عن النظام الشمسي | جاذبية نيوتن وهي تتحرك

مجموعة شمسية مصغّرة

كتلة الشمس في التطبيق 1000، ويحتفظ كل كوكب وقمر وكوكب قزم بكتلته الحقيقية قياسًا إليها، فيكون للمشتري، بكتلته 1، نحو النسبة الحقيقية 1 إلى 1047. وتحافظ الكواكب على ترتيبها وميولها الحقيقية، والكواكب القزمة على مداراتها الحقيقية، لكن المسافات مضغوطة كي تتسع الشاشة لعطارد ونبتون معًا: فبُعد نبتون عن الشمس 4.5 ضعف بُعد الأرض بدلًا من 30. وكل جسم يجذبه كل جسم آخر وفق قانون نيوتن، لذا تنشأ المدارات من القاعدة نفسها التي تُمسك المدارات الحقيقية. الغبار الخافت بين المريخ والمشتري هو حزام الكويكبات: 1500 كويكب، أصغر من أن تجذب أي شيء وأكثر من أن تُحسب، لذا يتبع كل منها ببساطة قطعًا ناقصًا ثابتًا حول الشمس. مداراتها ممدودة ومائلة مثل المدارات الحقيقية، فيبدو الحزام حلقة سميكة، وهي تتجنب فجوات كيركوود التي تُبقيها جاذبية المشتري خالية. تحلّق بينها ثلاث مركبات فضائية في هيئة أيقونات صغيرة: مسبار باركر الشمسي، الذي يغوص حتى 6.9 مليون كم من الشمس، أقرب من أي شيء آخر صنعه البشر، في مدار يمتد إلى الزهرة؛ وتلسكوب جيمس ويب الفضائي، الذي يدور حول النقطة L2 على بعد 1.5 مليون كم وراء الأرض، ويُرسم أبعد بـ18 مرة، خلف القمر مباشرة؛ وفوياجر 1، أبعد مركبة فضائية، على بعد 171 وحدة فلكية ويبتعد 3.6 وحدة فلكية كل عام، بعيدًا إلى حد أن سهمًا عند الحافة يشير إليه. ليس لها كتلة، وتسير على مساراتها الحقيقية وفق صيغ رياضية، لأن ويب لا يثبت عند نقطة توازنه إلا بإشعال محركاته الدافعة.

مونتاج للشمس وكواكب المجموعة الشمسية — مونتاج المجموعة الشمسية. صورة: NASA/JPL، ملكية عامة

إلى أين تأخذك المفضلة

كل خيار في المفضلة يطير بالكاميرا إلى مكان في المجموعة الشمسية نفسها وهي تعمل، وتواصل الأجسام حركتها. يُعرض «النظام الشمسي كاملًا» و«الكواكب الداخلية» من زاوية مائلة. أما «الأرض والقمر» و«المريخ» و«المشتري» و«زحل» و«أورانوس» و«نبتون» و«بلوتو وشارون» فتطير مع ذلك الجسم، بإطار يتسع لأقماره. ويطل «حزام كايبر» من الأعلى على المجموعة الشمسية الخارجية ويجري أسرع بخمس عشرة مرة، فيكمل نبتون دورته في أقل من دقيقة. ويطير «عشوائي» إلى جسم يُختار عشوائيًا ليراه عن قرب.

الأرض كما رُأيت من أبولو 17، الرخامة الزرقاء — الأرض من أبولو 17. صورة: NASA، ملكية عامة

المدارات في الأبعاد الثلاثة

لا تدور الكواكب في مستوٍ مسطح واحد. كل مدار مائل قليلًا عن مستوى مدار الأرض، المسمّى مستوى دائرة البروج: مدار عطارد بمقدار 7°، والزهرة بمقدار 3.4°، وزحل بمقدار 2.5°، والبقية بأقل من 2°. وتستخدم المنظومة الشمسية المصغّرة هذه الميول الحقيقية، ويدور قمرها حول الأرض في مدار مائل بمقدار 5.1°، مثل القمر الحقيقي. والميل i في القراءة هو هذا الميل نفسه. اسحب الصورة لتدويرها، أو اختر «من الحافة» من قائمة «عرض» لرؤية المدارات من الجانب. قرّب الصورة كثيرًا من أي كوكب من الكواكب الثمانية أو من القمر لترى كرة تدور حول محورها المائل الحقيقي: الأرض بسواحلها الحقيقية وغيومها وقممها الجليدية وأضواء المدن على جانبها الليلي، والمريخ بعلاماته الداكنة وقلنسوتيه القطبيتين البيضاوين. أما الزهرة فلا يظهر منها إلا أعلى غيومها الكثيفة الصفراء الباهتة، التي تدور حول الكوكب في الاتجاه المعاكس خلال أربعة أيام أرضية. ويُظهر المشتري أحزمته ونطاقاته والبقعة الحمراء العظيمة، ويُظهر زحل نطاقاته الأهدأ والسداسي المحيط بقطبه الشمالي وظل حلقاته. وأورانوس المستلقي على جنبه كرة بلون سماوي باهت يعلو أحد قطبيه ضباب ساطع، ونبتون أزرق أعمق تزيّنه غيوم بيضاء والبقعة المظلمة العظيمة التي رصدتها فوياجر 2 عام 1989. وأيامها هنا أطول بكثير من الحقيقية قياسًا إلى سنواتها، كي يسهل تتبّع الدوران. واثنان فقط يحتفظان بيومهما الحقيقي: عطارد الرمادي المليء بالفوهات، إذ يدور حول نفسه ثلاث مرات مقابل كل دورتين حول الشمس، والقمر الذي يدور حول نفسه مرة واحدة في كل دورة حول الأرض، فيُريها دائمًا الوجه نفسه ببحاره الداكنة وأشعة فوهة تيخو اللامعة. تيتان، أكبر أقمار زحل، كرة من الضباب البرتقالي، هو دخان غلافه الجوي الكثيف من النيتروجين، تحيط بحافتها طبقة زرقاء رقيقة، وهو أيضًا يُبقي الوجه نفسه متجهًا نحو كوكبه دائمًا. تبدو أقمار أورانوس كما رأتها فوياجر 2 عام 1986: ميراندا الرمادية، المرقطة بالأكاليل، وهي أشكال بيضاوية كبيرة مخططة بأشرطة فاتحة وداكنة، يحمل أحدها شارة فاتحة على شكل V؛ وتيتانيا المكتظ بالفوهات والمشقوق بأخاديد طويلة؛ وأوبيرون الأدكن، الذي لأكبر فوهاته قيعان داكنة وسط أشعة فاتحة. يبدو تريتون، أكبر أقمار نبتون، كما رأته فوياجر 2 عام 1989: قلنسوة وردية خافتة من صقيع النيتروجين فوق قطبه الجنوبي، تخططها خطوط داكنة خلّفتها أعمدة ينابيعه الفوّارة، ووراءها أرض أشد رمادية، منقّرة كقشرة البطيخ الشمّام، وسهول ملساء غمرتها حمم جليدية منذ زمن بعيد. قمرا المريخ الصغيران ليسا كرويين: فوبوس، بطول 27 كم، كتلة داكنة مكتظة بالفوهات ومحفورة بأخاديد متوازية، وفي أحد طرفيه فوهة ستيكني الكبيرة؛ أما ديموس، فنصف حجمه، وأملس منه، وقد طمس الغبار فوهاته. ويُبقي كلاهما طرفه الطويل متجهًا نحو المريخ. قرّب الصورة كثيرًا من الشمس لترى سطحها: أسطع ما يكون في الوسط، وأخفت وأشد حمرة نحو الحافة، حيث لا يُرى إلا غازها العلوي الأبرد، مرقّط بدقة، وعليه بضع مجموعات من البقع الشمسية تنجرف عبره بينما تدور الشمس مرة كل 25 يومًا. تتبع حلقات زحل قياسات المسبار كاسيني: الحلقة C الباهتة الشفافة، والحلقة B الساطعة، وفاصل كاسيني الداكن، والحلقة A مع فاصل إنكه، وتبدو عن قرب مخدّدة بدقة. ويقع ظل زحل عبرها، وإذا نُظر إليها من جانبها غير المضاء خفتت الحلقة B الكثيفة بينما يتوهج ضوء الشمس عبر الحلقات الأرق. عن قرب تمور سحب المشتري كما أظهرتها جونو وهابل: بقع ساخنة داكنة على طول الحزام الاستوائي الشمالي تجر خلفها أكاليل رمادية مزرقة، والبقعة الحمراء العظيمة، وقد تقلصت إلى نحو 16000 كم، تدور في تجويفها الشاحب بجوار البيضوي BA وسلسلة من البيضويات البيضاء، وعواصف رمادية مزرقة تزدحم عند قطبيه. عن قرب يُظهر الغطاء القطبي الساطع لأورانوس شريطًا أدكن حول حافته وبضع عواصف صغيرة وراءه، وتبدو حلقاته الضيقة الداكنة خطوطًا رفيعة باهتة، أسطعها الحلقة ε، كما يراها تلسكوب جيمس ويب الفضائي. أزرق نبتون هو لونه الحقيقي، لون سماوي هادئ أعمق قليلًا فقط من أورانوس، كما تُظهره صور فوياجر 2 بعد التراجع عن تباينها المعزّز. وعن قرب تلقي سحبه البيضاء العالية ظلالًا خافتة، ويعلو قطبَه الجنوبي دوّامة ساطعة، وتحيط به حلقات غبارية باهتة، منها حلقة آدامز بأقواسها الأسطع التي تدور معها. عن قرب يُظهر عطارد ما رسمه مسبار ماسنجر من خرائط: حوض كالوريس الهائل بقاعه الأملس الفاتح الذي تطوّقه الجبال، وسهولًا ملساء في أقصى الشمال، وجروفًا طويلة حيث انكمش الكوكب وهو يبرد، وتجاويف ساطعة مزرقّة حيث تبخّرت الصخور. تبدو سحب الزهرة للعين شبه خالية من المعالم، لذا رُسمت علاماتها باهتة: حرف Y الداكن الذي تراه كاميرات الأشعة فوق البنفسجية، وخطوط مقوّسة، وخلايا مرقّطة حول خط الاستواء، وطوق ساطع حول كل قطب. عن قرب تتصل بحار القمر بعضها ببعض بشواطئ متعرّجة، ولكل تدفق من الحمم ظلّ مختلف قليلًا، أكثر زرقة بقليل حيث يغنى بالتيتانيوم، كما في بحر السكون؛ ولأفلاطون وغريمالدي قيعان داكنة، وتشكّل حلقات البحر الشرقي هدفًا دائريًا على حافته الغربية.

الكواكب القزمة وحزام كايبر

عدّ علماء الفلك بلوتو الكوكبَ التاسع منذ اكتشافه عام 1930 حتى عام 2006، حين صنّفه الاتحاد الفلكي الدولي كوكبًا قزمًا. يقع بلوتو في حزام كايبر، وهو منطقة الأجرام الجليدية وراء مدار نبتون. وأجرام حزام كايبر أجسام صغيرة من الجليد والصخر، بقايا من بدايات المجموعة الشمسية. في المنظومة الشمسية المصغّرة يتبع بلوتو مداره الحقيقي: اختلاف مركزي 0.25، وميل 17°، ونقطة الحضيض داخل مدار نبتون بقليل. يدور بلوتو دورتين كلما دار نبتون ثلاثًا، وهذا الرنين 3:2 يُبقي الاثنين بعيدين أحدهما عن الآخر. لشارون، أكبر أقمار بلوتو، كتلته الحقيقية، أي ثُمن كتلة بلوتو، فيدور الاثنان حول نقطة بينهما، ومستوى مداره الحقيقي شبه القائم. يدور شارون الحقيقي دورة كل 6.4 أيام، وهذا أسرع من أن يُحسب هنا، لذا وُضع أبعد، فيدور نحو 50 مرة في سنة بلوتو، ويُرسم مثل القمر أبعد بـ60 مرة. وتتبع الكواكب القزمة الأخرى المسمّاة مداراتها الحقيقية وفق بيانات JPL، وتبدأ من حيث كانت في 9 يونيو 2026: سيريس في حزام الكويكبات، مع تقليص بُعده كما في الكواكب، وهاوميا وماكيماكي في حزام كايبر، وإيريس التي تبتعد حتى 97 وحدة فلكية على مدار مائل بمقدار 44°. ويدور حولها 160 جرمًا من حزام كايبر صُنعت لتشبه الحزام الحقيقي. معظمها على مدارات شبه دائرية على بُعد 42 إلى 48 وحدة فلكية من الشمس، وبعضها شديد الميل، والربع منها، وهي البلوتينوات، تشارك بلوتو رنينه. وراء نبتون تحافظ الصورة على مقياس نبتون، لذا تحتفظ هذه المدارات بأدوارها الحقيقية مقارنةً بدور نبتون. قرّب الصورة كثيرًا من بلوتو وشارون لتراهما كما رأتهما نيو هورايزنز عام 2015: قلب بلوتو الساطع بسهله الجليدي سبوتنيك بلانيتيا، ومنطقة كثولو الحمراء الداكنة، وشارون الرمادي بقلنسوته الضاربة إلى الحمرة فوق قطبه الشمالي. ويُبقي كلاهما الوجه نفسه متجهًا نحو الآخر دائمًا. ويمكن أيضًا رؤية الكواكب القزمة الأخرى عن قرب: سيريس الداكن المليء بالفوهات كما رآه مسبار دون، وفيه بقع الملح الساطعة في فوهة أوكاتور؛ وهاوميا، بيضة من الجليد عليها بقعة حمراء داكنة، تدور حول نفسها كل 3.9 ساعات داخل حلقة رقيقة؛ وماكيماكي ذو اللون البني المحمر؛ وإيريس شبه البيضاء، وهي من أسطع الأجرام في المجموعة الشمسية. تُرسم أجرام حزام كايبر كما تبدو الحقيقية منها: داكنة، وألوانها من الرمادي إلى الأحمر العميق. قرّب الصورة من أحدها لترى عالمًا صغيرًا متكتّلًا، أو فصّين ملتصقين، مثل أروكوث الذي مرّت به نيو هورايزنز عام 2019.

أقمار المشتري الغاليلية

رأى غاليليو غاليلي أكبر أربعة أقمار للمشتري أول مرة عام 1610، وتضم هذه الأقمار الأربعة معًا كل كتلة منظومة أقمار المشتري تقريبًا. آيو أكثر الأجرام نشاطًا بركانيًا في المجموعة الشمسية، تسخّنه قوى المد التي يبذلها المشتري. وتُخفي قشرة أوروبا الجليدية الملساء على الأرجح محيطًا من الماء السائل. وغانيميد أكبر قمر في المجموعة الشمسية، أكبر حتى من كوكب عطارد، والقمر الوحيد المعروف بأنه يولّد مجاله المغناطيسي الخاص. أما كاليستو فسطحه قديم من الجليد والصخر، مليء بالفوهات، وربما يوجد تحته محيط. في المنظومة الشمسية المصغّرة لهذه الأقمار كتلها الحقيقية، وتدور في مستوى خط استواء المشتري. تدور الأقمار الحقيقية دورة كل 1.8 إلى 16.7 يومًا، وهذا أسرع من أن يُحسب هنا، لذا وُضعت أبعد مع الحفاظ على النسبة الحقيقية بين أبعادها: فما زال آيو يدور دورتين مقابل كل دورة لأوروبا وأربع دورات مقابل كل دورة لغانيميد، وهذا رنين لابلاس. وتُرسم أبعد بـ14 مرة. قرّب الصورة لتراها كما رآها مسبار غاليليو: آيو مصفرًّا بالكبريت، بنيًّا محمرًّا عند قطبيه، تنتشر عليه براكين داكنة يحيط ببعضها حلقة حمراء؛ وجليد أوروبا الساطع تشقّه صدوع ضاربة إلى الحمرة؛ ومناطق غانيميد القديمة الداكنة بين أراضٍ مخدّدة أفتح لونًا، مع صقيع فوق قطبيه؛ وكاليستو الداكن المكتظ بالفوهات حول الحوض الحلقي فالهالا. ويُبقي كل منها الوجه نفسه متجهًا نحو المشتري دائمًا.

الأسئلة المتداولة

هل كتلة الشمس واقعية؟

في المنظومة الشمسية المصغّرة تبلغ كتلة الشمس 1000 والمشتري 1. المشتري الحقيقي نحو 1/1047 من كتلة الشمس، فالنسبة قريبة. وكتلة القمر 1/81 من كتلة الأرض، ويدور على بُعد 1/389 من المسافة بين الأرض والشمس، مثل القمر الحقيقي. وهذا أقرب من أن يُرى بجانب الأرض، لذا يُرسم أبعد بـ60 مرة. للمريخ قمراه الصغيران، فوبوس وديموس، بكتلتيهما الحقيقيتين، على مستوى خط استواء المريخ المائل بمقدار 26.7° عن مدار الأرض. يدور القمران الحقيقيان في 7.7 و30 ساعة، وهذا أسرع من أن يُحسب هنا، لذا وُضعا أبعد مع الحفاظ على النسبة الحقيقية بين بُعديهما، فيبقى فوبوس يدور أربع مرات مقابل كل دورة لديموس، ويُرسمان أبعد بـ120 مرة. لتيتان، أكبر أقمار زحل والقمر الوحيد ذي الغلاف الجوي الكثيف، كتلته الحقيقية، ويدور في مستوى خط استواء زحل، وهو مستوى حلقاته. يدور تيتان الحقيقي دورة كل 16 يومًا، لذا وُضع هو أيضًا أبعد، ويُرسم أبعد بـ12 مرة. يدور تريتون، أكبر أقمار نبتون، في الاتجاه المعاكس لدوران نبتون، ومن المرجّح أنه أُسر من حزام كايبر. له كتلته الحقيقية ومدار مائل بمقدار 130° عن مدار الأرض كما في الحقيقة، لكن تريتون الحقيقي يدور دورة كل 5.9 أيام، لذا وُضع هو أيضًا أبعد، ويُرسم أبعد بـ30 مرة. يستلقي أورانوس على جنبه، لذا تدور أقماره ميراندا وتيتانيا وأوبيرون حوله في مستوى شبه قائم، مائل بمقدار 98° عن مدار الأرض. لها كتلها الحقيقية. ويحافظ تيتانيا وأوبيرون على تباعدهما الحقيقي، فأوبيرون أبعد بالثلث؛ ويدور القمران الحقيقيان في 8.7 و13.5 يومًا، لذا وُضعا هما أيضًا أبعد. أما ميراندا، أقربها إلى الكوكب، فتدور في 1.4 يوم فقط، لذا تقع أقرب إلى تيتانيا مما هي في الحقيقة. وتُرسم الثلاثة أبعد بـ50 مرة.

هل تبدأ الكواكب من مواقعها اليوم؟

الكواكب القزمة نعم: فهي تبدأ من حيث كانت في 9 يونيو 2026، وفق العناصر المدارية من JPL. أما الكواكب فتبدأ من مواقع محددة حول الشمس، على مدارات شبه دائرية، لذا تُظهر الصورة كيف تتحرك لا سماء الليلة.

هل يرفع PictorX المحاكاة؟

لا. تعمل على لوحة رسم في متصفحك. يؤدي حفظ إلى تنزيل صورة PNG، ويفتح تحرير تلك الصورة في محرر PictorX.

لماذا لم يعد بلوتو كوكبًا؟

في عام 2006 عرّف الاتحاد الفلكي الدولي الكوكب بأنه جرم يدور حول الشمس، وكتلته كافية لتجعله جاذبيته الذاتية كرويًا، وقد أخلى جوار مداره. يستوفي بلوتو الشرطين الأولين، لكنه يتقاسم منطقته مع أجرام حزام كايبر، لذا صار اليوم كوكبًا قزمًا. وفي التطبيق يتبع قانون نيوتن مثل أي جرم آخر.