وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟، جلسه دوم

خورشید ما تنها یكی از 400 میلیارد ستاره در كهكشان راه‌شیری و ستاره‌ای كاملاً معمولی است. خورشید به دلیل نزدیک بودن به ما به نظر بزرگ می آید و ستارگان دیگر به دلیل بسیار دور بودنشان از ما، چون نقاط کوچک نورانی در آسمان دیده می شوند. دلیل توجه ما به این...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
نویسنده : الهام گارسچی
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟، جلسه دوم

اهداف:

• آشنایی با ستاره خورشید

• آشنایی با خصوصیات خورشید

• آشنایی با ساختار خورشید

• آغاز ساخت ماکت منظومه شمسی

 

وسائل مورد نیاز:

کامپیوتر مجهز به اینترنت

 

1- مقدمه:

خورشید ما تنها یكی از 400 میلیارد ستاره در كهكشان راه‌شیری و ستاره‌ای كاملاً معمولی است. خورشید به دلیل نزدیک بودن به ما به نظر بزرگ می آید و ستارگان دیگر به دلیل بسیار دور بودنشان از ما، چون نقاط کوچک نورانی در آسمان دیده می شوند. دلیل توجه ما به این ستاره (خورشید) آن است که زمین گرمی، نور و انرژی را که برای بقای حیات اهمیت اساسی دارد را از خورشید دریافت می نماید.

 

در این جلسه با نحوه تشکیل تنها ستاره منظومه شمسی، ساختار و خصویات آن آشنا خواهیم شد و در ادامه با انواع مدل های ساخت ماکت منظومه شمسی آشنا خواهید شد.

 

2-1 خورشید

خورشید ستاره‌ای است از دسته ستارگان رشته اصلی که در حدود 5 میلیارد سال از عمرش می‌گذرد و هم‌اكنون در نیمه عمر خود به سر می‌برد. کهکشان راه شیری حدود 80000 تا 120000 سال نوری (مدت زمانی که نور در یک سال طی می کند) درازا و کمتر از 7000 سال نوری ضخامت دارد. خورشید حدود 26000 سال نوری از مرکز کهکشان راه شیری فاصله دارد. جایگاه منظومه شمسی ما روی یکی از بازوهای مارپیچی کهکشان راه شیری، به طرف خارج قرار دارد. خورشید نیز مانند سایر ستارگان كهكشان راه‌شیری در حال چرخش به دور مركز كهكشان است. سرعت این حركت 217 کیلومتر بر ثانیه و هر دور گردش خورشید به دور مركز كهكشان، 225 تا 250 میلیون سال است. زمین، سیارات منظومه شمسی و اقمار آنها، سیارات كوتوله، سیارک‌ها، شهاب‌سنگ‌ها، دنباله‌دارها و ذرات معلق گرد و غبار، خورشید را در این سفر همراهی می‌كنند.

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟، جلسه دوم

 

جایگاه ستاره خورشید در کهکشان راه شیری

 

ستاره خورشید کروی شکل بوده و عمدتاً از گازهای هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. منبع انرژی این ستاره فرآیند همجوشی هسته ای است که در آن اتم هیدروژن به هلیم تبدیل می شود. این واکنش در درون هسته انجام می گردد که خود یک چهارم شعاع خورشید را در بر می گیرد.

 

98درصد جرم منظومه شمسی درون خورشید قرار دارد و نور و گرمای این ستاره برای تداوم زندگی بسیار ضروری است. وسعت خورشید 1,4 میلیون کیلومتر (870000 مایل) است. جرم این ستاره 7 برابر جرم یک ستاره معمولی بوده و همچنین 750 برابر جرم تمام سیاراتی است که به دورش می‌چرخند. در هسته خورشید، جرم توسط واکنش های هسته‌ای تبدیل به تشعشعات الکترومغناطیسی که نوعی انرژی هستند، می‌شود. این انرژی به سمت بیرون تابانده شده و باعث درخشنگی خورشید می‌گردد. سایر اجسام آسمانی موجود در منظومه شمسی که توسط جاذبه خورشید در مدارهایشان قرار گرفته‌اند نیز گرمایشان را از این انرژی می‌گیرند.

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟، جلسه دوم

 

خورشید

مرکز خورشید، کوره‌ای هسته‌ای با دمای 15 میلیون درجه سانتیگراد و چگالی‌ 150 برابر آب است. تحت چنین شرایطی هسته‌های اتم هیدروژن با هم ترکیب شده و به هلیوم تبدیل می‌شوند. در این حین، 0.7 درصد جرم ترکیب شده، تبدیل به انرژی می‌شود. از590 میلیون تن هیدروژنی که در هر ثانیه ترکیب هسته‌ای می‌شوند، 3.9 میلیون تن ماده به انرژی تبدیل می‌شود. این سوخت هیدروژنی، تا 5 میلیارد سال دیگر دوام خواهد داشت. با وجود آنکه خورشید نزدیک‌ترین ستاره به زمین است و طی سالیان متمادی دانشمندان بسیاری به دقت آن را مورد بررسی و مطالعه قرار داده‌اند، اما هنوز سئوالات بی‌پاسخ بی‌شماری در رابطه با آن باقی مانده است؛ از جمله آنکه چرا جوّ خارجی خورشید درجه حرارتی معادل با یك میلیون کلوین دارد، در حالی‌که درجه حرارت سطح خورشید که فوتوسفر نامیده می‌شود، تنها 6000 کلوین است.

 

2-2 خصوصیات خورشید

در این بخش به خصوصیات و ویژگی های خورشید به همراه مقایسه آن با کره زمین خواهیم پرداخت که در ادامه با مفاهیم و اصطلاحات خاص نجومی روبرو خواهید شد، توضیح این اصطلاحات به صورت اختصار در متن آمده است.

 

الف) جرم و قطر خورشید: خورشید نزدیک ترین ستاره به کره زمین است و فاصله آن تا سیاره ما 149680000 کیلومتر است. این فاصله را یک واحد نجومی (AU) می گویند که واحد اندازه گیری فاصله در سراسر منظومه شمسی است. قطرخورشید درحدود 1.392.000 کیلومتر یا 109 برابر قطر زمین است و جرمش333.000 برابر جرم زمین است (جرم زمین 1027×6). این جرم ها با نیروی جاذبه کنار هم نگه داشته شده اند و فشار و دمای زیادی در هسته خورشید ایجاد می کنند، در این شرایط خورشید در هر ثانیه درحدود 4/2 میلیون تن جرم از دست می‌دهد.

 

ب) وزن مخصوص و قطر زاویه ای خورشید: وزن مخصوص خورشید (نسبت وزن یک ماده به حجم آن) 41/1 گرم بر سانتی متر مکعب و حجم آن برابر 1033× 4/1 سانتی متر مکعب که حدوداً معادل 1.400.000 برابر حجم زمین است. قطر زاویه‌ای خورشید (قطر زاویه‌ای هر جسم از هر نقطه (مانند چشم) مقدار زاویه ای است که آن جسم در بر می‌گیرد) درآسمان 32 دقیقه‌ و قدر ظاهری (میزان درخشندگی ظاهری جسم از دید ناظر زمینی) آن 7/26- است.

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟، جلسه دوم

 

خورشید

ج) دما و چرخش خورشید: در هسته خورشید دما حدود 15.000.000درجه کلوین یا 27 میلیون درجه فارنهایت است. انرژی که در هسته تولید می شود اساساً تمام گرما و نوری که در زمین به ما می رسد را تولید می کند. مدت زمان چرخش وضعی خورشید (چرخش جسم به دور خود): 25 روز در استوا که درحوالی قطب‌ها به 34 روز می‌رسد. یک سال کیهانی زمانی است که خورشید یک بار به دور کهکشان می‌چرخد و در حدود 225 میلیون سال است. خورشید در زمان پیدایش زمین (زمانی که زمین کاملاً به اعتدال رسیده بود و آب در زمین وجود داشت) 5 برابر امروز قطر و بزرگی داشت.

 

د) ترکیبات خورشید: خورشید نیز مانند اکثر ستاره ها بیشتر از اتم های عنصر شیمیایی هیدروژن تشکیل شده است. در حدود 99% وزن این ستاره را گازهای هیدروژن(H2) و هلیوم (He) تشکیل داده‌اند، که از این مقدار نیز حدود 70% هیدروژن، 29% هلیوم و یک درصد مابقی، شامل سایر گازها می‌شود. در خورشید هرثانیه 500 میلیون تن هیدروژن طی فرآیند همجوشی هسته‌ای به هلیوم تبدیل می‌شود که فقط حدود 5% آن به شکل انرژِی از خورشید خارج می‌گردد.

 

2-3 ساختار خورشید

مواد تشکیل دهنده خورشید حالت گازی دارند، بنابراین خورشید محدوده دقیق و معینی نداشته و مواد اطراف آن به تدریج در فضا منتشر می‌شوند. اما چنین به نظر می‌رسد که خورشید لبه تیزی داشته باشد، چرا که بیشتر نوری که به زمین می‌رسد از یک لایه که چند صد کیلومتر ضخامت دارد ساطع می‌شود. این لایه فوتوسفر نام داشته و به عنوان سطح خورشید شناخته شده است. بالای سطح خورشید، کروموسفر یا رنگین کره و هاله خورشیدی قرار دارند که با همدیگر جو خورشید را تشکیل می‌دهند.

 

اگر بخواهیم ساختار خورشید را طبقه بندی كنیم، آن را به دو بخش درونی و بیرونی تقسیم می کنیم. هر آنچه ما از سطح خورشید می بینیم، مربوط به لایه‌های بیرونی خورشید است. برخلاف لایه‌های بیرونی و جو آن كه هنگام كسوف (یا به طور مصنوعی و با استفاده از تاج نگار) می‌توان آنها را دید، لایه‌های درونی را به هیچ وجه نمی‌توانیم ببینیم.

 

بخش درونی خورشید شامل:

الف)هسته خورشید (Core)

مرکز خورشید مانند کوره‌ای هسته‌ای است با دمای 15 میلیون درجه سانتیگراد (27 میلیون درجه فارنهایت) که چگالی‌اش 160 برابر آب می‌باشد. تحت چنین شرایطی هسته‌های اتم هیدروژن باهم ترکیب شده و تبدیل به هسته‌های هلیووم می‌شوند. در این حین، 0.7 درصد جرم ترکیب شده ، تبدیل به انرژی می‌شود. از 590 میلیون تن هیدروژنی که در هر ثانیه در مرکز خورشید ترکیب می‌شوند، 3.9 میلیون تن به انرژی تبدیل می‌شود. این سوخت هیدروژنی ، تا 5 میلیارد سال دیگر دوام خواهد داشت.

 

ب) منطقه تابش (Radiation)

بعد از هسته مركزی ناحیه تابش قرار دارد. همان طور كه گفته شد،‌ در مركز خورشید دما آن چنان بالاست كه اتم ها با سرعت‌های بسیار زیادی حركت می‌كنند. چون چگالی این ناحیه خیلی زیاد است (حدود 150000كیلوگرم بر مترمكعب) این اتم ها به شدت با هم برخورد می‌كنند. طی این برخوردها، اتم ها همه الكترون‌های خود را از دست می دهند و چون الكترون‌های هر اتمی، فوتون‌ها (ذرات نور و دیگر امواج الكترومغناطیسی) را جذب و سپس گسیل می‌كنند، این ناحیه نسبت به نور شفاف است. در نتیجه نور تولید می كنند. فوتون‌هایی كه در نتیجه انرژی تولید شده در واكنش‌های هسته‌ای تولید می‌شوند، چون مانعی در مسیر حركتشان نیست اكثراً بدون برخورد با پروتون‌ها یا الكترون‌ها،‌ به طرف بالا حركت می‌كند. با دور شدن از مركز خورشید، از مقدار دما هم كاسته می‌شود.

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟، جلسه دوم

 

خورشید

 

ج) لایه همرفتی (Convection)

لایه همرفتی خارجی ترین بخش درونی خورشید است كه ضخامتی حدود 200000كیلومتر دارد و زیر نورسپهر و بالای لایه تابش قرار دارد. در این لایه انرژی به صورت جریان همرفتی به سطح خورشید منتقل می‌شود. پدیده همرفتی برای همه ما آشناست. در جو زمین نیز چنین اتفاقی رخ می‌هد؛ هوای گرمتر در سطح زمین به بالا می‌رود و هوای سرد جایگزین آن می شود. به این ترتیب تعادل گرمایی در محیط به وجود می‌آید. این پدیده اهمیت فراوانی در انتقال انرژی از لایه‌های درونی به سطح خورشید دارد. در خورشید مواد داغ نزدیك لایه همرفتی با رفتن به سمت بالا، انرژی را به سطح می‌رسانند. سپس سرد می‌شوند و دوباره به درون بر می گردند.

 

بخش بیرونی خورشید شامل:

الف) نورسپهر

بخشی از خورشید را که می توان از درون تلسكوپ مجهز به فیلتر‌های مخصوص دید نورسپهر می گوییم. در واقع آنچه سطح خورشید نامیده می‌شود نور سپهر است، سرچشمه نور خورشید در این لایه است و بیشترین نور مرئی خورشید از این قسمت گسیل می‌شود. نور سپهر دارای ضخامتی حدود 400 کیلومتر است و چگالی آن یك صدم درصد چگالی جو زمین است. دمای آن، كه همان دمای سطحی خورشید است، برابر 5800 كلوین است. لایه‌های بالاتر از نور سپهر نیز جو خورشید را تشكیل می‌دهند. این لایه‌ها به ترتیب از سطح خورشید به بیرون آن، فام سپهر، تاج و باد خورشیدی است.

 

لکه های خورشیدی بر روی نور سپهر ظاهر می شوند. این لکه ها ساختاری پیچیده دارند ولی به طور کلی, مرکزی به نام سایه دارند که با بخش روشن تری به نام نیم سایه احاطه شده است. لکه های خورشید در واقع مناطقی هستند در سطح خورشید که حدود 2000درجه کلوین خنکتر از مناطق مجاور خود اند. تعداد لکه ها متغیر است و میدان های مغناطیسی همیشه همراه این لکه ها هستند.

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟، جلسه دوم

 

لکه های خورشیدی

با نگاه کردن به لکه ها می توانیم بفهمیم که خورشید می چرخد. آن طور که از زمین دیده می شود, در نزدیکی استوا تقریبا 26 روز طول می کشد تا لکه ها یک دور کامل بزنند, حال آنکه این مدت در حوالی قطب ها به 40 روز می رسد. این اختلاف در چرخش ثابت می کند که خورشید نمی تواند مانند زمین یک جسم جامد باشد. در صورتی که خورشید جامد بود, همه ی لکه ها همزمان به دور خورشید کشیده می شدند.

 

ب) فام سپهر یا رنگین کره

پایین‌ترین لایه جو كه بر فراز نور سپهر قرار دارد فام سپهر نام دارد. این لایه به دلیل رنگ زرد مایل به قرمزی كه به ویژه هنگام طلوع آفتاب و یا در پایان گرفت كلی خورشید به خود می‌گیرد، به رنگین كره موسوم شده است. درخشندگی فوق‌العاده نور سپهر مانع از دیدن این لایه می شود و فقط در زمان گرفت كلی و یا با استفاده از فیلترهای تك رنگ، می‌توان آن را همانند هاله نازكی در پیرامون خورشید مشاهده كرد. در هنگام كسوف كلی این لایه كه ضخامتی حدود 500 كیلومتر دارد به صورت نواری صورتی رنگ دور خورشید دیده می‌شود. دمای فام سپهر حدود 4500 كلوین است. فام سپهر محیط بسیار پرتلاطمی است. در تصویرهای بسیار دقیق از خورشید، نشان می‌دهد كه رشته‌هایی از گاز با سرعت‌های بسیار از فام سپهر خارج می‌شود. این رشته‌ها با سرعت 72000 كیلومتر بر ساعت از فام سپهر خارج می‌شوند و تا ارتفاع 10000كیلومتری اوج می‌گیرند و دوباره به سطح خورشید باز می‌گردند.

 

ج) تاج

بیرونی‌ترین لایه جو خورشید را تاج تشکیل می دهد. ارتفاع تاج تا چندین میلیون كیلومتر فراتر از سطح فام سپهر است. اگر نورسپهر خاموش می‌شد، تمامی نوری كه از تاج گسیل می‌شود آسمان را روشن می‌كرد؛ علاوه بر زمان كسوف، با استفاده از تاج نگار كه در تلسكوپ كار گذاشته می‌شود نیز می‌توان در شرایط عادی به مشاهده و بررسی تاج پرداخت.

 

دمای 5800 كلوین نورسپهر كه در فام سپهر به 4500 كلوین می‌رسد در ارتفاعی حدود 1500 كیلومتر از سطح نور سپهر، به سرعت افزایش می‌یابد به طوری كه در ارتفاع 10000كیلومتری به یك میلیون درجه كلوین می‌رسد و تقریباً ثابت می‌ماند. از این ارتفاع تاج شروع می‌شود. با این وجود چگالی تاج بسیار كم است. به دلیل همین چگالی ناچیز است كه نور تاج دیده نمی‌شود. دانشمندان هنوز علت دمای بسیار بالای تاج را نمی‌دانند. یك فرضیه آن است كه انرژی از فام سپهر در مسیر خطوط میدان‌های مغناطیسی پیچیده به آنجا منتقل می‌شود و این خود باعث افزایش دما خواهد شد.

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟، جلسه دوم

 

تاج خورشیدی

 

2-4 ساخت ماکت منظومه شمسی

برای ساخت یک ماکت از منظومه شمسی ابتدا باید اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی و نحوه قرار گیری آنها در کنار یکدیگر را بدانیم. در این جلسه با اصلی ترین و مهمترین بخش منظومه شمسی که خورشید می باشد آشنا شدیم. خورشید مرکز منظومه شمسی را تشکیل می دهد و به دلیل وجود جاذبه قوی در این ستاره، سیارات به همراه اقمارشان بصورت منظومه ای به دور آن در گردشند.

 

در این جلسه با توجه به نحوه قرار گیری اجزاء منظومه شمسی در کنار یکدیگر و همچنین توجه به ابعاد اجزاء منظومه شمسی، در مورد مدل های مختلف ساخت ماکت، تحقیق و بررسی نمایید. چه مدل هایی برای ساخت منظومه شمسی به ذهنتان می رسد؟ علاوه بر مطالعه و تحقیق در این زمینه از خلاقیت خود کمک بگیرید و مدل های جدید ارائه نمایید.

 

تکلیف: در این جلسه با ویژگی ها و ساختار خورشید آشنا شدیم، درباره بخش های داخلی و خارجی خورشید تحقیق نموده و اطلاعات کامل تری جمع آوری نمایید.

- ایده ها و روش های خلاقانه ای که برای ساخت ماکت منظومه شمسی به ذهنتان می رسد را برای ما ارسال نمایید.

 

محل بازدید/ اردو/ خرید: برای این جلسه می توانید از مرکز علوم و ستاره شناسی تهران بازدید نمایید. در این مرکز علاوه بر آشنایی با آسمان شب، ستارگان، سیارات و صور فلکی، می توانید از نمونه ای از ماکت منظومه شمسی بازدید نمایید. اطلاعات کامل این مرکز را از آدرس اینترنتی زیر دریافت نمایید.

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟، جلسه دوم

 

ماکت منظومه شمسی در مرکز علوم و ستاره شناسی تهران

منابع مطالعه: جهت دریافت اطلاعات بیشتر در زمینه خورشید و ساختار آن، منابع معرفی شده زیر را مطالعه نمایید.

- فصل یازدهم و قسمت اول از کتاب نجوم به زبان ساده، نویسنده: مایر دگانی، مترجم: محمدرضا خواجه پور- انتشارات گیتاشناسی

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟، جلسه دوم

 

- وب سایت دانش نامه ستاره شناسی

http://www.haftaseman.ir/webdb/article.asp?id=825

 

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟ جلسه اول

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟ جلسه دوم

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟ جلسه سوم

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟ جلسه چهارم

 اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟ جلسه پنجم

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟ جلسه ششم

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟ جلسه هفتم

اجزاء تشکیل دهنده منظومه شمسی چیست؟ جلسه هشتم

 

 

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان،  تنظیم: نسرین صادقی

 

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین