سیاره ی هرمز

مُشتَری^[۷] یا هُرمُز^[۸] یا اورمزد یا برجیس یا زاوش بزرگ‌ترین سیاره سامانه خورشیدی است. از نظر دوری از خورشید، مشتری پنجمین سیاره پس از تیر و ناهید و زمین و بهرام است.

محتویات

نگاه کلی

به یک روند مشتری چهارمین شی درخشان،در آسمان می‌باشد (پس از خورشید، ماه و ناهید) اگرچه گهگاه بهرام (مریخ) درخشان‌تر به‌نظر می‌آید.

جرم مشتری ۲٫۵ بار از مجموع جرم سیارات سامانه خورشیدی بیش‌تر است. جرم مشتری ۳۱۸ بار بیش‌تر از جرم زمین است. قطر آن ۱۱ برابر قطر زمین است. مشتری می‌تواند ۱۳۰۰ زمین را درخود جای دهد. میانگین دوری آن از خورشید در حدود ۷۷۸ میلیون و ۵۰۰ هزار کیلومتر می‌باشد یعنی بیشتر از ۵ برابر دوری زمین از خورشید. ستاره‌شناسان با تلسکوپهای برپاشده در زمین و ماهواره هائی که در مدار زمین می‌گردند به بررسی مشتری می‌پردازند. ایالات متحده تا کنون ۶ فضاپیمای بدون سرنشین را به مشتری فرستاده‌است. در ژوئیه ۱۹۹۴، هنگامی که ۲۱ تکه از دنباله دار شومیکر-لوی ۹ با اتمسفر مشتری برخورد کرد ستاره‌شناسان شاهد رویدادی بسیار تماشائی بودند. این برخورد برانگیزاننده ی انفجارهای سهمناکی شد که پاره ای از آن‌ها قطری بزرگتر از قطر زمین داشتند.

ویژگی‌های فیزیکی

مشتری گوی غول پیکری آمیخته از گاز و مایع است و گمان می رود مقداری سطح جامد داشته باشد. سطح سیاره از ابرهای ستبر زرد، قرمز، قهوه‌ای و سفید رنگ پوشیده شده‌است. بخش های روشن تر «ناحیه» و بخش های تاریک تر «کمربند» نامیده می‌شوند. کمربندها و ناحیه‌ها به موازات استوای سیاره قرار دارند. مشتری همچنین گرانش بسیار قوی نیز دارا می باشد.

مدار و چرخش

هرمز در یک مدار کم وبیش تخم مرغی (بیضی‌گون) به دور خورشید می‌چرخد. هر دور ۱۲ سال زمینی به درازا می‌کشد. همچنان که سیاره به دور خورشید می‌گردد، به دور محور پندارین (فرضی) خود نیز می‌گردد. چرخش هرمز به دور خود تند تر از هر سیارهٔ دیگری در سامانهٔ خورشیدی است؛ تنها ۹ ساعت و ۵۶ دقیقه نیاز است تا هرمز یک بار به دور خود بچرخد. (آن را با چرخش ۲۴ ساعتهٔ زمین به دور خود بسنجید)

برای اندازه‌گیری تندی گردش سیارات گازی به دور خود، دانشمندان ناگزیرند روش‌های غیر مستقیم به کار برند. آن‌ها نخست سرعت میانگین چرخش ابرهای قابل مشاهده را اندازه‌گیری می‌نمایند. هرمز به اندازه نباز امواج رادیویی می فرستد که به دست رادیو تلسکوپهای زمینی دریافت گردد. هم اکنون دانشمندان از اندازه امواج برای سنجش سرعت چرخش هرمز بهره می برند. قدرت امواج، تحت تاثیر میدان مغناطیسی سیاره، در یک الگوی تکراری ۹ ساعت و ۵۶ دقیقه‌ای ، تغییر می‌کند؛ زیرا سرچشمهٔ میدان مغناطیسی، هسته سیاره می‌باشد. این تغییرات نشان دهندهٔ سرعت چرخش درونی سیاره‌است. چرخش تند هرمز مایه ی برآمدگی در استوا و پخی در قطب‌هایش می‌شود. قطر استوایی هرمز ۷ درصد بیشتر از قطر آن در راستای قطب‌هاست.

جرم و چگالی

هم‌سنجی سیاره‌های منظومه خورشیدی با تعدادی از ستاره‌های پرآوازه:
الف:
زمین (۴) > ناهید (۳) > بهرام (۲) > تیر (۱)
ب:
مشتری (۸) > زحل (۷) > اورانوس(۶) > نپتون (۵) > زمین (بدون شماره)
پ:
شباهنگ (۱۱) > خورشید (۱۰) > ولف ۳۵۹ (۹) > مشتری (بدون شماره)
ت:
دبران (۱۴) > نگهبان شمال (۱۳) > رأس پیکر پسین (۱۲) > شباهنگ (بدون شماره)
ث:
ابط‌الجوزا (۱۷) >قلب عقرب (۱۶) > پای شکارچی (۱۵) > دبران (بدون شماره)
ج:
وی‌وای سگ بزرگ (۲۰) >وی‌وی قیفاووس (۱۹) > مو قیفاووس (۱۸) > ابط‌الجوزا (بدون شماره)

هرمز از هر سیاره دیگری در سامانه خورشیدی سنگین‌تر است. جرم آن ۳۱۸ بار بیش تر از زمین می‌باشد ولی با این جرم زیاد، کم و بیش دارای چگالی کمی است. میانگین چگالی آن ۱٫۳ گرم در سانتیمترمکعب می‌باشد که اندکی از چگالی آب بیشتر است. چگالی مشتری در حدود یک چهارم چگالی زمین می‌باشد زیرا بیشتر سیاره از عناصر سبک هیدروژن و هلیوم ساخته شده‌است. از سوی دیگر زمین بیشتر از عناصر سنگین آهنی و سنگی ساخته شده‌است. عناصر شیمیائی سازنده مشتری بیش تر از زمین همانندخورشید می‌باشد. شاید مشتری دارای هسته‌ای از عناصر سنگین باشد. هسته شاید ترکیبی همانند هسته زمین اما ۲۰ تا ۳۰ برابر سنگین‌تر داشته باشد..

نیروی گرانش در سطح سیاره ۲٫۴ برابر بیش تر از سطح زمین می‌باشد. یعنی چیزی که روی زمین ۱۰۰ نیوتون وزن دارد، در روی هرمز وزنی برابر با ۲۴۰ نیوتون خواهد داشت. جو هرمز ساخته شده‌است از: ۸۶ درصد هیدروژن ۱۴ درصد هلیوم و مقدار ناچیزی متان، آمونیاک، فسفین، آب، استلین، اتان، ژرمانیم و مونو اکسید کربن. درصد هیدروژن ، بر پایه شمار مولکول‌های موجود در جو می‌باشد تا جرم کلی آنها.

این سیاره از لایه‌های رنگی از ابرها در ارتفاعات مختلف ساخته شده‌است. مرتفع‌ترین ابرهای سفید از کریستالهای منجمد آمونیاک ساخته شده‌اند. بخش های تاریک‌تر و ابرهای کم بلندا در کمربندها جای گرفته اند. پایین‌ترین سطحی را که می‌توان دید از ابرهای آبی رنگ ساخته شده‌است. دانشمندان امید کشف ابرهای آب‌دار را در ۷۰ کیلومتری سطح زیرین ابرهای آمونیاکی دارند. هر چند که تاکنون چنین سطحی پیدا نشده‌است.

لکه سرخ بزرگ

بارزترین نمود سطح هرمز لکه سرخ بزرگ آن می‌باشد که توده گاز چرخانی است که همانندی به گردباد دارد. قطر این لکه سه برابر قطر زمین است. رنگ لکه بیشتر از قرمز آجری به قهوه‌ای کمرنگ تغییر می‌کند و گاهی این لکه تماما ناپدید می‌گردد. رنگ آن شاید برآمده از اندازه ی کم فسفر و گوگرد در کریستال‌های آمونیاک باشد. تندی چرخش لکه در لبه آن در حدود ۳۶۰ کیلومتر در ساعت است. این لکه در فاصله یکسانی از استوا به آرامی از شرق به غرب حرکت می‌کند. ناحیه‌ها و کمربندها و لکه بزرگ ، بسیار پایدار و همانند سیستم چرخش زمین می‌باشد. از زمانی که رابرت هوک در سال ۱۶۶۴ این لکه را پیدا کرد, این ویژگی ها تغییرات چندانی نداده‌اند.

دما

دمای هوا در ابرهای بالائی هرمز در حدود ۱۴۵- درجه سانتی‌گراد می‌باشد. اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد که دمای مشتری با افزایش ژرفا در زیر ابرها افزایش می‌یابد. دمای هوا در سطحی که فشار اتمسفر ۱۰ برابر زمین می‌باشد، به ۲۱ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. دانشمندان می اندیشند که اگر مشتری دارای گونه‌ای از زیست باشد، حیات در این سطح پا خواهد گرفت، چنین حیاتی در گاز خواهد بود زیرا در این سطح هیچ بخش جامدی وجود ندارد. دانشمندان تا کنون هیچ گواهی از حیات برروی مشتری نیافته‌اند. نزدیک مرکز سیاره دما بسیار بیشتر می‌باشد. دمای هسته در حدود ۲۴ هزار درجه، یعنی داغ‌تر از سطح خورشید می‌باشد. ستاره‌شناسان بر این باورند که خورشید، سیارات و دیگر اجرام سامانه ی خورشیدی از چرخش ابرهائی از گاز و غبار پا گرفته‌اند. گرانش گازی و ذرات غبار آنها را به صورت ابرهای ستبر گوی مانند از مواد در آورد در حدود ۴،۵ میلیارد سال پیش مواد به هم فشرده شدند تا اجسام بسیار سامانه خورشیدی پدید آمدند. فشردگی مواد ایجاد گرما نمود. گرمای بسیاری هنگامی که مشتری پا گرفت ایجاد شد.

میدان مغناطیسی

هرمز نیز همانند زمین و اکثر سیارات، مانند یک آهنربای بزرگ عمل می‌کند. میدان مغناطیسی هرمز ۱۴ بار نیرومندتر از زمین می‌باشد. برابر اندازه‌گیری‌های گرفته شده به دست فضاپیماها، میدان معناطیسی مشتری زورمندترین در سامانه خورشیدی می‌باشد (به جز لکه‌های خورشیدی و ناحیه‌های کوچکی از سطح خورشید). دانشمندان به طور کامل از چگونگی ایجاد میدان مغناطیسی آگاه نیستند هر چند که گمان می‌برند که حرکت هیدروژن فلزی داخل هسته سیاره ایجاد میدان می‌نماید. میدان مغناطیسی مشتری بسیار نیرومندتر از میدان مغناطیسی زمین می‌باشد زیرا هرمز بسیار بزرگ تر و با تندی بیشتری به دور خود می‌گردد. میدان مغناطیسی مشتری الکترون‌ها و پروتون‌ها و دیگر ذرات دارای بار الکتریکی را در کمربند پرتوافشان (رادیواکتیو) که در پیرامون سیاره قراردارد به دام می‌اندازد. این ذرات بسیار نیرومندتر می‌باشند به گونه ای که می‌توانند به ابزارهای فضاپیماهایی که نزدیک سیاره شده‌اند آسیب برساند. در درون ناحیه‌ای از فضا که مغناط‌کره نامیده می‌شود میدان مغناطیسی مشتری همانند یک زره کار می‌کند. این زره سیاره را از بادهای خورشیدی و ذرات پر انرژی پیاپی که از خورشید می‌آیند پاسداری می‌نماید. بیشتر این ذرات الکترونها و پروتونهائی هستند که با تندی ۵۰۰ کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کنند. میدان، ذرات الکتریکی باردار شده را در کمربند رادیواکتیو به دام می‌اندازد مرکز تله مغناط‌کره نزدیک قطبهای میدان مغناطیسی می‌باشد. در آن بخش از سیاره که از خورشید دور می‌باشد مغناط‌کره به صورت دنباله‌ای سترگ در فضا کشیده می‌شود که دنباله مگنتو نامیده می‌شود. درازای این دنباله ۷۰۰ میلیون کیلومتر می‌باشد. امواج رادیویی که از مشتری به رادیو تلسکوپهای زمینی می‌رسند دو نوع می‌باشند فورانهای انرژی و تابش‌های پی‌درپی. فورانهای نیرومند هنگامی رخ می‌دهند که آیو، نزدیک‌ترین ماه هرمز و چهارمین آنها از میان مرکز مغناطیسی سیاره گذر می‌نماید. تابش‌های پی در پی از سطح هرمز و هم‌چنین ذرات پر انرژی کمربند رادیواکتیو مشتری می‌آیند.

قمرها

نوشتار اصلی: فهرست ماه‌های مشتری

هرمز حداقل دارای ۶۳ ماه‌است که ۱۶ ماه آن قطری بیش از ۱۰ کیلومتر دارند. چهار ماه از بزرگترین ماه‌های هرمز به ترتیب دوری از این سیاره عبارتند از: آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو. این چهار ماهک را قمرهای گالیله‌ای می‌نامند زیرا ستاره‌شناس ایتالیایی گالیله آنها را در سال ۱۶۱۰ به وسیله اولین تلسکوپ پیدا کرد. آیو دارای آتشفشانهای فعال بسیاری می‌باشد. هر فوران گازی آن دارای گوگرد می‌باشد. رنگ زرد نارنجی سطح آیو شاید از اندازه بسیار زیاد گوگرد جامد که در سطح سیاره انباشته شده می‌باشد. اروپا کوچکترین ماه گالیله‌ای می‌باشد با قطری برابر با ۳ هزار و ۱۳۰ کیلومتر. اروپا دارای سطحی از یخ صاف و ترک خورده می‌باشد.

بزرگترین ماه گالیله‌ای گانیمد با قطری برابر با ۵۲۶۸ کیلومتر است. گانیمد بزرگتر از سیاره تیر می‌باشد. کالیستو با قطری برابر با ۴۸۰۶ کیلومتر اندکی کوچکتر از تیر می‌باشد. گمان می رود کالیستو و گانیمند از یخ و اندکی مواد سنگی ساخته شده باشند. هر دوماهک دارای دهانه‌های بسیاری می‌باشند. دیگر ماهکهای مشتری بسیار کوجکتر از ماهکهای گالیله‌ای هستند. امالیتا و هیمالایا دو ماهک بزرگ بعدی می‌باشند. امالیتا به شکل سیب زمینی می‌باشد با قطری برابر با ۲۶۲ کیلومتر. قطر هیمالیا برابر با ۱۷۰ کیلومتر می‌باشد. بیشتر ماههای به جای مانده ی مشتری با تلسکوپ‌های بزرگ زمینی پیدا شده‌اند. دانشمندان متیس و اداریستا را در سال ۱۹۷۹ با بررسی عکسهائی که فضاپیمای ویجر گرفته بود پیدا کردند.

نوشتار اصلی: حلقه‌های مشتری

هرمز دارای سه حلقه باریک در اطراف استوای خود می‌باشد. این حلقه‌ها بسیار کم‌نورتر از حلقه‌های کیوان می‌باشند. به نظر می‌آید حلقه‌های هرمز بیشتر از ذرات ریز غبار ساخته شده باشند. حلقه اصلی درحدود ۳۰ کیلومتر کلفتی و بیش‌تر از ۶۴۰۰ کیلومتر پهنا دارد. مدار امالیتا درون حلقه جای می‌گیرد.

دانشمندان دانشگاه مریلند و مؤسسهٔ ماکس‌پلانک راز دیرین ، شوند(علت)بی‌هنجاری‌های حلقه‌های نازک هرمز را دریافته‌اند. در پژوهش چاپ شده در نسخهٔ ۱۲ اردیبهشت مجلهٔ نیچر (Nature)، دانشمندان گسترش اندک بیرونی‌ترین حلقه به خارج از مدار تبه، یکی از ماه های مشتری، را گزارش دادند و دیگر دانشمندان انحراف‌هایی را در مدل پذیرفته شده شکل گیری حلقه‌ها مشاهده کردند؛ بنا بر این مدل، از برهمکنش سایه و نور خورشید بر روی ذرات غبار، حلقه‌ها ساخته می‌شوند. داگلاس هامیلتون، استاد ستاره‌شناسی دانشگاه مریلند گفت: "معلوم می‌شود که محدودهٔ افزایش حلقهٔ بیرونی و دیگر رفتارهای عجیب در حلقه‌های هرمز در هالهٔ ابهامند." "همچنان که حلقه‌ها به دور سیاره می‌چرخند، ذرات غبار داخل حلقه‌ها هنگام گذر از میان سایهٔ سیاره به طور متناوب بارگیری و تخلیه بار می‌شوند. میدان مغناطیسی قوی سیاره بر این تغییرات منظم بارهای الکتریکی ذرات غبار اثر می‌گذارد. در نتیجه ذرات کوچک غبار به خارج از مرز بیرونی حلقهٔ مورد نظر سوق داده می‌شوند و حتی ذرات بسیار کوچک میل مداری یا جهت مداری خود را نسبت به سیاره تغییر می‌دهند." هامیلتون و هارالد کروگر، دستیار نویسندهٔ آلمانی برای اولین بار اطلاعات برخوردی جدید در مورد اندازهٔ ذرات غبار و سرعتشان و جهت‌های مداری آن‌ها را که فضاپیمای گالیله در طول سفرش از حلقه‌های مشتری در سال ۱۳۸۲-۱۳۸۱ دریافت کرده بود، مطالعه کردند. کروگر مجموعه اطلاعات جدید را بررسی کرد و هامیلتون مدل‌های رایانه‌ای دقیقی را ایجاد کرد که با غبار و اطلاعات تصویری روی حلقه‌های هرمز هماهنگ بود و خروج از مرکز مشاهده شده را توضیح می‌داد. کروگر گفت: "با مدل خود می‌توانیم تمام ساختارهای ضروری حلقه غباری مشاهده شده را توضیح دهیم." بر طبق نظر هامیلتون، سازوکارهای مشخص شده در این مدل، حلقه‌های هر سیاره‌ای در هر سامانهٔ ستاره‌ای را تحت تاثیر قرار می‌دهد. ولی این اثرات ممکن است بدین گونه که در مشتری است، آشکار نشود. هامیلتون گفت: "ذرات یخی در حلقه‌های معروف کیوان خیلی بزرگ‌تر و سنگین‌تر از آن هستند که به طور قابل ملاحظه‌ای با این روند شکل گیرند، به همین دلیل بی‌هنجاری‌های مشابه در آن‌جا مشاهده نمی‌شود." "یافته‌های ما بر طبق اثرات سایه ممکن است جنبه‌هایی از شکل گیری سیاره‌ای را روشن کند. زیرا ذرات غبار باردار باید به صورت توده‌های بزرگ‌تر ترکیب شوند، تا این که در نهایت سیارات و ماه‌ها شکل گیرند." غباری که حلقه‌های کم رنگ هرمز را تشکیل می‌دهد، در زمانی که ذرات باقی مانده در فضا به صورت ماه‌های داخلی کوچک به ترتیب از نزدیک‌ترین تا دورترین: آدراستیا، متیس، آمالتیا و تبه فروپاشی کردند، شکل گرفتند.

این غبار به صورت یک حلقهٔ اصلی، یک هالهٔ میانی و دو حلقهٔ کم رنگ‌تر با فاصلهٔ بیشتر مرتب شده‌است. حلقه‌ها بیشتر در مدارهای این چهار ماه محدود شده‌اند. ولی برجستگی اندک و آشکار گسترش غبار به سوی خارج از مدار تبه تا این زمان دانشمندان را شگفت زده کرده‌است.

دانشمند ایتالیایی گالیله اولین کسی بود که اقمار مشتری را کشف کرد. نخستین بار گالیله چهار تا از بزرگ‌ترین قمرهای سیاره را در سال ۹۸۹ هجری خورشیدی مشاهده کرد. در۱۶ آذر ۱۳۷۴، فضاپیمای گالیله متعلق به ناسا به مشتری رسید و اولین مدار از ۳۵ مدار دور سیاره را آغاز کرد. در بیشتر از هفت سال، این فضاپیما ۱۴۰۰۰ تصویر از هرمز و ماه‌ها و حلقه‌های آن گرفت. در ۳۰ شهریور ۱۳۸۲ فضاپیمای گالیله در یک فرود قابل کنترل قرار داده شد تا ماموریت خود را با سقوط در جو هرمز خاتمه دهد. علاوه بر ابزارهای عکسبرداری، فضاپیما یک آشکارساز غبار بسیار حساس حمل می‌کرد که هزاران برخورد از ذرات غبار مسیرش به سوی حلقهٔ هرمز در سال ۸۲-۱۳۸۱ را ثبت کرد. یکی از کشف‌های جدید فضاپیمای گالیله گسترش تبه بود.^[۹]

برخورد دنباله دار شومیکر-لوی ۹

در مارس ۱۹۹۳ سه ستاره‌شناس به نام‌های یوجین شومیکر، کارولین شومیکر و دیوید اچ لوی یک دنباله‌دار را نزدیک مشتری کشف نمودند. این دنباله‌دار بعدها شومیکر-لوی ۹ نام گرفت. به علت جاذبه مشتری دنباله‌دار به سوی مشتری کشیده شد. هنگامی که دنباله‌دار کشف شد به ۲۱ تکه شکسته شده بود احتمالا هنگامی که به سیاره نزدیک شده بود در اثر گرانش سیاره متلاشی شده بود محاسبات بر مبنای مکان و سرعت دنباله دار نشان داد که در ژوئیه ۱۹۹۴ تکه‌های دنباله‌دار با اتمسفر مشتری برخورد خواهند نمود. دانشمندان امیدوار بودند که اطلاعات زیادی از اثرات برخورد دنباله‌دار و سیاره به دست بیاورد. ستاره‌شناسان تلسکوپهای بزرگ و مهم روی زمین را در تاریخ پیش بینی شده به سوی مشتری نشانه روی کردند.

دانشمندان همچنین هرمز را به وسیله تلسکوپ قذرتمند هابل و فضاپیمای گالیله که در راه خود به سوی مشتری بود مشاهده می‌نمودند. تکه‌ها به پشت مشتری که از زمین و تلسکوپ هابل قابل مشاهده نبود برخورد نمود اما چرخش مشتری باعث می‌شد که بعد از نیم ساعت اثر برخورد قابل مشاهد باشد.دانشمندان حدس می‌زدند که بزرگترین قطعه‌ها قطری برابر با۵/-۴ کیلومتر راداشته باشند.

برخورد به طور مستقیم توسط فضاپیمای گالیله که درفاصله ۲۴۰ میلیون کیلومتری سیاره قرار داشت قابت مشاهده بود اما بدیل ریسک از کار افتادن دستگاه‌های فضاپیما و از دست دادن هدف اصلی ماموریت داده‌ها ثبت و ارسال نگردید. برخورد باعث انفجارهای عظیمی گردید احتمالا به علت فشار و گرم شدن و پخش شدن اتمسفر گازی سیاره.اگر برخوردی اینچنینی با زمین رخ می‌داد در اثر گرد و غبار ناشی از ان و سرد شدن زمین احتمالا زیست بر روی زمین از بین می‌رفت.