نیروی های کِشندی(۲)

نیروی کِشندی یک اثر ثانویه از نیروی جاذبه و باعث به وجود آمدن پدیده های مختلفی از جمله :
جزر و مد ، قفل کِشندی ، دور شدن اجسام بخاطر از دست دادن انرژی ، متلاشی و تجزیه شدن اجسام در محدوده روچ ، گرمایش کشندی و …می شود . این نیرو ها در بسیاری از منظومه ها خود را نشان می دهد.
در مقاله “نیروهای کشندی (۱) “ در مورد نیروهای کشندی و بعضی از آثار آن توضیح دادیم در این مقاله در مورد آثار دیگر نیروهای کشندی که در منظومه شمسی و اقمار مشتری دیده می شود(و در مقاله قبلی نشان ندادیم )توضیح می دهیم. این مقاله در واقع ادامه مقاله “نیروهای کشندی (۱)“ می باشد .
قبل ازشروع مقاله مروی می کنیم به آنچه در فصل گرانش تا اینجا توضیح دادیم . ودرآخر هم بخشی را اختصاص می دهیم به خلاصه کلیه بخش هائی که در این مقاله تاکنون آوردیم .

۱- گرانش و آثار آن

بی شک گرانش یکی از مهمترین نیروهای طبیعت می باشد . برای درک بهتر و عمیق تر نجوم و اختر فیزیک باید با ماهیت گرانش و آثار آن آشنا باشیم از این رو در ادامه مقاله های نجومی فصلی را به گرانش اختصاص دادیم . در این بخش خلاصه ای از آنچه در این مقاله ها تاکنون در مورد گرانش گفته شد می دهیم . برای دسترسی به این مقاله ها و لینک های آن روی نوشته های آبی کلیک کنید . همچنین برای دستیابی به کلیه لینک ها می توانید مستقیما به صفحه “ جمع بندی مقاله های فصل هفتم – گرانش “ مراجعه کنید.

۱) تاریخچه نجوم و گرانش قبل از نیوتن

مردمان باستان هیچگونه درکی از نیرو و قوانین نیرو و قانون جاذبه عمومی نداشتند در مقاله “ تاریخچه گرانش “ در مورد تاریخچه گرانش قبل از نیوتن توضیح دادیم در این مقاله تاریخچه گرانش را به چند قسمت تقسیم کرده که در اینجا به صورت مختصر در مورد آن توضیح می دهیم .
۱-۱)تاریخچه گرانش و قوانین نیرو تادوران گالیه : یکی از مسائلی که همواره ذهن انسان را در طول تاریخ مشغول کرده بود این بود که چرا همه اجسام به سمت زمین سقوط می کنند و چرا همه اشیا سنگینی و وزن دارند.در زمان های قدیم ماهیت جاذبه زمین و همچنین حرکت هماهنگ ستارگان و اجسام آسمانی (ماه و خورشید و سیارات و…) همواره یک معما بود و چون مردم آن دوران ها هیچگونه درکی از قوانین جاذبه و قوانین حرکت و… نداشتند به دلائل خرافی روی آورده و نظریه زمین مرکزی را بنیان نهادند .
۲-۱)نظریه خورشید مرکزی کپرنیک : انقلاب علمی با انقلاب در نجوم و با نظریه نیکلاکپرنیک آغاز شد . بیش از ۱۵۰۰سال بود که نظریه بطلمیوس بر علم نجوم سایه افکنده بود و راه هر گونه تعغیر و تحولی را سدکرده بود وقت آن رسیده بود تا نظریه های نوینی جایگزین نظریه های کهنه شود . کپرنیک نشان داد که این خورشید است که مرکز عالم است و همه سیاره ها از جمله زمین به دور خورشید می چرخند .
۳-۱)گالیله پدرعلوم تجربی : نقش گالیله بیش از آنچه در نجوم باشد در علوم تجربی و بخصوص فیزیک بود . از این رو گالیله را پدر فیزیک نوین نام نهادند در حقیقت گالیله نشان داد که سنگ بنای اصلی علوم تجربی ، تجربه و آزمایش است و از این رو نه تنها به علم فیزیک بلکه علوم دیگر راه متحول کرد .  
۴-۱) کپلر و تیکو براهه : دو دانشمندی که توانستند خدمات بزرگی به علم نجوم بکنند کپلر و تیکو براهه بودند تیکو براهه با رصدهای دقیق توانست یکی از دقیق ترین جداول نجومی را تا آن زمان بوجود آورد و کپلر با دسترسی به جداول تیکوبراهه توانست سه قانون خود را نتیجه گیری کند که بعدها کمک بزرگی به نیوتن کرد .

۲) زندگینامه نیوتن

برای بشر همیشه یک سوال بزرگ مطرح بود.چرا هرچه را رها کنیم به سمت زمین سقوط می کند و اگر چنین است چرا ستاره ها به زمین سقوط نمی کنند؟ کسی که به همه این سوال ها جواب داد کسی نبود جز سِر ایزاک نیوتن ، نیوتن در ۲۵دسامبر۱۶۴۲(در سال مرگ گالیله) بدنیا آمد با آن که یتیم بدنیا آمد و کودکی سختی داشت با هوش و نبوغ و پشتکار خود توانست مدارج ترقی را یکی پس از دیگری پشت سر گذارده و به همه این سوال ها پاسخ دهد او نه تنها قوانین حرکت را وضع کرد بلکه دلیل گردش سیارات به دورخورشید… و بسیاری از سوال هائی که از هزاران سال پیش ذهن همه فلاسفه و فیزیکدان ها و منجمان و…دانشمندان را بخود مشغول کرده بود را هم توضیح داد . برای مطالعه در مورد زندگینامه نیوتن به مقاله “زندگینامه نیوتن” مراجعه کنید.

۳) نیوتن و گرانش

نیوتن همیشه به این فکر می کرد که چگونه سیارات در مدارخورشید قرار می گیرند بدون این که نیروی ناشناخته ای درکار باشد. مطابق یک داستان معروف هنگامی که نیوتن در باغ مادری خود درحال گردش بود (و یا زیر درخت سیب نشسته بود) ناگهان سیبی از درخت سقوط کرده و روی سر او می خورد و این مسئله او را به تفکر وامی دارد. و قانون جاذبه عمومی را کشف می کند. این موضوع که نیوتن چگونه موفق به کشف قانون جاذبه عمومی می شود را می توانید در مقاله “نیوتن و گرانش “ مطالعه کنید .

۴) قانون جاذبه عمومی نیوتن

قانون گرانش جهانی یا قانون جاذبه عمومی نیوتن به این شکل بیان می شود :
«بین هر دو جسم نیروی جاذبه ای وجود دارد که نسبت مستقیم با جرم آن دو جسم داشته و نسبت عکس با مجذور فاصله دارد » این قانون ساده به بسیاری از سوال ها در مورد گرانش پاسخ می دهد. برای مطالعه کامل قانون گرانش عمومی به مقاله “قانون جاذبه عمومی نیوتن“ مراجعه کنید.

۵) مکانیک مداری و قوانین کپلر

مکانیک مداری یا اخترپویاشناسی (Astrodynamics)شاخه‌ای از علم مکانیک است که به حرکت اجرام آسمانی (کهکشان ها تا ستارگان و سیارات و قمرها و…) و مدارهائی که براثر گرانش متقابل یکدیگر تشکیل می دهند می پردازد. درمقاله های “مکانیک مداری و قوانین کپلر(۱) ” و “مکانیک مداری و قوانین کپلر(۲)” ضمن توضیح بسیاری از مسائل در رابطه با مکانیک مداری قوانین سه گانه کپلر را هم آورده و توضیح کاملی در مورد آنها می دهیم .
همچنین در مقاله ” ماهواره ” توضیحات کاملی در مورد ماهواره و انواع مدارهای ماهواره می دهیم .

۶) گرانش و انرژی

مفهوم کار و انرژی کاربرد بسیار زیادی در فیزیک و مکانیک دارد که به وسیله آن بسیاری از مسائل را می توان درک کرد یکی از صورت های انرژی ها انرژی، “ انرژی پتانسیل گرانشی “می باشددر مقاله “ گرانش و انرژی “مطالب بسیارمفیدی در رابطه با انرژی و نیروی گرانش آوردیم .

۷) نیروی های کِشندی(۱)

نیروی کِشندی یک اثر ثانویه از نیروی جاذبه (گرانش) می باشد و تاثیرات بسیار مهمی در بسیاری از پدیده ها داردکه ملموس ترین آنها درروی زمین جزر و مد می باشددر مقاله “نیروهای کشندی (۱) “ در مورد نیروهای کِشندی و آثار آن (جزر و مد ، قفل کِشندی ، دور شدن اجسام بخاطر از دست دادن انرژی) که در همه جای منظومه شمسی و جهان دیده می شود توضیح خواهیم داد .

۲- نیروی های کِشندی و آثار آن

نیروی کِشندی یک اثر ثانویه از نیروی جاذبه (گرانش) می باشد در مقاله “نیروهای کشندی (۱) “ در مورد نیروهای کِشندی و آثار آن توضیح دادیم دراین بخش خلاصه ای از آنچه در مورد نیروهای کشندی در مقاله “نیروهای کشندی (۱) “ آمده می دهیم و بعد در بخش های بعد به ادامه مقاله می پردازیم .

۱) نیروهای کشندی چیست؟

وقتی از نیروی گرانش بین دو جسم صحبت می کنیم در واقع دو جسم را ذره در نظر گرفته که نیروی گرانش به مرکز جرم دو جسم وارد می شود . اگر چه در بیشتر موارد همینطور است ولی اگر دو جسم را به جای ذره اجسام گسترده در نظر بگیریم می بینیم که در واقعیت اینطور نیست قسمت هائی از دو جسم که به هم نزدیکترند نیروهای بیشتری را متحمل می شوند و قسمت هائی که دور ترند نیروهای کمتری را متحمل می شوند بنابر این «تفاوت درنیروهای جاذبه بین قسمت های مختلف یک جسم گسترده باعث نیروهای کشندی می شود.» نظر به این که نیروهای کشندی که ماه(همینطور خورشید) برزمین وارد میکند باعث پدیده جزر و مد می شود از این رو نیروهای کشندی را به عنوان “نیروهای جزر و مدی” هم می شناسند.(شکل شماره یک نشان می دهد که نیروهای کشندی چگونه ظاهر می شوند )

 

 شکل شماره ۱ -نیروهای کشندی از اختلاف نیروی گرانش بین قسمت های مختلف یک جسم بوجود می آید

۲) قفل کِشندی (Tidal locking)

وقتی دو جسم به اندازه کافی به همدیگر نزدیک شوند نیروی جاذبه ای که بین آنها ظاهر می شود حرکت چرخشی آنها را به مرور متوقف می کند و کاری می کند که در هر بار چرخش به دور خودیک بار هم به دور مرکز جرم مشترکشان بچرخند.به چنین پدیده ای که در همه جای جهان رایج است “قفل کِشندی” و یا قفل جزر و مدی می گویند. نمونه بارز آن کره ماه است که تنها یک طرف آن رو به زمین می باشد . 

۳)دور شدن دو جسم از همدیگر

قفل کِشندی حرکت چرخشی دو جسم را کاهش می دهد این کاهش باعث کاهش انرژی جنبشی و تکانه زاویه ای می شود نظر به قانون بقای انرژی و قانون بقای تکانه زاویه ای این کاهش انرژی و تکانه باید جائی جبران شود با دور شدن اجسام از همدیگر انرژی پتانسیل گرانشی و تکانه زاویه ای افزایش می یابد و کاهش انرژی جنبشی و تکانه ناشی از کند شدن حرکت چرخشی جبران می شود .

۴) جزر و مد

پدیده جزر و مدکه در رابطه با آب های اقیانوس های زمین دیده می شود یکی دیگر از اثرات نیروهای کِشندی می باشد . نیروی جاذبه ماه و خورشید آب های اقیانوس ها را به سمت خود کشیده و پدیده ای را ایجاد کرده که به نام جزر و مدخوانده می شود. برای مطالعه در مورد جزر و مد به مقاله “ جزر و مد“ مراجعه کنید.

۳- انهدام(حدروچ)

نیروهای کِشندی بعضی اوقات می توانند بسیار قدرتمند باشند تا حدی که موجب متلاشی شدن جسمی شوند که تحت تاثیر این نیروها قرار گرفته باشد.در این بخش در مورد نیروهائی توضیح می دهیم که می توانند موجب متلاشی شدن و انهدام کامل اجسام آسمانی شوند .

۱)حد روچ با روشه چیست؟

حد روچ یا روشه (Roche limit)  که به آن شعاع روچ هم می گویند کمترین فاصله ای است که یک جسم آسمانی (که اجزاء مختلف آن تنها به وسیله گرانش خودش نگهداری شده اند) می تواند به یک جسم عظیم (که معمولا بسیار بزرگتر از جسم کوچک اولیه است)نزدیک شده بدون این که از هم بپاشد(منهدم شود) به عبارت دیگر وقتی یک جسم کوچک(جسم A)شروع به نزدیک شدن به جسم عظیم B میکند نیروهای کِشندی وارد بر آن لحظه به لحظه بزرگتر می شوند تا جائی که دیگر جسم A نمی تواند تحمل کند و نیروهای کشندی موجب متلاشی شدن و انهدام کامل آن می شوند . این اصطلاح از نام ادوارد روشه (Edouard Roche)ستاره شناس فرانسوی( ۱۷ اکتبر ۱۸۲۰- ۲۷ آوریل ۱۸۸۳ )گرفته شده که در سال ۱۸۴۸این نظریه را مطرح کرد .

۲)محدوده حدروچ چیست و به چه عواملی بستگی دارد؟

نیروهای کِشندی برای اجسام آسمانی همواره به قفل شدگی گرانشی منجر نمی شود در موارد شدید این نیروها می توانند به انهدام کامل یک جسم(جسمA)که به اندازه کافی به میدان گرانش جسم بزرگتر(جسم B) نزدیک شده و اجزاء اصلی این جسم هم فقط توسط نیروهای گرانشی نگهداری شده باشد (مانند سیارک ها و سنگ های آسمانی و… سایر کرات موجود درفضا) منجر شوند* مکانیزم این پدیده به این صورت است که با نزدیک شدن A به Bنیروهای کِشندی بقدری شدید می شود که از نیروهای گرانشی که اجزاء A را نگه داشته اند بیشتر می شود و در آن صورت جسم A از هم می پاشد و منهدم می شود. این فاصله به عوامل مختلفی همچون چگالی دو جسم و همینطور شعاع جسم بزرگتر بستگی دارد و به این صورت نوشته می شود .

شکل شماره ۲ – نزدیک شدن جسم A که بیش از اندازه به جسم بزرگ B نزدیک شده است

در این فرمول d_R شعاع حد روچ و _Mrچگالی جسم متلاشی کننده و _mrچگالی جسم متلاشی شده و R_M شعاع جسم متلاشی کننده می باشد. Cعددی ثابت است که در مورد اشیاء مایع ۱/۲۶ و در مورد اشیاء جامد ۲/۴۵۵می باشد. (با این حساب اگر کره ماه بیش از۲۰هزارکیلومتر به زمین نزدیک شود متلاشی میشود)

۳) انهدام چگونه رخ می دهد؟

شکل شماره ۳ نشان می دهد که دقیقا چه اتفاقی می افتد.وقتی یک جسم کوچکA) به سمت جسم بزرگتری که میدان گرانشی بزرگتری دارد(B)نزدیک می شود نیروئی که به قسمت جلو A وارد می شود (قسمت رو به B)بیشتر از نیروئی است که به قسمت عقب A وارد می شود حال آنچه اتفاق می افتد
مرحله به مرحله شرح می دهیم .
۳-۱)مرحله اول:در مرحله اول جسم A به طرف جسم Bحرکت کرده و هنوز فاصله زیادی با آن دارد . در این مرجله نیروهای کِشندی ناچیز است .
۳-۲)مرحله دوم :جسم Aبه طرزخطرناکی به B نزدیک شده است نیروهای کِشندی بزرگتر شده ولی هنوز در حدی نیست که بتواند A را متلاشی کند با این حال می تواند باعث کشیده شدن و بیضی گون شدن A شود که با نزدیک شدن A به حدروشه هرلحظه کشیده ترمی شود.که این هم به مقاومتAبستگی دارد.
۳-۳)مرحله سوم :دراین مرحله A به مرز حد روشه می رسدنیروهای کِشندی که به اندازه کافی بزرگ شده اند شروع به انهدامA می کنند.
۳-۴) مرحله چهارم و آخر : سرانجام نیروهای کِشندی آخرین مقاومت ها را درهم شکسته و جسم A بکلی منهدم می شود. بقایای A به صورت حلقه ای در اطراف B شروع یه گردش می کند.ذراتی که سرعت بیشتری دارند دردرون و ذرات دیگر در بیرون حلقه قرار می گیرند .

شکل شماره ۳- چگونه یک جسم که به حد روشه می رسد منهدم می شود

۷)انهدام شهاب سنگ ها

هر ساله میلون ها شهاب سنگ به زمین و سیارات منظومه شمسی برخورد می کنند درحقیقت شهاب سنگ هائی که به اندازه کافی بزرگ باشند و به سیاره نزدیک بشوند قبل از برخورد در موقع عبور ازحدروشه منفجر شده و به اجزاء کوچکتری تبدیل می شوند.نمونه های زیادی ازاین انفجارشهاب سنگی مشاهده شده است. در مقاله “شهاب سنگ “ که در آینده منتشر می شود در این باره بیشتر توضیح خواهیم داد .

شکل شماره ۴ – شهاب سنگی که در دسامبر ۲۰۱۹ در جو زمین منفجر شد

۸) متلاشی شدن دنباله دارها

دنباله‌دار یک گلولهٔ برفی کیهانی است که از گازهای منجمد، سنگ و گرد و غبار ساخته‌شده و تقریباً به اندازهٔ یک شهر کوچک است. دنباله دارها از ناحیه ای به نام ابر اورت به درون منظومه شمسی حرکت کرده و با رسیدن به نزدیکی خورشید مواد یخی آن ذوب شده و تحت تاثیر بادهای خورشیدی به صورت یک دم نورانی در  می آیند (درمورد دنباله دارها در مقاله “ ستاره دنباله دار “ در آینده توضیح می دهیم)بعصی اوقات که دنباله بیش از حد به خورشید و یا سیارات نزدیک شود و ازحد روشه بگذرد به طور کامل منهدم میشود.نمونه آن دنباله دار “شومیکر-لوی ۹” (Comet Shoemaker–Levy 9)بود که در سال۱۹۹۴واردحدروشه مشتری شده و منهدم شد.

شکل شماره ۵ – دنباله دار شومیکر- لوی۹ که از حد روشه مشتری گذشته و منفجر شد.

۹) چرا ماهواره های زمینی منهدم نمی شوند ؟

در صورتی که جسمی بجز نیروهای گرانشی توسط نیروهای دیگری به صورت جسم صلب و محکمی در آمده باشد و یا به اندازه کافی کوچک باشد که نیروهای کِشندی نتواند مقاومت اجزاء آن را از هم بشکند .با ورود به محدوده روچ متلاشی نمی شود به عنوان مثال ماهواره هائی که اطراف زمین می چرخند و در محدوده روچ قرار دارند متلاشی نمی شوند زیرا این ها اشیائی سخت و محکم می باشند که با نیروی گرانشی خودشان نگهداری نشده اند .

۴ – انهدام اقمار (راز حلقه های سیارات )

در بخش قبلی توضیح دادیم که چگونه وقتی یک جسم به محدوده روشه یک جسم بزرگ می رسد بر اثر نیروهای کشندی منهدم می شود در آنجا فرض را بر این گذاشتیم که جسمی که به محدوده روشه وارد می شود در راستای خطی که مرکزش را به مرکز جسم منهدم کننده وصل می کند به محدوده روشه می رسد . و یا مستقیم روی آن سقوط می کند در این قسمت مکانیزمی را طرح می کنیم که جسم کوچکی به گرد یک جسم عظیم مرکزی می چرخد( همانند یک قمر ) و بعد مدارش را کم کرده و مدارش داخل حد روشه قرار می گیرد . این جسم نیز منهدم شده و همانطور که شرح خواهیم داد به یک حلقه سیاره ای تبدیل می شود .

۱) گرانش و نیروی گریز از مرکز

وقتی یک قمر به دور سیاره ای می چرخد (و یا یک سیاره به دور ستاره مادر)دو نیرو بر آن وارد می شود یکی نیروی گرانش است که قمر یا سیاره را به طرف خود جذب می کند دیگری نیروی گریز از مرکز(شبه نیرو ) می باشد که با نیروی گرانش مقابله می کند.و بنابر این قمر یا سیاره در مدار خود باقی می ماند .
برای مطالعه در مورد نیروی گریز از مرکز به مقاله های “دینامیک “ و “سینماتیک“ مراجعه کنید .

۲)نیروهای کِشندی در حرکت اقمار

برای این که درک بهتری از این موضوع داشته باشیم دردرجه اول فرض می کنیم دو قمر (قمرAو B) که به فاصله ۲R از یکدیگر قرار دارند به دور ستاره مادر(جسمC) می چرخند.(شکل شماره ۶) سرعت قمر A به دلیل فاصله کمتری که با سیاره C دارد بیشتر از قمر B می باشد .

شکل شماره ۶ – دو قمرA و B که به دور سیاره C می چرخند

حال فرض کنیم بجای این دو قمر یک قمر بزرگ AB را داریم که دور سیاره می چرخد و قطر ٖآن به اندازه ۲R می باشد نیروی جاذبه C بر مرکز جرم قمر مرکب AB وارد می شود (سرعت قمر مرکب AB بین VA و VB قرار دارد) با نزدیک شدن قمر AB به سیاره C نیروهای کشندی خود را بیشتر نشان می دهند و دو نقطه A و B روی قمر تمایل دارند با سرعت های متفاوت VA و VB به دور سیاره بگردند . بنابر این قمر مرتب تحت فشار قرار دارد و نیروهائی که به آن وارد می شود تمایل دارد از چپ و راست قمر را دو تکه کند. (شکل شماره ۷)

شکل شماره ۷ – به جای دو قمرA و B که به دور سیاره C می چرخند قمر AB را جایگزین کردیم

سرانجام با نزدیک شدن مدار قمر به حد روشه این نیروها به اضافه نیروهائی که ازجلو و عقب به قمر وارد می تواندباعث از هم پاشیدن و انهدام کامل قمر شود (شکل شماره ۸ )

شکل شماره ۸ – سرانجام قمر AB تحت تاثیر چهار نیرو ( دو نیرو از راست و چپ ) و دو نیرو از جلو و عقب منهدم می شود

۳)راز شکل گیری حلقه های سیارات غول پیکر

سیارات غول پیکر همگی (مشتری،زحل،اورانوس و نپتون) دارای حلقه هائی در اطراف خود هستند که در این میان حلقه های زحل بیشتر جلب توجه کرده و می کند(در مورد زحل و سیارات منظومه شمسی در مقاله سیارات به طور مفصل توضیح می دهیم) علت هم آن است که حلقه های زحل برخلاف حلقه های سیارات دیگر که از مواد سنگی و کدر تشکیل شده اند از یخ و موادی تشکیل شده است که نورخورشید را بیشتر منعکس می کند. یکی از مهمترین شباهت های حلقه های سیارات این است که همگی در درون حد روچ سیارات شکل گرفته اند و این نشان می دهد این حلقه ها در واقع قمرهائی(یا ستاره های دنباله دار و یا سیارک ها) بوده اند که بیش از حد به سیاره نزدیک شده و متلاشی شده اند و بقایای آن ها به صورت حلقه های سیاره ای در آمدند .
مثلادر مورد زحل در ۱۰۰میلون سال پیش قمری به بزرگی تیتان (با قطر۳۵۰۰کیلومتر )به محدوده روشه زحل وارد شده و همانجا منهدم شده و قسمت اعظم حلقه های زحل را شکل داده است علت این که فقط غول های گازی این حلقه ها را دارند این است که این سیاره ها بسیار بزرگ و پرجرم بوده و حد روشه آنها منطقه وسیعی را پوشش می دهد و به راحتی می توانند اجسام مختلف را متلاشی کتد .

شکل شماره ۹- حلقه های زحل از دور

شکل شماره ۱۰- حلقه های زحل از نزدیک

نکته : یکی از دلائل پایداری حلقه های زحل وجود قمرهائی در درون حلقه ها می باشد در این حلقه ها ذرات کوچک و بزرگ سنگ و… وجود دارد هرگاه که بعضی از این ذرات بخواهند از درون حلقه ها خارج شوند( داخل و یا خارج حلقه ) این قمرها جلوگیری می کنند از این رو به آنها “قمرچوپان “ می گویند.یکی از این قمرها “پان “ نام دارد.(در مقاله “زحل“ در این باره بیشتر توضیح می دهیم)

۴) فوبوس قمر مریخ

 “دیموس و فوبوس “دو قمر مریخ (بهرام) هستند که به دور سیاره سرخ می چرخند . قمرهای مریخ در واقع کره کامل نیستند و بسیار کوچک می باشند. ( ابعاد فوبوس۲۷×۲۲×۱۸ودیموس ۱۵×۱۱×۱۲می باشد ) درحقیقت طبق نظر دانشمندان این قمرها سیارک هائی بودند که در مدار بین مریخ و مشتری سرگردان بودند و بعدجذب مریخ شده اند و درمدار مریخ قرار گرفتند.بین این دو قمر قوبوس هفت باربزرگتر و پرجرم تر ازدیموس است. فوبوس نسبت به قمرهای دیگر منظومه شمسی کمترین فاصله را با سیاره مادرخود دارد (تنها ۶۰۰۰کیلومتر ازسطح مریخ)بنابر این بیشترین نیروهای کِشندی را تجربه می کند. طبق نظر دانشمندان دیموس با حرکت بسیار آهسته درحال نزدیک شدن به مریخ می باشد و احتمالا در۲۰تا ۴۰میلون سال آینده وقتی به مرز روشه برسد منهدم شده و ذرات آن تا مدت کوتاهی به صورت حلقه ای در اطراف مریخ گردش می کند.(در مورد مریخ و قمرهای آن در مقاله “ مریخ “ از فصل سیارات در آینده توضیح خواهیم داد) 

 

 شکل شماره ۱۱ – فوبوس قمر بزرگتر مریخ

 

شکل شماره ۱۲ – دیموس قمر کوچک تر مریخ

۵-ممانعت

در بخش قبل توضیح دادیم که چگونه نیروهای گرانشی و کِشندی باعث انهدام اجسامی می شوند که به نزدیکی اجسام غول پیکر رسیده اند از متلاشی شدن شهاب سنگ ها تا … ایجاد حلقه های سیاره ای ، در این بخش توضیح خواهیم داد که چگونه نیروهای کِشندی و گرانشی جلو ایجاد سیاره ها و قمرها را می گیرند بنابراین قبل از توضیح این بخش توضیح مختصری در مورد چگونگی ایجاد ستارگان و سیارات می دهیم .

۱) شکل گیری ستارگان و نقش گرانش در آن

گرانش یکی از چهار نیروی اصلی جهان است و نقش موثری در شکل گیری جهان داشته و دارد جهان از انفجار بزرگ یا بیگ بنگ در ۱۳/۸میلیارد سال پیش بوجود آمد. ۳۸۰ هزار سال بعد از بیگ بنگ ابتدا کهکشان ها شکل گرفتند و بعد از ۲۰۰میلون سال که دمای جهان به اندازه کافی سرد شد از فشرده شدن ابرهای گازی تحت نیروهای گرانشی اولین ستارگان پدیدار شدند . بنابر این خورشید و ستارگان این گونه متولد شدند :
« ابری از گرد و غبار و گاز ، به شعاع چند سال نوری شروع به فشرده شدن کرد هر چه فشرده تر می شد دما در مرکز ابر بالاتر می رفت تا زمانی که واکنش های همجوشی در مرکز ابر شروع شد و ستاره ای متولد شد»
در مورد بیگ بنگ و خلقت جهان به مقاله “ بیگ بنگ و خلقت جهان “ و در مورد شکل گیری ستارگان به مقاله “تولدو مرگ ستارگان “  که بزودی بر روی سایت قرار می گیرند مراجعه کنید . همینطور برای مطالعه خلاصه این مقاله ها به مقاله “ گرانش و انرژی “ بخش هشتم “۸- نقش گرانش و انرژی پتانسیل گرانشی در شکل گیری جهان “ مراجعه کنید .

شکل شماره ۱۳ – ستارگان چگونه تشکیل شدند؟

۲) سیاره ها چگونه بوجود آمدند؟

فرایند تشکیل سیارات از تشکیل ستارگان هم پیچیده تر است موقعی که سحابی اولیه (ابر گاز و غبار)که فشرده شده و خورشید را شکل داد حدود ۹۹/۸۶درصدجرم این گاز درخورشید متمرکز شدو فقط مقدار بسیار بسیار کوچکی(۱۴/ درصد) گاز (عمدتا هیدروژن و هلیم )و غبار(ذرات کوچک از یک میلون اتم تا اندازه ۱/میلیمتر) و عناصر سنگین دیگر و…در اطراف خورشید باقی ماند که به گردش به دورخورشید پرداختند . کم کم ذرات غبار (بیشتر از جنس گرافیت و سیلیکات) بهم پیوسته و رشد کردند تا اجسام بزرگی به اندازه ۵/مایل(حدود ۸۰۰ متر) تشکیل بدهند (این که چگونه ذرات غبار بهم پیوستند و تا این اندازه رشد کردند در هاله ای از ابهام قرار دارد) بعد از این اجسامی که بزرگتر بودندجاذبه و گرانش قوی تری داشتند و توانستند مقدار بیشتری مواد را گرد خود جمع کنند و باز هم بزرگتر شدند و…سرانجام در هر حلقه یکی از این اجسام بقدری بزرگ شد که توانست به مرور اجسام دیگر را جذب خود کرده و در هر فاصله سیاره ای شکل گرفت . اجسام کوچکتر هم یا جذب سیاره شدند و یا به صورت قمر به دور سیاره شروع به چرخش کردند.( به این پدیده پاکسازی مداری می گویند )برای توضیحات بیشتر در مورد تشکیل سیارات به مقاله “ خلقت سیارات “مراجعه کنید .

شکل شماره ۱۴ – سیاره ها چگونه تشکیل شدند؟

۳) قانون بد و کمربند سیارک ها

قانون “بُد” یا قانون تیفوس“ بُد”یکی از مهمترین قانون ها درمکانیک مداری می باشد که بر اساس آن فاصله سیارات منظومه شمسی را می شود تعیین کرد . طبق این قانون فاصله سیارت از یکدیگر توسط فرمولی ارائه می شود  که به کمک آن می توان فاصله سیارات را از خورشید حساب کرد(در مورد قانون بُد و فرمول آن به مقاله “ مکانیک مداری و قوانین کپلر(۱)“مراجعه کنید) طبق این قانون باید در مدار بین مریخ و مشتری یک سیاره وجود داشته باشد.بر همین اساس دانشمندان جستجو را برای کشف سیاره جدید آغاز کردند ولی هیچگونه سیاره جدیدی نتوانستند کشف کنند در عوض تمام تلاشها منجر به کشف کمربند سیارک ها شد .
دانشمندان کشف کردند در مدار بین مشتری و مریخ به جای یک سیاره تعداد بیشماری اجسام بسیار کوچک و بزرگ وجود دارد که کمربند سیارک ها نام دارند . 

۴) کمربند سیارک ها Asteroid belt

کمربند سیارک‌هاAsteroid belt) ) منطقه‌ای در منظومه خورشیدی است که حدوداً در میان مدارهای بهرام (مریخ) و هرمز(مشتری) واقع شده‌است. ( شکل شماره ۱۵)در این منطقه تعداد بسیار زیادی اجرام فضایی با شکل‌های نامنظم قرار گرفته‌اند که سیارک یا ریزسیاره نامیده می‌شوند. در حدود نیمی از جرم کمربند سیارک‌ها در چهار سیارک بزرگ آن: سرس، وستا، پالاس، و هایجیا جمع شده‌است. قطر این سیارک‌ها بیش از ۴۰۰کیلومتر است اما قطر سرس که تنها سیارهٔ کوتولهٔ کمربند سیارک‌ها به‌شمار می‌آید در حدود ۹۵۰کیلومتر است.(یک سوم جرم کل کمربند سیارکی) جرم کمربند سیارک‌ها روی‌ هم‌رفته ۴درصدجرم ماه، یا ۲۲درصد سیارهٔ کوتولهٔ پلوتو، یا دو برابر جرم ماهِ پلوتو شارون است که۱۲۰۰کیلومتر قطر دارد. منطقه ای هم که کمربندسیارکی را شکل داده منطقه بسیار وسیعی می باشد که عرضی آن بین ۲/۲۵تا ۲/۵ واحد نجومی (هرواحد نجومی برابر فاصله زمین تا خورشید یعنی۱۵۰میلون کیلومتر می باشد)

شکل شماره ۱۵ – کمربند سیارکی

۵)کمربند سیارکی چگونه بوجود آمد؟

در موردچگونگی بوجود آمدن کمربند سیارکی نظرات متفاوتی ابراز شده است.یکی از این نظریه ها این است که در این محل دو سیاره به هم برخورد کرده و متلاشی شدند .نظریه دیگر این است که گرانش شدید مشتری در همان ۴/۵ میلیاردسال پیش که سیارات در حال شکل گیری بودند بخاطر نیروهای کِشندی و گرانشی شدیدی که وارد کرد اجازه نداده هیچ سیاره ای شکل یگیرد.در فرضیه ای دیگر موسوم به “مهاجرت سیاره ای “ (شکل شماره ۱۶) سیارت منظومه شمسی در مکان دیگری شکل گرفته و بعدا به مکان فعلی مهاجرت کردند. برطبق همین نظریه ، نظریه نوپا دیگری شکل گرفت به نام((Grand Tackکه بیان می کندکه بخاطر گرانش شدید زحل سیاره مشتری دو بار تا حدود مدار زمین مهاجرت کرده و بعد برگشته و در طی این مهاجرت ها مقدار زیادی از مواد لازم برای شکل گیری زمین و همچنین مریخ و مهمتر از آن مواد لازم برای شکل گیری سیاره ای بزرگ را در کمربند سیارکی جذب خود کرده و یا به مدار زمین هل داده است (برای مطالعه بیشتر به مقاله “ خلقت سیارات “و همچنین “سیارک ها“ که بزودی منتشر می شود مراجعه کنید.) 

شکل شماره ۱۶ – مهاجرت سیارات

۶) مشتری مانعی بزرگ برای شکل گیری سیاره ای بین مریخ و مشتری

همانطور که گفته شدبرای توجیه این که چرا بین مدار مشتری و مریخ هیچ سیاره ای نیست فرضیه های مختلفی مطرح شده است.درهمه این فرضیه ها این مسئله همواره مطرح می شود که گرانش مشتری مانع از شکل گیری سیاره ای جدید شده است.درصورتی که فرض کنیم در این مدار مواد لازم برای تشکیل یک سیاره بزرگ موجود بوده و گرانش مشتری مانع از تشکیل سیاره شده و بجای یک سیاره بزرگ میلون ها سیارک کوچک و بزرگ تشکیل شده بلافاصله این ایراد مطرح می شودکه هم اکنون هم جرم تمام سیارک های کمربند سیارکی کمتر از ۴درصدجرم کره ماه می شود. این مقدار بهیچ عنوان برای تشکیل یک سیاره حتی درحد عطارد هم کافی نمی باشد . از طرفی بنابر نظریه های رایج در مورد شکل گیری منظومه شمسی اندازه سیاره ها باید با دوری از خورشید افزایش یابد بر همین اساس سیاره دوم (ناهید) باید از سیاره اول (تیر) بزرگتر بوده که هست و سیاره سوم (زمین) اگر چه کمی از ناهید بزرگتر است ولی این مقدار کافی نیست و سیاره مریخ حتی از زمین هم کوچکتر است و مهمتر این که بین سیاره مریخ و مشتری نه تنها سیاره ای وجود ندارد بلکه جرم مواد لازم برای ساخت سیاره هم بسیار اندک است . (در مقاله “مشتری “ در این مورد بیشتر توضیح می دهیم )

۷)مواد موجود برای ساخت سیاره در کمربند سیارکی کجا رفت؟

بررسی شهاب سنگ ها و مدارک دیگر نشان می دهد در همان ۱۰۰میلون سال اولیه شکل گیری منظومه شمسی بیش از۹۹/۹درصد از جرم کمربند سیارک ها جذب سیاره های دیگر (مشتری و مریخ و زمین) شد بررسی شهاب سنگ های رسیده به زمین نشان می دهد که بیش از ۹۹درصد از شهاب سنگ های رسیده به زمین از کمربند سیارکی آمده اند و هم اکنون نیز چنین است . با این حساب کاملا مشخص می شود که چرا جرم کمربند سیارکی اینقدر کم است.بیش از۹۹/۹درصدجرم کمربند سیارکی توسط سیاره های دیگر (بخصوص مشتری) ربوده شده است.ولی چگونه؟ همانطور که قبلا مطرح شده یکی از نظریه های در باب تشکیل منظومه شمسی نظریه مهاجرت سیارات می باشد بنابر این مشتری با مهاجرت و گذشتن از میان کمربند سیارکی نه تنها مانع از تشکیل یک سیاره بزرگ شده بلکه قسمت اعظم جرم مواد این حلقه را یا جذب خود کرده و یا به مدار زمین و مریخ هل داده و جذب آنها کرده است . 

۸)زیر قمر چیست؟

آیا اصولا یک قمر می تواند خودش دارای یک قمر باشد؟ (به این قمر در اصطلاح نجومی زیر قمر می گویند) ازنظر علمی امکان این امر وجود دارد ولی نه درمنظومه شمسی و نه درهیچ کجا چنین امری مشاهده نشده است علت آن این است که اگر یک قمر خودش دارای قمر دیگری باشد نیروهای کِشندی که از طرف سیاره مادر و خود قمر وارد می شود نهایتا زیرقمر را متلاشی کرده و یا روی قمر و سیاره مادر سقوط می کند.ولی اگر قمرِ سیاره ای نسبت به سیاره مادر به اندازه کافی بزرگ باشد و یا فاصله آن به اندازه کافی زیاد باشد امکان نگهداری زیر قمر وجود دارد ولی در نهایت زیر قمر عمر طولانی ندارد و به دلائلی که ذکر شد منهدم می شود حال قمر مزبور هرچه نسبت به سیاره مادربزرگتر باشد و فاصله آن از سیاره مادر بیشتر باشد شانس این که زیر قمر را برای مدت طولانی تری نگهداری کندبیشتر است. در منظومه شمسی تنها چهار قمر شانس این را دارند که یک زیر قمر داشته باشند و آن چهار قمر عبارتند از : ماه زمین ، کالیستو (قمر مشتری)، تیتوس ( قمر زحل ) و لاپتوس (قمر زحل) که هیچکدام هم زیر قمر دائمی ندارند و تنها برای زمان کوتاهی (نسبت به عمر سیاره ها) بعضی از این قمرها زیر قمر داشته و دارند.

۶- پدیده های مرموز در قمر آیو

مشتری و قمرهایش بیش از ۷۸۰ میلون کیلومتر از خورشید فاصله دارند که بیش از ۵ برابر فاصله زمین تا خورشید می باشد . در چنین فاصله زیادی نوری که از خورشید به مشتری و اقمارش می رسد ۲۷ بار از نوری که به زمین می رسد ضعیفتر است بنابر این مشتری و قمرهایش (منظومه مشتری)در سرمای شدیدی بسر می برند میانگین درجه حرارت در مشتری و اقمارش به طور متوسط۱۶۰درجه زیر صفر است با وجود این پدیده های عجیب و مرموزی در اقمار مشتری (همچنین بعضی از اقمار سیارات گازی) اتفاق می افتد که موجب حیرت دانشمندان شده است. که در این بخش در مورد آنها توضیح می دهیم . نخست توضیح کوتاهی در مورد اقمار گالیله های می دهیم(توضیح کاملتر در مورد اقمار گالیله ای را در مقاله“ مشتری “ می دهیم . )

۱)اقمار گالیله ای

در ۷ ژانویه ۱۶۱۰وقتی گالیله با تلسکوپ دست سازش به آسمان نگاه کرد توانست برای اولین بار چهار قمر بزرگ و نزدیک مشتری « آیو ، اروپا ، گانمید و کالیستو » را مشاهده و کشف کند از این رو این قمرها به افتخار گالیله “قمرهای گالیله ای “ نامیده شدند .
مشخصات این قمرها به طور خلاصه به این صورت می باشد .
۱-۱) آیو(Io) : آیو داخلی ترین قمر مشتری می باشد حداقل فاصله آیو از مشتری(حضیض مداری) ۰۰۰ر۴۲۰ کیلومتر می باشد . با توجه به این که فاصله آیو از مشتری تقریبا برابر فاصله زمین تا ماه می باشد ولی بخاطر این که مشتری با جرمی۳۱۷برابر زمین گرانش بسیار قویتری دارد دوره تناوب آیو بجای۲۷/۳روز ۱/۷روز زمینی (حدود ۴۲/۵ساعت) بیشتر طول نمی کشد بنابراین سرعت مداری بسیار بیشتری از ماه زمین دارد .جرم آیو حدوداً ۶۷ برابر کمتر از زمین می باشد.

شکل شماره ۱۷- آیو
۱-۲) اروپا(Europa) : دومین قمر مشتری(ازداخل)میباشدکه میانگین فاصله اش تا مشتری۰۰۰ر۶۷۰ کیلومتر و دوره تناوب آن ۳/۵۵ روز زمینی می باشد که حدود ۲ برابر آیو می باشد. جرم اروپا ۱۲۴برابر کمتر از زمین میباشد.

شکل شماره ۱۸- اروپا
۱-۳)گانیمد (Ganymede) : سومین قمر مشتری است که میانگین فاصله اش تا مشتری ۰۰۰ر۰۷۰ر۱ کیلومتر و دوره تناوب آن ۷/۱۵۵روز زمینی می باشد که این مقدار ۴ برابر دوره تناوب آیو می باشد جرم گانمید هم حدود ۴۰ برابر کمتر از زمین می باشد .

شکل شماره ۱۹- گانمید
۱-۴)کالیستو (Callisto) : چهارمین قمر مشتری است که میانگین فاصله اش تا مشتری ۰۰۰ر۸۸۰ر۱کیلومتر و دوره تناوب مداری آن ۱۶/۶۸۹ روز (۱۶روز و ۱۶/۵ساعت)بوده و حدود ۵۵/۵ برابرکوچکتر از زمین می باشد.

شکل شماره ۲۰- کالیستو

۲) گزارشات کاوشگرها از آیو

با توجه به دوری آیو ازخورشید و دمای بسیار پائینی که در منظومه مشتری (مشتری و اقمارش) وجود دارد و همچنین توجه به این نکته که آیو بسیار کوچکتر از زمین بوده و نمی توانسته گرمای اولیه زمان تشکیل شدنش را حفظ کند دانشمندان انتظار داشتند همانند اقمار و سیاره های کوچک دیگر(عطارد و ماه و…)با یک سطح سرد و بدون فعالیت های زمین شناختی همچنین سطحی پر ازگودال های برخوردی مواجه شوند. در سوم دسامبر ۱۹۷۳پایونر۱۰(Pioneer 10)  به مشتری رسید و نشان داد که سطح این قمر به جای یخ آب(همانند اقمار گالیله ای دیگر)ازسیلیکات تشکیل شده است و هیچ دهانه برخوردی در سطح آن دیده نمی شود. در سال ۱۹۷۹سفینه ویجردو(Voyager 2) ازنزدیکی آیو رد شدو عکس ها و فیلم هائی که ازسطح این قمر گرفت موجب شگفتی و حیرت دانشمندان و منجمان شد. در روی این قمر هیچ دهانه برخوردی مشاهده نشد و سطح این قمر بسیارجوان بوده و بجای گودال های برخوردی کوه های عظیم آتشفشان که بلندی بسیاری از آنها تا ۱۷/۵کیلومتر هم می رسد(حدود دو برابر اورست) وجود داشته که بسیاری از آنها درحال فوران بودند.
فضاپیمای گالیله به منظور اکتشافات نجومی در مشتری و قمرهایش در ۱۸اکتبر سال۱۹۸۹به فضا پرتاب شدو در ۷دسامبر ۱۹۹۵به منظومه مشتری رسید و دقیقترین عکس ها را برای دانشمندان فرستاد . گالیله در سال های ۱۹۹۵، ۲۰۰۰،۲۰۰۱و ۲۰۰۲چندین بار بر فراز آیو پرواز کرد و دقیقترین عکس ها را فرستاد . این عکس ها و تصاویر که کاوشگرها فرستادند همه به این نکته تاکید می کرد که آیو جهنمی واقعی در دنیای یخزده است .

شکل شماره۲۱- فوران آتشفشانی در آیو عکس از فضاپیمای گالیله نوامبر ۱۹۹۹

۳) آنچه در آیو مشاهده شد؟

آنچه در آیو دیده شده واقعا حیرت انگیز است . آیو با داشتن ۴۰۰ آتشفشان فعال و دریاچه های آتشفشانی آتشفشانی ترین جسم سامانه خورشیدی می باشد. این قمرکوچک که۶۷بار اززمین کوچکتر است(۰۲۳/زمین) و در منطقه سردی واقع شده است(با دمای حدود۱۶۰درجه زیر صفر)بقدری داغ و فعال می باشد که بیش از ۱۰۰برابر زمین گدازه به بیرون پرتاب می کندتنها دریاچه مواد مذاب لوکی پاترا با ۲۰۰ کیلومتر قطر بیش از یک میلون برابر، بزرگترین دریاچه مواد مذاب روی زمین(دریاچه کوه نیراگونگو درکشور کنگو که۱/۲کیلومتر قطردارد) گدازه دارد. ( این دریاچه در فاصله زمانی۴۶۰تا ۴۸۰ روز یک بارفوران می کند) کوه های آیو که یا آتشفشانی هستند و یا در اثر فعالیت های تکنونیک شکل گرفته اندحدود دو برابر قله اورست ارتفاع دارند ( حدود ۱۷/۵کیلومتر ) قدرت آتشفشانی این آتشفشان ها بقدری زیاد است که گدازه و مواد مذاب را تا ۵۰۰ کیلومتر به بالا پرتاب می کنند . رودخانه های جوشان از مواد مذاب با هزاران درجه حرارت و صدها کیلومتر طول ازپدیده های رایج در آیو هستند .

 شکل شماره۲۲- آنچه در ایو مشاهده شد جهانی پر از آتشفشان با دریاچه های  و رودخانه های گدازه بود

۴)سایر پدیده های مشابه در بقیه اقمار

آیو بزرگترین نمونه از گرما و حرارت غیر عادی در قمرهای غول های گازی می باشد ولی سایر پدیده های مشابه را ما در قمرهای دیگر (البته خیلی کمتر از آیو)شاهد می باشیم برای نمونه دانشمندان معتقدند زیر یخ های اروپا اقیانوس وسیعی از آب مایع و گرم وجود دارد. و یا در انسلادوس (قمر زحل) آبفشان های زیادی وجود دارد که مقدار عظیمی آب گرم را ار داخل قمر به بیرون پرتاب می کنند . 

۷- راز آیو

گزارشاتی که کاوشگرهای ویجر ۲ ، پایونر۱۰ و گالیله ازسطح آیو (نزدیکترین قمر مشتری) آوردند نشان داد که سطح آیو به جای این که یک سطح مرده و یخزده و پر از گودال های برخوردی باشد سطحی بسیار فعال و پراز آتشفشان است که نشان ازحرارت بسیار زیاد درون آیو می دهد . این همه حرارت زیاد آن هم در منطقه ای سرد که دما تا۱۵۰درجه زیر صفر باید باشد بسیار حیرت آور بود و موقع آن بود که این راز بر ملا شود. البته دانشمندان حدس می زدند که درون آیو و قمرهای مشتری باید گرم تر ازحد معمول باشد( بخاطر نیروهای کشندی ) ولی این همه حرارت زیاد را پیش بینی نکرده بودند در این بخش دلائل علمی این پدیده را توضیح داده و در ادامه به اقمار دیگر غول های گازی هم اشاره می کنیم . (در فصل سیارات در مورد هر کدام از سیارات و قمرهای آن ها مفصل تر توضیح میدهیم) قبل از آن در مورد دو اصطلاح را درمکانیک سماوی توضیح می دهیم .

۱)رزونانس یا تشدید مداری (Orbital resonance)

رزونانس یا تشدید مداری(Orbital resonance)موقعی اتفاق می افتد که دو یا چند جسم( قمرها ) که در حال گردش منظم به دور جسم عظیم مرکزی(سیاره یا ستاره مادر)باشند به صورت دوره ای تحت تاثیر گرانش یکدیگر قرار می گیرند برای این پدیده لازم است که نسبت دوره تناوب قمرها اعداد صحیح کوچک (…و۱،۲،۳) باشد در این حالت در هر چند بارگردش مراکز دو (یا چند) قمر با مرکز سیاره (یا ستاره) مادردر یک خط مستقیم قرار می گیرند در این صورت تاثیر نیروهای کششی و کشندی سیاره مادر تشدید می شود این نیروها مدار اجسام چرخنده ( قمرها ) را تحت فشار قرار داده و به صورت بیضی در می آورند. (شکل شماره ۲۳ )

شکل شماره۲۳ – رزونانس مداری آیو اروپا و گانمید

۲) گرمایش کشندی یا جزر و مدی(Tidal heating)

گرمایش کشندی”  گرمایش جزر و مدی “یکی دیگر ار تاثیرات نیروی کشندی می باشدگرمایش کشندی از تبدیل شدن نیروهای کشندی به گرما بوجود می آید به این صورت که وقتی یک جسم کوچک(قمر) تحت تاثیر نیروهای کشندی جسمی با جاذبه بسیار قوی(مانند مورد آیو و مشتری) قرار می گیرد نیروهای کشندی سبب حرکت اجزاء درونی جسم کوچکتر(قمر) می شوند و این حرکت ها و تنش ها ایجاد اصطکاک کرده و این اصطکاک به گرما تبدیل می شود و درون قمر را گرم می کند. (شکل شماره ۲۴)

شکل شماره۲۴-رزونانس مداری به صورت متناوب مدار ها را به صورت بیضی در می آورد.

نکته : بیضی گون شدن قمر در این شکل بسیار اغراق آمیز نشان داده شده است در واقع این مقدار بسیار کوچک می باشد ولی همین هم در تولید گرما بسیار موثر است .

۳) تشدید گرمایش کشندی با رزونانس مداری

رزونانس مداری سبب بیضی شدن مدار قمر می شود مدار قمر که بیضی شد وقتی قمر به سیاره مادر نزدیکتر میشود نیروهای کشندی زیادتر و وقتی دور میشودنیروهای کشندی کمتر میشود. این کم و زیاد شدن نیروهای کشندی سبب حرکت بیشتر اجزاء درونی قمر می شود در بسیاری از موارد که نیروهای کشندی شدید میباشد حتی خود قمر هم تا حدود بسیار کمی بیضی گون میشود که هرچه به سیاره نزدیکتر شود بیشتر بیضی گون میشود .(شکل شماره ۲۵) در مجموع این حرکت ها (که ناشی از بیضی شدن مدار میباشد) نیروهای اصطکاک را بشدت افزایش داده و با افزایش اصطکاک گرمای بسیار بیشتری در غیاب زرونانس مداری تولید میشود .

شکل شماره ۲۵ – رزونانس مداری شکل مدارها را بیضی می کند و بیضی شدن مدارها سبب می شود تاثیر نیروهای کشندی در ایجاد اصطکاک و گرما چندین برابر شود

۴)در آیو چه می گذرد؟

گرمای درون زمین که مسئول حرکات تکنونیک و فوران های آتشفشانی در روی زمین می باشد از گرمای اولیه (که در هنگام تشکیل زمین باقی مانده)و متلاشی شدن مواد رادیو اکتیو در درون زمین (سهم مواد رادیو اکتیو بسیار بیشتر است)بوجود می آید. با توجه به منطقه سردی که آیو در آن قرار دارد و جرم آیو (۰۲۳/ زمین) این گرما نمیتواند ازگرمای اولیه مانده و یا از مواد رادیو اکتیو بوجود بیاید پس این همه گرما از کجا بوجود آمده است؟
فاصله آیو از مشتری۴۲۰هزارکیلومتر می باشد یعنی تقریبا اندازه فاصله زمین تا ماه با این تفاوت که چون جرم مشتری ۳۲۰برابر زمین می باشد نیروی های گرانشی و کشندی بسیار شدیدتری به آیو وارد می کند. نکته مهم در اینجاست که اگر تنها تاثیر نیروهای کشندی مشتری بود اینقدر انرژی و گرما نمی توانست در درون آیو بوجود بیاید. آیو در مدارش همراه با قمرهای اروپا و گانمید در تشدید مداری بسر می برد(دوره تناوب اروپا ۲برابر و گانمید۴برابر آیو می باشد) این تشدید مداری مدار آیو را بیضوی کرده و نیروهای کشندی مشتری را کم و زیاد می کنددرموقعی که آیو درحضیض مداری با مشتری قرار میگیرد نیروهای کشندی زیاد و موقعی که در اوج مداری قرار دارد نیروهای کشندی کم میشود همچنین شکل آیو(به مقدار بسیار جزئی) وقتی در حضیض مداری قرار می گیرد بیضی گون و در نقطه اوج کروی تر میشود این تنش ها سبب حرکت دائمی هسته آیو می شود و در کل اصطکاک شدیدی ایجاد کرده و همه به صورت گرما در درون آیو جمع می شود حرارت داخل آیو مرتب زیادتر می شود (چون گرما امکان خروج ندارد) دما به هزاران درجه می رسد و درون آیو به صورت مایع با یک پوسته نازک در می آید و بنابر این آیو تبدیل به کره ای پر ازآتشفشان می شود(شکل ۲۳)
نکته : نیروهای جزرو مدی که مشتری بر آیو وارد می کند بیست هزار برابر نیروهای جزرو مدی می باشد که ماه بر زمین وارد می کند و سبب پدیده جزر و مدبر روی زمین می شود .

۵) گرمایش کشندی در اروپا

قمر اروپا هم تحت نیروهای کشندی مشتری قرار دارد ولی چون اروپا بین گانمید و آیو قرار دارد و فاصله اش تا مشتری بیشتر ازآیو می باشد و از طرفی تشدید مداری که دو قمر ایجاد کرده تاحدودی اثر یکدیگر را خنثی می کنند گرمایش کشندی خیلی کمتری از آیو تحمل می کند ولی گرمایش کشندی در اروپا وجود دارد به گونه ای که دانشمندان حدس می زنند در زیر یخ های سطح اروپا اقیانوس بزرگی از آب مایع وجود دارد .

۶) گرمایش کشندی در قمرهای دیگر سیارات گازی

علاوه بر آیو گرمایش کشندی(البته خیلی کمتراز آیو)در قمرهای دیگر غول های گازی (مشتری و زحل و…)هم وجود دارد به گونه ای که حرارت درونی این قمرها بسیار بیشتر ازمقداری میباشد که بایدباشد این مسئله منجر به یکسری رویدادهای زمین شناختی در این اقمار می شود مثلا در زیریخ های سطحی بسیاری از اقمار غول های گازی اقیانوس هائی از آب مایع وجود داردکه می توانند میزبان احتمالی حیات باشند همچنین آبفشان هائی وجود دارد که ارتفاع آن ها تا ۱۰۰کیلومتر هم می رسد(به عنوان نمونه می توان قمرهای : اروپا ، تایتان ، انسلادوس و …نام برد.) و انرژی همه این پدیده ها فقط می تواند از گرمایش کشندی تامین شده باشد . 

۷) گرمایش کشندی و حیات

یکی از معیارهای وجود حیات در منظومه های ستاره ای دیگر وجود سیاره ای درکمربندحیات (جائی که دما مناسب بوده و آب بتواند به صورت مایع وجود داشته باشد)میباشد اگرسیاره ای بسیاردور از ستاره مادرش
باشد دما بقدری پائین است که آب نمیتواند به صورت مایع وجود داشته باشد ولی پدیده گرمایش کشندی میتواند دمای درونی و حتی سطح قمر را بقدری بالا ببرد که به دمای مناسب برسد بنابر این دانشمندانی که در جستجوی حیات در سیارات فرا خورشیدی هستند باید در انتخاب کاندیداها کمی تجدید نظر کنند .

۸- خلاصه نیروی های کِشندی

نیروی کِشندی یک اثر ثانویه از نیروی جاذبه و باعث به وجود آمدن پدیده های مختلفی از جمله :
جزر و مد ، قفل کِشندی ، دور شدن اجسام بخاطر از دست دادن انرژی ، متلاشی و تجزیه شدن اجسام در محدوده روچ ، گرمایش کشندی و …می شود . این نیرو ها در بسیاری از منظومه ها خود را نشان می دهد.
در مقاله “نیروهای کشندی (۱) “ در مورد نیروهای کشندی و بعضی از آثار آن توضیح دادیم در این مقاله در مورد آثار دیگر نیروهای کشندی که در منظومه شمسی و اقمار مشتری دیده می شود(و در مقاله قبلی نشان ندادیم ) توضیح می دهیم. این مقاله در واقع ادامه مقاله “نیروهای کشندی (۱)“ می باشد.
در این بخش خلاصه مطالب هر بخش گذاشته می شود برای مطالعه کامل هر بخش به بخش مربوطه مراجعه کنید .

۱)گرانش و آثار آن

بی شک گرانش یکی از مهمترین نیروهای طبیعت می باشد . برای درک بهتر و عمیق تر نجوم و اختر فیزیک باید با ماهیت گرانش و آثار آن آشنا باشیم از این رو در ادامه مقاله های نجومی فصلی را به گرانش اختصاص دادیم . در این بخش خلاصه ای از آنچه در این مقاله ها تاکنون در مورد گرانش گفته شد می دهیم . برای دسترسی به این مقاله ها و لینک های آن روی نوشته های آبی کلیک کنید . همچنین برای دستیابی به کلیه لینک ها می توانید مستقیما به صفحه “ جمع بندی مقاله های فصل هفتم – گرانش “ مراجعه کنید.

۲) نیروی های کِشندی و آثار آن

نیروی کِشندی یک اثر ثانویه از نیروی جاذبه (گرانش) می باشد در مقاله “نیروهای کشندی (۱) “ در مورد نیروهای کِشندی و آثار آن توضیح دادیم دراین بخش خلاصه ای از آنچه در مورد نیروهای کشندی در مقاله “نیروهای کشندی (۱) “ آمده می دهیم و بعد در بخش های بعد به ادامه مقاله می پردازیم .

۳) انهدام(حدروچ)

نیروهای کِشندی بعضی اوقات می توانند بسیار قدرتمند باشند تا حدی که موجب متلاشی شدن جسمی شوند که تحت تاثیر این نیروها قرار گرفته باشد.در این بخش در مورد نیروهائی توضیح می دهیم که می توانند موجب متلاشی شدن و انهدام کامل اجسام آسمانی شوند .

۴) انهدام اقمار ( راز حلقه های سیارات )

در این بخش توضیح می دهیم که وقتی یک قمر که دور سیاره ای می چرخد به محدوده حد روشه می رسد چگونه منهدم می شود و بعد در مورد حلقه های سیارات از جمله حلقه های زحل توضیح می دهیم این که چگونه این حلقه ها شکل گرفته و چرا حلقه های زحل بیشتر جلب توجه می کنند (بیشتر موادی که حلقه های غول های گازی را شکل داده در واقع قمر یا اجسامی بوده که از حد روشه گذشته و منهدم شدند)

۵)ممانعت

یکی از عجائب منظومه شمسی این است که بر خلاف منظومه های ستاره ای دیگر ابر زمین ها در آن یافت نمی شود (ابر زمین ها سیارات سنگی هستند که چندین برابر زمین می باشند)همچنین با وجودی که قانون بُدپیشبینی کرده که باید بین مدارمریخ و مشتری یک ابر زمین وجود داشته باشد ولی بجز تعداد بیشماری
سنگ های بزرگ و کوچک (سیارک ها)سیاره ای حتی به اندازه عطارد وجود ندارد و جرم تمام سیارک ها هم بزحمت به ۴درصد جرم ماه زمین می رسد . نظریه های اخیر سیارات مشتری و زحل را عامل این پدیده میدانند اولا با مهاجرت این سیارات موادی که باید برای تشکیل سیاره مصرف میشد توسط مشتری جذب شده و یا به درون منظومه شمسی پرتاب شده و جذب زمین و ناهید شده و آنچه باقی مانده بخاطر نیروهای کشندی مشتری نمی توانسته بهم بپیوندد و تشکیل سیاره بدهد . همچنین در این بخش توضیح می دهیم که چرا زیر قمر( قمری که خودش یک قمر داشته باشد) نمی تواند وجود داشته باشد.

۶) پدیده های مرموز در قمر آیو

آیو قمر مشتری با وجودی که ۶۷ بار از زمین کوچکتر بوده و در منطقه ای قرار دارد که دما به ۱۶۰ درجه زیر صفر می رسد با داشتن ۴۰۰ آتشفشان فعال و دریاچه های آتشفشانی آتشفشانی ترین جسم سامانه خورشیدی می باشد. این قمر بیش از ۱۰۰ برابر زمین گدازه به بیرون پرتاب می کند. تنها دریاچه مواد مذاب لوکی پاترا با ۲۰۰ کیلومتر قطر بیش از یک میلون برابر، بزرگترین دریاچه مواد مذاب روی زمین(دریاچه کوه نیراگونگو درکشور کنگو که۱/۲کیلومتر قطردارد) گدازه دارد.

۷)راز آیو

گزارشاتی که کاوشگرهای ویجر ۲ ، پایونر۱۰ و گالیله ازسطح آیو (نزدیکترین قمر مشتری) آوردند نشان داد که سطح آیو به جای این که یک سطح مرده و یخزده و پر از گودال های برخوردی باشد سطحی بسیار فعال و پراز آتشفشان است که نشان ازحرارت بسیار زیاد درون آیو می دهد . در این بخش در مورد دلائل فعالیت های زمین شناختی آیو توضیح می دهیم . پدیده ای که به رزونانس مداری و گرمایش کشندی معروف است.

۸) خلاصه نیروهای کِشندی

نیروی کِشندی یک اثر ثانویه از نیروی جاذبه و باعث به وجود آمدن پدیده های مختلفی می شود در دو مقاله “نیروهای کشندی (۱) “ و “نیروهای کشندی (۲) “ در مورد نیروهای کِشندی و آثار آن توضیح دادیم به طور خلاصه آثار نیروهای کِشندی در این دو مقاله به این صورت می باشد .
۱- ۸)پدیده های مربوط به مقاله اول: در مقاله اول در مورد این پدیده ها توضیح دادیم :
قفل کشندی ، دور شدن دو جسم از همدیگر ، جزر و مد، برآمدگی روی دو جسم ناشی از نیروهای کِشندی
۸-۲) پدیده های مربوط به مقاله دوم : انهدام اجسامی که از حد روچ گذشتند ، تشکیل حلقه های سیارات و انهدام اقماری که از حد روچ می گذرند ، گرمایش کِشندی و رزونانس مداری

برای مطالعه سایر مقاله های نجومی روی شکل زیر کلیک کنید.

برای مطالعه مقاله های روانشناسی اینجا  را کلیک کنید .

عکس های طبیعت, طبیعت خوانسار , شکوفه های بهاری  , گلستان کوه ,دانلود آلبوم های کامل بهترین و زیباترین عکس ها ,آلبوم هائی با صدها عکس کیفیت بالا ,  در هیچ کجای اینترنت این عکسها را پیدا نمیکنید , عکس هابدون استفاده از تکنیک های فتوشاپ تهیه شده , کاملا طبیعی 

برای آموزش کامل و حرفه ای گوگل مپ روی شکل زیر کلیک کنید

همه جیز در مورد گوگل مپ

۱) هر گونه اظهار نظر را در فرم اظهار نظر کاربران وارد کنید .
۲) نظرات بعد از تایید مدیریت نشان داده می شود .
۳) با انتقادات و پیشنهادات سازنده خود ما را هرچه بیشتر  همراهی کنید . مدیریت از انتقادات و پیشنهادات سازنده شما استقبال میکند .
۴) نوشته های قرمز پر رنگ ارجاع به لینک هستند که هنوز لینک آنها قرار داده نشده است ( هنوز صفحه آنها منتشر نشده است )
۵) نوشته های آبی پر رنگ ارجاع به لینک هستند که لینک آنها قرار داده شده است (صفحه آنها منتشر شده است )
۶) هرگونه بهره برداری : کپی تمام و یا قسمتی از مطالب این سایت بدون ارجاع منبع آن ممنوع می باشد .
۷) تکثیر فایل های Pdf با ذکر منبع آزاد ولی فروش آن تحت هر عنوان و با ذکر منبع هم ممنوع می باشد.