الوسم: الشمس

يرتب «مقياس كارداشيف-Kardashev scale» الحضارات الفضائية الافتراضية إلى ثلاث أنواع رئيسية بناء على مقدار الطاقة التي يستخدمها كل منهم، على النحو التالي:
• النوع الأول، يستطيع هذا النوع السيطرة على كافة أشكال الطاقة المتاحة على كوكبه.

• النوع الثاني، يستطيع هذا النوع السيطرة على كل الطاقة القادمة من النجم الذي يدور حوله كوكبه.

• النوع الثالث، يستطيع هذا النوع السيطرة على كل الطاقة التي تحتويها مجرته.

ونحن كبشر لم نبلغ النوع الأول، ولكن كيف لنا أن نسيطر في يوم من الأيام على طاقة الشمس الكاملة؟
الحل في بناء كرة دايسون

ما هي كرة دايسون؟

كرة دايسون هي بناء تخيلي يُبنى في الفضاء، حيث يكون عبارة عن كرة تحيط بالنجم لاستخراج طاقة ذلك النجم الضوئية، تماما مثلما نفعل مع الخلايا الشمسية، ولكن بالطبع على مقياس أكبر.

تم تقديم نموذج كرة دايسون عام 1960 على يد الفيزيائي «فريمان دايسون-Freeman Dyson»، حيث افترض وجود حضارة فضائية تسعى لإيجاد طاقة تناسب معدلات استهلاكها المتزايدة، وكان الحل الذي اقترحه هو بناء كرة حول النجم الذي يدور حوله كوكبهم.

لماذا نحتاج إلى كرة دايسون؟

نحن في حاجة دائمة إلى الطاقة، فعدد البشر يتزايد بشكل مستمر، كما أن مخزون كوكبنا من الوقود الأحفوري على وشك الانتهاء، لذا فنحن نحتاج إلى مصدر طاقة نظيفة عظيمة.

ولك أن تفكر فيما يمكننا تحقيقه إذا وضعنا يدنا على هذه الكمية الكبيرة من الطاقة، فهذه الطاقة كافية لتنقلنا إلى حضارة من النوع الثاني، حيث سنمتلك وقتها الطاقة الكافية لتحويل المريخ، والسفر إلى النجوم الاخرى، وغيرها الكثير من الأمور التي نحلم بها.

كيف نقوم ببناء كرة دايسون؟

علينا أولًا أن نرى مدى صلاحية نموذجنا عنها، فهناك العديد من المشاكل في نموذج الكرة، حيث أنه سيكون مغلقًا ومتماسكًا، وهو ما يصعب بناءه ليحيط بنجم، بالإضافة إلى إمكانية تأثير جاذبية النجم عليه مما قد يؤدي إلى انهياره باتجاه النجم وهو ما سيسبب كافة أنواع المشاكل غير المرغوبة، بالإضافة إلى كمية الكويكبات الكبيرة التي تدور حول الشمس، حيث سيكون اصطدام كويكب بالكرة كافيًا لتفكيكها وانهيارها.

نحتاج إلى شيء أخف، ربما ليس كرة، ولكن سرب، نحتاج إلى سرب دايسون، وهو عبارة عن سرب كبير من الخلايا الشمسية التي تدور حول الشمس لاستخراج طاقتها الكبيرة، وتوجيه هذه الطاقة نحو نقطة مركزية لإعادة توجيهها نحو الأرض لاستخدامها في كافة أنواع الاستخدامات المختلفة.

لنقوم بعملية البناء نحتاج إلى كميات كبيرة من الموارد والطاقة، وهو ما لا نجده على كوكبنا، لذا فالحل سيكون في اختيار أحد كواكب المجموعة الشمسية لتفكيكه واستخدام موارده لبناء كرة دايسون، ويبدو عطارد كاختيار مثالي، حيث أنه يحتوي على الكثير من المعادن، بالإضافة إلى قربه من الشمس وامتلاكه لجاذبية ضعيفة مقارنة بالأرض، مما سيتيح إطلاق الخلايا الشمسية إلى مدار الشمس بسهولة.

ولكننا نحتاج طاقة كبيرة كذلك لتفكيك كوكب عطارد، وهو ما سيجعل من بنائها مهمة صعبة، حيث أنها قد تتطلب عقودًا لإتمام عملية البناء التي ستتم على النحو التالي:

نقوم بوضع خلايا شمسية على سطح كوكب عطارد، وهو ما سيوفر الطاقة للبدء في عملية التعدين وإعادة تشكيل المعادن لصناعة الخلايا الشمسية الخاصة بكرة دايسون، ثم نقوم بإطلاق عدد صغير من الخلايا الشمسية التي صنعناها نحو مدار الشمس، ونستخدم الطاقة التي ستحصل عليها هذه الخلايا لصنع المزيد من الخلايا، حيث ستوفر خلية شمسية تدور حول الشمس الطاقة اللازمة لبناء واحدة مثلها، وستوفر اثنتان ما يكفي لبناء اثنتين مثلهم، وستوفر أربعة الطاقة اللازمة لصنع أربعة مثلهم، وهو ما يعرف ب«النمو الأسي-Exponential growth»، وعلى هذا النحو قد ننتهي من بناء كرة دايسون بعد 10 أعوام من البدء.

قد يبدو حلم كرة دايسون بعيد المنال في الوقت الحالي، لكنه لن يكون بذلك البعد على أحفادنا، فأجدادنا لم يكونوا قادرين على الحصول على المعلومات التي نستطيع الحصول عليها الآن بنقرة زر، وهي فكرة تدعو للتأمل.

المصادر

space
earthsky
nerdist

وفقاً لما نشاهده في الأنظمة النجمية الخارجية، قد تأخذ عملية تشكل الكواكب بضعة ملايين من السنين، في قصة مجموعتنا الشمسية، قد تكون أخذت هذه العملية ما يقرب من 10 مليون سنة فقط، بينما عمر مجموعتنا هو 4.5 بليون سنة، ومن المرجح للشمس أن تعيش حوالي 5 بلايين أخرى من السنين، إذا فهذا أشبه بفترة حمل مدتها شهر، لامرأة تعيش 80 سنة!

قصة مجموعتنا الشمسية

يمكننا التعرف على تاريخ المجموعة الشمسية عن طريق ملاحظة النجوم الأخرى، التي تحوي أنظمة كوكبية بدائية، في طريقها نحو التشكل، والتكوين بصورة شبيهة بصورة مجموعتنا، تمكن الفلكيون من رصد بعد الأنظمة النجمية الأولية، إذ أنه وكما ناقشنا في جزء سابق من هذه السلسلة، تتكون النجوم بفعل الجاذبية التي تضغط الغازات سويًا حتى تزيد من حرارتها، مساعدة على احداث الاندماج النووي، ومما لا عجب فيه أن الجاذبية لا تضغط كل الغاز الموجود في محيطها، إذ تتبقى بعض الغازات التي تسبح حول النجم على شكل قرص، ومن ثم تهدأ هذه الغازات وتتجمع مع بعضها البعض، وتبرد، لتكون ما يعرف بالكواكب، على ما يبدو أن هذه هي الطريقة التي تكون بها نظامنا الشمسي.

لكن قد يبدو لنا أن هناك بعض الأماكن التي تفتقد الكواكب في مجموعتنا، فهناك «حزام الكويكبات-Asteroid belt»، و «حزام كويبر-Kuiper belt» الذي يحتوي على كوكب بلوتو، والذان يحتويان على مجموعة ضخمة من الصخور والجليد، دون أدنى تكون لأي كوكب، فلماذا إذا؟

حزام الكويكبات

ظهرت بعض الفرضيات لتبرير هذا الشأن، وهي تفترض بأن نظامنا الشمسي في طفولته لم يكن بهذه السكينة، إذ دخلت الكواكب مع بعضها البعض في تصادمات شديدة، هناك فرضية تقول بأن «المشترى-Jupiter» قد سافر في بدايته إلى داخل المجموعة الشمسية، حيث «الكواكب الصخرية-rocky planets»، ولكنه لم يهوى إلى داخل الشمس بفضل سرعته، إذ قذفته الشمس إلى الخارج مرة أخرى، وفي هذه الأثناء فقد بعضًا من كتلته، التي شكلت حزام الكويكبات الذي نراه.

لكن ماذا عن حزام كويبر؟

هناك العديد من الفرضيات بشأن نبتون وأورانوس، حيث أن بعض الفرضيات ترجح حدوث تبادل في الأماكن بين هذين الكوكبين، إذ أدى هذا التبادل وحركة الجذب والتنافر إلى فقدان البعض من كتلتهما، مما كون حزام كويبر.

الخلاصة

في الواقع هناك العديد من الفرضيات التي لا سبيل لنا للتأكد منها بشأن قصة مجموعتنا الشمسية، وفقاً لما نمتلكه من أدوات البحث العلمي الحالية، لكن مما لا ريب فيه أن العلم كل يوم يصير متأكدًا أكثر من بعض الأمور، فلا سبيل لمعرفة الحقيقة أفضل من العلم.

من كورس ل Coursera مقدم من «جامعة أمستردام-Amsterdam

coursera

لقراءة سلسلة التاريخ الكبير ج5 من هنا

ما هو أقرب كوكب للأرض؟

ربما تكون قد تعلمت في المدرسة أو مررت على إجابة هذا السؤال من قبل وفي كثير من الأحيان تجد الإجابة بسيطة، كوكب الزهرة هو اﻷقرب للأرض، لكن هذه الإجابة خاطئة أو على اﻷقل ليست صحيحة تمامًا.

صياغة السؤال:

كما هو معلوم فإن كل الكواكب في المجموعة الشمسية تدور حول الشمس في مدارات إهليليجية«elliptical»، نتيجة لذلك فإن المسافات بين الكواكب ليست ثابتة، لهذا فإن السؤال “ما هو أقرب كوكب للأرض؟” يمكن أن يأخذ عدة أوجه، فمثلا قد يعني ماهو أقرب كوكب للأرض اﻵن؟ وهنا تتغير اﻹجابة نسبة إلى الوقت، ويمكن أن يعني ماهو الكوكب الذي يصل إلى أقرب مايكون للأرض مقارنه ببقية الكواكب؟ اﻹجابة ستكون كوكب الزهرة، ويمكن أن يعني أيضا ما هو أقرب كوكب للأرض في المتوسط؟ وهذا هو غالبا ما يأخذه معنى السؤال ويتم إعطاء الإجابة الخاطئة له في كثير من اﻷحيان، فأقرب كوكب للأرض في المتوسط هو كوكب عطارد وليس الزهرة!

لماذا عطارد هو الأقرب إلى كوكب الأرض؟

أصل الإجابة الخاطئة هو طريقة الحساب المستعملة في حساب متوسط المسافة بين الكواكب، حيث يتم حساب المسافة المتوسطة بين كل كوكب والشمس، وﻹيجاد المسافة المتوسطة بين كوب الارض والزهرة على سبيل المثال يتم طرح المسافة المتوسطة بين الارض والشمس من المسافة المتوسطة بين الزهرة والشمس، وبهذه الطريقة تم إيجاد أن كوكب الزهرة هو اﻷقرب، هذه الطريقة لاتعطي المسافة المتوسطة بين الكوكبين بل تعطي المسافة بين مداريهما في أقرب حالة وكما ذكرنا في الفقرة السابقة كوكب الزهرة هو الذي يصل إلى أقرب ما يكون للأرض، ولكن اﻷصح هو أن يتم حساب المسافة بين اﻷرض وبقية الكواكب كل فترة زمنية محددة ثم إيجاد متوسط هذه المسافات، وهذا ماقام به باحثون نشروا مقالاً على «physicstoday»، قامو بتطوير طريقة رياضية «point-circle method» لتقريب متوسط المسافة بين الكواكب، بهذه الطريقة وجدوا أنه بالمتوسط أقرب كوكب للأرض هو كوكب عطارد أي أنه يقضي وقت أكبر كأقرب كوكب للأرض مقارنة ببقية الكواكب، ليس هذا وحسب بل أن عطارد هو أقرب كوكب بالمتوسط لجميع كواكب المجموعة الشمسية، تم إثبات هذا الإدعاء عن طريق القيام بمحاكات حاسوبية لمدارات الكواكب وحساب متوسط المسافات بينهم لمدة 10000 سنة.

أقرب كوكب للأرض في المتوسط هو عطارد بمسافة 1.03 وحدة فلكية في المتوسط، يأتي كوكب الزهرة الثاني في الترتيب بمسافة 1.13 وحدة فلكية في المتوسط، ثم كوكب المريخ بمسافة 1.7 وحدة فلكية في المتوسط، يمكنك إيجاد محاكاة تفاعلية على هذا الرابط https://engaging-data.com/mercury-closest ستجد فيها مدارات عطارد، الزهرة، و المريخ، ومتوسط المسافات بينهم وبين اﻷرض.

ملاحظة:

1 وحدة فلكية «Astronomical Unit» تساوي متوسط المسافة بين اﻷرض والشمس، حوالي 150 مليون كيلومتر.

المصادر:
physicstoday.scitation

livescience

sciencealert