نسخة الفيديو النصية
في هذا الدرس، سوف نتعلم كيف تكون النظام الشمسي من سحابة كبيرة من الغاز والغبار.
عندما نقول النظام الشمسي، فإننا نعني النظام الذي يحتوي على كل الأجرام المحيطة بالشمس، التي تتضمن الكواكب الثمانية وأقمارها بالإضافة إلى عدد هائل من الكويكبات، والمذنبات، والصخور، وكتل من الثلج تسبح في الفضاء بالقرب من الشمس. وبالطبع، يتضمن هذا النظام أيضًا الشمس نفسها. وكلمة «شمسي» تعني مرتبطًا بالشمس. إذن، عندما نقول النظام الشمسي، فإننا نعني النظام الذي يضم كل شيء مرتبط بالشمس.
لعلنا نتذكر أن الشمس نجم يشبه جميع النجوم الأخرى التي يمكننا رؤيتها في سماء الليل، لكنه أكثر قربًا؛ ولهذا السبب يبدو لنا كبيرًا وساطعًا جدًّا، ولهذا السبب أيضًا يمدنا بالدفء ويضيء ساعات النهار. يمكننا أن نتذكر أيضًا أسماء الكواكب في النظام الشمسي وترتيبها حسب قربها من الشمس. فبدءًا من الأقرب للشمس، الكواكب هي عطارد، والزهرة، والأرض التي نعيش عليها، والمريخ، والمشتري، وزحل، وأورانوس، ونبتون. لاحظ أننا لم نرسم الأحجام والمسافات هنا بمقياس نسبي.
في الواقع، تبعد الشمس عن الكواكب بمسافة هائلة. والكواكب الخارجية الأربعة؛ وهي المشتري، وزحل، وأورانوس، ونبتون، أكبر بكثير جدًّا من الكواكب الداخلية الأربعة، وأكبرها جميعًا المشتري. ومع أن كوكب المشتري كبير جدًّا، فإن الشمس أكبر حجمًا منه بكثير. في الحقيقة، تستأثر الشمس بنسبة ٩٩٫٨ بالمائة من كتلة النظام الشمسي بأكمله.
وبهذا نكون قد عرفنا ما النظام الشمسي وما يحتوي عليه، وفي هذا الدرس سنعود بالزمن لنعرف من أين أتى النظام الشمسي وكيف تكون.
قبل أربعة ونصف مليار سنة تقريبًا، لم يكن النظام الشمسي قد تكون بعد، لكن الفضاء الذي يسبح فيه الآن لم يكن خاليًا تمامًا. في الواقع، كانت هناك سحابة كبيرة من الغبار والغاز والثلج والصخور في المكان الذي تكون فيه النظام الشمسي فيما بعد. الاسم الذي نستخدمه لوصف هذه السحابة من الغبار والغاز في الفضاء هو السديم، وجمعها سدم. فنقول مثلًا سديمًا واحدًا، أو سديمين، أو ثلاثة سدم، وهكذا. ومع أننا نستخدم عادة كلمة «سحابة» لوصف السديم لأنه يتكون من جسيمات سابحة ترتبط ارتباطًا غير وثيق بعضها ببعض، فإن السدم تختلف تمامًا عن السحب التي نراها على الأرض. ويرجع ذلك في الغالب إلى أنها ضخمة جدًّا.
يمكن استخدام كلمة «سديم» لوصف أي سحابة من الحطام الفضائي، وما زال بإمكاننا رؤية العديد من السدم باستخدام التلسكوب في الوقت الحالي. على سبيل المثال، هذه صورة لسديم يسمى سديم القاعدة التقطها تلسكوب هابل الفضائي. في مركز الصورة، نرى السحابة الكبيرة من الغاز والغبار، وهي السديم نفسه، وفي الأغلب سيكون هذا السديم الكثير من النجوم والكواكب على مدار ملايين السنين. لا تكون جميع السدم نجومًا وكواكب، لكن الكثير منها يفعل ذلك. وبعضها، مثل سديم القاعدة، كبير جدًّا لدرجة أنه يمكن أن يكون الكثير والكثير من الأنظمة النجمية.
حسنًا، لنعد إلى السديم الذي كون نظامنا الشمسي قبل مليارات السنين، ونر كيف أصبحت هذه السحابة الضخمة من الغاز والغبار النظام الشمسي الذي نراه اليوم. الجاذبية قوة تجذب الأجسام التي لها كتلة بعضها إلى البعض. وهي ما يبقي النظام الشمسي متماسكًا الآن، وقد ساعدت أيضًا في تكوين النظام الشمسي قبل مليارات السنين. بمرور الزمن، جذبت قوة الجاذبية جسيمات الغبار والغاز نحو مركز السديم. وبدأت في أن تتقلص أو يصغر حجمها. وعلى مدار العديد من ملايين السنين، أدى ذلك إلى تكوين السديم لجسم شبه كروي من الغاز والغبار استمر في التقلص بمرور الزمن.
ومع استمرار السديم في التقلص بفعل الجاذبية، أصبح قرصًا رقيقًا في النهاية. وتسبب تقلص السديم أيضًا في بدء هذا القرص الرقيق في الدوران وازدياد درجة حرارته. ونتيجة لذلك، بدأ الضوء في الانبعاث منه أيضًا. وبمرور الزمن، استمرت الجاذبية في دفع القرص إلى التقلص. واستمرت كثافته ودرجة حرارته في الازدياد، بالأخص في مركز القرص. في نهاية المطاف، وفور أن أصبحت المنطقة المركزية بالقرص ساخنة بدرجة كافية، تشكلت الشمس من المادة الموجودة في مركز القرص. وكتلة المادة التي كونت الشمس كانت معظم كتلة القرص. وحتى الآن، تستأثر الشمس بمعظم الكتلة في النظام الشمسي.
تتكون الشمس بشكل أساسي من عنصر الهيدروجين، حيث يمثل حوالي ٧٥ بالمائة من كتلتها. وتتكون بقية كتلتها تقريبًا من عنصر الهليوم، مع وجود كمية ضئيلة من عناصر أخرى أثقل. بعد أن تكونت الشمس، ظلت تشرق لمليارات السنين حتى يومنا هذا، وما بعده. ومع هذا، لم تستهلك كل الكتلة الموجودة في القرص في تكوين الشمس. فظلت هناك كتلة في المناطق الخارجية من القرص. وبمرور الزمن، بدأت هذه الكتلة في التكتل وتكوين أجرام كروية تدور حول الشمس. وبفعل الجاذبية، أخذت هذه الأجرام الكروية في النمو مع انجذاب الكثير والكثير من الجسيمات الموجودة في القرص إليها. وفي نهاية المطاف، كونت الكواكب الموجودة في النظام الشمسي.
هذه المنطقة الخارجية من القرص، التي كونت الكواكب، لم تكن بنفس حرارة أو كثافة المنطقة المركزية للقرص؛ ما يساعدنا على فهم لماذا تكونت الشمس كجسم ساخن ساطع، في حين أن الكواكب ليست ساخنة مثلها ولا ينبعث منها ضوء. استغرق تقلص المناطق الخارجية ملايين السنين لتكوين الكواكب، وذلك بعد مرور ملايين السنين التي استغرقها تكوين الشمس في مركز القرص. كانت عملية تقلص السديم وتكوين النظام الشمسي عملية بطيئة. لكن في النهاية، أصبح لدينا النظام الشمسي على صورته الحالية.
انهار السديم الأولي شبه الكروي ليكون قرصًا دوارًا رقيقًا تزداد درجة حرارته أثناء تقلصه. ومع استمرار التقلص، صغر حجم القرص، وزادت كثافته ودرجة حرارته حتى أصبح مركزه ساخنًا بما يكفي لتكوين الشمس في المركز، يليها الكواكب الثمانية التي تكونت في المناطق الخارجية من القرص؛ ما أدى إلى ظهور النظام الشمسي كما نراه الآن. والآن بعد أن عرفنا كيف تكون النظام الشمسي، دعونا نلق نظرة على مثال لسؤال عن هذا الموضوع.
يوضح الشكل المرحلة الأولى من كيفية تكون النظام الشمسي. سحابة غاز وغبار في الفضاء. تبدأ سحابة الغاز والغبار في التقلص بسبب الجاذبية. بينما تتقلص سحابة الغاز والغبار، ____ ويبدأ انبعاث الضوء. أي الكلمات الآتية تحل محل الفراغ؟ (أ) تزيد الحرارة (ب) تقل الحرارة.
نتناول في هذا السؤال تكوين النظام الشمسي الذي بدأ في صورة سحابة من الغاز والغبار في الفضاء. والكلمة التي نستخدمها لوصف هذه السحابة هي السديم. بمرور الزمن، بدأ هذا السديم في التقلص بسبب الجاذبية. وبينما تقلصت السحابة، تحركت جسيمات الغاز والغبار أسرع فأسرع، وتصادم بعضها ببعض أكثر. وتسببت هذه التصادمات في زيادة درجة حرارة السحابة وضغطها. وفي الوقت نفسه، انبعث منها ضوء وحرارة.
وصلت كثافة السحابة ودرجة حرارتها إلى أعلى مستوى عند مركزها أو قلبها، وهي النقطة التي تكونت فيها الشمس في النهاية. ويمكننا قول إن طاقة وضع الجاذبية في السديم تحولت إلى طاقة حرارية وحركية. ومن ثم، نعرف أنه بينما تقلصت السحابة بفعل الجاذبية، زادت حرارتها وبدأ انبعاث الضوء منها. لذا، فإن إجابة هذا السؤال هي (أ) تزيد الحرارة. بذلك تكون الجملة الكاملة في هذا السؤال هي: «بينما تتقلص سحابة الغاز والغبار، تزيد الحرارة ويبدأ انبعاث الضوء».
لنختتم الآن بتلخيص النقاط الأساسية التي تعلمناها في هذا الدرس. قبل أربعة ونصف مليار سنة تقريبًا، بدأ النظام الشمسي في صورة سحابة من الغاز والغبار تسمى السديم. تسببت الجاذبية في تقلص هذه السحابة؛ ما أدى إلى تشكل قرص دوار. تكونت الشمس في مركز القرص، وهي المنطقة الأكثر حرارة وكثافة. وتكونت الكواكب الثمانية بالنظام الشمسي في المناطق الخارجية من القرص.
