User:Farah najjar/sandbox

تاريخ تشكيل النظام الشمسي (المجموعة الشمسية) وتطور الفرضيات
تعتبر الأفكار المتعلقة بأصل ومصير تاريخ العالم موجودة منذُ القدم، ومع ذلك، لم يكن هناك أي محاولة لربط هذه النظريات بوجود نظام شمسي منذ ذلك الوقت، لمجرد أنه لا أحد يعلم أو يعتقد أن النظام الشمسي موجود بالمعنى الذي نفهمه الآن.

وقد كانت الخطوة الأولى نحو نظرية تشكيل النظام الشمسي هي القبول العام لنظرية مركزية الشمس، وهو النموذج الذي وضع الشمس وسط النظام الشمسي والأرض في نفس المدار حولها.

وعلى الرغم من وجود هذا المفهوم منذ آلاف السنين ولكنه لم يلقى القبول على نطاق واسع إلا بنهاية القرن السابع عشر. ويرجع تاريخ أول إستخدام مسجل لمصطلح "النظام الشمسي" إلى عام 1704م.

الفرضية المقبولة حالياً

تعتبر نظرية تشكيل الكواكب والتي بدأت منذ حوالي مليار سنة الأكثر قبولاً على نطاق واسع ، والمعروفة بإسم الفرضية السديمية ، والتي تؤكد بإن النظام الشمسي تشكل وتطور نتيجة إنهيار الجاذبية من السحابة الجزيئية العملاقة عبر عدة سنوات ضوئية. حيث تشكل العديد من النجوم وبما في ذلك الشمس داخل سحابة الإنهيار وكان حجم الغاز الذي شكل النظام الشمسي أكبر قليلا من حجم الشمس نفسها. وتمركزت معظم الكتلة في منتصفها حيث تشكلت الشمس ومن ثم تسطحت بقية الكتلة في قرص الكواكب الأولية، والتي من خلالها تشكلت الكواكب وغيرها من المجسمات في النظام الشمسي.

وفي نهاية المطاف كما ولدت الشمس والكواكب فإنهم سوف يموتوا تماماً حيث انه عندما تبدأ الشمس بالتقدم بالعمر، فإنها سوف تبرد وتنفخ إلى أبعد من قطرها الحالي بعدة مرات، لتصبح مجسم أحمر عملاق وضخم، قبل أن تقوم بتذويب طبقاتها الخارجية (تشكل ما يسمى سديم كوكبي المضللة) وتصبح نجم ساكن تماماً يعرف بإسم القزم الأبيض. وبالتالي ستتبع الكواكب مسار الشمس وسيتم تدمير بعضها وأما الكواكب المتبقية سوف يتم إطلاقها إلى الفضاء بين النجوم، ولكن بالنظر إلى الوقت فإن بطانة الشمس سوف تختفي في نهاية المطاف.

ومع ذلك، هناك حجج ضد هذه الفرضية.

تشكيل الفرضية:
والجدير بالذكر أن أول من أقترح نموذجا لمنشأ النظام الشمسي هو الفيلسوف الفرنسي وعالم الرياضيات رينيه ديكارت في كتابه لوموند (أو ترايت دي لومير) الذي كتبه في عامي 1632 و 1633، والذي تأخر نشره بسبب محاكم التفتيش وقاموا بنشره فقط بعد وفاته في عام 1664. حيث كان ديكارت يعتقد، أن الكون مليئ بدوامات من الجسيمات الدوامة والشمس والكواكب والتي قد تتكاثف لتحدث دوامة كبيرة وخاصة تلك الدوامات التي إتحدت بطريقة أو بأخرى، مما يفسر الحركة الدائرية للكواكب على المسار الصحيح مع التكثيف والانكماش. ومع ذلك، كان هذا قبل نظرية نيوتن للجاذبية، ونحن نعلم الآن أن هذه المسألة لا تسير على هذا النحو.

نموذج دوامة عام 1944، الذي صاغه الفيزيائي الألماني والفيلسوف بارون كارل فريدريش فون فايزكاكر، الذي يعود إلى النموذج الديكارتي، وتشتمل على نمط من الدوامات التي يسببها الإضطراب في قرص لابلاسيان السديمي.

في ذلك مزيج مناسب من دوران عقارب الساعة من كل دوامة ودوران عكس عقارب الساعة للنظام كله يمكن أن يؤدي إلى عناصر فردية تتحرك حول الكتلة المركزية في مدارات كبلريان لذلك سيكون هناك تبديد ضئيل للطاقة بسبب الحركة الكلية للنظام ولكن المواد سوف تصطدم بسرعة نسبية عالية في حدود الدوامة، وفي هذه المناطق الصغيرة الدوامات الحاملة التي سوف تتجمع لإعطاء التكثيف الحلقي.

حيث تم إنتقادها كثيراً لأن الإضطراب الدوامي هو ظاهرة مرتبطة بالإضطراب ولا تنتج بشكل عفوي البنية العالية الترتيب التي تتطلبها الفرضية. كذلك، فإنه لا يوفر حلا لمشكلة الزخم الزاوي ولا يفسر التكوين القمري ولا غيرها من الخصائص الأساسية جدا للنظام الشمسي.

تم تعديل نموذج ويزكاكر في عام 1948 من قبل الفيزيائي النظري الهولندي ديرك تر هار، حيث تم التخلص من الدوامة العادية والإستعاضة عن الاضطرابات العشوائية التي من شأنها أن تؤدي إلى سديم سميك جداً حيث تؤدي إلى إستقرار الجاذبية. واختتم الكواكب يجب أن تكون قد شكلت من قبل تراكم وأوضح الفرق التركيبية (الكواكب الصلبة والسائلة) نظرا لفرق درجة الحرارة بين المناطق الداخلية والخارجية، والساخنة يجري أكثر سخونة والأخير يجري برودة، لذلك فقط الحراريات (غير متطايرة ) مكثف في المنطقة الداخلية. وهناك صعوبة كبيرة هي أنه في هذا الافتراض يحدث تبديد مضطرب في نطاق زمني فقط حوالي ألف سنة والتي لا تعطي وقتا كافيا للكواكب لتشكيل.

وقد تم إقتراح فرضية سديم لأول مرة في عام 1734 من قبل إيمانويل سويدنبرغ ، ثم وضعها لاحقاً إيمانويل كانط وتوسع فيها في عام 1755. وقد وضع نظرية بيير سيمون لابلاس في عام 1796 نظرية مماثلة.

في عام 1749، تصور جورج لويس ليكلير، كومت دي بوفون فكرة أن الكواكب تشكلت عندما اصطدم المذنب مع الشمس، وقذفها خارجاً لتشكيل الكواكب. ومع ذلك، دحض لابلاس هذه الفكرة في عام 1796، والتي تبين أن أي كواكب شكلت في مثل هذه الطريقة سوف تتحطم في نهاية المطاف إلى الشمس. ورأى لابلاس أن المدارات القريبة من مدار الكواكب كانت نتيجة ضرورية لتكوينها.اليوم، والمذنبات ومن المعروف أن تكون صغيرة جدا إلى حد أن خلقت النظام الشمسي في هذه الطريقة.

في عام 1755، تكهن ايمانويل كانت بأن السدم الملحوظ قد يكون، في الواقع، مناطق من النجوم وتكوين الكوكب. في عام 1796، وضعت لابلاس بحجة أن السديم انهار إلى نجم، وكما فعلت ذلك، فإن المواد المتبقية تدفقت تدريجيا إلى قرص مسطح، والتي شكلت بعد ذلك الكواكب.

نظريات بديلة

ومع ذلك يمكن أن يبدو من الوهلة الأولى أن الفرضية السديمية لا تزال تواجه عقبة الزخم الحركي الزاوي؛ إذا كانت الشمس قد شكلت بالفعل من انهيار مثل هذه السحابة، فإنه يجب على الكواكب أن تدور بمدى أبعد بشكل أبطأ. وعلى الرغم من أن الشمس تحتوي على ما يقرب من 99.9 في المئة من كتلة النظام، إلا أنها تحتوي على 1 في المئة فقط من زخمها الزاوي وهذا يعني أن الشمس يجب أن تدور بسرعة أكبر بكثير.

نظرية المد والجزر

أدت المحاولات الرامية إلى حل مشكلة الزخم الزاوي إلى التخلي المؤقت عن الفرضية السديمية القبلية لصالح العودة إلى نظريات "المزودجة ( الثنائية)". حيث فضل العديد من علماء الفلك على مدى عدة عقود فرضية المد والجزر أو فرضية شبه الإصطدام ( الإرتطام) التي طرحها جيمس جينز في عام 1917م، حيث أعتبرت الكواكب قد تشكلت بسبب إقتراب بعض النجوم الأخرى إلى الشمس. وكان من المفترض أن تكون هذه الوشيكة قد استخرجت كميات كبيرة من مادة الشمس والنجوم الآخرى من خلال قوة المد والجزر المتبادلة التي يمكن أن تكون قد تكثفت بعد ذلك داخل الكواكب. ومع ذلك، في عام 1929م أعترض الفلكي هارولد جيفريس أن مثل هذا التصادم شبه القريب كان مستبعداً بشكل كبير بالنسبة إليه. وأثار الفلكي الأمريكي هنري نوريس راسل أيضاً اعتراضات على الفرضية، والتي أظهرت أنها واجهت مشاكل مع الزخم الزاوي للكواكب الخارجية، مع الكواكب التي تكافح من أجل تجنب استيعابها من قبل الشمس. وأثار الفلكي الأمريكي هنري نوريس راسل اعتراضات أيضاً على الفرضية، الذي أظهر أنه واجه مشاكل مع الزخم الزاوي للكواكب الخارجية، مع الكواكب التي تكافح لتجنب استيعابها من قبل الشمس.

نموذج تشامبرلين مولتون

لقد أظهر عالم الفلك فروست مولتون في عام 1900م أيضاً أن الفرضية السديمية لا تتفق مع الملاحظات بسبب الزخم الزاوي. حيث أنشأ مولتون وتشامبرلين في عام م1904 فرضية الكويكبات.

جنبا إلى جنب مع العديد من علماء الفلك في اليوم جاءوا إلى الإعتقاد بأن الصور من "دوامة سديم" من مرصد ليك الفلكي كانت دليلاً مباشراً على تشكيل أنظمة الطاقة الشمسية وتبين أن هذه المجرات كانت بدلاً من ذلك، ولكن النقاش الذي أجراه شابلي - كورتيس حول هذه الأمور ما زال 16 عاماً في المستقبل. وكان من أهم المسائل الأساسية في تاريخ علم الفلك التمييز بين السديم والمجرات.

إقترح مولتون وشامبرلين أن نجماً قد عبر بالقرب من الشمس في أوائل حياتها لتسبب انتفاخات ونتوءات المد والجزر وأن هذا جنبا إلى جنب مع العملية الداخلية التي تؤدي إلى بروز الطاقة الشمسية، والتي أدت إلى إطلاق إشعاعات المادة من كلا النجومين وفي حين أن معظم المواد قد تراجعت فإن جزءاً منها تبقى في المدار.

وتبرد هذه الإشعاعات وتتحول إلى شظايا صلبة صغيرة جداً بأعداد ضخمة مكونة "الكويكبات" وعدد قليل من الكواكب الأولية الأكبر. تلقى هذا النموذج دعماً مواتياً وإيجابي لحوالي 3 عقود ولكنه لم ينجح بحلول أواخر الثلاثينيات وتم التخلص منه في الأربعينيات من خلال الإدراك أنه لا يتوافق مع الزخم الزاوي لكوكب المشتري (جوبيتر)، ولكن جزءا منه، تراكم مكوناً الكويكبات وتم الإحتفاظ بها في داخله.

سيناريو (نهج او تصور) ليتلتون:

في عامي 1937 و 1940 افترض راي ليتلتون عالم الرياضيات والفلك النظري أن نجم مصاحب للشمس اصطدم بنجم عابر. والجدير بالذكر أن هذا السيناريو قد تم إقتراحه ورفضه هنري راسل في عام 1935 م. وأظهر ليتليتون أن الكواكب الأرضية كانت صغيرة جداً بحيث لا يمنكها أن تتكثف من تلقاء نفسها، لذلك اقترح أن أحد الكواكب الأولية كبيرة جداَ كسر إلى جزئين بسبب عدم إستقرار الدوران، وتشكيل كوكب المشتري وزحل مع ربط الإشعاعات من الكواكب الأخرى التي تشكلت. حيث تشكل نموذج لاحق في عامي 1940 و 1941، يتضمن نظام ثلاثي النجوم، ثنائي بالإضافة إلى الشمس، الذي يدمج الثنائية وبعد ذلك تتكسر بسبب عدم إستقرار الدوران وتبتعد عن النظام وتنفصل عن الإشعاعات التي شكلت بينهما ليتم القبض عليها من قبل الشمس. اعتراضات ليمان سبيتزر تنطبق على هذا النموذج أيضا.

يتضمن نظام ثلاثي النجوم، ثنائي بالإضافة إلى الشمس، والذي يدمج الثنائية وفي وقت لاحق تتكسر بسبب عدم الاستقرار التناوب ويهرب من النظام ترك خيوط التي تشكلت فيما بينها ليتم التقاطها من خلال الشمس. تنطبق اعتراضات ليمان سبيتزر على هذا النموذج أيضاً.

نموذج بنية النطاق

في عام 1954 وعام 1975 و عام 1978 وشمل الفلكي السويدي هانز ألففن التأثيرات الكهرومغناطيسية في معادلات حركة الجسيمات، وشرح توزيع الزخم الزاوي والاختلافات التركيبية.

وفي عام 1954 أول من إقترح بنية النطاق التي ميز فيها السحابة أيه والتي تحتوي أغلبها على الهيليوم، ولكن مع بعض الشوائب الصلبة الجسيمات (" نيزك ")، والسحابة بي وتحتوي معظمها على الهيدروجين، السحابة سي تحتوي أساساً على الكربون، و السحابة ديه مصنوعة أساساً من السيليكون والحديد. وشكلت الشوائب في السحابة أيه المريخ والقمر (والتي إلتقطتها الأرض فيما بعد)، والشوائب في السحابة بي تتكثف في عطارد والزهرة والأرض، في السحابة سي تتكثف في الكواكب الخارجية، وبلوتو وتريتون قد تشكلت من قبل السحابة ديه.

نظرية السحابة النجمية

في عام 1943، اقترح عالم الفلك السوفياتي أوتو شميت أن الشمس في شكلها الحالي مرت عبر سحابة كثيفة بين النجوم أحدثت غلاف من الغبار والغاز على السحابة وشكلت الكواكب في نهاية المطاف.

هذا حل مشكلة الزخم الزاوي بافتراض أن دوران الشمس البطيء كان نوعي وأن الكواكب لم تتشكل في نفس وقت مثل الشمس. حيث أسست ملحقات النموذج التي تشكلت معاً المدرسة الروسية، غوريفيتش وليبيدينسكي (في عام 1950)، و سافرونوف (في 1967، 1969)، و سافرونوف و فيتيازيف (في عام 1985)، و سافرونوف و روسكول (في عام 1994)، وروسكول (في عام 1981) ، من بين أمور أخرى. ومع ذلك، فإن هذه الفرضية كانت مبعثرة بشدة من قبل فيكتور سافرونوف الذي أظهر أن الوقت اللازم لتشكيل الكواكب في مثل هذا الغلاف المنتشر عليها سوف يتجاوز الحد الأعلى لعمر النظام الشمسي المحدد.

عدل راي ليتلتون النظرية من خلال إظهار أن الجسم الثالث لم يكن ضرورياً واقترح أن آلية نمو الخط التي وصفها بوندي وهويل في عام 1944 سوف تتمكن المواد السحابية من إلتقاطها من خلال النجوم (ويليامز و كريمين، 1968، لوك سيت ).

فرضية هويل

في هذا النموذج (من عام 1944) توجه عالم فلك إلى أن النجم نوفا توجه مع المواد المقذوفة التي التقطتها الشمس والكواكب وقامت بتشكيل هذه المواد. وفي رواية آخرى تحول إلى نجم مستعر أعظم بعد عام.

في عام 1955 اقترح نظاماً مماثلاً لابلاس ومع مزيد من التفاصيل الرياضية في عام 1960. وهو يختلف عن لابلاس في أن عزم الدوران المغناطيسي يحدث بين القرص والشمس الذي يدخل حيز التنفيذ على الفور وإلا سيتم إخراج المزيد والمزيد من المادة مما أدى إلى نظام كوكبي كبير جداً مماثلاً لكوكب الشمس.

ويؤدي عزم الدوران إلى اقتران مغناطيسي يعمل على نقل الزخم الزاوي من الشمس إلى القرص. يجب أن تكون شدة المجال المغناطيسي 1 غاوس، حيث يعتمد وجود عزم الدوران على ضغط الخطوط المغناطيسية ويقوم بتجميدها داخل القرص (نتيجة نظرية مهد (الهيدروديناميكا) والمعروفة جيداً بإسم خطوط القوة المجمدة.

حيث أنه لا يمكن أن تكون درجة حرارة التكثيف الشمسية عند إخراج القرص أكثر بكثير من 1000 درجة كيه. حيث يجب أن يكون عدد من الحراريات صلبة أو من المحتمل أن تكون جزيئات دقيقة دخانية والتي من شأنها أن تنمو مع التكثيف وتتراكم. وسوف تنجرف هذه الجسيمات مع القرص فقط إذا كان قطرها في مدار الأرض أقل من متر واحد بحيث ينتقل القرص نحو الخارج ويتكون قرص فرعي فقط من صهر حرارية تشكل الكواكب الأرضية.

يعتبر هذا النموذج على توافق مع الكتلة وتكوين الكواكب وتوزيع الزخم الزاوي شريطة الاقتران المغناطيسي فيما بينها يعتبر فكرة مقبولة، ولكنه لم يفسر آلية الإقتران هذه، وانخفاض كتلة كوكب المريخ وعطارد و أحزمة الكويكبات. حيث يعتبر العلم ألفين أول من صاغ مفهوم خطوط المجال المغناطيسي المجمدة.

'''نظرية كويبر ''' جيرارد كويبر (في عام 1944) مثل تير هار، أنه من المستحيل تحدث الدوامات العادية ويفترض أن يحدث حالة عدم إستقرار في الجاذبية الكبيرة في سديم الشمس وتشكيل التكثيف. في هذا، يمكن أن يكون السديم الشمسي إما مشترك في تكوين الشمس أو تم إلتقاطه من قبل الشمس نفسها، حيث يحدد توزيع الكثافة ما يمكن تشكيله إما نظام كوكبي أو نجم مصاحب. ويفترض أن نوعين من الكواكب يرجعان إلى حد روش. ولم يقدم أي تفسير لدورة الشمس البطيئة التي رأها كويبر كمشكلة نجم جيه الكبير.

نظرية ويبل

في سيناريو فريد ويبل في عام 1948، تنتج الشمس من خلال سحابة دخان حوالي 60000 وحدة فلكية في القطر ومع كتلة شمسية واحدة تتحد وتنتج الشمس وله زخم زاوي قليل جداً وهو ما يمثل خاصية الشمس المتشابهة. حيث تقوم هذه السحابة الدخانية بإلتقاط أصغر زخم زاوي ضمن مجموعة ضخمة من الزخم الزاوي. وفي وقت الإنهيار الكلي للدخان وسديم الغاز حوالي قبل مليون سنة، حيث كان معدل الإنهيار بطيء في البداية ثم إزداد في مراحل لاحقة. سوف تتكثف الكواكب من السحب الصغيرة التي تم تطويرها أو إلتقاطها من قبل السحابة الثانية، فإن المدارات ستكون مستديرة تقريباً لأن التراكم من شأنه أن يقلل من الإنحراف بسبب تأثير الوسط المقاوم، فإن التوجهات المدارية ستكون متشابهة لأن السحب الصغيرة كانت صغيرة في الأصل ويجب أن تكون الحركة في اتجاه مشترك. وقد تكون هذه الكواكب الأولية قد سخنت إلى درجة عالية بحيث تكون المركبات الأكثر تقلباً قد فقدت وبالتالي تقلل من السرعة المدارية مع زيادة المسافة حتى تكون الكواكب الأرضية أكثر تأثراً. وتعتبر نقاط الضعف في هذا السيناريو من الناحية العملية أنه يتم تقديم كافة الإنتظامات النهائية من خلال إفتراض مسبق ومعظم الافتراضات لا تدعمها الحسابات الكمية. ولهذه الأسباب، لم يحظ بقبول واسع النطاق.

نموذج أوري

قدم الكيميائي الأمريكي هارولد أوري، الذي أسس الكيمياء الكونية، سيناريو في الأعوام التالية 1951 1952، 1956، و 1966 يستند إلى حد كبير على النيازك واستخدام معادلات التوازن للعالم الفيزيائي شاندراسيخار والحصول على توزيع الكثافة في قرص الغاز والغبار المحيطة الشمس الأولية. ولكي تتمكن الكواكب الأرضية من الاحتفاظ بعناصر متقلبة مثل الزئبق، يفترض أوري وجود هالة غاز وغبار متوسطة إلى حد ما تقوم بحماية الكواكب من الشمس. من أجل تشكيل الألماس و بلورات الكربون الخام والأجسام القمرية الحجم ومجالات الغاز التي أصبحت غير مستقرة من ناحية الجاذبية، والتي كانت يجب أن تتشكل في القرص مع الغاز والغبار ثم تتفرق في مرحلة لاحقة. وانخفض الضغط عندما إنفقد الغاز وتم تحويل الماس إلى الجرافيت، في حين أستمد الغاز ضوئه من قبل الشمس. وفي ظل هذه الظروف، سيكون هناك تأيين كبير وسيتم تسريع الغاز بواسطة المجالات المغناطيسية، وبالتالي يمكن ان يتم نقل الزخم الزاوي من الشمس. وافترض هارولد أن هذه الأجسام القمرية دمرت بسبب الإصطدامات مع فقدان الغاز وإنعدامه تاركة خلفها المواد الصلبة التي تم جمعها في باطنها والتي قامت بدفع أصغر الشظايا بعيداً إلى الفضاء والشظايا الأكبر بقيت خلفها وتراكمت والتحمت داخل الكواكب. واقترح أيضاً ان القمر هو مجرد جوهر باقى.

نظرية الكواكب الأولية

في عام 1960، 1963، و 1978، اقترح عالم الفلك ويليام مكريا نظرية الكواكب الأولية، حيث أن الشمس والكواكب انحدرت بشكل فردي من المادة داخل نفس السحابة مع الكواكب الأصغر حجماً التي إلتقطتها الشمس في وقت لاحق تتصف بجاذبية أكبر من غيرها.

حيث يحدث الانشطار في سديم الكواكب الأولية وليس هناك أي سديم شمسي. تشكلت تكتلات نبضات (التي يفترض أنها تشكل الاضطراب فوق الصوتي الذي يفترض أن يحدث في المواد الكوكبية التي ولدت النجوم) الشمس والكواكب الأولية والذي يعتبر التقسيم الثاني لتشكيل الكواكب. حيث لا يمكن أن تبقى جزئين اثنين متجاذبين مع بعضها البعض والتي تحدد نسبة كتلة لا تقل عن 8 إلى 1، وبالنسبة للكواكب الداخلية فإنها تذهب إلى مدارات مستقلة بينما  الكواكب الخارجية هي أحد الأجزاء التي يخرج من النظام الشمسي. كانت الكواكب الأولية الداخلية كوكب الزهرة وكوكب عطارد وكوكب الأرض وكوكب المريخ.

تم تشكيل أقمار أكبر الكواكب من "قطرات" الحلقة التي تربط بين جزئين من الكواكب الأولية المقسمة وهذه القطرات يمكن أن تمثل بعض الكويكبات. ولن يكون للكواكب الأرضية أقمار رئيسية كبيرة لا تمثل قمر لونا. وتتوقع بعض الملاحظات مثل سرعة الزاوي المماثلة للمريخ والأرض مع فترات دوران مماثلة والميل المحوري. في هذا المخطط هناك ستة الكواكب رئيسية: كوكبين أرضيين والزهرة والأرض، كوكبين رئيسيين  كوكب المشتري وزحل، وإثنين خارجيين وأورانوس ونبتون. و ثلاثة كواكب أقل: عطار والمريخ وبلوتو.

تحتوي هذه النظرية على عدة مشاكل مثل شرح حقيقة أن الكواكب تدور حول الشمس في نفس الاتجاه، والتي من شأنها أن تبدو غير محتملة على الإطلاق إذا كان يتم إلتقاط كل واحد منها على حده.