صفر کیلومتر: دنباله‌دارها (۲)

comets

ساختمان و خواص فیزیکی

دنباله‌دار‌ها با دیگر اجرام منظومه‌ی شمسی تفاوت بسیاری دارند آن‌ها از حیث اندازه، جرم، چگالی و رفتار کاملاً منحصر به فرد هستند.ساختمان کلی یک دنباله‌دار از ۴ بخش هسته، کما، دم‌ها و پوشش هیدروژنی تشکیل شده است که در شکل زیر به خوبی نشان داده شده‌اند.در ادامه با نگاهی نزدیک‌‌تر با هر کدام از این ۴ بخش آشنا خواهید شد.

هسته

درونی‌ترین بخش ساختمان دنباله‌دار، هسته یا (nucleus) نام دارد که قطر آن در گسترده‌ترین وجه،بین ۱۰۰متر الی ۴۰ کیلومتر متغیر است و عموماً حدود ۱۶ کیلومتر است. هسته‌ی دنباله‌دارها جرم جامدی است که از حدود ۲۵ درصد سنگ و گردُ غبار و۷۵ درصد یخِ آب، گاز‌های منجمدی مانند منواکسیدکربن، دی‌اکسیدکربن، متان، آمونیاک و همچنین برخی ازترکیبات عالی، تشکیل شده‌ است که به علت عدم وجود جرم کافی، گرانش لازم برای رسیدن به تعادل هیدرواستاتیکی را ندارد، در نتیجه شکل آن نامنظم بوده و کروی نیست. با در نظر گرفتن ترکیبات هسته‌ی دنباله‌دارها،«گولوله‌ی برفی کثیف»، بهترین نام و مدل علمی بود که در سال ۱۹۵۰ میلادی توسط «فرد آل.ویپــــــل»،ستاره‌شناس معروف آمریکایی،محقق سیارک‌ها و دنباله‌دارها در رصدخانه‌ی دانشگاه هاروارد،برای هسته‌ی دنباله‌دارها ارائه شد.

در کمال تعجب هسته‌ی دنباله‌دارها جزء کم فروغ‌ترین اجرام منظومه‌ی شمسی به شمار می‌روند.طی بررسی‌های صورت گرفته توسط کاوشگر فضایی «جیوتو» بر دنباله‌دار مشهور «هالــــی»، مشخص شد که ضریب بازتاب نوری یا آلبدویِ هسته‌ی آن به عنوان یک دنباله‌دار نوعی تنها حدود ۴ درصد است،این درحالی‌ است که ضریب بازتاب ناشی ازیک سطح آسفالتیدرحدود ۷ درصد است.به این ترتیب هنگامی که دنباله‌دار، در فواصل دوری از خورشید قرار دارد هسته‌ی آن غیر فعال است و ظاهری بسیار شبیه به یک سیارک دارد. بر طبق یک نظریه، هنگامی که دنباله‌دار در نواحی بیرونی منظومه‌ی شمسی به سر می‌برد، در اثر برخورد پرتو‌های پر انرژی کیهانی با مواد منجمد لایه‌ی سطحی هستهو برهم کنش شیمیایی میان آنها، ترکیبات پیچیده‌ی کربنی و تیره رنگیحاصل می‌شود کهبا گذر زمان و چرخش هسته به دور خود به شکل پوسته‌ای تیره رنگ،تمام سطح هسته را می‌پوشاند واین توضیح مناسبی برای آلبدوی پایین دنباله‌دارها است.در ادامه،بخشی از این پوسته‌‌‌ی تیره رنگ که در معرض نور خورشید قرار دارد،گرمای بیشتری از خورشید را جذب می‌کند و به این ترتیب، حرارت لازم برای تشکیل و خروج گاز (جت گاز)  از هسته فراهم می‌شود.

هنگامی که هسته‌ی دنباله‌دار به دور خود می‌چرخد، بخش‌هایی از هسته که به سمت خورشید قرار دارند و در معرض تابش و باد‌های خورشیدی هستند گرم شده و جت‌هایی عظیمی (و کم چگال) از گاز و غبار را به بیرون از هسته اسپری می‌کنند.این نواحی فعال، درصد بسیار کمی از هسته هستند.گاهی این جت‌های گاز‌ی که بعضاً دارای ابعادی بسیار بزرگ هستندمی‌توانند الگوی حرکت دنباله‌دار در مدار وچرخش هسته به دور خود را تحت شعاع فشار ناشی از فوران مواد قرار داده و در آن اختلال ایجاد کنند.

در تصویر سمت چپ هسته‌ی دنباله‌دار «هارتلی2» را می‌بینید که توسط کاوشگر ناسا در ماموریت اِپوگسی از آن گرفته شده است، در این تصویر جت‌های گازی به وضوح قابل مشاهده هستند و تصویر گرافیکی سمت راست آناتومی هسته‌ی یک دنباله‌دار نوعی، را نشان می‌دهد.

در تصویر سمت چپ هسته‌ی دنباله‌دار «هارتلی۲» را می‌بینید که توسط کاوشگر ناسا در ماموریت اِپوگسی از آن گرفته شده است، در این تصویر جت‌های گازی به وضوح قابل مشاهده هستند و تصویر گرافیکی سمت راست آناتومی هسته‌ی یک دنباله‌دار نوعی، را نشان می‌دهد.

 

کمـــــــا (گیسو)

تشکیل کما نخستین نشانه از فعالیت یک دنباله‌دار است،هنگامی که هسته‌ی یک دنباله‌دار در مدار خود به بخش داخلی منظومه‌ی شمسی می‌رسد، در فاصله‌ای حدوداً بین۲ الی ۳ واحد نجومی، در اثر تابش خورشیدی حجم عظیمی از گاز‌،طی فرایند تصعید، توسط جت‌های گازی از هسته جدا شده و پوششی محو و مه‌آلود یا اطراف هسته را فرا می‌گیرد که کمـا یا گیسو نام دارد. کما عمدتاً از ذرات یخ و گرد و غبار تشکیل شده است و ذرات یخ (آّب)، حدود ۹۰ درصد از جرم بسیار کم چگال کما را به خود اختصاص می‌دهند.

comets

تصویر سمت راست کمای دنباله‌دار «هولمز» را نشان می‌دهد که آلن دایر با استفاده از دوربین ۲۰Da در سال ۲۰۰۷ گرفته است و در تصویر سمت چپ کمای دنباله‌دار «مک نات C/2009 R1» دیده می‌شود که میکائیل جاگر در ژوئن ۲۰۱۰ گرفته است.

گوش‌زد: در فواصل دورتر از ۳ واحد نجومی (حدود ۵ واحد نجومی) نیز در اثر باد‌ها و تابش فرابنفش خورشیدی، کمای ضعیفی به گرد هسته شکل می‌گیرد که قابل مشاهده نیست.

کمایِ دنباله‌دارها از منظر نوع ترکیبات به دو بخش تقسیم می‌شود که مرز صلب و مشخصی بین آن‌ها وجود ندارد:

الف) کمایِ گازی

برای تشکیل این کما فعل و انفعلات شیمیایی بسیاری در هسته رخ می‌دهد و در نهایت حجم بزرگ ملکول‌های آزاد شده‌ از هسته، کمای گازی دنباله‌دار را می‌سازد. در اثر گرما و فشار تابشی افزایش یافته‌ ناشی از نزدیکی به خورشید برخی از این ملکول‌ها (اکثراًیخِ آب)طی فرایند Photodissociation (شکسته شدن یک ترکیب شیمیایی بر اثر فشار تابشی) به اتم‌های سازنده خود تجزیه می‌شوند که از میان این رادیکال‌ها، اتم‌های هیدروژن، که اکثریت فراوانی آن‌ها هستند منجر به شکل‌گیری پوشش بزرگی از هیدروژن خنثی می‌شوند، اما دسته‌ای دیگر از ملکول‌ها (بیشتر منواکسیدکربن) تنها یونیذه شده و سپس توسط بادهای خورشیدی رانده می‌شوند و دم گازی را تشکیل می‌دهند. 

ب) کمایِ غباری

همان‌طور که از نام آشکار است این کما از ذرات و دانه‌های گرد و غبار تشکیل شده که همرا با تصعید گاز از هسته جدا می‌شوند، این ذرات تحت فشار ناشی از تشعشعات خورشیدی (برخورد فوتون‌ها با ذرات غبار) از کما دور شده و دم غباری را می‌سازد.

 ابعاد کما

ابعاد کما در مقایسه با هسته‌ی دنباله‌دار و یا قطر سیارات بسیار بزرگ و عموماً حدود ۱۰۰ هزار کیلومتر است، به عنوان نمونه،قطر کما‌ی دنباله‌دار «پن استارز» تقریبا ۱۲۰ هزار کیلومتر است که نزدیک به ۱۰ برابر قطر سیاره‌ی زمین است.اما فراموش نشود این تنها یک نمونه‌ی‌ عادی به شماری می‌رود و نباید ابعاد آن را به عنوان حد و مرز نهایی کما در دنباله‌دارها دانست. برای روشن‌تر شدن مطلب دنباله‌دار مشهور «هولـمز» یک نمونه‌ی مناسب است، قطر کمای این دنباله‌دار به ۱٫۴ میلیون کیلومتر رسید که اندکی از قطر خورشید(۱،۳۹ میلیون کیلومتر) بزرگتر شد.اما این نمونه نیز خط پایانی برای ابعاد کمایِ دنباله‌دارهاست نیست،در سال ۱۹۹۷ قطر کمایِ دنباله‌دار «هیل_باپ» حدوداً به ۲ الی ۳ میلیون کیلومتر رسید که حدودا  ۱٫۵ الی ۲ برابر قطر خورشید شد. ابعاد بسیار بزرگ کمایِ کم چگال دنباله‌دارها، در مقایسه با هسته‌ی بسیار کوچکشان خود بیانگر منحصر به فرد بودن این اجرام باشکوه در منظومه‌ی شمسی است.

 

این تصاویر بخش داخلی کمای دنباله‌دار «هیاکوتاکه» را نشان می‌دهد که توسط تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده‌اند.تصویر سمت راست توزیع پراکنده‌ی اتم‌های هیدروژن موجود در کمای گازی را در نور فرابنفش نشان می‌دهد و تصویر سمت چپ نور پراکنده شده‌ی خورشید توسط ذرات غبار موجود در کمایِ غباری را نشان می‌دهد.

این تصاویر بخش داخلی کمای دنباله‌دار «هیاکوتاکه» را نشان می‌دهد که توسط تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده‌اند.تصویر سمت راست توزیع پراکنده‌ی اتم‌های هیدروژن موجود در کمای گازی را در نور فرابنفش نشان می‌دهد و تصویر سمت چپ نور پراکنده شده‌ی خورشید توسط ذرات غبار موجود در کمایِ غباری را نشان می‌دهد.

دم

به دنبال تفاوت ترکیبات هر یک از دو بخش کما،فشار تابشی و باد‌های خورشیدی، تأثیرات متفاوتی بر هر کدام می‌گذارد، از این رو هر دنباله‌دار دو دم تشکیل می‌دهدکه هر دو، در فاصله‌ای حوالی مدار مریخ شکل می‌گیرند و همواره در جهت مخالف خورشید قرار دارند.

الف) دم گازی (دم یونی و یا دم پلاسمایی)

پس از شکل‌گیری کمایِ گازی،ملکول‌هایی که یونیذه شده‌اند(بیشتر منواکسیدکربن)، توسط باد‌های خورشیدی در جهتی مشخص در فضا رها شده،از کما دور می‌شوند و دم گازی را پدید می‌آورند.ملکول‌های برانگیخته شده‌ی این دم در طول موج ۴۲۰نانومتر از خود نور ساطع می‌کنند و به همین علت این دم به رنگ آبی می‌درخشد، به عبارت دیگر این دم نور خورشید را بازتاب نمی‌کند بلکه در طی یک فرایند شیمیایی از خود نوری ساطع می‌کند که در محدوده‌ی نور بصری نیست و با چشم قابل مشاهده نیست، برای روئیت این دم باید از آشکارسازهای مربوطه استفاده نمود.

این دم که تا فواصل حیرت‌آور چند صد میلیون امتداد می‌یابد، طولانی‌ترین دم دنباله‌دار محسوب می‌شود و از آن‌جایی که توسط باد‌های خورشیدی رانده و جهت دهی می‌شود همواره در جهت (سه بُعدی) ۱۸۰ درجه‌ی مخالف خطوط میدان مغناطیسی خورشیدقرار می‌گیرد چراکه این باد‌های خورشیدی همواره در امتداد خطوط میدان مغناطیسی خورشید به صورت شعاعی آرایش شده و منتشر می‌شوند.

ب) دم غباری

تماشایی‌ترین و جذاب‌ترین بخش یک دنباله‌دار که گاهی می‌توان آن را به راحتی در آسمان با چشم برهنه مشاهده کرد، دم غباریِ آن است.پس از شکل‌گیری کمایِ غباری، ذرات جدا شده در اثر فشار ناشی از تشعشعات خورشیدی(اثر برخورد فتون‌های خورشیدی با ذرات گرد و غبار)کما را ترک کرده و دم غباری شکل می‌گیرد.این دمنسبت به دم یونی از ذرات بسیار بزرگتری (در حد میکرومتر)، تقریبا برابر با گرده‌‌های دوده، تشکیل شده است.دم غباری با رنگیمتمایل به زرد–سفید می‌درخشد که علت آن نیز بازتاب نورخورشید توسط ذرات آن است.برخلاف دم یونی که به شکل کاملا خطی و مستقیم گسترش می‌یابد، دم غباری دارای انحنا استوتا حدود چند ده میلیون کیلومتر امتداد می‌یابد که البته همه‌ی امتداد آن از زمین قابل مشاهده نیست.

اگرچه بیشتر ذرات سازنده‌ی این دم دارای ابعادی برابر با گرده‌ی دوده هستند اما دانه‌های بسیار درشت‌تری نیز از هسته جدا می‌شود که به جای پیوستن به دم غباری بصورت جریانی از شهاب‌ها در همان مسیر مدار دنباله‌دار به به چرخش به دور خورشید ادامه می‌دهند و اگر زمین مدار آن‌ها را قطع کند ما می‌توانیم شاهد یک بارش شهابی باشیم.

ضددمzede dom

ضددم، دم سوم و موقتی‌ای است که بر خلاف جهت دو دم‌های غباری و گازی،به سوی خورشید نشانه رفته است.ماهیت وجودیِ ضد دم، تنها به خطای دیدحاصل از موقعیت مکانی ناظر و دنباله‌دارنسبت به همبازمی‌گردد،ذرات سازنده‌ ضددم دانه‌های بزرگتری ازغبار هستند که کمتر تحت تاثیر فشار تابشی و باد‌های خورشیدی قرار گرفته‌و تمایل به ماندن در صفحه‌ی مداری دنباله‌دار دارند،این ذرات در نهایت یک قرص دوار تشکیل می‌دهند که بسته به موقعیت مکانی‌اش،ناظر زمینیرا دچار یک خطای دید می‌کند، حاصل این خطا، ظهور کاذب یک دم دیگر در جهت موافق خورشید است.

لازم به ذکر است این پدیده تنها به هنگام عبور دنباله‌دار ازموقعیت مکانی خاصی در حضیض خورشیدی نسبت به زمیندیده می‌شود و با تعقیب حرکت مداری دنباله‌دار به عقب و یا جلو نسبت به موقعیت مذکور، خواهیم دید که این دم دیگر مشاهده نخواهد شد.

ضددم الزاماً در همه‌ی دنباله‌دار‌ها روئیت نمی‌شود.یکی از برجسته‌ترین ضددم‌ها مربوط به دنباله‌دار «آرند – رولند» در سال ۱۹۵۷ است.همچنین دنباله‌دارهای معروف دیگری مانند «هیل – باپ» ،«لولین» و «پن استارز» در سال ۲۰۱۳ ،از جمله نمونه‌هایی بودند که در آن‌ها ضددم مشاهده شد.

تصویر سمت راست دنباله‌دار «آرند – رولند» را نشان می‌دهد که در آوریل سال 1957 توسط رصدخانه‌ی لیک در دانشگاه کالیفورنیا اخذ شده است و تصویر سمت چپ دنباله‌دار «لولین» است که توسط ژوزف بریماکومب در فوریه سال 2009 گرفته شده است.

تصویر سمت راست دنباله‌دار «آرند – رولند» را نشان می‌دهد که در آوریل سال ۱۹۵۷ توسط رصدخانه‌ی لیک در دانشگاه کالیفورنیا اخذ شده است و تصویر سمت چپ دنباله‌دار «لولین» است که توسط ژوزف بریماکومب در فوریه سال ۲۰۰۹ گرفته شده است.

ابر هیدروژنی (پوشش هیدروژنی)

فشار تابشی خورشید بر برخی مواد، موجب بروز فرایندی شیمیایی به نام Photodissociation (تجزیه شیمیایی بر اثر فشار تابشی) می‌شود که طی آن یک ترکیب شیمیایی توسط فوتون‌های نور شکسته می‌شود.فشار تابشی خورشید فقط در نور مرئی تعریف نمی‌شود بلکه همه‌ی طول موج‌ها را شامل می‌شود. 

پوشش هیدروژنی دنباله‌دار «هیل – باپ» در سال 1997

پوشش هیدروژنی دنباله‌دار «هیل – باپ» در سال ۱۹۹۷

ابر هیدروژنی، پوششی بسیار بزرگ و عظیم از اتم‌های هیدروژن خنثی است که کما و هر دو دم را فرا می‌گیرد و در اثر فرایند شرح داده شده در بالا توسط تاثیر ناشی از تابش فرابنفش خورشیدیبر ملکول‌های یخِآب موجود در کما تشکیل می‌شود.در طی این فرایند ملکول‌های یخِ آب به دو عنصر سازنده‌ی خود یعنی اکسیژن و هیدروژن تجزیه می‌شود.اندازه‌ی ابر هیدروژنی دنباله‌دار در مقایسه با اندازه‌ی دم قابل مشاهده‌ی دنباله‌دار یعنی دم غباری،بسیار بزرگ‌است، به عنوان نمونه ابعاد پوشش هیدروژنی دنباله‌دار «هیل – باپ»در گسترده‌ترین وجه به حدود ۱۰۰ میلیون کیلومتر رسید.این ابر عظیم تنها توسط آشکارسازهای فرابنفشقابل مشاهده است و بهترین تصاویر از ابر‌های هیدروژنی دنباله‌دارها توسط ماهواره‌ی کاوشگر «سوهـو» که در فاصله‌ی ۱٫۵ میلیون کیلومتری زمین واقع شده‌ است تهیه می‌شود.

درباره نویسنده

85مطلب نوشته است .

تمام حقوق این سایت برای © 2017 كانوت. محفوظ است.
Powered by Persian Wordpress