كوكب المشتري2

الكتلة

تبلغ كتلة المشتري ضغفي ونصف كتلة باقي كواكب المجموعة الشمسية. ويقع مركز الثقل الثنائي مع الشمس على بعد 1.068 نصف قطر شمسي من مركز الشمس. وعلى الرغم من أن قطر المشتري أكبر بـ 11 مرة من قطر الأرض، إلا أن كثافته أقل. ويبلغ حجم المشتري حوالي 1,321 ضعف من حجم الأرض ومع ذلك فإن كتلته أكبر بـ 318 مرة فقط من كتلة الأرض.[4][21] يبلغ نصف قطر المشتري حوالي عشر نصف قطر الشمس[22] وكتلته حوالي 0.001 من كتلة الشمس وبذلك تكون الكثافة لكلا الجرمين متشابهة.[23] غالباً ما تستخدم كتلة المشتري كمقياس لوصف كتل باقي الأجرام، وخصوصاً الكواكب الوقعة خارج المجموعة الشمسية والأقزام البنية. فعلى سبيل المثال تبلغ كتلة الكوكب HD 209458 b حوالي 0.69 كتلة مشتري بينما تبلغ كتلةكوروت-7ب 0.015 كتلة مشتري .[24]

يظهر النموذج النظري للمشتري، أنه في حالة كان المشتري يملك كتلة أكبر مماهي عليه فإن ذلك سيؤدي إلى انكماشه.[25] فمن أجل تغير قليل في كتلة المشتري فإن تغير نصف القطر لن يكون ملحوظ حتى يصل إلى قيمة أكبر من 500 ضعف كتلة الأرض أو 1.6 من كتلة المشتري،[25] فإن داخل الكوكب سينضغط بشكل أكبر مماهو عليه بسبب زيادة تأثير قوة الجاذبية مما سيؤدي إلى تناقص حجم الكوكب على الرغم من زيادة في كثافة المادة. لذلك يعتقد أن القطر الكبير للمشتري ناتج عن تركيبه والتاريخ التطوري للكوكب. ومن شأن عملية الانكماش أن تستمر الزيادة في الكتل حتى يتم الوصول إلى نقطة الاشتعال النجمي كما هو الحال في ارتفاع كتلة الأقزام البنية والتي تبلغ كتلتها حوالي 50 ضعف من كتلة المشتري.[26] ومن غير المعروف فيما إذا كانت العمليات التي تؤدي إلى نشوء كواكب مثل المشتري مشابه لتلك العمليات التي تؤدي إلى نشوء أنظمة نجمية متعددة.

وعلى الرغم من أن المشتري يحتاج إلى 75 ضعف من كمية الهيدروجين المتواجدة فيها ليبدأ في عملية حرقه واشتعاله، إلا أنه نصف قطر أصغر قزم أحمر أكبر بـ 30% فقط من كتلة المشتري.[27][28] ويبقى المشتري مع ذلك يصدر حرارة إلى الخارج أكثر مما يستقبل من الشمس، وكمية الحرارة التي يصدرها داخل الكوكب تعادل كمية الحرارة الكلية التي يستقبلها من الشمس. وقد يرجع ذلك إلى آلية كلفن هلمهولتز.[29] .[30] كان المشتري عند تشكله أكثر حرارة وقطره يعادل ضعفي قطره الحالي.[31]
[عدل] التركيب الداخلي

يعتقد أن المشتري يحتوي على نواة كثيفة تحوي على مزيج من العناصر. تحاط هذه النواة بطبقة من الهيدروجين المعدني مع بعض الهيليوم، وتتكون الطبقة الخارجية في الغالب من جزيئات الهيدروجين.[30] لكن ماتزال خلف هذه الخطوط العريضة معلومات غير مؤكدة. فتوصف النواة غالباً على أنها نواة صخرية لكن لا تتوافر معلومات حول تركيبها وكذلك خواص المواد ودرجات الحرارة والضغوط في ذلك العمق. وقد أُقترح وجود للنواة في سنة 1997 بسبب قياسات الجاذبية،[30] وأشرت هذه القياسات على وجود كتلة تتراوح مابين 12 إلى 45 مرة من كتلة الأرض، أو حوالي 3% إلى 15% من كتلة المشتري.[29][32] ويعتقد أن النواة كانت متواجدة على الأقل في فترة من تاريخ المشتري، وقد أقترح نموذج التشكل أن البنية الداخلية تتألف من الصخور أو الجليد، وكانت كبيرة بمافيه الكفاية من أجل جذب الهيدروجين والهيليوم من السديم النجمي الأولي. ومن ثم تقلصت النواة بسبب تيارات الحمل للهيدروجين المعدني السائل والممتزج مع النواة المنصهرة، لترفع مكونات النواة إلى طبقات أعلى من داخل الكوكب. على أي حال فإن قياسات الجاذبية المأخوذة حتى الآن ليست دقيقة بما فيه الكفاية، لذلك من الممكن أن تكون نواة المشتري متلاشية الآن.[30][33]

يرتبط عدم اليقين من النموذج بسبب هامش الخطأ في قياسات البارامترات، ومن هذه البارامترات معاملات الدوران (J6) والتي تستخدم لقياس عزم الجاذبية الكوكبي، ونصف القطر الإستوائي للمشتري، ودرجة الحرارة عند الضغط 1 بار. من المخطط إطلاق مهمة جونو سنة 2011 ، ومن المتوقع لهذه المهمة أن تقترب من قيم هذه البارامترات. وبذلك سيتم إحراز تقدم حول مسألة نواة المشتري.[34]

تحاط النواة بطبقة من الهيدروجين المعدني والتي تمتد إلى حوالي مسافة 78% من نصف قطر الكوكب.[29] وتتساقط قطرات من المطر المؤلف من الهيليوم والنيون في هذه الطبقة. وتوجد وفرة من هذين العنصرين في الغلاف الجوي العلوي.[19][35]

وتتوضع طبقة من غاز الهيدروجين فوق الهيدروجين المعدني، وتكون درجة الحرارة عند هذا العمق أعلى من الدرجة الحرجة وتساوي للهيدروجين 33 كلفن فقط.[36] وفي هذه الحالة لايمكن التمييز بين الحالة السائلة والغازية ويسمى السائل في هذه المرحلة بالسائل
[عدل] الغلاف الجوي
Crystal Clear app kdict.png مقال تفصيلي :جو المشتري

يملك المشتري أكبر غلاف جوي بين كواكب المجموعة الشمسية، فغلافه الجوي يمتد حتى ارتفاع 5000 كم.[37][38] وبما أن المشتري كوكب غازي فجرت العادة على اعتبار قاعدة الغلاف الجوي في النقطة التي يكون فيها الضغط الجوي يعادل 10 بار أو عشر أضعاف الضغط الجوي الأرضي .[37]
[عدل] طبقات الغيوم

دائماً يكون المشتري مغطى بالغيوم المركبة من بللورات الأمونيا إضافة إلى احتمال وجود بيكبريتيد الأمونيوم. وتتموضع هذه السحب في التربوبوز، وتكون مرتبة على شكل نطاقات مختلفة وفق خطوط العرض، وتعرف باسم المناطق المدارية. وهذه المناطق مقسمة إلى مناطق ذات ألوان براقة، وأخرى أحزمة معتمة، ويسبب تداخل هذه الدورات المتضاربة إلى نشوء عواصف واضطرابات وتبلغ سرعة الرياح 100 متر/ثانية.[39] كما لوحظ اختلاف المناطق في العرض واللون والكثافة من سنة إلى أخرى، لكنها بقيت ملحوظة بشكل جيد بالنسبة للفلكيين ليميزوها فيما بينها.[21] يبلغ عمق طبقات الغيوم حوالي 50 كم، وتحتوي على الأقل على طبقتين من الغيوم. الطبقة السفلى طبقة سميكة والطبقة العلوية رقيقة وأكثر شفافية. ومن الممكن وجود طبقة رقيقة من غيوم الماء متوضعة تحت طبقة الأمونيا، كدليل ناتج عن ومضات البرق المكتشف في الغلاف الجوي للمشتري.وعادةً ما ينتج البرق بسبب قطبية الماء، مما يجعلها قادرةً على إجراء عمليات التفريغ الكهربائي اللازم لتوليد البرق.[29] وتصل قيمة التفريغ الكهربائي لأكثر من ألف ضعف مما هي عليه على الأرض.[40] وتشكل سحب الماء عواصف رعدية مدفوعة بالحرارة المرتفعة من داخله.[41]

تنتج الألوان البنية والبرتقالية لغيوم المشتري من تقلبات العناصر المكونة لها والتي تتغير ألوانها عندما تتعرض للأشعة الفوق بنفسجية القادمة من الشمس. ولكن لايزال التركيب الأكيد لمكونات هذه الغيوم غير مؤكد، ولكن يعتقد أن هذه المركبات عبارة عن مركبات الفوسفور أو الكبريت أو الهيدروكربونات.[29][42] وتعرف المركبات الملونه بحوامل الألوان والتي تمتزج بالطبقة السفلية الكثيفة والأكثر سخونة، وتحدث هذه المناطق عندما ترتفع الخلايا الحرارية مؤدية إلى تشكل بللورات الأمونيا والتي بدورها تخفي الطبقات السفلية عن النظر.[43]

يملك المشتري انحراف محوري قليل، مما يعني أن منطقة القطبين تتلقى دائماً أشعة شمسية أقل مما تتلقاه المنطقة الإستوائية. فيكون نقل الحمل الحراري ضمن المناطق الداخلية أكثر فعالية مما هو عليه في منطقة القطبين ، ويعتقد أن هذا يؤدي إلى توازن في حرارة طبقات الغيوم.[21]
[عدل] البقعة الحمراء العظيمة ودومات أخرى
Crystal Clear app kdict.png مقال تفصيلي :البقعة الحمراء العظيمة

تعتبر البقعة الحمراء العظيمة من أكثر ملامح المشتري شهرة، وهي عبارة عن إعصار مضاد مستمر يقع على 22 درجة جنوب خط الإستواء. ومن المعلوم أنه قد تم تمييز هذه البقعة منذ سنة 1831[44] وربما قبل ذلك في سنة 1665 .[45][46] وتشير بعض النماذج الرياضية بأن هذه العاصفة هي عاصفة مستمرة وسمة دائمة لهذا الكوكب.[47] وبسبب كبر هذ العاصفة فيمكن مراقبتها من الأرض باستخدام مقراب بفوهة 12 سم أو أكبر.[48]
[عدل] استكشاف المشتري

بدأت عملية وكالة الفضاء الأمريكية ناسا استكشاف كوكب المشتري بإرسال مركبتا الفضاء بانير 10 وبانير 11 وذلك عام 1973 وفي عام 1989 تم إطلاق المركبتين فويجير 1 وفويجير 2 وفي عام 1989 تم إطلاق المركبة جاليليو من المكوك أطلنطا حيث دارت المركبة حول المشتري عام 1995 وأخذت صور وبثت معلومات مثل وجود الماء على القمر يوروبا ثم تم إطلاق المجس يوليسس في فبراير عام 1992 لإجراء المزيد من الدراسات على المشتري كما تطمح وكالة الفضاء الأمريكية ناسا لإطلاق مركبة الفضاء جونو عام 2011.