تفاوت سن در سيارات منظومه شمسي

اسماعيل مروجي

(شنبه 18 شهريور 1385)

اگر تا کنون به اعداد
ارائه شده در نرم افزار هاي محاسباتي
براي تعيين سن شما در سيارات منظومه
شمسي توجه کرده باشيد،مشاهده مي کنيد
که سن شما در سيارات مختلف با هم متفاوت
است. شايد اين پرسش ها به ذهن شما خطور
کند که به راستي زمان چيست ؟ و معيار
سنجش آن چگونه مي باشد؟ روز و يا سال چه
مفهومي دارند؟

سياره زمين همواره در جهات مختلف
در حرکت است.اما دو نوع از حرکات آن
داراي اهميت ويژه اي مي باشند.اين دو
حرکت عبارتند از :

1. چرخش زمين به دور
محور فرضي خود(حرکت وضعي).

2. گردش سالانه
زمين به دور خورشيد (حرکت انتقالي).

چرخش
زمين به دور محور فرضي خود

چرخش زمين به
دور محور خود روز را پديد مي آورد به
بيان ديگر ما روز را چنين تعريف مي
نماييم:يک روز مدت زماني است که طول مي
کشد تا زمين يک دور کامل (از يک نيم روز
تا نيم روز بعدي) به دور خود بگردد.از
مدت ها پيش براي هر شبانه روز از لحاظ
زماني واحد هايي دقيق تري نيز در نظر
گرفته شده است.براي نمونه يک روز 24 ساعت
است و هر ساعت 60 دقيقه و هر دقيقه 60
ثانيه.

براي هيچ
سياره اي به صورت واحد، قانون خاصي براي
مدت زمان و همچنين سرعت چرخش به دور
محور
وجود ندارد و سرعت چرخش آن بسته به
اسپين(تنيدگي) موجود در مواد اوليه
تشکيل دهنده سياره مي باشد.براي نمونه
سياره عظيم مشتري به دليل فراواني
اسپين هر 10 ساعت يک بار به دور محور خود
مي گردد، اين در حالي است که سياره
نسبتا کوچکي مانند زهره براي هر يک بار
چرخش به دور محور خود 243 روز زميني ،زمان
نياز دارد.

مدت زماني که زمين صرف گردش
کامل به دور خورشيد مي نمايد، يک سال
زميني را پديد مي آورد.

همه ما در دوران تحصيل ياد گرفته ايم
که سيارات با سرعت هاي مختلفي به دور
خورشيد مي گردند، در حالي که زمان چرخش
زمين در مدار خود به دور خورشيد در حدود
365 روز ( سال زميني) مي باشد، نزديک ترين
سياره به خورشيد،عطارد هر 88 روز زميني
يک بار به دور خورشيد مي گردد.سال پلوتن
هم به عنوان يک سياره کوتوله برابر با 248
سال زميني است.

در جدول زير مدت زمان گردش
وضعي(حرکت به دور محور= روز) و گردش
انتقالي(حرکت به دور خورشيد= سال)با
توجه به معيار روز و سال زميني ارائه
شده است.

سياره

مدت زمان گردش
وضعي

مدت
زمان گردش انتقالي

عطارد

58.6
روز

87.97
روز

زهره

243 روز

224.7 روز

زمين

0.99 روز

365.26 روز

مريخ

1.03 روز

1.88 سال

مشتري

0.41 روز

11.86 سال

زحل

0.45
روز

29.46
سال

اورانوس

0.72 روز

84.01 سال

نپتون

0.67 روز

164.79 سال

با کمي دقت به آساني
در مي يابيم که هر چه به خورشيد نزديک تر
شويم سرعت گردش سيارات افزايش مي يابد و
در نتيجه سال کوتاه تري دارند و
بالعکس.

دليل اين تفاوت ها چيست؟

حال
از ديد دقيق تري اين موضوع را بررسي مي
کنيم.

براي يافتن
پاسخ اين پرسش بايد به گذشته سفر کنيم
به زمان گاليله.البته قصد نداريم زندگي
و يا فعاليت هاي او را بررسي کنيم،بلکه
مي خواهيم با يکي از دانشمندان هم دوره
او يعني يو هانس کپلر (1630-1571) آشنا شويم.
کپلر براي مدت کوتاهي با اختر شناس
برجسته، تيکو براهه همکار بود. براهه يک
منجم بسيار دقيق بود ولي متاسفانه در آن
زمان توانايي آناليز رياضي داده هاي
خود را نداشت.پس از مرگ وي در سال 1601
ميلادي ، کپلر دوباره مشاهدات و داده
هايي که براهه جمع آوري کرده بود را
مورد بررسي قرار داد.مشاهدات تيکو
براهه پيرامون حرکت سيارات تا پيش از
اختراع تلسکوپ از دقيق ترين داده هاي
زمان خود بود.

يوهانس کپلر تيکو
براهه

پس از مدتي کپلر دريافت که
سيارات بر مدار هاي دايره اي به دور
خورشيد نمي گردند،بلکه مدار هاي بيضي
گون را مي پيمايند.هر بيضي داراي دو
کانون مي باشد و خورشيد در يکي از اين
کانون ها قرار دارد. او همچنين کشف کرد
زماني که سيارات در حضيض خورشيدي به سر
مي برند سرعت حرکت آن ها نسبت به اوج
خورشيدي افزايش مي يابد. توجه داشته
باشيد که با افزايش فاصله سياره از
خورشيد از سرعت سياره کاسته شده و مدت
زمان گردش افزايش مي يابد.سرانجام پس از
گذشت سال ها کپلر دريافت که رابطه اي
بين
دوره تناوب سياره و فاصله متوسط آن از
خورشيد وجود دارد. همان طور که پيش از
اين نيز اشاره شد، دوره تناوب سياره مدت
زماني است که طول مي کشد تا سياره يک دور
کامل به دور خورشيد بگردد.قانون سوم
کپلر از اهميت ويژه اي برخوردار است.به
بيان ديگر مربع دوره هاي تناوب هر دو
سياره متناسب است با مکعب فواصل آنها از
خورشيد.

براي بررسي بيشتر مي توانيد
انيميشن حرکت مداري سياره به دور
خورشيد را مشاهده نماييد.

براي مشاهده نياز به نرم
افزار Quick Time Player داريد.

از اين
سه قانون به عنوان قوانين حرکت مداري
کپلر ياد مي شود که نماينگر نبوغ اين
دانشمند بزرگ مي باشد. امروزه از قوانين
کپلر براي پيش بيني حرکت سيارات،سيارک
ها،ستارگان دنباله دار ، ستارگان،
کهکشان ها و فضاپيما ها نيز استفاده مي
شود.

اگرچه کپلر
توانست اين قوانين را بيان کند ولي موفق
به يافتن دليلي قطعي و قانع کننده براي
آنها نشد.به عقيده او تاثيرات خورشيد بر
سيارات باعث بروز چنين رفتار هايي مي
شود.

پنجاه سال بعد دانشمند انگليسي
اسحاق
نيوتن با بهره گيري از قانون عام گرانش
توانست اين گونه رفتار ها را توجيه
نمايد.بر طبق اين قوانين هر جرم داراي
جاذبه مي باشد و هرچه که ميزان جرم
بيشتر باشد جاذبه نيز افزايش مي يابد.به
عبارت ديگر هر ذره اي در عالم ذره ديگر
را با نيرويي جذب مي نمايد، که اين نيرو
با حاصلضرب جرم ها متناسب است و با
مجذور
فاصله آن ها نسبت عکس دارد.

در رابطه بالا M
بزرگ جرم خورشيد و m کوچک جرم سياره
است.
r فاصله بين آنها مي باشد که به توان 2
رسيده و F نيروي گرانش است. در اين جا
فاصله بين دو جرم در مخرج کسر واقع شده
است زيرا با افزايش فاصله ميزان جاذبه
کاهش مي يابد،نيروي گرانش هيچ گاه صفر
نمي شود ،حتي اگر دو جرم در دور ترين
فاصله ممکن وجود داشته باشند. اين فرمول
براي اجرام ديگر نيز قابل استفاده
است.

براي دريافت نرم افزار محاسباتي
فارسي براي تعيين سن شما در سيارات
منظومه شمسي کليک کنيد.