هناك أكثر من مجرد الجاذبية في النظام الشمسي

منذ أن تحدث إسحاق نيوتن الشهير عن الجاذبية، باتت هيمنتها كقوة في نظامنا الشمسي معروفة. فهي مسؤولة عن مدارات الكواكب وأقمارها، ولكن هناك قوى أخرى شكلت جوارنا الكوكبي. نُشرت ورقة بحثية جديدة يناقش فيها عالم فلك كيف يمكن للجليد المرتدّ من المذنبات أن يدفعها، وكيف يدفع ضغط الإشعاع الشمسي المواد إلى الخارج. هناك أيضًا تأثيرات نسبية يمكن أن تتسبب في دوران الجسيمات بشكل حلزوني نحو الداخل نحو الشمس.

الجاذبية: القوة المنظمة لحركة الأجرام السماوية

الجاذبية هي القوة التي تحكم بنية وحركة النظام الشمسي، وتحافظ على تماسك الأجرام السماوية في رقصة كونية. تُولّد الشمس، بكتلتها الهائلة، أقوى قوة جذب، مثبتةً الكواكب والكويكبات والمذنبات وغيرها من الأجسام التي تدور حولها. ينتج مدار كل كوكب عن التوازن بين سرعته وقوة جاذبية الشمس، مما يخلق مسارات بيضاوية الشكل وصفتها قوانين كيبلر للحركة. وبالمثل، تبقى الأقمار في مداراتها حول كواكبها المضيفة بسبب قوى الجاذبية التي يمارسها كوكبها الأم. لا تحافظ الجاذبية على استقرار هذه المدارات فحسب، بل تؤثر أيضًا على ظواهر مثل المد والجزر على الأرض، الناتجة عن قوة جذب القمر. منظر لطرف القمر مع الأرض في الأفق، منطقة بحر سميثي. شروق الأرض. التُقطت هذه الصورة قبل انفصال الوحدة القمرية ووحدة القيادة خلال مهمة أبولو 11. عُنونت مجلة الفيلم الأصلية بـ V. نوع الفيلم: S0-368، ألوان مأخوذة بعدسة 250 مم. مقياس الصورة التقريبي 1:1,300,000. كان خط العرض الرئيسي للنقطة 3 شمالًا وخط الطول 85 شرقًا. نسبة التداخل الأمامي 90%. زاوية الشمس مرتفعة. الحد الأدنى للميل التقريبي 65 درجة، والحد الأقصى 69 درجة. اتجاه الميل هو الغرب (W).

القوى غير الجاذبية في النظام الشمسي: تأثيرات خفية على الأجسام الصغيرة

في ورقة بحثية أعدها ديفيد جيويت من جامعة كاليفورنيا، يستكشف قوى أخرى تُشكل نظامنا الشمسي. صحيح أن الجاذبية تصف حركة الأجسام الكوكبية ذات الكتلة، إلا أن هناك قوى أخرى تُؤثر على الأجسام الأصغر حجمًا، وهي قوى عرضة لتأثيراتها. تشمل هذه القوى، على سبيل المثال لا الحصر، الارتداد (وفقًا لقانون نيوتن الثالث للحركة الذي ينص على أن لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه)، وعزم الدوران الناتج عن فقدان الكتلة، وضغط الإشعاع، وغيرها. يهدف هذا البحث إلى تقديم لمحة عامة بسيطة وغنية بالمعلومات عن مختلف القوى غير الجاذبية المؤثرة في النظام الشمسي. يتضمن البحث إشارات إلى تطبيقات ذات صلة من أوراق بحثية ومنشورات موجودة، مُقدمةً إياها بطريقة سهلة الفهم لغير المتخصصين.

ومن النقاط المهمة التي تجدر الإشارة إليها أن البحث يفترض أن جميع المدارات دائرية، في حين أن الأجسام الحقيقية ليست كروية تمامًا، والمدارات ليست دائرية تمامًا. ويؤكد المؤلف أن هذه التقريبات تضمن إمكانية التوصل إلى تقديرات تقريبية لمقادير القوى. من بين القوى غير الجاذبية التي تناولتها الورقة البحثية، تُعدّ قوة الارتداد الناتجة عن تسامي الجليد على المذنبات والكويكبات الأكبر على الإطلاق. تُسبب حرارة الشمس تحوّل الجليد فورًا إلى غاز بدلًا من انصهاره إلى سائل، وهذه هي عملية التسامي. وكما هو الحال مع خروج الرصاصة من المسدس، ووفقًا لقوانين نيوتن، عندما يتسامى الجليد، ستحمل الغازات المتطايرة المنطلقة زخمًا وتُسبب قوة ارتداد على الجسم. تعتمد عملية التسامي بشكل كبير على درجة الحرارة وتعمل في الاتجاه المعاكس للشمس.

صورة مذنب من هابل

ترتبط قوة أخرى بمظهر المذنبات، وهي ضغط الإشعاع، الذي يُشكّل ذيولها المميزة. إنها القوة التي يُمارسها الضوء عندما تنقل الفوتونات زخمها إلى جسم مثل غبار المذنبات والغازات التي تدفعها بعيدًا. يعتمد الضغط على شدة الإشعاع وانعكاسية الجسم، حيث تتعرض الأجسام الأكثر انعكاسًا لقوة أكبر. على الرغم من صغر حجمه، يُمكن لضغط الإشعاع أن يُشكّل ذيول المذنبات ويُغيّر تدريجيًا مدارات الأجسام الصغيرة في النظام الشمسي. تُطلق الشمس تيارًا مستمرًا من الجسيمات المشحونة تُسمى الرياح الشمسية. عندما تصطدم هذه الجسيمات بأسطح غير محمية، مثل الكويكبات أو القمر، يُمكنها تغيير تركيبها الكيميائي، بل وحتى تكوين جزيئات الماء.

ما دور الجاذبية في تكوّن الكواكب؟

تلعب الجاذبية دورًا حاسمًا في تكوّن الكواكب، إذ تجمع الغبار والغاز معًا لتكوين أجسام أكبر. في المراحل الأولى من تكوّن النظام الشمسي، يوجد سديم - سحابة شاسعة من الغاز والغبار - في الفضاء. تبدأ الجاذبية، إحدى القوى الأساسية في الطبيعة، بالتأثير على هذا السديم. تنجذب الجسيمات داخل السديم إلى بعضها البعض بفعل الجاذبية، مما يؤدي إلى تكتلها وتكوين أجسام أكبر. تُعرف هذه العملية بالتراكم. مع نمو حجم هذه الأجسام، تزداد جاذبيتها أيضًا، مما يسمح لها بجذب المزيد من الجسيمات، مما يؤدي إلى مزيد من النمو. بمرور الوقت، يمكن أن تصبح هذه الأجسام كبيرة بما يكفي لتكوين الكواكب المصغرة، وهي اللبنات الأساسية للكواكب. تعتمد عملية تكوّن الكواكب المصغرة بشكل كبير على الجاذبية. فبدون الجاذبية، ستبقى الجسيمات داخل السديم مشتتة ولن تتجمع لتكوين أجسام أكبر. تلعب الجاذبية أيضًا دورًا في تشكيل الكواكب. مع نمو حجم الكوكب الصغير، يمكن لجاذبيته أن تجعله كرويًا. ويرجع ذلك إلى أن الجاذبية تسحبه بالتساوي من جميع الاتجاهات، مما يؤدي إلى توزيع المادة بالتساوي وتشكيل كرة. ولهذا السبب، فإن معظم الكواكب، بما فيها الأرض، كروية الشكل. علاوة على ذلك، تُعد الجاذبية مسؤولة عن تكوين الأنظمة الكوكبية. فجاذبية النجم المركزي (مثل شمسنا) تُبقي الكواكب في مداراتها. وبدون الجاذبية، لما بقيت الكواكب في مداراتها، بل ستنجرف بعيدًا في الفضاء. باختصار، الجاذبية قوة أساسية في تكوين الكواكب. فهي تُحرك عملية التراكم، وتُشكل الكواكب، وتُحافظ على تماسك النظام الكوكبي. ولولا الجاذبية، لما وُجد الكون كما نعرفه.