نبتون

السؤال: هل يحتوي باطن النبتون على الجليد؟




نبتون Neptune (رمزه ) معناها بالإغريقية إله الماء، ويطلق عليه الكوكب الأزرق هو أحد كواكب النظام الشمسي وهو رابع أكبر الكواكب الثمانية، وهو ثامن كواكب المجموعة الشمسية وأبعدها عن الشمس في نظامنا الشمسي وهو رابع أكبر كوكب نسبةً إلى قطره وثالث أكبر كوكب نسبةً إلى كتلته. تبلغ كتلة نبتون 17 مرة كتلة الأرض. وهو أكبر قليلا من توأمه القريب أورانوس الذي يعادل 15 مرة كتلة الأرض. يكمل نبتون دورة واحدة حول الشمس[1] كل 164.8 سنة في معدل مسافة حوالي 30.1 وحدة فلكية (4.5 مليار كم). سمي نبتون نسبةً إلى الإله الروماني للبحر (نبتون) حيث تم اكتشافه في 23 سبتمبر عام 1846.
كوكب نبتون غير مرئي للعين المجردة وإن كوكب نبتون هو الكوكب الوحيد في النظام الشمسي الذي تم اكتشافه عبر المعادلات والتوقع الرياضي بدلاً من الرصد المنتظم. فالتغيرات غير المتوقعة في مدار كوكب أورانوس قادت الفلكيين إلى استنتاج أن الاضطراب الجذبي ناتج عن كوكب مجهول يقع خلفه، واكتشف الكوكب على بعد درجة واحدة من الموقع المتوقع عبر المعادلات الرياضية. اُكتشف نبتون من طرف عالم الفلك يوهان جدفريد جال يوم 23 سبتمبر 1846، في الدرجة التي توقعها العُلماء أوربان لوفيريي وجون كوش آدامز. تم اكتشاف قمر نبتون ترايتون بعد فترة قصيرة من اكتشاف الكوكب.
لم يكن العلماء يعلمون بوجود أقمار الكوكب ال13 حتى أن تم اكتشافهم في القرن العشرين. المسافة بين نبتون وكوكب الأرض البعيدة تجعل نبتون يبدو صغيراً جداً، مما يجعل من الصعب دراسته من التلسكوبات الأرضية. قامت مركبة الفضاء فوياجر 2 بزيارة نبتون، عندما حلقت بالقرب من الكوكب في 25 أغسطس عام 1989[2].تمت دراسة المزيد من التفاصيل للكوكب بعد انطلاق تلسكوب هابل الفضائي وإنشاء التلسكوبات الأرضية الضخمة التي تحتوي على بصريات مكيفة.
مثل المشتري وزحل، يتكون الغلاف الجوي لنبتون بشكل أساسي من الهيدروجين والهيليوم، بالإضافة إلى الهيدروكاربونات وربما النيتروجين. ويحتوي على نسبة عالية من "الجليد" مثل الماء، والأمونيا والميثان. يحتوي باطن نبتون على نفس مكونات كوكب أورانوس، فهو يتكون من الصخور والجليد[3]
. وهذا هو سبب اعتبار كوكبي أورانوس ونبتون بعمالقة جليدية[4]. إن سبب اللون الأزرق لنبتون هو أن جزيئات الميثان تحتل المناطق الخارجية للكوكب مما يعطي لون أزرق للكوكب.[5].
على الرغم من أن جو أورانوس خالِ نسبياً، يتميز جو نبتون بطقس نشط ومرئي. فعندما مرت مركبة فوياجر 2 من الكوكب قامت برصد عاصفة في النصف الجنوبي من الكوكب تدعى بالبقعة المظلمة العظيمة وهي مشابهة للبقعة الحمراء العظيمة التي توجد على المشتري. تشكلت هذه الأنماط الجوية عن طريق رياح قوية، حيث تبلغ سرعة هذه الرياح حوالي 2,100 كيلومتر في الساعة الواحدة [6]. يعد الغلاف الجوي الخارجي لنبتون أبرد الأماكن في النظام الشمسي وذلك بسبب المسافة البعيدة من الشمس، حيث تبلغ درجات الحرارة في أعلى السحب . وتبلغ في مركز الكوكب حوالي .[7][8] لدى نبتون حلقة مجزئة وضعيفة تم اكتشافها عام 1982 وتم إثباتها لاحقاً عن طريق فوياجر 2.[9]
التاريخ
اكتشافه


تظهر رسومات غاليلو أنه كان أول من لاحظه في 28 ديسمبر 1612 ومرة ثانية في 27 يناير 1613 وفي كلتا الحالتين اعتقد غاليلو أنه يراقب نجم ثابت عندما ظهر بوضوح في ظلمة السماء إلى جانب المشتري[10]، لذلك لم يُعتبر غاليلو أنه مُكتشف نبتون. في مراقبته في ديسمبر 1612، نبتون يبدو وكأنه لا يتحرك في السماء بسبب الحركة الرجعية الظاهرية له هذا اليوم. هذه الحركة الرجعية الظاهرية تحدث حينما تمر الأرض بكوكب خارجي. وبسبب أن نبتون كان يبدأ حركته الرجعية السنوية، حركة الكوكب كانت صغيره للغاية ليتم ملاحظتها من تلسكوب غاليلو الصغير.[11]. في يوليو 2009 أعلن الفيزيائي ديفيد جاميسون في جامعة ملبورن عن أدلة جديدة توضح أن غاليلو كان على علم بأن "النجم" الذي رصده كان قد تحرك ولم يكن نجماً ثابتاً[12].
و ضع ألكسيس بوفار Alexis Bouvard سنة 1821 جداول فلكية لأورانوس جار نبتون[13]. إلا أن النتائج اللاحقة أظهرت انحرفات كبيرة عن جداوله مما قاد بوفارد إلا فرض وجود جسم غير معروف يحدث تغيرات في المدار نتيجة فعل الجاذبية[14]. بدأ جون كوش آدامز في عام 1843 – وهو عالم فلك ورياضيات من جامعة كامبردج – بعمل دراسة حول بعد وكتلة جرم كان يُعتقد أنه يقع خلف كوكب أورانوس (وذلك بناءً على اضطراب في مدار أورانوس). ولقد أكمل آدامز دراساته ومن ثم أرسلها إلى السير جورج بيدل أيري – العالم الفلكي الملكي في إنكلترا – والذي زوده في فبراير 1844. وقد استمر آدامز بعمله عام 45-1846 وحصل على العديد من التقديرات المختلفة للكوكب الجديد.[15][16]
وفي الوقت نفسه بدأ أوريان لوفيريي - وهو شاب لم يكن يعرفه آدامز - في العمل على المشروع، اقترح بأن هناك كوكبًا ثامنًا في المنظومة الشمسية، لافتًا إلى ان هناك خللًا في مدار الكوكب "اورانوس".
وأثبت لوفيريي، قبل عام على رسالته، أن كل النظريات المتداولة لا تفسر عدم انتظام مدار اورانوس، مؤكدًا بأن كوكبًا آخر يتدخل في مداره، وبحلول حزيران (يونيو)، حدد لوفيريي موقع الكوكب المتوقع. وفي 31 آب (اغسطس) قدم مذكرة إلى أكاديمية العلوم في باريس، يتحدث فيها بالتفصيل عن كتلة الكوكب المتوقعة وبحلول منتصف عام 1846 استطاع التنبؤ بموعد ومكان ظهور نبتون، وقد كانت توقعاته مشابهة لتلك التي كانت لدى آدامز. لكن الفلكيين الفرنسيين تجاهلوه. بعد ذلك قام لوفيريي بإرسال نتائجه إلى الدكتور "آيري" في مرصد غرنتش، حيث قام آيري بفحص السماء في شهري أغسطس وسبتمبر لكن آيري لم يستطع رصده[14][17].
وفي الوقت نفسه أرسل لوفيريي طلباً بذلك إلى الفلكي "جيمس تشالّس" في كامبردج ولكنه لم يكن يملك خرائط جيدة لبرج الدلو (وقد كان نبتون فيه آنذاك) ولذلك لم يَستطع رصده. ولم يستطع جيمس إقناع أحد من زملائه بالرصد فأرسل رسالة إلى مدير معهد برلين "يوهان جال" يَطلب منه فيها رصد نبتون. فقام بدوره بتكليف فلكيَّين في المعهد بالمهمة. وفي صباح 23 سبتمبر 1846 تلقى جال رسالة بأنه تم اكتشاف كوكب نبتون في حدود 1° من المكان الذي تنبأ فيه لوفيريي، وبحدود 12° من المكان الذي توقعه آدامز. بعد ذلك أدرك العالم جيمس تشالس أنه قد لاحظ الكوكب مرتين في 4 و 12 من أغسطس لكنه لم يكن يعلم بأنه كوكب لأنه لم يكن يملك خريطة النجوم الحديثة وقد كان مشتتاً لأنه كان يعمل على عمله في ملاحظة المذنبات[14][18]. وبسبب هذا كله فقد ثار جدل بين الفلكيين بشأن المُكتشف الحقيقي للكوكب، انتهى بتقاسم الشرف بين كل من آدامز ولوفيريي[19]. في عام 1966 شكك العالم دينيس رولينز في مصداقية اشتراك آدامز في الاكتشاف، وتم إعادة تقييم هذه القضية مع رجوع أوراق نبتون للمرصد الملكي في غرينتش[20]. وبعد أن تم إعادة النظر في المستندات اقترحوا بأن "آدامز لا يستحق التقدير في المشاركة في اكتشاف كوكب نبتون مع لوفيريي، وأن التقدير يذهب إلى الشخص الذي نجح في التنبؤ بمكان الكوكب وفي إقناع علماء الفلك بالبحث عنه".[21]
التسمية
بعد فترة قصيرة من اكتشاف نبتون، أُطلق عليه "الكوكب الخارجي لأورانوس" أو "كوكب لوفيريي". أو تسمية اقترحت للكوكب كانت من قبل العالم جال الذي اقترح الاسم يانوس. في إنكلترا، واطلق تشالس عليه اسم أوقيانوس.[22]
وللمطالبة بالحق في تسمية اكتشافه، اقترح لوفيريي بسرعة اسم نبتون لهذا الكوكب الجديد. الذي زُعم انه تمت الموافقة عليه زوراً من المكتب الفرنسي. في أكتوبر سعى لوفيريي بتسمية نبتون باسمه وشجعه مدير المرصد فرانسوا أراغو على هذا. تلقى هذا الاقتراح معارضة قوية خارج فرنسا[23]. وبسبب هذا قامت التقاويم الفرنسية بإعادة اسم هيرشل لكوكب أورانوس نسبةً للفلكي ويليام هيرشل الذي اكتشفه[24].
أتى ستروف بالاسم نبتون في 29 ديسمبر 1846، للأكاديمية الروسية للعلوم[25]. بعدها أصبح اسم نبتون أكثر اسم متفق عليه عالمياً. في الميثولجويا الرومانية، كان نبتون إله البحر، وهو مماثل في الأساطير اليونانية بوسايدون. وبذلك فإن الأسماء الميثولوجيا تتماشى مع جميع الكواكب الأخرى، باستثناء الأرض، الذي تم تسميته نسبة للآلهة الرومانية واليونانية[26]
.
معظم اللغات اليوم، حتى في البلدان التي لا توجد فيها ثقافة يونانية-رومانية يستخدمون تسمية مشابهة للاسم "نبتون". باللغات الصينية واليابانية والكورية، تمت ترجمة اسم الكوكب إلى "ملك البحر". لأن نبتون يعنى إله البحر[27].في اللغة المنغولية يطلق على الكوكب "Dalain Van" مما يعكس دور الاله كحاكم للبحر. في اليونانية الحديثة يطلق على الكوكب اسم بوسايدون[28]. في اللغة العبرية أختار الاسم "Rahab" الذي ذُكر في المزمور بعد أن تم التصويت عليه في مجمع اللغة العبرية في عام 2009 كاسم رسمي للكوكب[29][30]. في اللغة الماروية أطلق الاسم "Tangaroa" كاسم للكوكب مشيرا إلى اله البحر الماوري[31]. في لغة الناواتل يطلق على الكوكب الاسم "Tlāloccītlalli" مشيرا إلى إله المطر تلالوك[31].
الوصف
منذ اكتشافه في 1846 إلى أن تم اكتشاف بلوتو عام 1930، كان نبتون يعتبر أبعد كوكب معروف في النظام الشمسي. عندما تم اكتشاف بلوتو واعتباره كوكب، تم تصنيف نبتون كثاني أبعد كوكب، ماعدا الـ20 سنة بين عام 1979 و 1999 عندما جعل مدار بلوتو البيضاوي الشكل أقرب الى الشمس من نبتون.[32] قادَ اكتشاف حزام كويبر في 1992 العديد من علماء الفلك إلى مناقشة ما إذا كان بلوتو يعتبر ككوكب مستقل أو جزء من حزام كويبر.[33][34] في عام 2006 قام الاتحاد الفلكي الدولي بتعريف كلمة "كوكب" لأول مرة، وتمت إعادة تصنيف بلوتو كـ"كوكب قزم" والذي جعل نبتون مرة أخرى أبعد كوكب في النظام الشمسي.[35]
الخصائص الفيزيائية

كتلة نبتون التي تبلغ 1.0243×1026 كيلوغرام[36] هي وسيطة كتلة الأرض وكتلة أكبر عملاق غازي، وهي تعادل 17 مرة كتلة الأرض وحوالي 1/19 كتلة المشتري. تبلغ جاذبية نبتون 11.15 م/ث2، وهي 1.14 مرة ضعف الجاذبية السطحية للأرض[37]، و جاذبية المشتري أكبر من جاذبية نبتون[38]. يبلغ نصف قطر كوكب نبتون 24،764 كم[39] وهو أربع مرات نصف قطر الأرض.
نبتون يشبه أورانوس فهو عملاق جليدي. وهي أحد أنواع من الكواكب العملاقة. لأن أصغر وتحتوي على مواد متطايرة أكثر من المشتري زحل[40]. وخلال البحث عن كوكب خارج المجموعة الشمسية أستخدم نبتون كناية للكواكب التي لديها كتلة مشابها لنبتون فيطلق عليها "نبتونيات"[41]. تماماً كم يشير العلماء إلى كواكب خارج المجموعة الشمسية بال "مشترييات".
التركيب الداخلي
هيكل نبتون الداخلي يشبه هيكل أورانوس، حيث يشكل غلافه الجوي 5% إلى 10% من كتلته و يمتد تقريباً 10% إلى 20% من اللب، حيث يصل الضغط إلى 10 باسكال، أو حوالي 100,000 مرة من الغلاف الجوي للأرض، ويحتوي غلاف نبتون على كميات كثيرة من الميثان والأمونيا ويوجد ماء في المناطق السفلى من الغلاف الجوي.[7]

يعادل وشاح نبتون حوالي من 10 الى 15 كتلة أرضية وهو غني بالماء والميثان والأمونيا[42]. هذا الخليط يشار اليه بأنه خليط جليدي على الرغم من أنه حار، ويكون هذا السائل الكثيف موصل للكهرباء بنسبة عالية ويطلق عليه أحيانا محيط الماء-الأمونيا.[43] قد يتكون الوشاح من طبقة من الماء الأيوني تتحلل فيها جزيئات الماء إلى حساء من أيونات الهيدروجين والأوكسجين، وأعمق إلى الأسفل يوجد ماء فائق التأين حيث يتبلور فيه الأوكسجين أما أيونات الهيدروجين تطفو بحرية داخل شبكة الأوكسجين.[44] على عمق 7,000 كيلومتر قد تجعل الظروف الميثان يتحول إلى بلورات من الألماس والتي تسقط لاحقا على الكوكب على شكل امطار.[45][46][47] أوضحت التجارب العلمية للضغط العالي جدا التي أُجريت في مختبر لورانس ليفرمور الوطني أن قاعدة الوشاح قد تكون من محيط من الكاربون السائل مع الماس صلب يطفو عليه.[48][49][50]
تتكون نواة كوكب نبتون من الحديد والنيكل والسيليكات، مع نموذج داخلي يعطي كتلة تبلغ حوالي 1.2 مرة من كتلة الأرض.[51] الضغط في المركز يكون حوالي 7 بار اي حوالي مرتين من الضغط الموجود في مركز الكرة الأرضية، وتبلغ درجة الحرارة 5,400 كلفن.[7][8]
الغلاف الجوي

في الارتفاعات العالية، يشكل الهيدروجين 80% من الغلاف الجوي ويشكل الهيليوم 19% من الغلاف الجوي[7].ويحتوي على نسبة قليلة من الميثان، حيث توجد خطوط من الميثان عن الأطوال الموجية الاكثر من 600 نانومتر.
المدار
المسافة بين نبتون والشمس هي 30 ضعف المسافة بين الأرض والشمس (أي أنها 30 و.ف). يتحرك بلوتو داخل مدار نبتون لمدة 20 عام مرة كل 248 سنة وهذا يجعل بلوتو أقرب للشمس من نبتون في ذلك الوقت. وقد كان عبور بلوتو الماضي في 23 يناير/1979 وبقي داخل المدار حتى 11/فبراير/1999.
يدور نبتون حول الشمس بمدار إهليجي ويبلغ متوسط بعده عن الشمس 4495.06 مليون كم (2,793.1 مليون ميل)، ويدور حولها مرة كل 165 سنة. وعندما يدور حول الشمس فإنه يدور حول محوره ويُتم دورة كل 16.1 ساعة. ويميل محور دوران نبتون بزاوية 30 درجة (وهذا بناءً على ميله عن مداره حول الشمس، حيث أن محوره يميل 30 درجة عن الوضع العمودي له مع المدار).
التركيب والغلاف الجوي
يَعتقد العلماء أن كوكب نبتون يتكون أساسا من الهيدروجين والهليوم والماء وسيليكات، ونبتون هو كوكب غازي كثافته ليست كبيرة، وبالتالي فليس له سطح صلب يُمكن المشي عليه، بينما الكواكب الصخرية المكوّنة من الصخور – مثل الأرض – هي صلبة والمشي عليها مُمكن. تتصاعد سحب كثيفة فوق كوكب نبتون تغطي سطحه وتجعل رؤيته صعبة. وفي نواته تكون الغازات مضغوطة جدا، وهي عبارة عن مزيج من الغازات في طبقة سائلة تحيط بالنواة المركزية للكوكب التي تتكوّن من صخور وثلوج. إن ميل محور نبتون يتسبب في انقسام الكوكب لنصفين من حيث درجة الحرارة، وهما النصفان الشمالي والجنوبي، مما يؤدي إلى التغير في درجات الحرارة وبالتالي تولّد الفصول (أي أنه توجد عليه فصول كما في الأرض).
يُحاط نبتون بطبقة سميكة من الغيوم ذات حركة سريعة، حيث تهب الرياح بسرعة تصل إلى 1.100 كم (700 ميل) في الساعة. الغيوم البعيدة عن سطح نبتون تتألف أساساً من الميثان المتجمد، ويَعتقد العلماء بأن الغيوم التي تقع تحت سحب غاز الميثان داكنة تتألف من كبريتيد الهيدروجين.
الغلاف المغناطيسي لكوكب نبتون يشبه إلى حد كبير الذي يملكه أورانوس، وهو أكبر بكثير من الذي تملكه الأرض مثله في ذلك مثل أورانوس. وتشير نظرية رياضية إلى أن حلقات نبتون تؤثر على حركة الجسيمات في مجاله المغناطيسي.[19]
أقمار وأحزمة نبتون
يوجد لنبتون 13 قمرا أكبرها هو ترايتون الذي يدور حوله على بعد 354,750 كم (220.400 ميل) منه، ونصف قطره يبلغ حوالي 1350 كم (0.2122 من نصف قطر الأرض). وهو قمر نبتون الوحيد الذي يدور عكس اتجاه دوران نبتون. ترايتون له مدار دائري ويدور حول نبتون مرة كل ستة أيام، ودرجة حرارة سطحه تبلغ حوالي -235 درجة مئوية (390- فهرنهايت). وهناك بعض السخانات على ترايتون بالرغم من برودته الشديدة، اكتشفتها مركبة فويجر أثناء رحلتها الشهيرة.
توجد لنبتون أربعة حلقات، لكن هذه الحلقات أقل كثافة وحجما بكثير من حلقات كوكب زحل، ويبدو أنها تتكون من جزيئات الغبار، وحتى الآن لا يعرف العلماء السبب الذي يجعل انتشار الغبار غير متساو فيها[19].
وأقماره هي:
ناياد (Naiad).
تالاسا (Thalassa).
ديسبينا (Despina).
جالاتيا (Galatea).
لاريسا (Larissa).
بروتيوس (Proteus).
ترايتون (Triton).
نيريد (Nereid).
هاليمدي (Halimede).
ساو (Sao).
لاوميديا (Laomedeia).
بسامثي (Psamathe).
نيسو (Neso).
انظر أيضاً
(309239) 2007 RW10
المصادر
Walter, Elizabeth (April 21, 2003). Cambridge Advanced Learner's Dictionary (Second Edition ed.). Cambridge University Press. ISBN 0-521-53106-3.
Littmann, Mark; Standish, E. M. (2004). Planets Beyond: Discovering the Outer Solar System. Courier Dover Publications. ISBN 0-486-43602-0.


مراجع


تصنيف:نبتون
تصنيف:أجرام فلكية اكتشفت في 1846
تصنيف:الكواكب الخارجية
تصنيف:عمالقة جليدية
تصنيف:عمالقة غازية
تصنيف:كواكب المجموعة الشمسية