JM Free Ebooks - шаблон joomla Форекс
Ҷумъа, 31 Августи 2018 05:31

Қонунҳои Кеплер. Сохтори Системаи офтобӣ

Муаллиф:

  Барои муайян кардани он, ки моддаҳои сайёраҳоро бавуҷудоварда пештар дар кадом ҳолат буданд, нақши қонунҳои ҳаракати сайёраҳо хеле муҳим аст. Тахмин мекунанд, ки аввалҳо дар наздикии ҳамвории экваторалии Офтоб абри газӣ мавҷуд буда, он то ба масофаҳои ҳозираи Системаи офтобӣ паҳн гардиду аз ин абр минбаъд сайёраҳо ва дигар ҷирмҳои Системаи офтобӣ ба вуҷуд омаданд. Имрӯз Система дорои як ситора, ҳашт сайёра бо радифҳояшон, наздики 460 000 астероид (маълумоти соли 2010), 700 кометаи дароздавр, 200 каметаи кӯтоҳдавр, миқдори зиёди метеорҳо (бояд гуфт, ки дар як шабонарӯз ба атмосфераи Замин ~100 млн. метеор ворид мешавад) ва чангу гази байнисайёравӣ мебошад.

  Ҳамин тавр, дар Системаи офтобӣ дар атрофи як ситора - Офтоб ҳашт сайёра: Уторид, Зуҳро, Замин, Миррих, Муштарӣ, Зуҳал, Уран ва Нептун аз рӯи мадорҳои муайян давр мезананд. Панҷтои аввалаи онҳо ҳанӯз аз замонҳои қадим маълум буданд ва халқҳои ҷудогона ба онҳо номҳои интихобии худро мегузоштанд. Дар адабиёти илмӣ номҳои гузоштаи римиҳо Меркурий (Уторид), Венера (Зуҳро), Марс (Миррих), Юпитер (Муштарӣ) ва Сатурн (Зуҳал) то ба имрӯз истифода мешаванд. Сайёраи Уранро 13 марти соли 1781 астроном В. Гершел кашф намуда, онро ба шарафи шоҳи Англия Георги III сайёраи «Георг» номид. Вале, астрономҳои дигар онро сайёраи «Гершел» ва соли 1850 И. Боде дар такя ба ривоятҳои атиқӣ ба сайёра номи «Уран» -ро гузошт. Ба қавле, сайёраи Нептунро соли 1846 астрономи фаронсавӣ Лавере «бо нӯги қалам» кашф намудааст. Дар асоси ҳисоби Лавере сайёраи номбурдаро И.Галле ва Г.Луи де Арре мушоҳида намуданд. Бояд қайд кард, ки Плутонро соли 1930 астрономи амрикоӣ Клайд Томбо (1906-1997) кашф намуд ва он то соли 2006 ба рӯйхати сайёраҳо шомил буд. Аз сабабе ки солҳои охир дар Системаи офтобӣ якчанд плутонмонандҳо (аз ҷумла радифаш Харрон) кашф гардиданд, дар яке аз ҷаласаҳои байналхалқии астрономӣ (дар шаҳри Венаи Австрия) Плутонро аз рӯхати сайёраҳо берун карданд.

Яке аз кашфиёти бузургтарини илми астрономия кашфи қонунҳои ҳаракати сайёраҳо мебошад, ки он ба номи ситорашиноси машҳури олмонӣ Иоганн Кеплер (1571-1630) пайванди ногусастанӣ дорад. Кеплер соли 1588 ба Донишгоҳи Тюбген дохил шуда, асрори илми нуҷумро дар ин донишгоҳ аз Михаил Местлин (яке аз пайравони Н.Коперник) омӯхтааст. Сипас, ба шаҳри Прага назди астрономи машҳури даниягӣ Тихо Браге (1531-1601) рафтааст. Кеплер соли 1609 дар заминаи тадқиқоти бистсолаи устоди худ Браге ва инчунин, ҳангоми омӯзиши даврзании сайёраи Миррих қонунҳои ҳаракати сайёраҳоро дар атрофи Офтоб муқаррар намуд: 

Қонуни якуми Кеплер: Ҳамаи сайёраҳо дар атрофи Офтоб аз рӯи мадори эллипсие давр мезананд, ки дар яке аз конун (фокус) - ҳояшон Офтоб ҷойгир аст.

Қонуни дуюми Кеплер: Радиус - веткори ҳар сайёра дар фосилаҳои баробари вақт масоҳатҳои баробарро мекашад.  

Қонуни сеюми Кеплер: Квадрати даври гардиши ситоравии сайёраҳо чун куби нимтири калони мадори онҳо нисбат дорад.

дар ин ҷо Т1,2 - даври гардиши ситоравии сайёра, а1,2 - таносубан нимтири хурд ва нимтири калони сайёра.

Ҳамин тариқ, қонуни якуми Кеплер бори дигар дурустии назарияи офтобмарказии Коперникро тасдиқ намуд. Қонуни дуюми вай бошад, миқдоран тағйир ёфтани суръати ҳаракати сайёраҳоро аз рӯи мадори эллипсӣ муайян мекунад. Инчунин, қонуни мазкур муайян менамояд, ки суръати даврзании сайёра дар атрофи Офтоб дар пригелий аз ҳама зиёд ва дар афелий аз ҳама кам аст. Нуқтаи ба Офтоб наздиктарини мадори сайёра пригелий ва нуқтаи аз Офтоб дуртарини мадори сайёра афелий ном дорад. Масалан, сайёраи Замин ҳангоми ҳаракат дар атрофи Офтоб ба пригелий рӯзҳои 3-4 январ ва ба афелий рӯзҳои 3-4 июн рафта мерасад. Қонуни сеюми Кеплер масофаҳои миёнаи сайёраҳоро аз Офтоб бо даврҳои ситорагиашон вобаста карда, имконият медиҳад, ки масофаҳои нисбии онҳо аз Офтоб ҳисоб карда шавад. Масофаи ҷойгиршавии сайёраҳо аз рӯи мадорҳояшон нисбат ба Офтоб ба ёрии формулаи Титсиус - Боде (соли 1766 Иоганн Титсиус ва соли 1772 Иоганн Боде новобаста аз ҳамдигар ҷойгиршавии сайёраҳоро аз рӯи қонунияти муайян нишон додаанд) муайян карда мешавад:

a = 0,1 · (3 · 2n + 4)

дар ин ҷо n нишондиҳандаест, ки аз рӯи қиматҳои он (n= - ¥, 0, 1, 2,…) масофа аз Офтоб то сайёра ҳисоб карда мешавад. Мисол, барои Уторид n=–¥, барои Зӯҳро n=0, барои Замин n=1, барои Миррих n=2, барои тасмаи астероидҳо n=3, барои Муштарӣ n=4, …

Вобаста ба масса, зичӣ, ҳаҷм ва дигар хосияташон ҳамаи сайёраҳои Системаи офтобиро ба ду гурӯҳ: сайёраҳои гурӯҳи Замин - Уторид, Зӯҳра, Замин, Миррих ва сайёраҳои азим - Муштарӣ, Зуҳал, Уран, Нептун ҷудо менамоянд. Илова бар ин, дар натиҷаи тадқиқоти ҳозиразамони астрономӣ муайян карда шудааст, ки сайёраҳои Уторид ва Зӯҳро радиф надоранд. Миқдори радифони сайёраҳои дигар низ дақиқ муайян карда шудааст: Замин - 1 радиф, Миррих - 2 радиф, Муштарӣ - 65 радиф, Зуҳал - 64 радиф, Уран - 27 радиф ва Нептун - 13 радиф.

Ҳамин тариқ, Системаи офтобӣ дар як қисми канории галактика ҷой гирифта, аз маркази галактика ~25 ҳаз. с.р. дур мебошад. Акнун дар такя ба гуфтаҳои боло, ба тавсифи умумии ҷирмҳои Ситемаи офтобӣ мепардозем:

Офтоб ситораи зарди қаторӣ ба шумор рафта, синну солаш ба 5 млрд. сол мерасад. Он ҷирми марказӣ ва аз ҳама массивноки Системаи офтобии мо мебошад. Аз ҷиҳати бузургӣ, гармӣ, нурафканӣ ва дигар тавсифҳояш ба гурӯҳи ситораҳои миёна дохил мешавад. Таркиби химиявии Офтобро 70% гидроген, 28% гелий ва 2% дигар элементҳо ташкил медиҳанд. Массаи гази чархзанандаи он 2,7 ∙ 1027 тонна буда, 99,87% - и массаи Системаи офтобиро ташкил менамояд. Массаи Офтоб аз массаи Замин 333 000 маротиба ва аз массаи ҷамъи сайёраҳо 750 маротиба калон мебошад. Диаметраш бошад, аз қутри Замин 109 маротиба калон буда, он ба 1 392 000 км мерасад. Радиуси Офтоб ба 696 000 км, массаи он ба 1,99 ∙ 1030 кг ва зичии мёнаи моддаҳо ба 1,41 г/см3 баробар мебошад. Ҳисобкуниҳои дақиқи муосир нишон медиҳанд, ки зичии газ дар маркази Офтоб ба 1,5 ∙ 105 кг/м3, фишор тақрибан ба 2,2 ∙ 1018 Па ва ҳарорат ба 15 млн дараҷа баробар аст.

Офтоб аз ҳисоби нурафканӣ ҳар дақиқа 240 млн. тонна массаи худро ба фазо мепартояд, ки дар маҷмуъ массаи он дар давоми як сол ба миқдори 132 ∙ 1012 тонна кам мешавад. Реаксияи термоядроиро дар дохили Офтоб соли 1938 астрофизики амрикоӣ Ганс Бете (1906 - 2005) кашф намудааст. Ҳамон энергияе, ки аз Офтоб ба Замин омада мерасад, асосан аз атмосфераи он меояд. Ҳарорат дар қабатҳои болоии атмосфера 60000000С мебошад. Коҳидани ҳарорат дар қабатҳои болоии атмосфера боиси он мегардад, ки дар спектри афканишоти офтобӣ рахҳои тираи фурӯбурд мушоҳида шаванд. Ин рахҳоро соли 1814 физики олмонӣ Йозеф Фраунгофер (1787-1826) кашф намудааст, ки имрӯз бо номи хатҳои фраунгоферӣ маълуманд. Ҳар дақиқа 180 МВт энергияи нурафкании Офтоб ба Замин омада мерасад.

Вобаста ба зичӣ, ҳарорат ва кӯчиши энергия Офтобро ба минтақаҳои пай дар пайи болоиҳамхобида ҷудо менамоянд: минтақаи ядроӣ, минтақаи шӯоӣ, минтақаи конвективӣ ва атмосферӣ. Дар ҳамин минтақаҳои сатҳи Офтоб доғҳоро мушоҳида кардан мумкин аст, ки пайдоиш ва зиёдшавии андозаи доғҳо аз як рӯз то якчанд моҳ давом мекунад. Ин доғҳо тақрибан дар давоми 11 сол як маротиба пайдо мешавад. Доғҳои Офтоб асосан аз тарафи шарқ ба самти ғарб ҳаракат мекунанд. Чунин тарзи ҳаракат дар атрофи тири меҳвар давр задани Офтобро нишон медиҳад. Калонтарин доғи Офтоб, ки андозааш 214 600 км2 аст, соли 1947 мушоҳида шудааст. Бояд қайд намуд, ки соли 1913 астрономи амрикоӣ Ҷ. Ҳейл тайфи доғҳои офтобиро омӯхта, дар Офтоб мавҷуд будани майдони магнитиро исбот кард. Вале, давраҳои хурӯҷи 10 - солаи офтобиро соли 1843 олими олмонӣ Швабе пешгӯӣ карда, соли 1852 Волф қимати аниқи онҳоро ҳисоб намуд (11,1 сол)...

  Уторид сайёраест, ки аз рӯи мадораш нисбат ба дигар сайёраҳо ба Офтоб наздик ҷойгир шудааст. Массаи он ба 3,3 ∙ 1023 кг, радиуси экваторӣ ба 2439 км, зичии миёнааш ба 5,44 г/см3 ва суръати миёнаи мадориаш ба 48 км/с баробар мебошад. Он аз Офтоб дар масофаи 58 млн. км дур ҷой гирифта, даври чархзаниаш дар атрофи меҳвар ба 58,64 ва даври гардишаш дар атрофи Офтоб ба 88 шабонарӯзи заминӣ баробар аст. Ҳарорати сатҳи Уторид дар нисфирӯзӣ то ба 620 К (+347°С) мерасад. Дар пригелий ин қимат ба 690 К (+417°С) расида, он шабона то ба 90 К (-183°С) поён мефарояд.

  Зуҳро дар осмон бо равшании зиёди худ аз ситораҳо фарқ карда, наздиктарин сайёра ба Замин мебошад. Массаи он ба 4,87 ∙ 1024 кг, радиуси экваторӣ ба 6051 км, зичии миёнааш ба 5,24 г/см3 ва суръати миёнаи мадориаш ба 35 км/с баробар аст. Даври гардишаш дар атрофи Офтоб ба 224,7 ва даври чархзаниаш дар атрофи меҳвараш ба 243 шабонарӯзи заминӣ рост меояд. Ҳарорати сатҳи Зуҳро ба 750 К (+477°С) мерасад. Массаи атмосфераи он 5 ∙ 1020 т буда, таркиби химиявии он аз 97% СО2, 2% N2 ва 1% буғи об ва дигар элементҳои атомҳои сабук иборат мебошад.

Замин (хонаи умеди мо) ягона сайёраест, ки дар он ҳаёт вуҷуд дорад. Массаи он ба 5,79 ∙ 1024 кг, радиуси экваторӣ ба 6378 км, зичии миёнааш ба 5,52 г/см3 ва суръати миёнаи мадориаш ба 29,8 км/с баробар мебошад. Майдони магнитии Замин ба 5 ∙ 10–5 Тл (ба шарафи физики сербӣ Никола Тесла (1856-1943)) баробар буда, бо дур шудан аз сатҳи он индуксияи майдон низ суст мегардад. Тадқиқи фазои кайҳонӣ нишон дод, ки атрофи Заминро минтақаи радиатсионӣ пӯшида гирафтааст. Қисми дохилии минтақаи радиатсионӣ аз сатҳи Замин тақрибан 500-600 км тӯл кашида, қисми берунии минтақа дар баландиҳои аз 1 то 5 км воқеъ гардидааст. Бояд гуфт, ки Замин нисбат ба дигар сайёраҳои Системаи офтобии мо пурратар омӯхта шудааст.

Миррих - «сайёраи сурх» - и Системаи офтобӣ аст, ки аз Офтоб дар масофаи 228 млн. км дур ҷойгир шудааст. Массаи он ба 6,42 ∙ 1023 кг, радиуси экваторӣ ба 3397 км, зичии миёнааш ба 3,94 г/см3 ва суръати миёнаи мадориаш ба 24 км/с баробар аст. Тамоюли тири чархзании Миррих бо мадор 650 буда, он дар атрофи тири меҳвараш дар давоми 24 соат як маротиба чарх мезанад. Ҳарорати нисфирӯзии қиёми тобистона аз 250-260 К (-230С - -13°С) зиёд намешавад. Ҳарорати баландтарини тобистона дар соати 1400-и рӯз ба 268 К (-5°С) расида, он дар ноҳияҳои экваторӣ 273 К (0°С) ва каме зиёдтар мешавад.

Муштарӣ - калонтарин сайёраи Системаи офтобӣ буда, аз Офтоб дар масофаи 779 млн км дур воқеъ гардидааст. Массаи он ба 1,9 ∙ 1027 кг, радиуси экваторӣ ба 71490 км, зичии миёнааш ба 1,27 г/см3 ва суръати миёнаи мадориаш ба 13 км/с баробар мебошад. Массаи Муштарӣ аз массаи Замин 318 ва радиуси экваториаш нисбат ба радиуси Замин 11,2 маротиба калон мебошад. Ҳарорати атмосферии Муштарӣ дар ҳама ҷо якхел набуда, он вобаста ба умқ зиёд мешавад. Дар сатҳи сайёра фишори он ба 2 ∙ 105 Па ва ҳарораташ ба 210 К (-63°С) мерасад. Таркиби атмосфераи Муштарӣ асосан аз Н2, NН3, СН4, С2Н2, ва Н2О иборат аст.

Зуҳал аз ҷиҳати андоза баъди Муштарӣ меистад ва аз Офтоб дар масофаи 1427 млн. км дур ҷойгир шудааст. Массаи он ба 5,69 ∙ 1026 кг, радиуси экваторӣ ба 60268 км, зичии миёнааш ба 0,69 г/см3 ва суръати миёнаи мадориаш ба 9,7 км/с баробар аст. Зуҳал дар байни дигар сайёраҳо бо ҳалқаҳои атрофи худ диққатҷалбкунанда мебошад. Суръати ҳалқаҳои он ба 10 км/с баробар буда, ғафсии қабаташон аз садҳо метр то ба 1 - 2 км мерасад. Ҳангоми парвоз дастгоҳҳои кайҳонии «Вояҷер - 1» ва «Вояҷер - 2» ташкилаҳои муайянеро дар атмосфераи Зуҳал ба қайд гирифтанд. Дар сатҳи сайёра фишори атмосферӣ ба 105 Па баробар буда, ҳарорати он ба 143 К (-130°С) мерасад. Атмосфераи он аслан аз гидроген (94%) ва гелий (6%) иборат аст.

Уран дар телескоп андозаи кунҷии 4''- ро дошта, аз Офтоб дар масофаи 2875 млн. км дур мавқеъ дорад. Массаи он ба 8,68 ∙ 1026 кг, радиуси экваторӣ ба 25559 км, зичии миёнааш ба 1,29 г/см3 ва суръати миёнаи мадориаш ба 6,8 км/с баробар мебошад. Меҳвари Уран нисбат ба мадораш пурра ба паҳлӯ хобида, самти чархзании он ба самти ҳаракаташ аз рӯи мадор дар атрофи Офтоб муқобил аст. Ҳарорати пасттарини он бошад, ба 47 К (-226°С) ва ҳарорати баландтарини сатҳаш ба 57 К (-216°С) мерасад. Атмосфераи Уранро 85% гидроген, 12% гелий, 2,3% метан ва 0,7% дигар элементҳо ташкил медиҳанд.

Нептун охирин сайёраи Системаи офтобӣ буда, аз Офтоб дар масофаи 4504 млн. км дур воқеъ гардидааст. Массаи он ба 1,024 ∙ 1026 кг, радиуси экваторӣ ба 24764 км, зичии миёнааш ба 1,64 г/см3 ва суръати миёнаи мадориаш ба 5 км/с баробар мебошад. Ҳарорати пасттарин 52 К (-221°С) ва ҳарорати баландтарини сайёра 61 К (-212°С) мебошад. Атмосферааш асосан аз гидроген (83%), гелий (15%) ва метан (2%) таркиб ёфта, баландии он то ба 3 - 5 ҳазор км ва фишори атмосфериаш ба 2 ∙ 1010 Па мерасад.

Ҳамин тавр, дар натиҷаи тадқиқоти охирину муосири астрономӣ муайян карда шуд, ки Системаи офтобӣ як ҷузъи кӯчаки Галактика буда, омӯзиши табиати сайёраҳо ва радифони онҳо ба ёрии телескопҳо, радиотелескопҳо ва таҷҳизоти махсуси мушоҳидавӣ гузаронида мешавад. Натиҷаи тадқиқоте, ки бо ёрии дастгоҳҳои кайҳонӣ дастрас гардидаанд, нишон медиҳанд, ки Моҳ ва сайёраҳои гурӯҳи заминӣ аз ҷиҳати тавсифоти физикиашон чандон тафовути калон надоранд. 

  Моҳ - ягона ҳамсафари табиии сайёраи Замин буда, дар Системаи офтобӣ мавқеи махсус дорад. Моҳро аз қадимулайём инсонҳои рӯи Замин медонистанд. Баъд аз замони Эҳё (Ренесанс), ки дар илмҳои табиатшиносӣ инқилобро ба вуҷуд овард, як қатор олимони машҳури Аврупо ба тадқиқоти пай дар пайи коинот оғоз намуданд. Аз ин ҷост, ки аввалин харитаҳои Моҳ дар асоси мушоҳидаҳои телескопӣ аз тарафи Галилей дар Италия (соли 1609), Харритон дар Англия (соли 1611) ва Шейнер дар Германия (соли 1613) тартиб дода шуданд. Расми Моҳро бошад, аввалин бор соли 1840 аксбардорӣ карданд. Масофаи миёна аз Замин то Моҳ 384 400 км буда, масофаи дуртарин ба 405 500 км ва масофаи хурдтарин ба 363 300 км мерасад. Қисми дидашавандаи Моҳ аз Замин 41%-и ҳамаи сатҳи онро ташкил менамояд. Дар фарқият аз Замин шакли Моҳ ба кура наздик буда, радиуси он ба 1737 км баробар аст. Ҳаҷми Моҳ 2,2 · 1023 м3 ва масоҳати он 3,8 · 107 км2 мебошад. Массаи Моҳ аз массаи Замин 81 маротиба ва қувваи ҷозибаи он аз қувваи ҷозибаи Замин 6 маротиба хурд мебошад. Аз сабаби хурд будани қувваи ҷозиба Моҳ қобилияти нигоҳ доштани атмосфераро надорад. Ҳарорати Моҳ дар ҷойҳои ба Офтоб намоён то ба +130°С ва тарафи шабонаи он ба -160°С мерасад.          Аввалин дастгоҳи кайҳониро ба Моҳ ИҶШС фиристода буд. Ин стансияи автоматикунонидашуда атрофи Моҳро давр зада расми онро гирифт. Моҳи январи соли 1958 стансияи «Луна-1» барои омӯзиши Моҳ фиристода шуд, ки он ба сатҳи Моҳ то 6000 км наздик шуд. Моҳи октябри соли 1959 стансияи дигари шӯравӣ сатҳи Моҳро давр зада, тарафи муқобили онро аксбардорӣ намуд. Дар асоси чунин тадқиқот соли 1967 харитаи Моҳ чоп карда шуд. 21-уми июли соли 1969 бошад, бо киштии кайҳонии «Аполлон-11» кайҳоннавари машҳури амрикоӣ Нил Олден Армстронг (1930-2012) дар таърихи инсоният қадами аввалинро ба сатҳи Моҳ гузошт.

Хондан 296 маротиба