books kinetic characteristics

المدار

تدور جميع الكواكب حول النجوم. وبالنسبة للمجموعة الشمسية، تدور جميع الكواكب في الاتجاه نفسه الذي تدور به الشمس. ولكن لم يتوصل العلم بعد لمعرفة ما إذا كانت الكواكب التي تقع خارج المجموع الشمسية تتبع النمط نفسه أم لا. يطلق على الفترة التي يتم فيها الكوكب دورة واحدة في مداره اسم المدة الفلكية أو السنة الفلكية. وتعتمد السنة الفلكية للكوكب على مدى بعده عن النجم الذي يتبعه. فكلما بعد الكوكب عن نجمه، زادت المسافة التي يقطعها في الدوران في مداره حول هذا النجم وبطؤت سرعة دورانه حوله، نظرًا لضعف تأثير جاذبية النجم عليه.

ونظرا لأن مدارات الكواكب جميعها غير كاملة الاستدارة، تتفاوت المسافة التي يقطعها كل منها على مدار السنة الفلكية. إن أقرب نقطة للكوكب من النجم الذي يتبعه تسمى الحضيض (تسمى القبا في المجموعة الشمسية)، بينما تسمى أبعد نقطة للكوكب من النجم الذي يتبعه الأوج. وعندما يدنو الكوكب إلى أقرب نقطة من النجم، تزداد سرعته حيث يزداد تأثير قوى الجاذبية عليه وتضعف طاقته الحركية، تمامًا كما تزداد سرعة جسم وهو يسقط على الأرض. وعلى صعيد آخر، عندما يصل الكوكب إلى أبعد نقطة له بالنسبة للكوكب، تنخفض سرعته، تماما كما تنخفض سرعة جسم عندما يصل إلى قمة مساره عند الرمي به في الهواء لأعلى. يرتبط وصف مدار الكوكب بمجموعة من العناصر وذكرها كالتالي:

• اللامركزية : تصف لامركزية المدار مدى استطالة مدار الكوكب. فالكواكب منخفضة اللامركزية، تكون مداراتها أقرب للشكل الدائري عنها في الكواكب المرتفعة اللامركزية، حيث تتخذ مداراتها شكلاً بيضاويا. إن الأجرام في حزام كوبير وحزام المذنبات (بالإضافة إلى العديد من الكواكب التي تقع خارج المجموع الشمسية) عالية اللامركزية، وبالتالي تكون مداراتها بيضاوية الشكل إلى حد كبير.

• المحور شبه الرئيسي : يمثله المسافة بين الكوكب ونقطة المنتصف عند أطول قطر من مداره البيضاوي (انظر الصورة). وتختلف هذه المسافة عن المسافة التي يكون فيها الكوكب عند أبعد نقطة من النجم؛ حيث يستحيل أن يكون النجم في مركز مدار الكوكب.
• الميل : تخبرنا درجة ميل الكوكب إلى أي مدى يبعد المدار عن هذا الكوكب بالنسبة لمستوى مرجعي معين. ففي المجموعة الشمسية، المستوى المرجعي هو مستوى مدار كوكب الأرض ويسمى المدار الشمسي. أما بالنسبة للكواكب التي تقع خارج المجموعة الشمسية، فهذا المستوى والمعروف باسم مستوى السماء فهو مستوى خط الرؤية بالنسبة للراصد من فوق سطح الأرض. توجد الكواكب الثمانية الخاصة بالمجموعة الشمسية بالقرب من المدار الشمسي، ولكن تبعد عنها الأجرام في حزام كوبير وحزام المذنبات مثل بلوتو بشكل كبير. يطلق على النقطتين اللتين يمر فيهما الكوكب فوق المستوى المرجعي الخاص به وتحته اسم العقدة الصاعدة والعقدة الهابطة. وخط طول العقدة الصاعدة هو الزاوية الواقعة بين العقدة الهابطة للكوكب وخط الطول صفر للمستوى المرجعي. وزاوية الحضيض هي الزاوية المحصورة بين العقدة الصاعدة للكوكب وأقرب نقطة له من النجم.

ميل المحور

ميل محور الأرض بزاوية قدرها 23 درجة ميل محورها، فهي تشكل زاوية مع مستوى خطوط استواء ألنجوم الخاصة بها. وهذا من شأنه أن يغير من كمية الضوء الواصل إلى كل نصف من الكوكب على مدار السنة. فعندما يكون نصف الكرة الشمالي بعيدًا عن النجم، يكون النصف الجنوبي في مواجهته والعكس بالعكس. وهكذا، نقول إن لكل كوكب فصول تتغير فيها ظروف الطقس على مدار السنة. ويعرف الوقت الذي يكون فيه نصف الكوكب في مواجهة النجم أو بعيدًا عنه باسم "الانقلاب". وكل كوكب يمر بفترتي انقلاب على مدار دورته في مداره: انقلاب صيفي ويكون فيه النهار طويلاً وانقلاب شتوي ويكون فيه النهار قصيرًا. كذا، تحدث تغييرات سنوية في الطقس على الكوكب حسب كمية الضوء والحرارة الواصلة لكل نصف منه. يتميز ميل محور كوكب المشترى بصغره، وبالتالي لا تحدث تغييرات موسمية جوهرية. أما أورانوس، فيميل محوره بدرجة كبيرة لدرجة أنه يدور على جانبه ـ الأمر الذي يعني أن نصفه يكون مظلمًا أو منيرًا على الدوام خلال فترة الانقلاب الصيفي أو الشتوي كلها. وفيما يتعلق بالكواكب التي تقع خارج المجموعة الشمسية، فإن ميل محورها غير معلوم بشكل أكيد، على الرغم من أنه من المعروف أن كواكب المشترى الحارة لا يميل محورها مطلقًا أو يميل بدرجة لا تذكر نتيجة اقترابها من النجوم التي تتبعها.

الدوران

تدور الكواكب أيضًا حول محاور وهمية عبر مراكزها. وتمثل فترة دوران الكوكب حول محوره "اليوم" على هذا الكوكب. وتدور جميع الكواكب في المجموعة الشمسية في عكس اتجاه عقارب الساعة، فيما عدا أورانوس؛ حيث يدور في اتجاه عقارب الساعة (يدور كوكب أورانوس في عكس اتجاه عقارب الساعة أيضًا. فنظرًا لميل محوره بصورة كبيرة للغاية، فيمكن القول إنه يدور في اتجاه عقارب الساعة أو عكسها، فمن الممكن أن نقول إنه يميل بزاوية 82 درجة من المدار الشمسي في اتجاه ما أو نقول إنه يميل بزاوية 98 درجة في الاتجاه المقابل). هذا وتتفاوت الكواكب بصورة كبيرة في طول يوم كل منها، فها هو كوكب الزهرة يستغرق في دورته حول محوره 243 يومًا من أيام الأرض، في حين لا تتعدى مدة هذه الدورة بضع ساعات في الكواكب الغازية العملاقة.

لا زالت مدة دوران الكواكب التي تقع خارج المجموعة الشمسية حول محورها غير معلومة. ولكن قربها من نجومها يعني أن كواكب المشترى الحارة تتزامن دورتها حول محورها مع دورتها حول نجمها. وهذا بدوره يعني أن وجه واحد منها فقط يقابل نجمها، فيكون على جانب منها نهار سرمدي، في حين يكون الجانب الآخر في ليل سرمدي.

الإخلاء المداري

من الخصائص الحركية المميزة للكوكب أنه يقوم بإخلاء مداره. ويقصد بالإخلاء المداري أن كتلة الكوكب قد زادت بما يكفي لجذب الكواكب الجنينية الكائنة في مداره إليه أو طردها خارجه. فدوران الكوكب حول نجمه في مداره بمفرده يختلف بالطبع عن مشاركته هذا المدار مع العديد من الأجرام الأخرى الشبيهة له في الحجم. هذا وقد أضيفت هذه الخاصية كجزء من تعريف 2006 للكوكب وهو التعريف الرسمي الصادر عن الاتحاد الفلكي الدولي في أغسطس من عام 2006. وفي حين أن هذه الخاصية لا تنطبق حتى يومنا هذا إلا على المجموعة الشمسية، فإن هناك عددًا من الكواكب خارج المجموعة الشمسية ثبت فيها أن ظاهرة الإخلاء المداري تحدث في مداراتها قرصية الشكل.