الغلاف جوي خارج الأرض المكونات الرئيسية للنظام الشمسي.وكتاب توسع الكون توسع الكون هو الاسم الذي يطلق على سرعة تباعد المجرات عن بعضها البعض وعن مجرة درب التبانة،

الغلاف  الجوي خارج الأرض

المكونات الرئيسية للنظام الشمسي.

تعتبر عملية دراسة الأغلفة الجوية الخارجية (بالإنجليزية: Extraterrestrial atmosphere)‏ باعتبارها جانباً من جوانب علم الفلك، واحدةً من أكثر مجالات البحث نشاطاً، في أفق تحسين فهمنا للغلاف الجوي للأرض.

بالإضافة إلى الأرض، العديد من الأجسام الفلكية الأخرى في النظام الشمسي لها غلاف جوي، وتشمل هذه الأجرام جميع الكواكب العملاقة الغازية، مثل المريخ أو الزهرة أو بلوتو. كما وتمتلك العديد من الأقمار وغيرها من الأجسام السماوية الأخرى أغلفة جوية،.تماماً كما هو الشأن عند المذنبات والشمس، وفي نفس السياق هناك الكثير من الأدلة التي تشير إلى توفر كواكب من خارج المجموعة الشمسية على غلاف جوي.

إن مقارنة هذه الأغلفة مع بعضها البعض ومع الغلاف الجوي للأرض يسمح لنا بتوسيع معارفنا الأساسية بالعمليات الجوية، مثل تأثير الاحتباس الحراري والهباء الجوي وفيزياء السحب، فضلاً عن كيمياء الغلاف الجوي كيمياء الغلاف الجوي ودينامياته.

الكواكب

الكواكب الداخلية

الأرض مستبعدة من هذه المقارنة، وذلك لاكتشاف معلومات أكثر حول الغلاف الجوي للأرض، انظر غلاف الأرض الجوي.

عطاردنظرا لصغر حجم عطارد (وبالتالي انخفاض خطورته) لا يمتلك هذا الأخير ما يمكن تسميته بغلاف جوي جوهري. حيث أن غلاف عطارد الجوي هو في الواقع مجرد غلاف رقيق للغاية يتكون في الغالب من كمية صغيرة من الهيليوم وبعض من آثار الصوديوم والبوتاسيوم والأكسجين. تأتي هذه الغازات المكونة لغلاف عطارد الجوي أساسا من الرياح الشمسية، من الاضمحلال الإشعاعي، من الآثار النيزكية ومن انحلال قشرة عطارد.

الغلاف الجوي لعطارد غير مستقر ويتم تجديده باستمرار، بسبب ذراته الهاربة إلى الفضاء بسبب حرارة الكوكب.

الزهرة

صورة بالأشعة فوق البنفسجية للغلاف الجوي لكوكب الزهرة، التقطها المسبار المداري فينوس بايونير في سنة 1979.

يتكون غلاف الزهرة الجوي أساسا من ثنائي أكسيد الكربون. كما يحتوي كذلك على كميات صغيرة من النيتروجين وغيرها من العناصر النزرة، التي تشمل المركبات التي تعتمد على الهيدروجين والنيتروجين والكبريت والكربون والأكسجين. غلاف الزهرة الجوي هو أكثر سخونة وأكثر كثافة مقارنة بغلاف الأرض الجوي، على الرغم من ضحالة. في الذي تسخن فيه غازات الدفيئة الطبقة السفلى لغلاف الزهرة الجوي، فإنها تبرد الطبقة العليا، مما أدى إلى تكون طبقة الثرموسفير المضغوطة. ·

في هذا الشأن ووفقا لبعض التعاريف، فإن غلاف كوكب الزهرة لايشتمل على طبقة الستراتوسفير.

تبدأ الطبقة التروبوسفيرية من سطح الكوكب وتمتد إلى ارتفاع 65 كيلومترا (وهو الارتفاع الذي يتم فيه على الأرض الوصول إلى طبقة الميسوسفير). في أعلى طبقة التروبوسفير، تصل درجات الحرارة والضغط إلى مستويات مماثلة لمستوياتها على الأرض. تبلغ سرعة الرياح على السطح بضعة أمتار في الثانية، لكنها سرعان ما تصل إلى حدود 70 متر في الثانية أو أكثر في طبقة التروبوسفير العليا. يصل ارتفاع طبقة الستراتوسفير والميزوسفير إلى ارتفاع يتراوح ما بين 65 كم إلى 95 كم. يبدأ الثرموسفير والإكسوسفير عند ارتفاع يبلغ حوالي 95 كم وينتهي عند حدود الغلاف الجوي، في ارتفاع يتراوح ما بين 220 و 250 كم. يعادل ضغط الهواء على سطح كوكب الزهرة حوالي 92 مرة من ضغطه على الأرض. تخلق الكمية الهائلة من ثاني أكسيد الكربون في غلاف الزهرة الجوي تاثيرا قويا للاحتباس الحراري، الشئ الذي يرفع من درجة حرارة الكوكب إلى حوالي 470 درجة مئوية، ما يجعلى جوه أكثر سخونة من أي كوكب آخر في النظام الشمسي.

المريخ

الغلاف الجوي لكوكب المريخ كما يبدو من الأفق.

يتميز غلاف المريخ الجوي بكونه رقيق للغاية ويتكون أساسا من ثاني أكسيد الكربون، مع القليل النيتروجين والأرجون. متوسط ضغط السطح على المريخ هو حوالي 0.6 إلى 0.9 كيلو باسكال، مقارنة مع حوالي 101 كيلو باسكال على الأرض. ما يؤدي إلى انخفاض حراري في غلافه الجوي، وكنتيجة لذلك يبقى المريخ عرضة للموجات الحرارية القوية التي يمكنها تغيير الضغط الجوي الكلي للكوكب بنسبة تصل إلى 10 في المائة. يزيد الغلاف الجوي الرقيق من تباين درجة حرارة الكوكب. حيث أن درجات الحرارة على سطح المريخ هي متغيرة بشكل مستمر. تتراوح درجات حرارة سطح المريخ ما بين ناقص 140 درجة مئوية خلال الشتاء القطبي و20 درجة مئوية خلال الصيف.

الغلاف الجوي الكلي على سطح المريخ هو أكثر برودة وأقل غبارا وأكثر غموضا مما أشير إليه في برنامج فايكينغ لاكتشاف المريخ، مع غلاف جوي يتمسز بدرجات حرارة أكثر برودة عموما وبتركيز غبار منخفض في العقود الأخيرة مقارنة بالفترة التي درستها مهمة فايكنغ.

لا تظهر مسوحات مركبة مارس ريكونيسانس أوربيتر، التي وفرت مجموعة البيانات حول الكوكب، أي ارتفاع في متوسط درجة الحرارة الإجمالية. على الصعيد المحلي والإقليمي، تشير التغيرات في حفر طبقة ثاني أكسيد الكربون المجمد في القطب الجنوبي للمريخ الذي لوحظ بين عامي 1999 و2001 إلى أن الغطاء الجليدي القطبي الجنوبي آخذ في التقلص. كما تشير الملاحظات الأخيرة إلى أن القطب الجنوبي للمريخ يستمر في الذوبان.

يقول مايكل مالين (عالم فلك وفضاء والرئيس التنفيذي لشركة مالين لعلوم الفضاء، الذي ساهمت كاميراته بشكل كبير في استكشاف المريخ) في هذا الشأن: «أنه الآن يتبخر بمعدل مذهل (يقصد المريخ) ». حيث تنمو الحفر في جليد المريخ بشكل متزايد وبوثيرة تصل إلى نحو 3 أمتار (9.8 قدم) سنويا. يقول مايكل مالين أن الظروف على سطح المريخ لا تؤدي حاليا إلى تشكيل جليد جديد. نتيجة لذلك اقترح موقع على شبكة الإنترنت أن هذا يشير إلى «التغير المستمر للمناخ» على المريخ. في نفس الوقت تشير دراسات متعددة إلى أن هذا قد يكون نتيجة لظاهرة محلية فقط بدلا من أن يكون من ظاهرة شاملة. يعتقد كولن ويلسون، أن هذه الاختلافات الملحوظة ناتجة عن الاختلافات في مدار المريخ. في المقابل يعتقد ويليام فيلدمان أن الاحترار على المريخ قد يكون بسبب خروج هذا الكوكب من العصر الجليدي. يذكر علماء آخرون أن الاحترار قد يكون ناتجا عن تغيرات الوضاءة الناجمة عن العواصف الترابية. تتوقع الدراسات أن كوكب المريخ يمكن أن يستمر في الاحترار، نتيجة الارتجاع الإيجابي.

الكواكب الغازية

تعتبر الكواكب الخارجية الأربعة للنظام الشمسي ككواكب غازية عملاقة. هناك بعض القواسم المشتركة بين هذه الكواكب الأربعة في مايخص أغلفتها الجوية. جميعها تمتلك غلافا جويا يتكون أساسا من الهيدروجين والهيليوم التي تختلط في السائل الداخلي بواسطة ضغوط أعلى من النقطة الحرجة، بحيث لا يكون هناك حدود واضحة بين الغلاف الجوي وجسم الكوكب.

أجسام أخرى من النظام الشمسي

الأقمار الطبيعيةمن المعروف جدا أن عشرة من الأقمار الطبيعية المتعددة في النظام الشمسي لديها غلاف جوي: أوروبا، آيو، كاليستو، إنسيلادوس، غانيميد، تيتان، ريا، ديون، ترايتون والقمر. تمتلك كل من غانيميد وأوروبا أغلفة جوية غنية جدا بالأكسجين، الذي يعتقد أنه ناتج عن الإشعاع الذي يفصل الهيدروجين والأكسجين من جليد الماء على سطح هذه الأقمار. في المقابل يمتلك قمر آيو غلافا جويا رقيقة للغاية يتألف أساسا من ثنائي أكسيد الكبريت (SO2)، الناتج عن البركانية والتسامي الحراري لترسبات ثاني أكسيد الكبريت الناجم عن أشعة الشمس. كما ان الغلاف الجوي لإنسيلادوس هو الآخر رقيق للغاية ومتغير، يتالف أساسا من بخار الماء والنيتروجين والميثان وثاني أكسيد الكربون الصادرة من المناطق الداخلية للقمر من خلال البراكين الباردة. كما يعتقد أن الغلاف كاليستو الجوي الرقيق للغاية مكون من ثاني أكسيد الكربون يتم تجديده انطلاقا من الرواسب السطحية من خلال عملية التسامي الحراري.

توسع الكون

توسع الكون هو الاسم الذي يطلق على سرعة

  تباعد المجرات عن بعضها البعض وعن مجرة درب التبانة، ولقد أكتشفت هذه الظاهرة عام 1998م من قبل مجموعتي بحث دوليتين.

وحاول علماء الفلك منذ آلاف السنين الإجابة على سؤال أساسي حول عمر وحجم الكون. هل الكون لانهائي، أو هل يملك الكون حواف في مكان ما؟ وهل هي موجودة دائماً، أو هل بدأت هذه الحواف بالظهور منذ بعض الوقت؟

وفي عام 1929م، اكتشف «إدوين هابل» (وهو عالم فلكي في معهد كاليفورنيا التقني) اكتشافاً مذهلاً سرعان ما أدى إلى إيجاد الإجابات العلمية لهذه الأسئلة: لقد اكتشف أن الكون يتمدد ويتسع.

وهذا التمدد لا يعني أننا يجب أن نرى بقية المجرات تتحرك مبتعدةً عنا فقط، ولكن أيضاً المراقب الموجود في مجرة أخرى عليه أن يلاحظ الشيء نفسه.

«في كون متوسع واحد، كل ملاحظ يرى نفسه في منتصف التضخم، وجميع الأشياء حولهُ تتحرك مبتعدةً عنهُ». وبهذه العبارة تشكل الأساس للنظرية الحالية عن بنية وتاريخ الكون. ويهتم علم الكونيات بدراسة بنية الكون الأساسية، والنظرية التي هيمنت على الكوزمولوجيا منذ اكتشاف «هابل» سميت بعدة أسماء، ولكن أكثرها انتشاراً يعرف بالانفجار العظيم (وهو النموذج الذي أسس لنشأة علم الفلك).

الملخص

جزء من سلسلة عن

علم الكون الفيزيائي

الانفجار العظيم

الفضاء الكوني

عمر الكون

التسلسل الزمني للانفجار العظيم

بدايات الكون

التمدد

المستقبل

التركيب

البنية

علم الفلك الرصدي

العلماء

علم الكون الفيزيائي

تصنيف

بوابة علم الكون

ع

ن

ت

إن توسع أو انكماش الكون يعتمد على طبيعته وتاريخه، ومع كمية مناسبة من المادة، يمكن أن يتحول التمدد إلى تقلص وانهيار وبما أن الكون يتمدد والمجرات تتباعد عن بعضها، فإن متوسط الكثافة الكونية يتناقص، ونستطيع من معدل سرعة التوسع الحالية، أن نستنتج أن الكثافة كانت هائلة منذ ثلاثة عشرة إلى خمسة عشر مليار عام، وتبين المشاهدة أن المجرات كانت متقاربة.

تاريخ الكون

المقالة الرئيسة: نشأة الكون

في الوقت الذي كانت فيه الكثافة مساوية لثابت بلانك كان الكون مؤلفاً من مزيج حار من الجسيمات البدائية، والتي كانت تمتلك طاقة عالية جداً.جميع الجسيمات الأولية مثل الكوارك والهايدرونات والإلكترونات والفوتونات كانت ضمن المزيج.وفي الواقع هذه الجسيمات تتحد في الغالب لتكوين وحدات أكبر كالذرات. ولكن في درجات حرارة عالية جداً تبقى هذه الجسيمات منفصلة في حالة بلازما. ومع الانفجار العظيم وبدء انتفاخ الكون الناشئ انخفضت كثافة وحرارة المزيج، وبعد جزء صغير من الثانية اتحدت الكواركات مع بعضها مكونة البروتونات والنيوترونات في عملية تسمى تخليق باريوني. بعد مضي دقائق قليلة اتحدت البروتونات والنيوترونات لتشكل أنوية الذرية في عملية تسمى التخليق النووي. وبعد مرور مئات الآلاف من السنين إتحدت هذه البروتونات والنيوترونات مع الإلكترونات مشكلة الذرّة بعملية تسمى إعادة تشكيل كوني. وبعد ذلك تجمعت المادة بفعل الجاذبية مع بعضها مشكلة المجرات والنجوم والأجرام السماوية...

خصائص الكون المتوسع

يقول البروفيسور«ايدنجتون»:((إن مثال النجوم والمجرات كنقوش مطبوعة على سطح بالون من المطاط وهو ينتفخ باستمرار، وهكذا تتباعد جميع المجرات الفضائية عن أخواتها بحركاتها الذاتية في عملية التوسع الكوني))

إن فرضية الكون المتوسع لها ثلاثة حالات ممكنة، وكل حالة تضعنا أمام تصور مختلف لنهاية الكون. هذه الحالات هي الكون المفتوح (Open universe) والكون المسطح (Flat universe) والكون المغلق (Closed universe). إذا كان الكون مفتوحاً، فسوف يستمر في التوسع إلى اللانهاية، أما إذا كان مسطحاً، فإنه أيضاً سوف يتوسع إلى اللانهاية ولكن معدل التوسع سوف ينعدم بعد زمن معين.أما الكون المغلق فإنه سوف يتوقف عن التوسع بعد زمن معين ويبدأ بالانكماش والانهيار على نفسه.وفي الحالات الثلاث فإن معدل التوسع سوف يتباطأ، والقوة التي تسبب هذا التباطؤ هي قوة الجاذبية.

ولفهم هذه الحالات الثلاث يمكن أن نفترض أن سفينة فضائية تريد الانطلاق من على سطح الأرض.إذا كانت السفينة لا تمتلك السرعة الكافية التي تمكنهامن تجاوز الجاذبية الأرضية فإنها في النهاية سوف تسقط وتتحطم.وهذا مشابه لحالة الكون المغلق.أما إذا أُعطيت السفينة السرعة الكافية فقط لتجاوز الجاذبية الأرضية، فإنها سوف تصل إلى مدار تدور فيه حول الأرض من دون السقوط عليها، وهذا هو الكون المسطح.وفي حال أعطيت السفينة أكثر من الطاقة اللازمة لتجاوز الجاذبية الأرضية، فإنها بعد خروجها من المجال الجوي سوف تمتلك دائماً سرعة زائدة بحيث تستمر في المسير وربما غادرت المجموعة الشمسية بأكملها إلى مالا نهاية (وذلك لعدم وجود أية قوى مبددة لسرعتها).

نهاية الكون

إن ملاحظات «هابل» حول توسع الكون تقترح وبشكل أكثر عمومية أن الكون يتغير مع الزمن. وكما في أغلب العناصر، فإننا نعرف عن ماضيها أكثر من معرفتنا بمستقبلها، ولكن إذا افترضنا أن النظريات الفيزيائية الحالية صحيحة عندها سوف نتمكن من توقع الكثير من الأمور حول مستقبل كوننا. هل الكون سوف يظل موجوداً دائماً أم أنه سوف ينتهي يوماً ما كما بدأ؟ ومن ناحية أُخرى، هل سوف يستمر توسع الكون إلى الأبد؟.إذا استمر الكون في الاتساع فإنه من المحتمل أن يبقى موجوداً إلى اللانهاية.وفي المقابل، إذا توقف التوسع يوماً، فإن الكون سوف يتقلص وينهار حتى يصل مرة أُخرى إلى كثافة بلانك وبعد ذلك لا نملك أي فكرة عما سيحدث.

نحن نعلم من النسبية العامة أن معدل توسع الكون يتباطأ بتأثير الجاذبية المتبادلة لجميع الأجسام بداخله.وأن استمرار التوسع إلى الأبد يعتمد على وجود كمية مادة كافية لتعكسه.إذا كانت كثافة المادة داخل الكون أقل من القيمة العاكسة فإن الكون سوف يستمر في التوسع، لكن من الناحية المقابلة، إذا كانت الكثافة أعلى من القيمة العاكسة، فإن قوة سحب الجاذبية سوف تصبح في النهاية كافية لتوقف التوسع ثم يعود الكون لينهار على نفسه ويتقلص.

إذا استمر الكون في التوسع، فإن مجموعات وعناقيد المجرات سوف تتباعد عن بعضها البعض. وفي النهاية كل مجرة سوف تكون وحيدةً في الفضاء الفارغ، ولكنها لن تبقى على ذلك، حيث تتباعد النجوم هي الأخرى عن بعضها. سوف تحرق النجوم وقودها وتنطفئ، تاركةً وراءها حجارة شديدة البرودة. هذه العملية سوف تستغرق زمناً لايمكن تصوره ولكنها سوف تحدث في النهاية. وعندها لن يبقى في الكون سوى مجموعة من العناصر الابتدائية الغير مستقرة.إن طاقة الكون سوف تتوزع بشكل غير متساوي ضمن حرارة شديدة الانخفاض، ومع استمرار توسع الكون فإن هذه الحرارة سوف تنخفض وسوف يصبح الكون أكثر خُلوُّاً وبرودة. هذا السيناريو يسمى بالموت الحراري للكون.

من ناحية أخرى، إذا امتلك الكون الكثافة الكافية للقيمة العاكسة، فإن المجرات في النهاية سوف تتحرك باتجاه بعضها البعض.وعندما تصبح قريبة إلى حدٍّ كبير فإن جميع المجرات والنجوم سوف تنهار على بعضها البعض، حتى الوصول إلى نقطة يكون عندها الكون عبارة عن المفردة من لاشيئ عدا الكثافة والحرارة الكبيرتين.وعندها تتوقف جميع النظريات الفيزيائية الحالية، ولا نستطيع التنبؤ بما سوف يحدث بعد ذلك.

اقرأ أيضاانفجار عظيم

سرعة الضوء

مجموعات وعناقيد المجرات

خط زمني للانفجار العظيم

ارتباطات خارجيةنظرية جديدة لنشأة الكون - بي بي سي العربية

توسع الكون - ملتقى الفيزيائيين العرب