاجية اجتماعية"، على سبيل المثال، مكافحة انتشار الأيديولوجيات المتطرفة والمتطرفة.

8. علم الاجتماع الحسابي

مثل الديناميكا الحيوية، يدرس علم الاجتماع الحسابي الظواهر والاتجاهات الاجتماعية. ومن الأمور الأساسية في هذا التخصص استخدام أجهزة الكمبيوتر وتقنيات معالجة المعلومات ذات الصلة. وبطبيعة الحال، لم يتطور هذا التخصص إلا مع ظهور أجهزة الكمبيوتر والاستخدام الواسع النطاق للإنترنت.

يتم إيلاء اهتمام خاص في هذا التخصص للتدفقات الهائلة من المعلومات من حياتنا اليومية، على سبيل المثال، رسائل البريد الإلكتروني، والمكالمات الهاتفية، ومنشورات وسائل التواصل الاجتماعي، ومشتريات بطاقات الائتمان، واستعلامات محرك البحث، وما إلى ذلك. من أمثلة العمل دراسة بنية الشبكات الاجتماعية وكيفية توزيع المعلومات من خلالها، أو كيفية ظهور العلاقات الحميمة على الإنترنت.

9. الاقتصاد المعرفي

بشكل عام، لا يرتبط الاقتصاد بالتخصصات العلمية التقليدية، لكن هذا قد يتغير بسبب التفاعل الوثيق بين جميع المجالات العلمية. غالبًا ما يتم الخلط بين هذا النظام والاقتصاد السلوكي (دراسة سلوكنا في سياق القرارات الاقتصادية). الاقتصاد المعرفي هو علم كيف نفكر. يكتب لي كالدويل، مؤلف مدونة حول هذا التخصص:

"إن الاقتصاد المعرفي (أو المالي)... ينظر إلى ما يحدث بالفعل في ذهن الشخص عندما يقوم بالاختيار. ما هو الهيكل الداخلي لصنع القرار، وما الذي يؤثر عليه، وما هي المعلومات التي يدركها العقل في هذه اللحظة وكيف تتم معالجتها، وما هي أشكال التفضيل الداخلية لدى الشخص، وفي النهاية، كيف تنعكس كل هذه العمليات في السلوك ؟

بمعنى آخر، يبدأ العلماء أبحاثهم بمستوى أدنى ومبسط، ويشكلون نماذج مصغرة لمبادئ اتخاذ القرار لتطوير نموذج للسلوك الاقتصادي واسع النطاق. غالبًا ما يتفاعل هذا التخصص العلمي مع المجالات ذات الصلة، مثل الاقتصاد الحسابي أو العلوم المعرفية.

10. الالكترونيات البلاستيكية

تتضمن الإلكترونيات عادةً موصلات خاملة وغير عضوية وأشباه الموصلات مثل النحاس والسيليكون. لكن فرعًا جديدًا من الإلكترونيات يستخدم البوليمرات الموصلة، ويوصل جزيئات صغيرة تعتمد على الكربون. تتضمن الإلكترونيات العضوية تصميم وتوليف ومعالجة المواد العضوية وغير العضوية الوظيفية إلى جانب تطوير التقنيات الدقيقة والنانوية المتقدمة.

في الحقيقة، هذا ليس فرعًا جديدًا من العلوم؛ فقد حدثت التطورات الأولى في السبعينيات. ومع ذلك، لم يكن من الممكن جمع كل البيانات المتراكمة معًا إلا مؤخرًا، خاصة بسبب ثورة تكنولوجيا النانو. بفضل الإلكترونيات العضوية، قد يكون لدينا قريبًا خلايا شمسية عضوية، وطبقات أحادية ذاتية التنظيم في الأجهزة الإلكترونية، وأطراف اصطناعية عضوية، والتي ستتمكن في المستقبل من استبدال الأطراف التالفة للبشر: في المستقبل، قد يتكون ما يسمى بالسايبورغ من مواد عضوية أكثر من الأجزاء الاصطناعية.

11. علم الأحياء الحسابي

إذا كنت تحب الرياضيات وعلم الأحياء بنفس القدر، فهذا التخصص مناسب لك فقط. تسعى البيولوجيا الحاسوبية إلى فهم العمليات البيولوجية من خلال لغة الرياضيات. ويستخدم هذا بشكل متساوٍ في الأنظمة الكمية الأخرى، مثل الفيزياء وعلوم الكمبيوتر. يشرح علماء من جامعة أوتاوا كيف أصبح هذا ممكنًا:

"مع تطور الأجهزة البيولوجية وسهولة الوصول إلى القدرة الحاسوبية، يجب على علم الأحياء في حد ذاته أن يعمل مع المزيد والمزيد من البيانات، كما أن سرعة المعرفة المكتسبة آخذة في النمو. وبالتالي، فإن فهم البيانات يتطلب الآن اتباع نهج حسابي. وفي الوقت نفسه، من وجهة نظر الفيزيائيين والرياضيين، نضج علم الأحياء إلى مستوى يمكن فيه اختبار النماذج النظرية للآليات البيولوجية تجريبيًا. وأدى ذلك إلى تطور علم الأحياء الحسابي."

يقوم العلماء العاملون في هذا المجال بتحليل وقياس كل شيء بدءًا من الجزيئات وحتى النظم البيئية.

كيف يعمل "البريد الدماغي" - نقل الرسائل من دماغ إلى دماغ عبر الإنترنت

10 ألغاز في العالم كشفها العلم أخيرًا

10 أسئلة رئيسية حول الكون يبحث العلماء عن إجابات لها في الوقت الحالي

3 من أغبى الحجج التي يستخدمها معارضو نظرية التطور لتبرير جهلهم

وفي يناير 2016، أعلن العلماء أنه قد يكون هناك كوكب آخر في النظام الشمسي. يبحث عنه العديد من علماء الفلك، وقد أدت الأبحاث حتى الآن إلى استنتاجات غامضة. ومع ذلك فإن مكتشفي الكوكب العاشر واثقون من وجوده. يتحدث عن آخر نتائج العمل في هذا الاتجاه.

حول احتمال اكتشاف الكوكب X خارج مدار بلوتو، علماء الفلك وكونستانتين باتيجين من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (الولايات المتحدة الأمريكية). الكوكب التاسع في النظام الشمسي، إن وجد، أثقل من الأرض بنحو 10 مرات، وخصائصه تشبه نبتون - وهو عملاق غازي، أبعد الكواكب المعروفة التي تدور حول نجمنا.

ووفقا لتقديرات المؤلفين، فإن فترة دوران الكوكب X حول الشمس تبلغ 15 ألف سنة، ومداره طويل للغاية ومائل بالنسبة لمستوى مدار الأرض. وتقدر أقصى مسافة عن الشمس للكوكب العاشر بـ 600-1200 وحدة فلكية، ويأخذ مداره وراء حزام كويبر الذي يقع فيه بلوتو. أصل الكوكب X غير معروف، لكن براون وباتيجين يعتقدان أن هذا الجسم الكوني قد خرج من قرص كوكبي أولي بالقرب من الشمس منذ 4.5 مليار سنة.

اكتشف علماء الفلك هذا الكوكب نظريًا من خلال تحليل اضطراب الجاذبية الذي يمارسه على الأجرام السماوية الأخرى في حزام كويبر - تم دمج مسارات ستة أجسام كبيرة عابرة للنبتون (أي تقع خارج مدار نبتون) في مجموعة واحدة (ذات حضيض شمسي مماثل) الحجج وخط الطول للعقدة الصاعدة والميل). قدر براون وباتيجين في البداية احتمالية الخطأ في حساباتهما بنسبة 0.007 بالمائة.

من غير المعروف أين يقع الكوكب X بالضبط، أما الجزء من الكرة السماوية الذي يجب أن تتتبعه التلسكوبات فهو غير واضح. يقع الجرم السماوي بعيدًا عن الشمس بحيث يصعب للغاية ملاحظة إشعاعه بالوسائل الحديثة. والدليل على وجود الكوكب X، بناءً على تأثير الجاذبية الذي يمارسه على الأجرام السماوية في حزام كويبر، ليس سوى دليل غير مباشر.

فيديو: معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / يوتيوب

في يونيو 2017، بحث علماء فلك من كندا وبريطانيا العظمى وتايوان وسلوفاكيا والولايات المتحدة الأمريكية وفرنسا عن الكوكب X باستخدام كتالوج OSSOS (مسح أصول النظام الشمسي الخارجي) للأجسام العابرة لنبتون. تمت دراسة العناصر المدارية لثمانية أجسام ما بعد نبتون، والتي قد تتأثر حركتها بالكوكب X - حيث سيتم تجميع الأجسام بطريقة معينة (متجمعة) وفقًا لميولها. ومن بين الأجسام الثمانية، تم فحص أربعة منها لأول مرة، وتقع جميعها على مسافة أكثر من 250 وحدة فلكية من الشمس. اتضح أن معلمات جسم واحد، 2015 GT50، لم تتناسب مع التجمع، مما ألقى بظلال من الشك على وجود الكوكب X.

ومع ذلك، يعتقد مكتشفو الكوكب X أن سيارة GT50 2015 لا تتعارض مع حساباتهم. وكما أشار باتيجين، فإن المحاكاة العددية لديناميات النظام الشمسي، بما في ذلك الكوكب X، تظهر أنه خلف المحور شبه الرئيسي الذي يبلغ 250 وحدة فلكية، يجب أن يكون هناك مجموعتان من الأجرام السماوية التي تتوافق مداراتها مع الكوكب X: أحدهما مستقر، والآخر مستقر. أخرى شبه مستقرة. على الرغم من أن GT50 2015 لم يتم تضمينها في أي من هذه المجموعات، إلا أنها لا تزال مستنسخة من خلال المحاكاة.

يعتقد باتيجين أنه قد يكون هناك العديد من هذه الأشياء. ومن المحتمل أن يكون موقع شبه المحور الصغير للكوكب X مرتبطًا بهم، ويؤكد عالم الفلك أنه منذ نشر البيانات حول الكوكب X، لم يكن ستة، بل 13 جرمًا عابرًا للنبتون تشير إلى وجوده، ينتمي منها 10 أجرام سماوية. الكتلة المستقرة.

وبينما يشكك بعض علماء الفلك في وجود الكوكب X، يجد آخرون أدلة جديدة لصالحه. درس العالمان الإسبانيان كارلوس وراؤول دي لا فوينتي ماركوس معالم مدارات المذنبات والكويكبات في حزام كويبر. يمكن تفسير الشذوذات المكتشفة في حركة الأجسام (الارتباطات بين خط طول العقدة الصاعدة والميل) بسهولة، وفقًا للمؤلفين، من خلال وجود جسم ضخم في النظام الشمسي يبلغ محوره المداري شبه الرئيسي 300-400 الوحدات الفلكية.

علاوة على ذلك، قد لا يكون هناك تسعة كواكب في النظام الشمسي، بل عشرة. ومؤخراً، اكتشف علماء فلك من جامعة أريزونا (الولايات المتحدة الأمريكية) وجود جرم سماوي آخر في حزام كويبر، بحجم وكتلة قريبين من المريخ. وتظهر الحسابات أن الكوكب العاشر الافتراضي يبعد عن النجم مسافة 50 وحدة فلكية، ومداره يميل على مستوى مسير الشمس بثماني درجات. يزعج الجسم السماوي الأجسام المعروفة من حزام كويبر، وعلى الأرجح، كان أقرب إلى الشمس في العصور القديمة. ويشير الخبراء إلى أن التأثيرات المرصودة لا يمكن تفسيرها بتأثير الكوكب X، الذي يقع على مسافة أبعد بكثير من "المريخ الثاني".

حاليًا، هناك حوالي ألفي جسم معروف عبر نبتون. ومع إدخال مراصد جديدة، ولا سيما LSST (تلسكوب المسح السينوبتيكي الكبير) وJWST (تلسكوب جيمس ويب الفضائي)، يخطط العلماء لزيادة عدد الأجسام المعروفة في حزام كويبر وما بعده إلى 40 ألفًا. وهذا سيجعل من الممكن ليس فقط تحديد المعلمات الدقيقة لمسارات الأجسام العابرة لنبتون، ونتيجة لذلك، إثبات (أو دحض) بشكل غير مباشر وجود الكوكب X و"المريخ الثاني"، ولكن أيضًا الاكتشاف المباشر هم.

دراسة كواكب النظام الشمسي

حتى نهاية القرن العشرين، كان من المقبول عمومًا وجود تسعة كواكب في النظام الشمسي: عطارد، والزهرة، والأرض، والمريخ، والمشتري، وزحل، وأورانوس، ونبتون، وبلوتو. لكن في الآونة الأخيرة، تم اكتشاف العديد من الأجسام خارج مدار نبتون، بعضها يشبه بلوتو، والبعض الآخر أكبر منه في الحجم. لذلك، في عام 2006، أوضح علماء الفلك التصنيف: تعتبر أكبر 8 أجسام - من عطارد إلى نبتون - كواكب كلاسيكية، وأصبح بلوتو النموذج الأولي لفئة جديدة من الكائنات - الكواكب القزمة. تسمى الكواكب الأربعة الأقرب إلى الشمس عادة بالكواكب الأرضية، وتسمى الأجسام الغازية الأربعة الضخمة التالية بالكواكب العملاقة. تسكن الكواكب القزمة بشكل رئيسي المنطقة الواقعة خارج مدار نبتون - حزام كويبر.

قمر

القمر هو القمر الصناعي الطبيعي للأرض وألمع جسم في سماء الليل. رسميًا، القمر ليس كوكبًا، لكنه أكبر بكثير من جميع الكواكب القزمة، ومعظم أقمار الكواكب، كما أنه ليس أقل شأنًا في الحجم من عطارد. لا يوجد جو مألوف على القمر، ولا توجد أنهار وبحيرات ونباتات وكائنات حية. الجاذبية على القمر أقل بست مرات من الجاذبية على الأرض. ليلا ونهارا مع تغيرات في درجات الحرارة تصل إلى 300 درجة تستمر لمدة أسبوعين. ومع ذلك، فإن القمر يجذب بشكل متزايد أبناء الأرض بفرصة استخدام ظروفه وموارده الفريدة. لذلك فإن القمر هو خطوتنا الأولى للتعرف على أجرام النظام الشمسي.

لقد تم استكشاف القمر جيدًا بمساعدة التلسكوبات الأرضية وبفضل رحلات أكثر من 50 مركبة فضائية وسفن تحمل رواد فضاء. كانت المحطتان الأوتوماتيكيتان السوفييتيتان Luna-3 (1959) وZond-3 (1965) أول من قاما بتصوير الأجزاء الشرقية والغربية من نصف الكرة القمرية، غير المرئية من الأرض. قامت الأقمار الصناعية للقمر بدراسة مجال جاذبيته وتضاريسه. نقلت المركبات ذاتية الدفع "لونوخود-1 و-2" إلى الأرض العديد من الصور والمعلومات حول الخواص الفيزيائية والميكانيكية للتربة. اثنا عشر رائد فضاء أمريكيًا بمساعدة مركبة أبولو الفضائية في 1969-1972. قاموا بزيارة القمر، حيث أجروا دراسات سطحية في ستة مواقع هبوط مختلفة على الجانب المرئي، وقاموا بتركيب المعدات العلمية هناك وجلبوا حوالي 400 كجم من الصخور القمرية إلى الأرض. تقوم المجسات Luna-16 و-20 و-24 تلقائيًا بحفر التربة القمرية وتسليمها إلى الأرض. تلقت المركبات الفضائية من الجيل الجديد كليمنتين (1994)، ولونر بروسبيكتور (1998-1999) وسمارت-1 (2003-2006) معلومات أكثر دقة حول مجال الإغاثة والجاذبية للقمر، بالإضافة إلى الرواسب المكتشفة من المواد المحتوية على الهيدروجين، ربما جليد الماء، على السطح. وعلى وجه الخصوص، تم العثور على تركيزات متزايدة من هذه المواد في المنخفضات المظللة بشكل دائم بالقرب من القطبين.

قامت المركبة الفضائية الصينية تشانغ آه-1، التي تم إطلاقها في 24 أكتوبر 2007، بتصوير سطح القمر وجمع البيانات لتجميع نموذج رقمي لتضاريسه. في 1 مارس 2009، تم إسقاط الجهاز على سطح القمر. في 8 نوفمبر 2008، تم إطلاق المركبة الفضائية الهندية تشاندرايان 1 إلى مدار مركزي. وفي 14 نوفمبر، انفصل المسبار عنه وقام بهبوط صعب بالقرب من القطب الجنوبي للقمر. عمل الجهاز لمدة 312 يومًا وأرسل بيانات حول توزيع العناصر الكيميائية على السطح وعلى ارتفاعات الإغاثة. ونفذ القمر الصناعي الياباني كاغويا وقمران صناعيان صغيران إضافيان هما أوكينا وأويونا، اللذان عملا في عامي 2007-2009، البرنامج العلمي للبحث القمري ونقل بيانات عن ارتفاعات التضاريس وتوزيع الجاذبية على سطحه بدقة عالية.

كانت المرحلة المهمة الجديدة في دراسة القمر هي إطلاق قمرين صناعيين أمريكيين في 18 يونيو 2009، وهما القمر الصناعي Lunar Reconnaissance Orbiter (Lunar Reconnaissance Orbiter) وLCROSS (القمر الصناعي لرصد واكتشاف الحفر القمرية). في 9 أكتوبر 2009، تم إرسال مسبار LCROSS إلى فوهة كابيو. سقطت المرحلة المستهلكة من صاروخ أطلس-V، الذي يبلغ وزنه 2.2 طن، لأول مرة في قاع الحفرة، وبعد حوالي أربع دقائق، سقطت المركبة الفضائية LCROSS (وزنها 891 كجم) هناك، والتي اندفعت قبل سقوطها عبر سحابة الغبار. أثارته المرحلة، بعد أن تمكن من إجراء الأبحاث اللازمة حتى يموت الجهاز. يعتقد الباحثون الأمريكيون أنهم ما زالوا قادرين على العثور على بعض الماء في سحابة من الغبار القمري. تواصل Lunar Orbiter استكشاف القمر من المدار القمري القطبي. تم تركيب أداة LEND الروسية (كاشف نيوترونات الأبحاث القمرية)، المصممة للبحث عن المياه المتجمدة، على متن المركبة الفضائية. وفي منطقة القطب الجنوبي اكتشف كمية كبيرة من الهيدروجين، وهو ما قد يكون علامة على وجود الماء هناك في حالة مقيدة.

وفي المستقبل القريب، سيبدأ استكشاف القمر. بالفعل اليوم، يتم تطوير المشاريع بالتفصيل لإنشاء قاعدة مأهولة دائمة على سطحه. إن التواجد طويل الأمد أو الدائم على القمر لطواقم بديلة لمثل هذه القاعدة سيجعل من الممكن حل المشكلات العلمية والتطبيقية الأكثر تعقيدًا.

يتحرك القمر تحت تأثير الجاذبية، بشكل أساسي من جرمين سماويين - الأرض والشمس، على مسافة متوسطة تبلغ 384400 كيلومتر من الأرض. عند الأوج تزيد هذه المسافة إلى 405.500 كم، وعند الحضيض تنخفض إلى 363.300 كم. تبلغ فترة دوران القمر حول الأرض بالنسبة إلى النجوم البعيدة حوالي 27.3 يومًا (الشهر الفلكي)، ولكن بما أن القمر يدور حول الشمس مع الأرض، فإن موقعه بالنسبة إلى خط الشمس-الأرض يتكرر بعد فترة. فترة زمنية أطول قليلاً - حوالي 29.5 يومًا (الشهر القمري). خلال هذه الفترة، يحدث تغيير كامل في مراحل القمر: من القمر الجديد إلى الربع الأول، ثم إلى البدر، إلى الربع الأخير، ومرة ​​أخرى إلى القمر الجديد. ويدور القمر حول محوره بسرعة زاوية ثابتة في نفس الاتجاه الذي يدور فيه حول الأرض، وبنفس المدة البالغة 27.3 يوما. ولهذا السبب نرى من الأرض نصف كرة واحد فقط من القمر، والذي نسميه مرئيًا؛ والنصف الآخر مخفي دائمًا عن أعيننا. ويسمى هذا النصف من الكرة الأرضية، غير المرئي من الأرض، بالجانب البعيد من القمر. الشكل الذي يتكون من السطح المادي للقمر قريب جدًا من كرة منتظمة يبلغ متوسط ​​نصف قطرها 1737.5 كم. تبلغ مساحة سطح الكرة القمرية حوالي 38 مليون كم2، أي ما يعادل 7.4% فقط من مساحة سطح الأرض، أي حوالي ربع مساحة قارات الأرض. نسبة كتلة القمر إلى الأرض هي 1:81.3. متوسط ​​كثافة القمر (3.34 جم/سم3) أقل بكثير من متوسط ​​كثافة الأرض (5.52 جم/سم3). الجاذبية على القمر أقل بست مرات من الجاذبية على الأرض. في فترة ما بعد الظهيرة في فصل الصيف بالقرب من خط الاستواء، تصل درجة حرارة السطح إلى +130 درجة مئوية، وفي بعض الأماكن أعلى من ذلك؛ وفي الليل تنخفض درجة الحرارة إلى -170 درجة مئوية. ويلاحظ أيضًا التبريد السريع للسطح أثناء خسوف القمر. هناك نوعان من المناطق على القمر: خفيفة - قارية، وتشغل 83% من كامل السطح (بما في ذلك الجانب البعيد)، والمناطق المظلمة تسمى البحار. نشأ هذا التقسيم في منتصف القرن السابع عشر، عندما كان من المفترض وجود ماء بالفعل على القمر. من حيث التركيب المعدني ومحتوى العناصر الكيميائية الفردية، فإن الصخور القمرية الموجودة في المناطق المظلمة من السطح (البحار) قريبة جدًا من الصخور الأرضية مثل البازلت، وفي المناطق الفاتحة (القارات) - من الأنورثوسيت.

مسألة أصل القمر ليست واضحة تماما بعد. يشير التركيب الكيميائي للصخور القمرية إلى أن القمر والأرض قد تشكلا في نفس المنطقة من النظام الشمسي. لكن الاختلاف في تكوينهما وبنيتهما الداخلية يجعلنا نعتقد أن هاتين الهيئتين لم تكونا وحدة واحدة في الماضي. ظهرت معظم الحفر الكبيرة والمنخفضات الضخمة (أحواض متعددة الحلقات) على سطح الكرة القمرية أثناء فترة القصف العنيف للسطح. منذ حوالي 3.5 مليار سنة، نتيجة للتدفئة الداخلية، انسكبت الحمم البازلتية على السطح من أعماق القمر، وملأت الأراضي المنخفضة والمنخفضات الدائرية. هكذا تشكلت البحار القمرية. على الجانب الخلفي، بسبب اللحاء السميك، كان هناك عدد أقل بكثير من التدفقات. في نصف الكرة المرئي، تشغل البحار 30% من السطح، وفي النصف المقابل من الكرة الأرضية - 3% فقط. وهكذا، انتهى تطور سطح القمر بشكل أساسي منذ حوالي 3 مليارات سنة. واستمر القصف النيزكي ولكن بقوة أقل. نتيجة للمعالجة المطولة للسطح، تم تشكيل الطبقة العلوية السائبة من صخور القمر - الثرى بسمك عدة أمتار.

الزئبق

الكوكب الأقرب إلى الشمس سمي على اسم الإله القديم هيرميس (عند الرومان عطارد) - رسول الآلهة وإله الفجر. يقع عطارد على مسافة متوسطة تبلغ 58 مليون كيلومتر أو 0.39 وحدة فلكية. من الشمس. يتحرك على طول مدار طويل جدًا، عند الحضيض الشمسي يقترب من الشمس على مسافة 0.31 وحدة فلكية، وفي أقصى مسافة له على مسافة 0.47 وحدة فلكية، مما يؤدي إلى ثورة كاملة في 88 يومًا أرضيًا. وفي عام 1965، وباستخدام الطرق الرادارية من الأرض، ثبت أن فترة دوران هذا الكوكب هي 58.6 يومًا، أي أنه في ثلثي عامه يكمل دورة كاملة حول محوره. تؤدي إضافة الحركات المحورية والمدارية إلى حقيقة أن عطارد، كونه على خط الشمس والأرض، يتحول دائمًا إلى نفس الجانب تجاهنا. يستمر اليوم الشمسي (الفترة الزمنية بين الذروة العلوية أو السفلية للشمس) 176 يومًا أرضيًا على الكوكب.

في نهاية القرن التاسع عشر، حاول علماء الفلك رسم المعالم المظلمة والفاتحة التي لوحظت على سطح عطارد. أشهرها أعمال شياباريلي (1881-1889) وعالم الفلك الأمريكي بيرسيفال لوفيل (1896-1897). ومن المثير للاهتمام أن عالم الفلك تي جي سي أعلن في عام 1901 أنه شاهد حفرًا على كوكب عطارد. قليلون هم الذين صدقوا ذلك، ولكن بعد ذلك انتهت الحفرة التي يبلغ طولها 625 كيلومترًا (بيتهوفن) في المكان الذي حدده شي. قام عالم الفلك الفرنسي يوجين أنتونيادي بتجميع خريطة "لنصف الكرة المرئي" لعطارد في عام 1934، حيث كان يعتقد آنذاك أن نصف الكرة الأرضية واحد فقط مضاء دائمًا. أعطى أنطونيادي أسماءً لتفاصيل فردية على هذه الخريطة، والتي تُستخدم جزئيًا في الخرائط الحديثة.

أصبح من الممكن لأول مرة تجميع خرائط موثوقة حقًا للكوكب ورؤية التفاصيل الدقيقة للتضاريس السطحية بفضل مسبار الفضاء الأمريكي مارينر 10، الذي تم إطلاقه عام 1973. واقترب من عطارد ثلاث مرات وأرسل صورًا تلفزيونية لأجزاء مختلفة من الكوكب. سطحه إلى الأرض. في المجموع، تمت إزالة 45٪ من سطح الكوكب، وخاصة نصف الكرة الغربي. كما اتضح فيما بعد، فإن سطحه بالكامل مغطى بالعديد من الحفر ذات الأحجام المختلفة. ويمكن توضيح قيمة نصف قطر الكوكب (2439 كم) وكتلته. مكنت أجهزة استشعار درجة الحرارة من إثبات أن درجة حرارة سطح الكوكب ترتفع خلال النهار إلى 510 درجة مئوية، وتنخفض في الليل إلى -210 درجة مئوية. وتبلغ قوة مجاله المغناطيسي حوالي 1% من قوة المجال المغناطيسي للأرض. مجال. تم التقاط أكثر من 3 آلاف صورة خلال النهج الثالث بدقة تصل إلى 50 مترًا.

عجلة الجاذبية على عطارد 3.68 م/ث 2 . سيكون وزن رائد الفضاء على هذا الكوكب أقل بثلاث مرات تقريبًا من وزنه على الأرض. نظرًا لأنه تبين أن متوسط ​​​​كثافة عطارد هو تقريبًا نفس كثافة الأرض، فمن المفترض أن يكون لعطارد نواة حديدية، تشغل ما يقرب من نصف حجم الكوكب، ويوجد فوقها عباءة وقذيفة سيليكات. يتلقى عطارد ضوء الشمس لكل وحدة مساحة أكثر بستة أضعاف من الأرض. علاوة على ذلك، يتم امتصاص معظم الطاقة الشمسية، لأن سطح الكوكب مظلم، ويعكس 12-18 بالمائة فقط من الضوء الساقط. الطبقة السطحية للكوكب (الحطام الصخري) مكسرة للغاية وتعمل كعزل حراري ممتاز، بحيث تكون درجة الحرارة ثابتة على عمق عدة عشرات من السنتيمترات من السطح - حوالي 350 درجة كلفن. يتمتع عطارد بجو هيليوم نادر للغاية تم إنشاؤه بسبب "الرياح الشمسية" التي تهب عبر الكوكب. إن ضغط هذا الغلاف الجوي على السطح أقل بـ 500 مليار مرة من ضغطه على سطح الأرض. بالإضافة إلى الهيليوم، تم اكتشاف كمية ضئيلة من الهيدروجين وآثار الأرجون والنيون.

قامت المركبة الفضائية الأمريكية Messenger (Messenger - من English Courier)، التي تم إطلاقها في 3 أغسطس 2004، بأول تحليق لها بالقرب من عطارد في 14 يناير 2008 على مسافة 200 كيلومتر من سطح الكوكب. لقد قامت بتصوير النصف الشرقي من نصف الكرة الأرضية الذي لم يتم تصويره من قبل. تم إجراء دراسات عطارد على مرحلتين: أولاً، المسوحات من مسار الرحلة خلال لقاءين مع الكوكب (2008)، ثم (30 سبتمبر 2009) - المسوحات التفصيلية. تم تصوير سطح الكوكب بأكمله في نطاقات طيفية مختلفة وتم الحصول على صور ملونة للتضاريس، وتم تحديد التركيب الكيميائي والمعدني للصخور، وقياس محتوى العناصر المتطايرة في طبقة التربة القريبة من السطح. قام مقياس الارتفاع الليزري بقياس ارتفاعات سطح عطارد. اتضح أن الفرق في ارتفاعات التضاريس على هذا الكوكب أقل من 7 كم. عند الاقتراب الرابع، في 18 مارس 2011، يجب أن يدخل القمر الصناعي Messenger إلى مدار القمر الصناعي عطارد.

وفقا لقرار الاتحاد الفلكي الدولي، تتم تسمية الحفر على عطارد بأسماء شخصيات: الكتاب والشعراء والفنانين والنحاتين والملحنين. على سبيل المثال، أكبر الحفر التي يبلغ قطرها من 300 إلى 600 كيلومتر كانت تحمل أسماء بيتهوفن وتولستوي ودوستويفسكي وشكسبير وغيرهم. هناك استثناءات لهذه القاعدة - حفرة واحدة يبلغ قطرها 60 كيلومترا مع نظام شعاعي سميت على اسم عالم الفلك الشهير كويبر، وفوهة أخرى يبلغ قطرها 1.5 كيلومتر بالقرب من خط الاستواء، والتي تعتبر أصل خط الطول على عطارد، هي اسمه هون كال، وهو في لغة المايا القديمة يعني "العشرون". وتم الاتفاق على رسم خط الطول عبر هذه الحفرة بخط طول 20 درجة.

تُعطى السهول أسماء كوكب عطارد بلغات مختلفة، مثل سهل سوبكو أو سهل أودين. هناك سهلان سُمايا نسبة لموقعهما: السهل الشمالي وسهل الحرارة، ويقعان في منطقة درجات الحرارة القصوى عند خط طول 180 درجة. الجبال المتاخمة لهذا السهل كانت تسمى جبال الحرارة. من السمات المميزة لتضاريس عطارد حوافه الممتدة، والتي سُميت على اسم سفن الأبحاث البحرية. تمت تسمية الوديان على اسم مراصد علم الفلك الراديوي. تم تسمية التلال أنطونيادى وشياباريلي، تكريما لعلماء الفلك الذين جمعوا الخرائط الأولى لهذا الكوكب.

كوكب الزهرة

كوكب الزهرة هو الكوكب الأقرب إلى الأرض، وهو أقرب إلينا من الشمس وبالتالي فهو مضاء بشكل أكثر سطوعًا؛ وأخيرا، فإنه يعكس ضوء الشمس بشكل جيد للغاية. الحقيقة هي أن سطح كوكب الزهرة مغطى بغطاء قوي من الغلاف الجوي، مما يخفي سطح الكوكب تمامًا عن أعيننا. وفي النطاق المرئي، لا يمكن رؤيته حتى من مدار القمر الاصطناعي لكوكب الزهرة، ومع ذلك، لدينا "صور" للسطح تم الحصول عليها بواسطة الرادار.

الكوكب الثاني من الشمس سمي على اسم إلهة الحب والجمال القديمة أفروديت (عند الرومان - فينوس). يبلغ متوسط ​​نصف قطر كوكب الزهرة 6051.8 كيلومترًا، وتبلغ كتلته 81% من كتلة الأرض. يدور كوكب الزهرة حول الشمس في نفس اتجاه الكواكب الأخرى، ويكمل دورة كاملة في 225 يومًا. ولم يتم تحديد فترة دورانه حول محوره (243 يوما) إلا في أوائل الستينيات، عندما بدأ استخدام طرق الرادار لقياس سرعات دوران الكواكب. وبالتالي فإن الدوران اليومي لكوكب الزهرة هو الأبطأ بين جميع الكواكب. بالإضافة إلى أنه يحدث في الاتجاه المعاكس: على عكس معظم الكواكب التي تتطابق فيها اتجاهات المدار والدوران حول المحور، يدور كوكب الزهرة حول محوره في الاتجاه المعاكس لحركة المدار. إذا نظرت إليها رسميًا، فهذه ليست ملكية فريدة لكوكب الزهرة. على سبيل المثال، يدور أورانوس وبلوتو أيضًا في الاتجاه المعاكس. لكنها تدور عمليا "مستلقية على جانبها"، ويكون محور الزهرة متعامدا تقريبا مع المستوى المداري، لذا فهو الوحيد الذي يدور "حقا" في الاتجاه المعاكس. ولهذا السبب فإن اليوم الشمسي على كوكب الزهرة أقصر من الوقت الذي يستغرقه الدوران حول محوره وهو 117 يومًا أرضيًا (بالنسبة للكواكب الأخرى، اليوم الشمسي أطول من فترة الدوران). والسنة على كوكب الزهرة هي ضعف طول اليوم الشمسي فقط.

يتكون الغلاف الجوي لكوكب الزهرة من 96.5% من ثاني أكسيد الكربون وحوالي 3.5% من النيتروجين. الغازات الأخرى - بخار الماء، الأكسجين، أكسيد وثاني أكسيد الكبريت، الأرجون، النيون، الهيليوم والكريبتون - تضيف ما يصل إلى أقل من 0.1٪. ولكن يجب أن نأخذ في الاعتبار أن الغلاف الجوي لكوكب الزهرة أكبر بحوالي 100 مرة من غلافنا الجوي، لذلك يوجد، على سبيل المثال، نيتروجين أكثر بخمس مرات من الغلاف الجوي للأرض.

ويمتد الضباب الضبابي في جو كوكب الزهرة صعودا إلى ارتفاع 48-49 كم. وعلى ارتفاع 70 كم توجد طبقة سحابية تحتوي على قطرات من حمض الكبريتيك المركز، وفي الطبقات العليا يوجد أيضًا حمض الهيدروكلوريك والهيدروفلوريك. تعكس سحب كوكب الزهرة 77% من ضوء الشمس الذي يسقط عليها. في الجزء العلوي من أعلى جبال فينوس - جبال ماكسويل (ارتفاع حوالي 11 كم) - يبلغ الضغط الجوي 45 بار، وفي الجزء السفلي من ديانا كانيون - 119 بار. كما تعلم فإن ضغط الغلاف الجوي للأرض على سطح الكوكب يبلغ 1 بار فقط. يمتص الغلاف الجوي القوي لثاني أكسيد الكربون في كوكب الزهرة وينقل جزئيًا حوالي 23٪ من الإشعاع الشمسي إلى السطح. يؤدي هذا الإشعاع إلى تسخين سطح الكوكب، لكن الأشعة تحت الحمراء الحرارية القادمة من السطح تنتقل عبر الغلاف الجوي عائدة إلى الفضاء بصعوبة كبيرة. وفقط عندما يسخن السطح إلى ما يقرب من 460-470 درجة مئوية، فإن تدفق الطاقة الصادرة يكون مساويا لتدفق الطاقة الواردة. وبسبب ظاهرة الاحتباس الحراري، يظل سطح الزهرة ساخنًا، بغض النظر عن خط العرض. لكن في الجبال التي يكون الغلاف الجوي فيها أرق، تكون درجة الحرارة أقل بعشرات الدرجات. تم استكشاف كوكب الزهرة بواسطة أكثر من 20 مركبة فضائية: الزهرة، ومارينرز، وبيونير-فينوس، وفيجا، وماجلان. وفي عام 2006، عمل مسبار فينوس إكسبريس في مدار حوله. تمكن العلماء من رؤية السمات العالمية لتضاريس سطح كوكب الزهرة بفضل السبر الراداري الصادر عن المركبات المدارية بايونير-فينيرا (1978)، وفينيرا-15 و-16 (1983-84)، وماجلان (1990-1994). . يتيح لك الرادار الأرضي "رؤية" 25% فقط من السطح، وبدقة تفصيلية أقل بكثير مما تستطيع المركبات الفضائية تحقيقه. على سبيل المثال، تلقى ماجلان صورا للسطح بأكمله بدقة 300 متر، وتبين أن معظم سطح كوكب الزهرة تشغله السهول الجبلية.

تمثل المرتفعات 8% فقط من المساحة. جميع التفاصيل الملحوظة للإغاثة حصلت على أسمائهم. في الصور الرادارية الأرضية الأولى لمناطق فردية من سطح كوكب الزهرة، استخدم الباحثون أسماء مختلفة، والتي لا تزال موجودة الآن على الخرائط - جبال ماكسويل (يعكس الاسم دور الفيزياء الراديوية في دراسة كوكب الزهرة)، وألفا ومناطق بيتا (تم تسمية الجزءين الأكثر سطوعًا من نقش كوكب الزهرة في صور الرادار على اسم الحروف الأولى من الأبجدية اليونانية). لكن هذه الأسماء تعد استثناءات لقواعد التسمية التي اعتمدها الاتحاد الفلكي الدولي: فقد قرر علماء الفلك تسمية الملامح السطحية لكوكب الزهرة بأسماء نسائية. تمت تسمية مناطق مرتفعة كبيرة: أرض أفروديت، وأرض عشتار (تكريماً لإلهة الحب والجمال الآشورية)، وأرض لادا (إلهة الحب والجمال السلافية). تتم تسمية الحفر الكبيرة تكريما للنساء المتميزات في جميع الأوقات والشعوب، وتحمل الحفر الصغيرة أسماء نسائية شخصية. على خرائط فينوس، يمكنك العثور على أسماء مثل كليوباترا (آخر ملكة مصر)، داشكوفا (مدير أكاديمية سانت بطرسبرغ للعلوم)، أخماتوفا (الشاعرة الروسية) وغيرها من الأسماء الشهيرة. تشمل الأسماء الروسية أنتونينا وجالينا وزينة وزويا ولينا وماشا وتاتيانا وغيرها.

المريخ

الكوكب الرابع من الشمس، الذي سمي على اسم إله الحرب المريخ، هو 1.5 مرة أبعد عن الأرض. تستغرق الثورة المدارية الواحدة للمريخ 687 يومًا أرضيًا. يمتلك مدار المريخ انحرافًا ملحوظًا (0.09)، لذا فإن المسافة بينه وبين الشمس تتراوح من 207 مليون كيلومتر عند الحضيض الشمسي إلى 250 مليون كيلومتر عند الأوج. يقع مدارا المريخ والأرض في نفس المستوى تقريبًا: تبلغ الزاوية بينهما درجتين فقط. كل 780 يومًا، تجد الأرض والمريخ نفسيهما على مسافة دنيا من بعضهما البعض، والتي يمكن أن تتراوح من 56 إلى 101 مليون كيلومتر. يسمى هذا التقارب بين الكواكب بالمعارضات. إذا كانت المسافة بين الكواكب في هذه اللحظة أقل من 60 مليون كيلومتر، فإن المعارضة تسمى كبيرة. تحدث مواجهات كبيرة كل 15-17 سنة.

يبلغ نصف القطر الاستوائي للمريخ 3394 كم، أي أكثر بـ 20 كم من نصف القطر القطبي. كتلة المريخ أصغر بعشر مرات من كتلة الأرض، ومساحة سطحه أصغر بـ 3.5 مرة. تم تحديد فترة الدوران المحوري للمريخ من خلال الملاحظات التلسكوبية الأرضية لميزات السطح المتباينة: وهي 24 ساعة و39 دقيقة و36 ثانية. يميل محور دوران المريخ بزاوية قدرها 25.2 درجة من العمودي على المستوى المداري. لذلك، هناك أيضًا تغير في الفصول على المريخ، لكن مدة الفصول تساوي ضعف المدة على الأرض تقريبًا. بسبب استطالة المدار، فإن الفصول في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي لها فترات مختلفة: الصيف في نصف الكرة الشمالي يستمر 177 يومًا مريخيًا، وفي الجنوب أقصر بـ 21 يومًا، ولكنه أكثر دفئًا من الصيف في نصف الكرة الشمالي.

ونظراً لبعده الأكبر عن الشمس، يتلقى المريخ 43% فقط من الطاقة التي تسقط على نفس المساحة من سطح الأرض. يبلغ متوسط ​​درجة الحرارة السنوية على سطح المريخ حوالي -60 درجة مئوية. درجة الحرارة العظمى هناك لا تتجاوز بضع درجات فوق الصفر، وأدنى درجة حرارة سجلت على الغطاء القطبي الشمالي وهي -138 درجة مئوية. خلال النهار تتغير درجة حرارة السطح بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، في نصف الكرة الجنوبي عند خط عرض 50 درجة، تتراوح درجة الحرارة المميزة في منتصف الخريف من -18 درجة مئوية عند الظهر إلى -63 درجة مئوية في الليل. ومع ذلك، بالفعل على عمق 25 سم تحت السطح، تكون درجة الحرارة ثابتة تقريبًا (حوالي -60 درجة مئوية)، بغض النظر عن الوقت من اليوم والموسم. تفسر التغيرات الكبيرة في درجة الحرارة على السطح بحقيقة أن الغلاف الجوي للمريخ مخلخل للغاية، والسطح يبرد بسرعة في الليل وتسخنه الشمس بسرعة أثناء النهار. يتكون الغلاف الجوي للمريخ من ثاني أكسيد الكربون بنسبة 95%. مكوناته الأخرى: 2.5% نيتروجين، 1.6% أرجون، أقل من 0.4% أكسجين. ويبلغ متوسط ​​الضغط الجوي عند السطح 6.1 ملي بار، أي أقل بـ 160 مرة من ضغط الهواء الأرضي عند مستوى سطح البحر (1 بار). وفي أعمق المنخفضات على المريخ يمكن أن تصل إلى 12 مليبار. الغلاف الجوي للكوكب جاف ولا يوجد فيه بخار ماء عمليًا.

القبعات القطبية للمريخ متعددة الطبقات. تتكون الطبقة السفلية الرئيسية، التي يبلغ سمكها عدة كيلومترات، من جليد الماء العادي الممزوج بالغبار؛ وتبقى هذه الطبقة في الصيف لتشكل قبعات دائمة. وتحدث التغيرات الموسمية الملحوظة في القمم القطبية بسبب الطبقة العليا التي يقل سمكها عن متر واحد، والتي تتكون من ثاني أكسيد الكربون الصلب، أو ما يسمى بـ “الجليد الجاف”. وتنمو المساحة التي تغطيها هذه الطبقة بسرعة في فصل الشتاء، حيث تصل إلى خط موازي قدره 50 درجة، بل وتتجاوز هذا الخط في بعض الأحيان. في الربيع، مع ارتفاع درجة الحرارة، تتبخر الطبقة العليا، ولم يتبق سوى غطاء دائم. يتم تفسير "موجة الظلام" على المساحات السطحية التي يتم ملاحظتها مع تغير الفصول من خلال التغير في اتجاه الرياح التي تهب باستمرار في الاتجاه من قطب إلى آخر. تحمل الرياح الطبقة العليا من المواد السائبة - الغبار الخفيف، وتكشف مناطق الصخور الداكنة. خلال الفترات التي يمر فيها المريخ بالحضيض الشمسي، تزداد حرارة السطح والغلاف الجوي، ويختل توازن البيئة المريخية. وتزداد سرعة الرياح إلى 70 كم/ساعة، وتبدأ الأعاصير والعواصف. في بعض الأحيان يرتفع أكثر من مليار طن من الغبار ويظل معلقًا، بينما تتغير الظروف المناخية في الكرة الأرضية المريخية بأكملها بشكل كبير. يمكن أن تصل مدة العواصف الترابية إلى 50 - 100 يوم. بدأ استكشاف المريخ بواسطة المركبات الفضائية في عام 1962 مع إطلاق المسبار Mars-1. تم إرسال الصور الأولى لأجزاء من سطح المريخ بواسطة مارينر 4 في عام 1965، ثم بواسطة مارينر 6 و7 في عام 1969. وتمكنت مركبة الهبوط مارس 3 من القيام بهبوط سلس. واستنادا إلى صور مارينر 9 (1971)، تم تجميع خرائط مفصلة للكوكب. أرسل إلى الأرض 7329 صورة فوتوغرافية للمريخ بدقة تصل إلى 100 متر، بالإضافة إلى صور لأقماره الصناعية - فوبوس ودييموس. وصل أسطول كامل من أربع مركبات فضائية Mars-4، -5، -6، -7، التي تم إطلاقها في عام 1973، إلى محيط المريخ في أوائل عام 1974. وبسبب خلل في نظام الكبح الموجود على متن الطائرة، مر Mars-4 بسرعة تبعد حوالي 2200 كيلومتر عن سطح الكوكب، بعد أن قامت فقط بتصويره. قام Mars-5 بإجراء استشعار عن بعد للسطح والغلاف الجوي من مدار قمر صناعي. قامت مركبة الهبوط Mars 6 بهبوط سلس في نصف الكرة الجنوبي. تم نقل البيانات المتعلقة بالتركيب الكيميائي والضغط ودرجة حرارة الغلاف الجوي إلى الأرض. ومر المريخ 7 على مسافة 1300 كيلومتر من السطح دون أن يكمل برنامجه.

كانت الرحلات الجوية الأكثر فعالية هي طائرتا الفايكنج الأمريكيتان اللتان تم إطلاقهما في عام 1975. وكانت على متن الأجهزة كاميرات تلفزيونية، ومطياف الأشعة تحت الحمراء لتسجيل بخار الماء في الغلاف الجوي، وأجهزة قياس الإشعاع للحصول على بيانات درجة الحرارة. قامت وحدة الهبوط Viking 1 بهبوط سلس على Chrys Planitia في 20 يوليو 1976، ووحدة الهبوط Viking 2 على Utopia Planitia في 3 سبتمبر 1976. وأجريت تجارب فريدة في مواقع الهبوط من أجل الكشف عن علامات الحياة في الأرض. التربة المريخية. يقوم جهاز خاص بالتقاط عينة من التربة ووضعها في إحدى الحاويات التي تحتوي على الماء أو العناصر الغذائية. وبما أن أي كائن حي يغير بيئته، كان على الأجهزة تسجيل ذلك. وعلى الرغم من ملاحظة بعض التغيرات في البيئة في حاوية مغلقة بإحكام، إلا أن وجود عامل مؤكسد قوي في التربة يمكن أن يؤدي إلى نفس النتائج. ولهذا السبب لم يتمكن العلماء من عزو هذه التغييرات بثقة إلى نشاط البكتيريا. تم التقاط صور تفصيلية لسطح المريخ وأقماره الصناعية من المحطات المدارية. وبناءً على البيانات التي تم الحصول عليها، تم تجميع خرائط تفصيلية لسطح الكوكب، وخرائط جيولوجية وحرارية وخرائط خاصة أخرى.

وكانت مهمة المحطات السوفيتية «فوبوس-1،-2»، التي انطلقت بعد انقطاع دام 13 عاما، هي دراسة المريخ وقمره الصناعي فوبوس. ونتيجة لأمر غير صحيح من الأرض، فقد فوبوس-1 اتجاهه، وتعذرت استعادة الاتصال به. دخل "فوبوس-2" مدار القمر الاصطناعي للمريخ في يناير 1989. وتم الحصول على بيانات عن التغيرات في درجات الحرارة على سطح المريخ ومعلومات جديدة حول خصائص الصخور التي يتكون منها فوبوس باستخدام طرق عن بعد. وتم الحصول على 38 صورة بدقة تصل إلى 40 م، وتم قياس درجة حرارة سطحه والتي كانت 30 درجة مئوية في المناطق الأكثر حرارة. لسوء الحظ، لم يكن من الممكن تنفيذ البرنامج الرئيسي لدراسة فوبوس. انقطع الاتصال بالجهاز في 27 مارس 1989. لكن هذا لم ينه سلسلة الأعطال. كما فشلت المركبة الفضائية الأمريكية Mars Observer، التي أطلقت عام 1992، في إكمال مهمتها. وانقطع الاتصال به في 21 أغسطس 1993. ولم يكن من الممكن وضع محطة "مارس-96" الروسية على مسار الرحلة إلى المريخ.

أحد أنجح مشاريع ناسا هو محطة Mars Global Surveyor، التي تم إطلاقها في 7 نوفمبر 1996 لتوفير خرائط تفصيلية لسطح المريخ. يعمل الجهاز أيضًا بمثابة قمر صناعي للاتصالات لمركبتي Spirit وOpportunity، اللتين تم تسليمهما في عام 2003 وما زالتا تعملان حتى يومنا هذا. في يوليو 1997، قامت شركة Mars Pathfinder بتسليم أول مركبة جوالة أوتوماتيكية، Sogerner، إلى الكوكب، تزن أقل من 11 كجم، والتي نجحت في دراسة التركيب الكيميائي للسطح وظروف الأرصاد الجوية. حافظت المركبة على اتصالها بالأرض من خلال وحدة الهبوط. بدأت المحطة الآلية بين الكواكب التابعة لناسا "Mars Reconnaissance Satellite" عملها في مدارها في مارس/آذار 2006. وباستخدام كاميرا عالية الدقة على سطح المريخ، أمكن تمييز المعالم التي يبلغ قياسها 30 سم. "Mars Odyssey" و"Mars Express" و"Mars Express" "القمر الصناعي لاستطلاع المريخ" "الأبحاث من المدار مستمرة. عمل جهاز فينيكس في المنطقة القطبية في الفترة من 25 مايو إلى 2 نوفمبر 2008. قام بحفر السطح لأول مرة واكتشف الجليد. سلمت فينيكس مكتبة رقمية من الخيال العلمي إلى الكوكب. ويجري تطوير برامج لنقل رواد الفضاء إلى المريخ. ستستغرق هذه الرحلة الاستكشافية أكثر من عامين، لأنه من أجل العودة، سيتعين عليهم الانتظار للحصول على موقع نسبي مناسب للأرض والمريخ.

في الخرائط الحديثة للمريخ، إلى جانب الأسماء المخصصة للأشكال الأرضية التي تم تحديدها من الصور الفضائية، تُستخدم أيضًا الأسماء الجغرافية والأسطورية القديمة التي اقترحها شياباريلي. أكبر منطقة مرتفعة يبلغ قطرها حوالي 6000 كيلومتر ويصل ارتفاعها إلى 9 كيلومترات كانت تسمى ثارسيس (كما كانت تسمى إيران على الخرائط القديمة)، وكان المنخفض الدائري الضخم في الجنوب الذي يبلغ قطره أكثر من 2000 كيلومتر يسمى هيلاس. (اليونان). وكانت مناطق السطح المكتظة بالفوهات تسمى الأراضي: أرض بروميثيوس، وأرض نوح، وغيرها. أعطيت الوديان أسماء كوكب المريخ من لغات الشعوب المختلفة. تتم تسمية الحفر الكبيرة بأسماء العلماء، وتسمى الحفر الصغيرة بأسماء المناطق المأهولة بالسكان من الأرض. ترتفع أربعة براكين عملاقة خامدة فوق المنطقة المحيطة بها إلى ارتفاع 26 م، وأكبرها جبل أوليمبوس، الواقع على الحافة الغربية لجبال أرسيدا، وله قاعدة يبلغ قطرها 600 كيلومتر، وكالديرا (فوهة) عند الأعلى بقطر 60 كم. وتقع ثلاثة براكين - جبل اسكريان وجبل بافولينا وجبل أرسيا - على خط مستقيم واحد في قمة جبال ثارسيس. ترتفع البراكين نفسها على ارتفاع 17 كم أخرى فوق ثارسيس. بالإضافة إلى هؤلاء الأربعة، تم العثور على أكثر من 70 بركانًا خامدًا على سطح المريخ، لكنها أصغر بكثير من حيث المساحة والارتفاع.

ويوجد جنوب خط الاستواء وادي عملاق يصل عمقه إلى 6 كيلومترات وطوله أكثر من 4000 كيلومتر. كان يطلق عليه اسم فاليس مارينريس. كما تم التعرف على العديد من الوديان الصغيرة، وكذلك الأخاديد والشقوق، مما يشير إلى أنه في العصور القديمة كان هناك ماء على المريخ، وبالتالي كان الغلاف الجوي أكثر كثافة. تحت سطح المريخ في بعض المناطق يجب أن تكون هناك طبقة من التربة الصقيعية يبلغ سمكها عدة كيلومترات. في مثل هذه المناطق، تظهر تيارات متجمدة، غير عادية بالنسبة للكواكب الأرضية، على السطح بالقرب من الحفر، والتي يمكن من خلالها الحكم على وجود الجليد تحت السطح.

وباستثناء السهول، فإن سطح المريخ مليئ بالفوهات بشكل كبير. تميل الحفر إلى الظهور أكثر تدميراً من تلك الموجودة على عطارد والقمر. يمكن رؤية آثار التآكل بفعل الرياح في كل مكان.

فوبوس ودييموس - الأقمار الصناعية الطبيعية للمريخ

تم اكتشاف أقمار المريخ خلال المعارضة الكبرى عام 1877 من قبل عالم الفلك الأمريكي أ.هال. كان يطلق عليهم فوبوس (مترجم من الخوف اليوناني) ودييموس (الرعب)، لأنه في الأساطير القديمة كان إله الحرب يرافقه دائمًا أطفاله - الخوف والرعب. الأقمار الصناعية صغيرة الحجم للغاية ولها أشكال غير منتظمة. ويبلغ طول المحور شبه الرئيسي لفوبوس 13.5 كم، والمحور الأصغر 9.4 كم؛ يبلغ طول ديموس 7.5 و 5.5 كم على التوالي. قام المسبار مارينر 7 بتصوير فوبوس على خلفية المريخ في عام 1969، وأرسل مارينر 9 العديد من الصور لكلا القمرين، والتي تظهر أسطحهما الخشنة المليئة بالفوهات. اقترب المسباران فايكنغ وفوبوس-2 عدة مرات من الأقمار الصناعية. تُظهر أفضل الصور الفوتوغرافية لفوبوس تفاصيل الإغاثة التي يصل حجمها إلى 5 أمتار.

مدارات الأقمار الصناعية دائرية. يدور فوبوس حول المريخ على مسافة 6000 كم من السطح بفترة 7 ساعات و39 دقيقة. ويبعد ديموس عن سطح الكوكب 20 ألف كيلومتر، وتبلغ مدة دورانه 30 ساعة و18 دقيقة. وتتزامن فترات دوران الأقمار الصناعية حول محورها مع فترات دورانها حول المريخ. يتم دائمًا توجيه المحاور الرئيسية لأشكال الأقمار الصناعية نحو مركز الكوكب. يشرق فوبوس من الغرب ويغرب من الشرق 3 مرات في اليوم المريخي. متوسط ​​كثافة فوبوس أقل من 2 جم/سم3، وتسارع السقوط الحر على سطحه 0.5 سم/ث2. يزن الشخص الموجود على فوبوس بضع عشرات من الجرامات فقط، ويمكنه، عن طريق رمي حجر بيده، جعله يطير إلى الفضاء إلى الأبد (تبلغ سرعة الإقلاع على سطح فوبوس حوالي 13 م/ث). ويبلغ قطر أكبر حفرة على فوبوس 8 كيلومترات، وهو ما يمكن مقارنته بأصغر قطر للقمر الصناعي نفسه. أكبر منخفض في ديموس يبلغ قطره 2 كم. تنتشر على أسطح الأقمار الصناعية حفر صغيرة تشبه إلى حد كبير القمر. وعلى الرغم من التشابه العام، ووفرة المواد المسحوقة بدقة التي تغطي أسطح الأقمار الصناعية، فإن فوبوس يبدو أكثر "ممزقا"، ويتمتع ديموس بسطح أكثر نعومة ومغطى بالغبار. تم اكتشاف أخاديد غامضة على سطح فوبوس، تعبر القمر الصناعي بأكمله تقريبًا. يبلغ عرض الأخاديد 100-200 متر وتمتد لعشرات الكيلومترات. عمقها من 20 إلى 90 مترا. هناك العديد من الأمور حول أصل هذه الأخاديد، لكن حتى الآن لا يوجد تفسير مقنع بما فيه الكفاية، وكذلك تفسير لأصل الأقمار الصناعية نفسها. على الأرجح، هذه هي الكويكبات التي استولى عليها المريخ.

كوكب المشتري

ليس من قبيل الصدفة أن يُطلق على كوكب المشتري لقب "ملك الكواكب". وهو أكبر كوكب في المجموعة الشمسية، حيث يتجاوز قطر الأرض 11.2 مرة، وكتلته 318 مرة. يتمتع كوكب المشتري بمتوسط ​​كثافة منخفض (1.33 جم/سم3) لأنه يتكون بالكامل تقريبًا من الهيدروجين والهيليوم. ويقع على مسافة متوسطة تبلغ 779 مليون كيلومتر من الشمس، ويقضي حوالي 12 عامًا في دورة مدارية واحدة. على الرغم من حجمه الضخم، يدور هذا الكوكب بسرعة كبيرة - أسرع من الأرض أو المريخ. الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن كوكب المشتري ليس له سطح صلب بالمعنى المقبول عمومًا - فهو عملاق غازي. يقود كوكب المشتري مجموعة الكواكب العملاقة. سمي على اسم الإله الأعلى في الأساطير القديمة (الإغريق القدماء - زيوس، الرومان - المشتري)، فهو أبعد عن الشمس بخمس مرات من الأرض. ونظرًا لدورانه السريع، فإن كوكب المشتري مفلطح بشكل كبير: نصف قطره الاستوائي (71.492 كم) أكبر بنسبة 7٪ من نصف قطره القطبي، وهو ما يسهل ملاحظته عند رؤيته من خلال التلسكوب. قوة الجاذبية عند خط استواء الكوكب أكبر بـ 2.6 مرة من الجاذبية على الأرض. يميل خط استواء المشتري بمقدار 3 درجات فقط عن مداره، لذلك لا يتعرض الكوكب لتغير الفصول. بل إن ميل المدار إلى مستوى مسير الشمس أقل - 1 درجة فقط. كل 399 يومًا، تتكرر التقابلات بين الأرض والمشتري.

الهيدروجين والهيليوم هما المكونان الرئيسيان لهذا الكوكب: من حيث الحجم، تبلغ نسبة هذه الغازات 89% هيدروجين و11% هيليوم، ومن حيث الكتلة 80% و20% على التوالي. كامل السطح المرئي لكوكب المشتري عبارة عن سحب كثيفة، تشكل نظامًا من الأحزمة المظلمة والمناطق المضيئة شمال وجنوب خط الاستواء حتى خط عرض 40 درجة شمالًا وجنوبًا. تشكل السحب طبقات من الألوان البنية والحمراء والزرقاء. وتبين أن فترات دوران هذه الطبقات السحابية ليست هي نفسها: فكلما اقتربت من خط الاستواء، كلما كانت فترة دورانها أقصر. لذلك، بالقرب من خط الاستواء، يكملون ثورة حول محور الكوكب في 9 ساعات و 50 دقيقة، وعند خطوط العرض الوسطى - في 9 ساعات و 55 دقيقة. الأحزمة والمناطق هي مناطق ذات تدفقات هابطة وصاعدة في الغلاف الجوي. يتم الحفاظ على التيارات الجوية الموازية لخط الاستواء من خلال تدفقات الحرارة من أعماق الكوكب، وكذلك بسبب الدوران السريع لكوكب المشتري والطاقة القادمة من الشمس. يقع السطح المرئي للمناطق على ارتفاع حوالي 20 كم فوق الأحزمة. لوحظت حركات غازية مضطربة قوية عند حدود الأحزمة والمناطق. الغلاف الجوي للهيدروجين والهيليوم لكوكب المشتري هائل. ويقع الغطاء السحابي على ارتفاع حوالي 1000 كيلومتر فوق "السطح"، حيث تتغير الحالة الغازية إلى السائلة بسبب الضغط العالي.

حتى قبل رحلات المركبات الفضائية إلى كوكب المشتري، ثبت أن تدفق الحرارة من أعماق كوكب المشتري هو ضعف تدفق الحرارة الشمسية التي يتلقاها الكوكب. وقد يكون ذلك بسبب الغرق البطيء للمواد الأثقل باتجاه مركز الكوكب وصعود المواد الأخف. يمكن أيضًا أن تكون النيازك المتساقطة على الكوكب مصدرًا للطاقة. يرجع لون الأحزمة إلى وجود مركبات كيميائية مختلفة. وبالقرب من قطبي الكوكب، عند خطوط العرض العالية، تشكل السحب حقلاً متواصلاً ببقع بنية وزرقاء يصل عرضها إلى 1000 كيلومتر. الميزة الأكثر شهرة لكوكب المشتري هي البقعة الحمراء العظيمة، وهي ميزة بيضاوية بأحجام مختلفة تقع في المنطقة الاستوائية الجنوبية. حاليًا، تبلغ أبعادها 15.000 × 30.000 كيلومتر (أي يمكن أن تتسع فيها كرتان أرضيتان بسهولة)، وقبل مائة عام لاحظ المراقبون أن حجم البقعة كان أكبر بمرتين. في بعض الأحيان لا يكون مرئيًا بشكل واضح جدًا. البقعة الحمراء الكبرى هي دوامة طويلة العمر في الغلاف الجوي لكوكب المشتري، وتقوم بدورة كاملة حول مركزها خلال 6 أيام أرضية. أجريت أول دراسة لكوكب المشتري من مسافة قريبة (130 ألف كيلومتر) في ديسمبر 1973 باستخدام مسبار بايونير 10. أظهرت الملاحظات التي أجراها هذا الجهاز في الأشعة فوق البنفسجية أن الكوكب يحتوي على هالات واسعة النطاق من الهيدروجين والهيليوم. يبدو أن الجزء العلوي من السحابة يتكون من سحب من الأمونيا، بينما يوجد أدناه خليط من بلورات الهيدروجين والميثان والأمونيا المجمدة. وأظهر مقياس الأشعة تحت الحمراء أن درجة حرارة الغطاء السحابي الخارجي كانت حوالي -133 درجة مئوية. تم اكتشاف مجال مغناطيسي قوي وتم تسجيل منطقة الإشعاع الأكثر كثافة على مسافة 177 ألف كيلومتر من الكوكب. يمكن رؤية عمود الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري حتى خارج مدار زحل.

تم حساب مسار بايونير 11، الذي طار على مسافة 43 ألف كيلومتر من كوكب المشتري في ديسمبر 1974، بشكل مختلف. لقد مر بين الأحزمة الإشعاعية والكوكب نفسه، متجنبًا جرعة خطيرة من الإشعاع للمعدات الإلكترونية. أتاح تحليل الصور الملونة للطبقة السحابية التي تم الحصول عليها باستخدام مقياس الاستقطاب الضوئي التعرف على ميزات السحب وبنيتها. وتبين أن ارتفاع السحب يختلف في الأحزمة والمناطق. حتى قبل رحلات بايونير 10 و11 من الأرض، بمساعدة مرصد فلكي يحلق على متن طائرة، كان من الممكن تحديد محتوى الغازات الأخرى في الغلاف الجوي لكوكب المشتري. وكما كان متوقعا، تم اكتشاف وجود الفوسفين - وهو مركب غازي من الفوسفور مع الهيدروجين (PH 3)، وهو ما يعطي اللون للغطاء السحابي. عند تسخينه، فإنه يتحلل ليطلق الفسفور الأحمر. تم استخدام الموقع النسبي الفريد في مدارات الأرض والكواكب العملاقة، الذي حدث في الفترة من 1976 إلى 1978، لدراسة كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون على التوالي باستخدام مجسات فوييجر 1 و2. تم حساب مساراتهم بطريقة تجعل من الممكن استخدام جاذبية الكواكب نفسها لتسريع وتدوير مسار الرحلة من كوكب إلى آخر. ونتيجة لذلك، استغرقت الرحلة إلى أورانوس 9 سنوات، وليس 16 سنة، كما كانت ستتم وفقا للمخطط التقليدي، واستغرقت الرحلة إلى نبتون 12 سنة بدلا من 20. ومثل هذا الترتيب النسبي للكواكب لن يتكرر إلا بعد ذلك. 179 سنة.

واستنادًا إلى البيانات التي تم الحصول عليها بواسطة المسابر الفضائية والحسابات النظرية، تم إنشاء نماذج رياضية للغطاء السحابي لكوكب المشتري وتم تحسين الأفكار حول بنيته الداخلية. في شكل مبسط إلى حد ما، يمكن تمثيل كوكب المشتري على شكل أصداف تزداد كثافتها باتجاه مركز الكوكب. وفي قاع الغلاف الجوي، الذي يبلغ سمكه 1500 كيلومتر، وتزداد كثافته بسرعة مع العمق، توجد طبقة من الهيدروجين الغازي السائل يبلغ سمكها حوالي 7000 كيلومتر. عند مستوى 0.9 نصف قطر الكوكب، حيث يبلغ الضغط 0.7 مليبار ودرجة الحرارة حوالي 6500 كلفن، يمر الهيدروجين إلى الحالة الجزيئية السائلة، وبعد 8000 كيلومتر أخرى - إلى الحالة المعدنية السائلة. إلى جانب الهيدروجين والهيليوم، تحتوي الطبقات على كمية صغيرة من العناصر الثقيلة. أما اللب الداخلي، الذي يبلغ قطره 25000 كيلومتر، فهو عبارة عن سيليكات معدنية، بما في ذلك الماء والأمونيا والميثان. درجة الحرارة في المركز 23000 كلفن والضغط 50 مليبار. زحل لديه هيكل مماثل.

هناك 63 قمرًا صناعيًا معروفًا يدور حول كوكب المشتري، والتي يمكن تقسيمها إلى مجموعتين - داخلية وخارجية، أو منتظمة وغير منتظمة؛ تضم المجموعة الأولى 8 أقمار صناعية، والثانية - 55. تدور أقمار المجموعة الداخلية في مدارات دائرية تقريبًا، وتقع عمليًا على مستوى خط استواء الكوكب. أقرب أربعة أقمار صناعية إلى الكوكب - أدراستيا وميتس وأمالثيا وثيبا - يبلغ قطرها من 40 إلى 270 كم وتقع ضمن 2-3 نصف قطر من كوكب المشتري من مركز الكوكب. وهي تختلف بشكل حاد عن الأقمار الأربعة التي تتبعها، وتقع على مسافة 6 إلى 26 نصف قطر من كوكب المشتري ولها أحجام أكبر بكثير، قريبة من حجم القمر. تم اكتشاف هذه الأقمار الصناعية الكبيرة - آيو، وأوروبا، وجانيميد، وكاليستو في بداية القرن السابع عشر. في وقت واحد تقريبًا بواسطة جاليليو جاليلي وسيمون ماريوس. يُطلق عليها عادةً اسم أقمار كوكب المشتري الجليلية، على الرغم من أن الجداول الأولى لحركة هذه الأقمار قام بتجميعها ماريوس.

وتتكون المجموعة الخارجية من أقمار صناعية صغيرة يتراوح قطرها من 1 إلى 170 كيلومترا، وتتحرك في مدارات مستطيلة شديدة الميل نحو خط استواء المشتري. وفي الوقت نفسه، تتحرك خمسة أقمار صناعية أقرب إلى المشتري في مداراتها في اتجاه دوران المشتري، وتتحرك جميع الأقمار الصناعية الأبعد تقريبًا في الاتجاه المعاكس. تم الحصول على معلومات مفصلة حول طبيعة أسطح الأقمار الصناعية بواسطة المركبات الفضائية. دعونا نتناول المزيد من التفاصيل حول الأقمار الصناعية الجليلية. يبلغ قطر القمر الأقرب إلى المشتري 3640 كم، ومتوسط ​​كثافته 3.55 جم/سم3. يتم تسخين الجزء الداخلي من آيو بسبب تأثير المد والجزر لكوكب المشتري والاضطرابات التي أدخلها جيرانه - أوروبا وجانيميد - على حركة آيو. تشوه قوى المد والجزر الطبقات الخارجية لآيو وتسخنها. في هذه الحالة، تندلع الطاقة المتراكمة إلى السطح في شكل انفجارات بركانية. ومن فوهات البراكين ينبعث ثاني أكسيد الكبريت وبخار الكبريت بسرعة حوالي 1 كم/ث إلى ارتفاع مئات الكيلومترات فوق سطح القمر الصناعي. على الرغم من أن متوسط ​​درجة حرارة سطح آيو يبلغ حوالي -140 درجة مئوية بالقرب من خط الاستواء، إلا أن هناك مناطق ساخنة يتراوح حجمها بين 75 إلى 250 كيلومترًا حيث تصل درجات الحرارة إلى 100-300 درجة مئوية. سطح آيو مغطى بمنتجات الثوران ولونه برتقالي. متوسط ​​عمر الأجزاء الموجودة فيه صغير - حوالي مليون سنة. تضاريس آيو مسطحة في الغالب، ولكن هناك العديد من الجبال التي يتراوح ارتفاعها من 1 إلى 10 كم. الغلاف الجوي لآيو مخلخل للغاية (إنه فراغ عمليًا)، لكن ذيلًا غازيًا يمتد خلف القمر الصناعي: تم اكتشاف إشعاع الأكسجين وبخار الصوديوم والكبريت - منتجات الانفجارات البركانية - على طول مدار آيو.

ثاني الأقمار الجليلية، أوروبا، أصغر قليلاً من حجم القمر، ويبلغ قطره 3130 كم، ومتوسط ​​كثافة المادة حوالي 3 جم/سم3. يتخلل سطح القمر الصناعي شبكة من الخطوط الفاتحة والداكنة: ويبدو أنها شقوق في القشرة الجليدية ناتجة عن العمليات التكتونية. ويتراوح عرض هذه الصدوع من عدة كيلومترات إلى مئات الكيلومترات، ويصل طولها إلى آلاف الكيلومترات. تتراوح تقديرات سمك القشرة الأرضية من بضعة كيلومترات إلى عشرات الكيلومترات. في أعماق أوروبا، يتم إطلاق طاقة تفاعل المد والجزر أيضًا، والتي تحافظ على الوشاح في شكل سائل - محيط تحت الجليدي، وربما دافئًا. وليس من المستغرب إذن أن يكون هناك افتراض حول إمكانية وجود أبسط أشكال الحياة في هذا المحيط. واستنادا إلى متوسط ​​كثافة القمر الصناعي، ينبغي أن تكون هناك صخور سيليكات تحت المحيط. نظرًا لوجود عدد قليل جدًا من الحفر في أوروبا، التي تتمتع بسطح أملس إلى حد ما، فإن عمر معالم هذا السطح البرتقالي البني يقدر بمئات الآلاف والملايين من السنين. تُظهر الصور عالية الدقة التي حصل عليها غاليليو حقولًا فردية غير منتظمة الشكل ذات تلال متوازية ممدودة ووديان تذكرنا بالطرق السريعة. في عدد من الأماكن، يتم تخصيص البقع الداكنة، على الأرجح، هذه رواسب مادة يتم إجراؤها من تحت الطبقة الجليدية.

وفقا للعالم الأمريكي ريتشارد جرينبيرج، لا ينبغي البحث عن ظروف الحياة على أوروبا في المحيط تحت الجليدي العميق، ولكن في العديد من الشقوق. وبسبب تأثير المد والجزر تضيق الشقوق بشكل دوري وتتسع إلى عرض 1 متر، وعندما يضيق الشق تنخفض مياه المحيط، وعندما يبدأ في التوسع يرتفع الماء على طوله إلى السطح تقريبًا. وتخترق أشعة الشمس سدادة الجليد التي تمنع وصول الماء إلى السطح، فتحمل الطاقة اللازمة للكائنات الحية.

أكبر قمر صناعي في نظام المشتري، جانيميد، يبلغ قطره 5268 كم، لكن متوسط ​​كثافته يبلغ ضعف كثافة الماء فقط؛ يشير هذا إلى أن حوالي 50% من كتلة القمر الصناعي عبارة عن جليد. تشير العديد من الفوهات التي تغطي مناطق بنية داكنة إلى عمر هذا السطح القديم، حوالي 3-4 مليار سنة. تتم تغطية المناطق الأحدث بأنظمة من الأخاديد المتوازية التي تتكون من مواد أخف وزنا أثناء عملية تمدد القشرة الجليدية. ويبلغ عمق هذه الأخاديد عدة مئات من الأمتار، وعرضها عشرات الكيلومترات، ويمكن أن يصل طولها إلى عدة آلاف من الكيلومترات. لا تحتوي بعض فوهات جانيميد على أنظمة أشعة ضوئية (شبيهة بالأنظمة القمرية) فحسب، بل تحتوي أحيانًا على أنظمة داكنة أيضًا.

يبلغ قطر كاليستو 4800 كم. واستنادًا إلى متوسط ​​كثافة القمر الصناعي (1.83 جم/سم3)، فمن المفترض أن يشكل الجليد المائي حوالي 60% من كتلته. ويقدر سمك القشرة الجليدية، مثل قشرة جانيميد، بعشرات الكيلومترات. كامل سطح هذا القمر الصناعي مليء بالحفر ذات الأحجام المختلفة. ليس لديها سهول واسعة أو أنظمة ثلم. الفوهات الموجودة في كاليستو لها عمود غير محدد المعالم وعمق ضحل. الميزة الفريدة للإغاثة هي هيكل متعدد الحلقات يبلغ قطره 2600 كم، ويتكون من عشر حلقات متحدة المركز. تصل درجة حرارة السطح عند خط استواء كاليستو إلى -120 درجة مئوية عند الظهر. تم اكتشاف أن القمر الصناعي له مجال مغناطيسي خاص به.

في 30 ديسمبر 2000، مر مسبار كاسيني بالقرب من كوكب المشتري في طريقه إلى زحل. وفي الوقت نفسه، تم إجراء عدد من التجارب في محيط "ملك الكواكب". كان أحدها يهدف إلى اكتشاف الأجواء النادرة جدًا للأقمار الصناعية الجليلية أثناء خسوفها لكوكب المشتري. وتمثلت تجربة أخرى في تسجيل الإشعاع الصادر عن الأحزمة الإشعاعية لكوكب المشتري. ومن المثير للاهتمام، بالتوازي مع عمل كاسيني، تم تسجيل نفس الإشعاع باستخدام التلسكوبات الأرضية من قبل تلاميذ المدارس والطلاب في الولايات المتحدة الأمريكية. تم استخدام نتائج أبحاثهم مع بيانات كاسيني.

نتيجة لدراسة الأقمار الصناعية الجليلية، تم طرح فرضية مثيرة للاهتمام مفادها أنه في المراحل الأولى من تطورها، أصدرت الكواكب العملاقة تدفقات هائلة من الحرارة إلى الفضاء. يمكن للإشعاع الصادر من كوكب المشتري أن يذيب الجليد على سطح ثلاثة أقمار غاليلية. في الرابع - كاليستو - لم يكن من المفترض أن يحدث هذا لأنه يبعد عن كوكب المشتري 2 مليون كيلومتر. ولهذا السبب يختلف سطحه كثيرًا عن أسطح الأقمار الصناعية الأقرب إلى الكوكب.

زحل

من بين الكواكب العملاقة، يتميز زحل بنظامه الحلقي الرائع. ومثل كوكب المشتري، فهو عبارة عن كرة ضخمة سريعة الدوران تتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم السائلين. يدور زحل حول الشمس على مسافة 10 مرات أبعد من الأرض، ويكمل مدارًا كاملاً في مدار دائري تقريبًا كل 29.5 عامًا. زاوية ميل المدار على مستوى مداره هي 2 درجة فقط، بينما يميل المستوى الاستوائي لزحل بمقدار 27 درجة على مستوى مداره، لذا فإن تغير الفصول متأصل في هذا الكوكب.

يعود اسم زحل إلى النظير الروماني للعملاق القديم كرونوس، ابن أورانوس وغايا. هذا ثاني أكبر كوكب يبلغ حجمه 800 مرة حجم الأرض وأكبر 95 مرة في الكتلة. ومن السهل حساب أن متوسط ​​كثافته (0.7 جم/سم3) أقل من كثافة الماء، وهو منخفض بشكل فريد بالنسبة لكواكب النظام الشمسي. يبلغ نصف القطر الاستوائي لزحل على طول الحد العلوي للطبقة السحابية 60270 كم، ونصف القطر القطبي أقل بعدة آلاف من الكيلومترات. فترة دوران زحل هي 10 ساعات و 40 دقيقة. يحتوي الغلاف الجوي لزحل على 94% هيدروجين و6% هيليوم (من حيث الحجم).

نبتون

تم اكتشاف نبتون عام 1846 نتيجة للتنبؤ النظري الدقيق. بعد دراسة حركة أورانوس، قرر عالم الفلك الفرنسي لو فيرييه أن الكوكب السابع يتأثر بجاذبية جسم غير معروف بنفس الكتلة، وقام بحساب موقعه. واسترشادًا بهذه التوقعات، اكتشف الفلكيان الألمانيان هالي وداريست نبتون، وتبين لاحقًا أنه بدءًا من غاليليو، لاحظ علماء الفلك موقع نبتون على الخرائط، لكنهم أخطأوا في اعتباره نجمًا.

نبتون هو رابع الكواكب العملاقة، سمي على اسم إله البحار في الأساطير القديمة. يبلغ نصف قطر نبتون الاستوائي (24.764 كم) ما يقرب من 4 أضعاف نصف قطر الأرض، وكتلة نبتون أكبر 17 مرة من كوكبنا. يبلغ متوسط ​​كثافة نبتون 1.64 جم/سم3. يدور حول الشمس على مسافة 4.5 مليار كيلومتر (30 وحدة فلكية)، ويكمل دورة كاملة خلال 165 سنة أرضية تقريبًا. يميل المستوى المداري للكوكب بمقدار 1.8 درجة على مستوى مسير الشمس. ميل خط الاستواء على المستوى المداري هو 29.6 درجة. نظرًا لبعده الكبير عن الشمس، فإن الإضاءة على نبتون أقل بـ 900 مرة من الإضاءة على الأرض.

كشفت البيانات التي نقلتها مركبة فوييجر 2، والتي مرت على مسافة 5000 كيلومتر من طبقة سحابة نبتون في عام 1989، عن تفاصيل الغطاء السحابي للكوكب. يتم التعبير عن الخطوط الموجودة على نبتون بشكل ضعيف. بقعة مظلمة كبيرة بحجم كوكبنا، تم اكتشافها في نصف الكرة الجنوبي لنبتون، هي عبارة عن إعصار مضاد عملاق يكمل ثورة كل 16 يومًا أرضيًا. هذه منطقة ذات ضغط مرتفع ودرجة حرارة عالية. على عكس البقعة الحمراء الكبيرة على كوكب المشتري، التي تنجرف بسرعة 3 م/ث، تتحرك البقعة المظلمة الكبيرة على نبتون غربًا بسرعة 325 م/ث. بقعة مظلمة ذات حجم أصغر تقع عند درجة 74 جنوبا. ش.، في أسبوع تحولت 2000 كم إلى الشمال. كما تميز تشكيل خفيف في الجو، يسمى "السكوتر"، بحركته السريعة إلى حد ما. وفي بعض الأماكن تصل سرعة الرياح في الغلاف الجوي لنبتون إلى 400-700 م/ث.

مثل الكواكب العملاقة الأخرى، يتكون الغلاف الجوي لنبتون في الغالب من الهيدروجين. ويشكل الهيليوم حوالي 15%، والميثان 1%. تتوافق طبقة السحابة المرئية مع ضغط قدره 1.2 بار. من المفترض أنه يوجد في قاع الغلاف الجوي النبتوني محيط من الماء مشبع بأيونات مختلفة. يبدو أن كميات كبيرة من الميثان موجودة في أعماق الغلاف الجليدي للكوكب. حتى عند درجات حرارة تصل إلى آلاف الدرجات، عند ضغط 1 ملي بار، يمكن لخليط من الماء والميثان والأمونيا أن يشكل جليدًا صلبًا. من المحتمل أن يمثل الوشاح الجليدي الساخن 70% من كتلة الكوكب. وفقًا للحسابات، يجب أن ينتمي حوالي 25٪ من كتلة نبتون إلى قلب الكوكب، الذي يتكون من أكاسيد السيليكون والمغنيسيوم والحديد ومركباته، بالإضافة إلى الصخور. يظهر نموذج للبنية الداخلية للكوكب أن الضغط في مركزه يبلغ حوالي 7 مليبار، ودرجة الحرارة حوالي 7000 كلفن. وعلى عكس أورانوس، فإن تدفق الحرارة من أعماق نبتون أكبر بثلاث مرات تقريبًا من الحرارة الواردة من أعماقه. الشمس. ترتبط هذه الظاهرة بإطلاق الحرارة أثناء التحلل الإشعاعي للمواد ذات الوزن الذري العالي.

المجال المغناطيسي لنبتون هو نصف المجال المغناطيسي لأورانوس. الزاوية بين محور ثنائي القطب المغناطيسي ومحور دوران نبتون هي 47 درجة. يتم إزاحة مركز ثنائي القطب مسافة 6000 كيلومتر إلى نصف الكرة الجنوبي، وبالتالي فإن الحث المغناطيسي في القطب المغناطيسي الجنوبي أعلى بعشر مرات منه في الشمال.

تتشابه حلقات نبتون عمومًا مع حلقات أورانوس، مع الاختلاف الوحيد وهو أن المساحة الإجمالية للمادة في حلقات نبتون أقل بـ 100 مرة من حلقات أورانوس. تم اكتشاف أقواس فردية من الحلقات المحيطة بنبتون أثناء احتجاب النجوم بواسطة الكوكب. تظهر صور فوييجر 2 حول نبتون تشكيلات مفتوحة تسمى الأقواس. وهي تقع على حلقة خارجية متواصلة ذات كثافة منخفضة. ويبلغ قطر الحلقة الخارجية 69.2 ألف كيلومتر، ويبلغ عرض الأقواس حوالي 50 كيلومتراً. أما الحلقات الأخرى التي تقع على مسافات من 61.9 ألف كيلومتر إلى 62.9 ألف كيلومتر فهي مغلقة. أثناء الملاحظات من الأرض، بحلول منتصف القرن العشرين، تم العثور على قمرين صناعيين لنبتون - تريتون ونيريد. واكتشفت فوييجر 2 6 أقمار صناعية أخرى يتراوح حجمها من 50 إلى 400 كم وأوضحت أقطار تريتون (2705 كم) ونيريد (340 كم). في 2002-03 خلال عمليات الرصد من الأرض، تم اكتشاف 5 أقمار صناعية أخرى لنبتون.

يدور تريتون، أكبر أقمار نبتون، حول الكوكب على مسافة 355 ألف كيلومتر بفترة حوالي 6 أيام في مدار دائري يميل بزاوية 23 درجة على خط استواء الكوكب. علاوة على ذلك، فهو القمر الصناعي الوحيد لنبتون الذي يتحرك في مداره في الاتجاه المعاكس. تتزامن فترة الدوران المحوري لتريتون مع الفترة المدارية. متوسط ​​كثافة تريتون هو 2.1 جرام/سم3. درجة حرارة السطح منخفضة جداً (38 كلفن). في صور الأقمار الصناعية، يظهر معظم سطح تريتون كسهل به العديد من الشقوق، مما يجعله يشبه قشرة البطيخ. القطب الجنوبي محاط بغطاء قطبي خفيف. تم اكتشاف العديد من المنخفضات التي يتراوح قطرها بين 150 و 250 كم في السهل. ومن المحتمل أن القشرة الجليدية للقمر الصناعي قد تم إعادة تشكيلها عدة مرات نتيجة للنشاط التكتوني وسقوط النيزك. يبدو أن لدى تريتون نواة صخرية يبلغ نصف قطرها حوالي 1000 كيلومتر. ويفترض أن القشرة الجليدية التي يبلغ سمكها حوالي 180 كيلومترا تغطي محيطا مائيا يبلغ عمقه حوالي 150 كيلومترا، مشبعا بالأمونيا والميثان والأملاح والأيونات. يتكون الغلاف الجوي الرقيق لتريتون في معظمه من النيتروجين، مع كميات صغيرة من الميثان والهيدروجين. الثلج الموجود على سطح تريتون هو صقيع نيتروجيني. ويتكون الغطاء القطبي أيضًا من صقيع النيتروجين. التكوينات المذهلة التي تم تحديدها على الغطاء القطبي عبارة عن بقع داكنة ممتدة إلى الشمال الشرقي (تم العثور على حوالي خمسين منها). وتبين أنها ينابيع غازية، يصل ارتفاعها إلى 8 كيلومترات، ثم تتحول إلى أعمدة تمتد لنحو 150 كيلومتراً.

على عكس الأقمار الداخلية الأخرى، يتحرك نيريد في مدار طويل للغاية، مع انحراف مركزي (0.75) يشبه مدار المذنبات.

بلوتو

واعتبر بلوتو، بعد اكتشافه عام 1930، أصغر كوكب في المجموعة الشمسية. في عام 2006، بقرار من الاتحاد الفلكي الدولي، تم حرمانه من حالة الكوكب الكلاسيكي وأصبح النموذج الأولي لفئة جديدة من الكائنات - الكواكب القزمة. وحتى الآن، تضم مجموعة الكواكب القزمة أيضًا كويكب سيريس والعديد من الأجسام المكتشفة مؤخرًا في حزام كويبر، خارج مدار نبتون؛ واحد منهم أكبر من بلوتو. ولا شك أنه سيتم العثور على أجسام أخرى مماثلة في حزام كويبر؛ لذلك قد يكون هناك الكثير من الكواكب القزمة في النظام الشمسي.

يدور بلوتو حول الشمس كل 245.7 سنة. وفي وقت اكتشافه، كان بعيدًا تمامًا عن الشمس، ويحتل مكان الكوكب التاسع في النظام الشمسي. لكن اتضح أن مدار بلوتو لديه انحراف كبير، لذلك في كل دورة مدارية يكون أقرب إلى الشمس من نبتون لمدة 20 عامًا. في نهاية القرن العشرين، كانت هناك مثل هذه الفترة: في 23 يناير 1979، عبر بلوتو مدار نبتون، بحيث كان أقرب إلى الشمس وتحول رسميًا إلى الكوكب الثامن. وظل على هذا الوضع حتى 15 مارس 1999. بعد أن مر عبر نقطة الحضيض في مداره (29.6 وحدة فلكية) في سبتمبر 1989، يتحرك بلوتو الآن بعيدًا نحو الأوج (48.8 وحدة فلكية)، والذي سيصل إليه في عام 2112، وسيكمله. أول ثورة كاملة حول الشمس بعد اكتشافها فقط في عام 2176.

لفهم اهتمام علماء الفلك ببلوتو، علينا أن نتذكر تاريخ اكتشافه. في بداية القرن العشرين، لاحظ علماء الفلك، من خلال مراقبة حركة أورانوس ونبتون، بعض الغرابة في سلوكهما، واقترحوا أنه يوجد وراء مدارات هذه الكواكب مدار آخر غير مكتشف، تؤثر جاذبيته على حركة الكواكب المعروفة. الكواكب العملاقة. حتى أن علماء الفلك قد حسبوا الموقع المفترض لهذا الكوكب -"الكوكب X" - وإن لم يكن بثقة كبيرة. وبعد بحث طويل، اكتشف عالم الفلك الأمريكي كلايد تومبو في عام 1930 الكوكب التاسع، الذي سمي على اسم إله العالم السفلي - بلوتو. ومع ذلك، كان هذا الاكتشاف عرضيًا على ما يبدو: فقد أظهرت القياسات اللاحقة أن كتلة بلوتو صغيرة جدًا بحيث لا تؤثر جاذبيتها بشكل كبير على حركة نبتون، وخاصةً أورانوس. تبين أن مدار بلوتو أكثر استطالة بكثير من مدار الكواكب الأخرى، ويميل بشكل ملحوظ (17 درجة) إلى مسير الشمس، وهو أيضًا ليس نموذجيًا للكواكب. يميل بعض علماء الفلك إلى اعتبار بلوتو كوكبًا "خاطئًا"، أشبه بالستيرويد أو قمر نبتون المفقود. ومع ذلك، فإن بلوتو لديه أقمار صناعية خاصة به، وفي بعض الأحيان يكون هناك غلاف جوي عندما يتبخر الجليد الذي يغطي سطحه في منطقة الحضيض الشمسي من المدار. بشكل عام، تمت دراسة بلوتو بشكل سيء للغاية، لأنه لم يصل إليه أي مسبار بعد؛ وحتى وقت قريب، لم تكن هناك حتى مثل هذه المحاولات. لكن في يناير/كانون الثاني 2006، انطلقت المركبة الفضائية نيو هورايزنز (ناسا) نحو بلوتو، والتي من المفترض أن تحلق بالقرب من الكوكب في يوليو/تموز 2015.

ومن خلال قياس شدة ضوء الشمس المنعكس عن بلوتو، توصل علماء الفلك إلى أن السطوع الظاهري للكوكب يتغير بشكل دوري. تم اعتبار هذه الفترة (6.4 يومًا) هي فترة الدوران المحوري لبلوتو. في عام 1978، لفت عالم الفلك الأمريكي ج. كريستي الانتباه إلى الشكل غير المنتظم لصورة بلوتو في الصور الملتقطة بأفضل دقة زاوية: غالبًا ما كانت بقعة ضبابية من الصورة تطمس النتوء على جانب واحد؛ تغير موقفها أيضًا بفترة 6.4 يومًا. خلص كريستي إلى أن بلوتو لديه قمر صناعي كبير إلى حد ما، والذي أطلق عليه اسم شارون على اسم الملاح الأسطوري الذي نقل أرواح الموتى على طول الأنهار إلى مملكة الموتى تحت الأرض (حاكم هذه المملكة، كما هو معروف، كان بلوتو). يظهر شارون إما من الشمال أو من الجنوب من بلوتو، لذلك أصبح من الواضح أن مدار القمر الصناعي، مثل محور دوران الكوكب نفسه، يميل بقوة على مستوى مداره. وأظهرت القياسات أن الزاوية بين محور دوران بلوتو ومستوى مداره تبلغ حوالي 32 درجة، وأن الدوران عكسي. يقع مدار شارون في المستوى الاستوائي لكوكب بلوتو. وفي عام 2005، تم اكتشاف قمرين صناعيين صغيرين آخرين - هيدرا ونيكس، يدوران في مدار أبعد من شارون، ولكن في نفس المستوى. وهكذا فإن بلوتو وأقماره تشبه أورانوس الذي يدور "مستلقيا على جانبه".

وتتزامن فترة دوران شارون البالغة 6.4 يومًا مع فترة حركته حول بلوتو. مثل القمر، يواجه شارون الكوكب دائمًا بجانب واحد. وهذا أمر طبيعي بالنسبة لجميع الأقمار الصناعية التي تتحرك بالقرب من الكوكب. شيء آخر يثير الدهشة - بلوتو أيضًا يواجه شارون دائمًا بنفس الجانب؛ وبهذا المعنى فإنهم متساوون. يعد بلوتو وشارون نظامًا ثنائيًا فريدًا، ومضغوطًا جدًا ولديه نسبة كتلة عالية غير مسبوقة من القمر الصناعي إلى الكوكب (1: 8). فالنسبة بين كتلتي القمر والأرض مثلا هي 1:81، والكواكب الأخرى لها نسب مماثلة أصغر بكثير. في الأساس، بلوتو وشارون كوكبان قزمان.

تم الحصول على أفضل الصور لنظام بلوتو-شارون بواسطة تلسكوب هابل الفضائي. ومنهم أمكن تحديد المسافة بين القمر الصناعي والكوكب، والتي تبين أنها تبلغ حوالي 19400 كيلومتر فقط. وباستخدام خسوفات النجوم لبلوتو، وكذلك الخسوفات المتبادلة للكوكب بواسطة قمره الصناعي، أمكن توضيح أحجامها: يبلغ قطر بلوتو، حسب التقديرات الحديثة، 2300 كيلومتر، وقطر شارون 1200 كيلومتر. يتراوح متوسط ​​كثافة بلوتو من 1.8 إلى 2.1 جم/سم 3، ويتراوح متوسط ​​كثافة شارون من 1.2 إلى 1.3 جم/سم 3. ويبدو أن البنية الداخلية لبلوتو، المكونة من صخور وجليد مائي، تختلف عن بنية شارون، التي تشبه إلى حد كبير الأقمار الجليدية للكواكب العملاقة. سطح شارون أغمق بنسبة 30% من سطح بلوتو. يختلف لون الكوكب والقمر الصناعي أيضًا. على ما يبدو، أنها تشكلت بشكل مستقل عن بعضها البعض. أظهرت الملاحظات أن سطوع بلوتو يزداد بشكل ملحوظ عند الحضيض الشمسي لمداره. أعطى هذا سببًا لافتراض ظهور جو مؤقت في بلوتو. أثناء احتجاب النجم من قبل بلوتو في عام 1988، انخفض سطوع هذا النجم تدريجيًا على مدار عدة ثوانٍ، مما أدى أخيرًا إلى إثبات أن بلوتو يمتلك غلافًا جويًا. مكونه الرئيسي هو على الأرجح النيتروجين، وقد تشمل المكونات الأخرى الميثان والأرجون والنيون. ويقدر سمك الطبقة الضبابية بـ 45 كم، وسمك الغلاف الجوي نفسه 270 كم. يجب أن يختلف محتوى الميثان اعتمادًا على موقع بلوتو في المدار. مر بلوتو بالحضيض الشمسي في عام 1989. وتظهر الحسابات أن جزءًا من رواسب الميثان والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون المتجمد الموجودة على سطحه على شكل جليد والصقيع، عندما يقترب الكوكب من الشمس، يمر إلى الغلاف الجوي. تبلغ درجة حرارة سطح بلوتو القصوى 62 كلفن. ويبدو أن سطح شارون يتكون من جليد الماء.

إذن، بلوتو هو الكوكب الوحيد (وإن كان قزمًا) الذي يظهر ويختفي غلافه الجوي، مثل غلاف المذنب أثناء حركته حول الشمس. باستخدام تلسكوب هابل الفضائي في مايو 2005، تم اكتشاف قمرين صناعيين جديدين للكوكب القزم بلوتو، وهما نيكتا وهيدرا. وتقع مدارات هذه الأقمار خارج مدار شارون. ويبعد نيكس عن بلوتو حوالي 50 ألف كيلومتر، وعن هيدرا حوالي 65 ألف كيلومتر. تم تصميم مهمة نيوهورايزنز، التي تم إطلاقها في يناير 2006، لدراسة المناطق المحيطة ببلوتو وحزام كويبر.

الاكتشافات العلمية تتم في كل وقت. ويتم على مدار العام نشر عدد كبير من التقارير والمقالات حول مواضيع مختلفة، كما يتم إصدار آلاف براءات الاختراع للاختراعات الجديدة. ومن بين كل هذا، يمكن العثور على بعض الإنجازات المذهلة حقًا. تعرض هذه المقالة عشرة من الاكتشافات العلمية الأكثر إثارة للاهتمام والتي تم إجراؤها في النصف الأول من عام 2016.

1. أدت طفرة جينية صغيرة حدثت قبل 800 مليون سنة إلى ظهور أشكال الحياة متعددة الخلايا

تشير الأبحاث إلى أن الجزيء القديم، GK-PID، هو المسؤول عن تطور الكائنات وحيدة الخلية إلى كائنات متعددة الخلايا منذ حوالي 800 مليون سنة. لقد وجد أن جزيء GK-PID يعمل بمثابة "كاربين جزيئي": فهو يجمع الكروموسومات معًا ويثبتها على الجدار الداخلي لغشاء الخلية عند حدوث الانقسام. وهذا يسمح للخلايا بالتكاثر بشكل صحيح وعدم التحول إلى خلايا سرطانية.

يشير اكتشاف مثير إلى أن الإصدار القديم من GK-PID تصرف بشكل مختلف في الماضي عما هو عليه الآن. يرجع سبب تحولها إلى "كاربين جيني" إلى طفرة جينية صغيرة أعادت إنتاج نفسها. لقد اتضح أن ظهور أشكال الحياة متعددة الخلايا هو نتيجة طفرة واحدة يمكن تحديدها.

2. اكتشاف عدد أولي جديد

في يناير 2016، اكتشف علماء الرياضيات عددًا أوليًا جديدًا كجزء من مشروع "البحث الكبير عن أعداد ميرسين الأولية على الإنترنت"، وهو مشروع حوسبة تطوعي واسع النطاق للبحث عن أعداد ميرسين الأولية. هذا هو 2^74,207,281 - 1.

ربما ترغب في توضيح سبب إنشاء مشروع "Great Internet Mersenne Prime Search". يستخدم التشفير الحديث أرقام ميرسين الأولية (يُعرف إجمالي 49 رقمًا من هذا القبيل)، بالإضافة إلى الأعداد المركبة لفك تشفير المعلومات. "2^74,207,281 - 1" هو حاليًا أطول عدد أولي موجود (وهو أطول بحوالي 5 ملايين رقم من سابقه). يبلغ إجمالي عدد الأرقام التي يتكون منها العدد الأولي الجديد حوالي 24,000,000، لذا فإن "2^74,207,281 - 1" هي الطريقة العملية الوحيدة لتدوينه على الورق.

3. اكتشاف كوكب تاسع في النظام الشمسي

حتى قبل اكتشاف بلوتو في القرن العشرين، افترض العلماء أن هناك كوكبًا تاسعًا، وهو الكوكب X، يقع خلف مدار نبتون، وكان هذا الافتراض بسبب التجمعات الثقالية، والتي لا يمكن أن تنتج إلا عن جسم ضخم. وفي عام 2016، قدم باحثون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا دليلا على وجود كوكب تاسع - ذو فترة مدارية تبلغ 15 ألف سنة - موجود بالفعل.

وفقًا لعلماء الفلك الذين توصلوا إلى هذا الاكتشاف، هناك "احتمال بنسبة 0.007٪ فقط (1 من 15000) أن يكون التجمع محض صدفة". وفي الوقت الحالي، يظل وجود الكوكب التاسع افتراضيا، لكن علماء الفلك قدروا أن مداره ضخم. إذا كان الكوكب X موجودا بالفعل، فهو يزن حوالي 2-15 مرة أكثر من الأرض ويقع على مسافة 600-1200 وحدة فلكية من الشمس. الوحدة الفلكية تساوي 150.000.000 كيلومتر؛ وهذا يعني أن الكوكب التاسع يبعد عن الشمس 240,000,000,000 كيلومتر.

4. تم اكتشاف طريقة أبدية تقريبًا لتخزين البيانات

عاجلاً أم آجلاً، يصبح كل شيء قديمًا، وفي الوقت الحالي لا توجد طريقة تسمح لك بتخزين البيانات على جهاز واحد لفترة طويلة حقًا. أم أنها موجودة؟ في الآونة الأخيرة، قام علماء من جامعة ساوثامبتون باكتشاف مذهل. لقد استخدموا الزجاج ذو البنية النانوية لإنشاء عملية تسجيل واسترجاع البيانات بنجاح. وجهاز التخزين عبارة عن قرص زجاجي صغير بحجم العملة المعدنية من فئة 25 سنتا، يمكنه تخزين 360 تيرابايت من البيانات، ولا يتأثر بدرجات الحرارة المرتفعة (حتى 1000 درجة مئوية). يبلغ متوسط ​​مدة صلاحيته في درجة حرارة الغرفة حوالي 13.8 مليار سنة (تقريبًا في نفس الوقت الذي كان فيه الكون موجودًا).

تتم كتابة البيانات على الجهاز باستخدام ليزر فائق السرعة باستخدام نبضات ضوئية قصيرة ومكثفة. يتكون كل ملف من ثلاث طبقات من النقاط ذات البنية النانوية، والتي تقع على مسافة 5 ميكرومتر فقط من بعضها البعض. تتم قراءة البيانات بخمسة أبعاد بفضل الترتيب ثلاثي الأبعاد للنقاط ذات البنية النانوية، بالإضافة إلى حجمها واتجاهها.

5. الأسماك العمياء التي يمكنها "المشي على الجدران" تظهر أوجه تشابه مع الفقاريات ذات الأرجل الأربعة

على مدار الـ 170 عامًا الماضية، اكتشف العلم أن الفقاريات التي عاشت على الأرض تنحدر من الأسماك التي سبحت في بحار الأرض القديمة. ومع ذلك، اكتشف باحثون من معهد نيوجيرسي للتكنولوجيا أن الأسماك التايوانية العمياء، القادرة على "المشي على الجدران"، تتمتع بنفس السمات التشريحية التي تتمتع بها البرمائيات أو الزواحف.

يعد هذا اكتشافًا مهمًا للغاية من منظور التكيف التطوري، لأنه يمكن أن يساعد العلماء على فهم أفضل لكيفية تطور أسماك ما قبل التاريخ إلى رباعيات الأرجل التي تعيش على الأرض. يكمن الاختلاف بين الأسماك العمياء والأنواع الأخرى من الأسماك القادرة على التحرك على الأرض في مشيتها، التي توفر "دعم حزام الحوض" عند الارتفاع.

6. نجحت شركة SpaceX الخاصة في إنزال صاروخ عموديًا.

في القصص المصورة والرسوم المتحركة، عادة ما ترى الصواريخ تهبط على الكواكب والقمر بطريقة عمودية، ولكن في الواقع يعد القيام بذلك أمرًا صعبًا للغاية. تعمل الوكالات الحكومية مثل وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية على تطوير صواريخ إما تسقط في المحيط، حيث يتم استعادتها لاحقًا (باهظة الثمن)، أو تحترق عمدًا في الغلاف الجوي. إن القدرة على هبوط صاروخ عموديًا ستوفر مبلغًا لا يصدق من المال.

في 8 أبريل 2016، نجحت شركة سبيس إكس الخاصة في إنزال صاروخ عموديًا؛ تمكنت من القيام بذلك على متن سفينة بدون طيار تابعة لميناء فضائي مستقل. سيوفر هذا الإنجاز المذهل المال وكذلك الوقت بين عمليات الإطلاق.

بالنسبة للرئيس التنفيذي لشركة SpaceX، إيلون ماسك، ظل هذا الهدف يمثل أولوية لسنوات عديدة. وعلى الرغم من أن هذا الإنجاز يعود إلى مؤسسة خاصة، إلا أن تقنية الهبوط العمودي ستكون متاحة أيضًا للوكالات الحكومية مثل وكالة ناسا حتى تتمكن من التقدم بشكل أكبر في استكشاف الفضاء.

7. ساعدت عملية زرع إلكترونية رجلاً مشلولاً على تحريك أصابعه.

تمكن رجل أصيب بالشلل لمدة ست سنوات من تحريك أصابعه بفضل شريحة صغيرة مزروعة في دماغه.

وهذا بفضل الباحثين من جامعة ولاية أوهايو. وتمكنوا من إنشاء جهاز عبارة عن زرعة صغيرة متصلة بكم إلكتروني يتم ارتداؤه على ذراع المريض. يستخدم هذا الكم أسلاكًا لتحفيز عضلات معينة لتحفيز حركة الأصابع في الوقت الفعلي. وبفضل الشريحة، تمكن الرجل المشلول من تشغيل اللعبة الموسيقية "Guitar Hero"، مما أثار مفاجأة كبيرة للأطباء والعلماء الذين شاركوا في المشروع.

8. الخلايا الجذعية المزروعة في أدمغة مرضى السكتة الدماغية تسمح لهم بالمشي مرة أخرى

في تجربة سريرية، قام باحثون من كلية الطب بجامعة ستانفورد بزراعة خلايا جذعية بشرية معدلة مباشرة في أدمغة ثمانية عشر مريضًا بالسكتة الدماغية. وكانت الإجراءات ناجحة، دون أي نتائج سلبية، باستثناء الصداع الخفيف الذي لوحظ لدى بعض المرضى بعد التخدير. في جميع المرضى، كانت فترة التعافي بعد السكتة الدماغية سريعة وناجحة للغاية. علاوة على ذلك، أصبح المرضى الذين كانوا يستخدمون الكراسي المتحركة في السابق قادرين على المشي بحرية مرة أخرى.

9. يمكن أن يتحول ثاني أكسيد الكربون الذي يتم ضخه في الأرض إلى حجر صلب

يعد احتجاز الكربون جزءًا مهمًا من الحفاظ على توازن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على الكوكب. عندما يحترق الوقود، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. وهذا هو أحد أسباب تغير المناخ العالمي. ربما اكتشف العلماء الأيسلنديون طريقة لإبعاد الكربون عن الغلاف الجوي والمساهمة في ظاهرة الاحتباس الحراري.

وقاموا بضخ ثاني أكسيد الكربون إلى الصخور البركانية، مما أدى إلى تسريع العملية الطبيعية لتحويل البازلت إلى كربونات، والتي تصبح بعد ذلك حجرًا جيريًا. وتستغرق هذه العملية عادة مئات الآلاف من السنين، لكن العلماء الأيسلنديين تمكنوا من اختصارها إلى عامين. يمكن تخزين الكربون المحقون في التربة تحت الأرض أو استخدامه كمواد بناء.

10. الأرض لديها قمر ثان

اكتشف علماء ناسا كويكبًا موجودًا في مدار الأرض، وبالتالي فهو ثاني قمر صناعي دائم للأرض. هناك العديد من الأجسام في مدار كوكبنا (محطات فضائية، أقمار صناعية، إلخ)، لكننا لا نستطيع رؤية سوى قمر واحد. ومع ذلك، في عام 2016، أكدت وكالة ناسا وجود 2016 HO3.

الكويكب بعيد عن الأرض ويخضع لتأثير جاذبية الشمس أكثر من كوكبنا، لكنه يدور حول مداره. 2016 HO3 أصغر بكثير من القمر: يبلغ قطره 40-100 متر فقط.

وفقًا لبول تشوداس، مدير مركز دراسات الأجسام القريبة من الأرض التابع لناسا، فإن 2016 HO3، الذي كان شبه قمر صناعي للأرض لأكثر من قرن من الزمان، سيغادر مدار كوكبنا في غضون بضعة قرون.