الخصائص العامة للكواكب

على الرغم من أن كل كوكب له خصائص فيزيائية فريدة تميزه عن غيره من الكواكب، فإن هناك عدد من الخصائص العامة التي تشترك فيها الكواكب أجمع، وقد رُصدت بعض هذه الخصائص، مثل الحلقات أو الأقمار الطبيعية، في كواكب المجموعة الشمسية فقط حتى الآن، أما البعض الآخر فتشترك فيه الكواكب التي تقع خارج المجموع الشمسية،

الخصائص الحركية

المدار

تدور جميع الكواكب حول النجوم، وبالنسبة للمجموعة الشمسية، تدور جميع الكواكب في الاتجاه نفسه الذي تدور به الشمس، ولكن لم يتوصل العلم بعد لمعرفة ما إذا كانت الكواكب التي تقع خارج المجموع الشمسية تتبع النمط نفسه أم لا، يطلق على الفترة التي يتم فيها الكوكب دورة واحدة في مداره اسم المدة الفلكية أو السنة الفلكية،

وتعتمد السنة الفلكية للكوكب على مدى بعده عن النجم الذي يتبعه، فكلما بعد الكوكب عن نجمه، زادت المسافة التي يقطعها في الدوران في مداره حول هذا النجم وبطؤت سرعة دورانه حوله، نظرا لضعف تأثير جاذبية النجم عليه،ونظرا لأن مدارات الكواكب جميعها غير كاملة الاستدارة، تتفاوت المسافة التي يقطعها كل منها على مدار السنة الفلكية،

أقرب نقطة للكوكب من النجم الذي يتبعه تسمى الحضيض (تسمى القبا في المجموعة الشمسية)، بينما تسمى أبعد نقطة للكوكب من النجم الذي يتبعه الأوج، وعندما يدنو الكوكب إلى أقرب نقطة من النجم، تزداد سرعته حيث يزداد تأثير قوى الجاذبية عليه وتضعف طاقته الحركية، تمام كما تزداد سرعة جسم وهو يسقط على الأرض، وعلى صعيد آخر، عندما يصل الكوكب إلى أبعد نقطة له بالنسبة للكوكب، تنخفض سرعته، كما تنخفض سرعة جسم عندما يصل إلى قمة مساره عند الرمي به في الهواء لأعلى،

يرتبط وصف مدار الكوكب بمجموعة من العناصر وذكرها كالتالي:

• اللامركزية : تصف لامركزية المدار مدى استطالة مدار الكوكب، فالكواكب منخفضة اللامركزية، تكون مداراتها أقرب للشكل الدائري عنها في الكواكب المرتفعة اللامركزية، حيث تتخذ مداراتها شكل بيضاوي،

إن الأجرام في حزام كوبير وحزام المذنبات (بالإضافة إلى العديد من الكواكب التي تقع خارج المجموع الشمسية) عالية اللامركزية، وبالتالي تكون مداراتها بيضاوية الشكل إلى حد كبير،

• المحور شبه الرئيسي : يمثله المسافة بين الكوكب ونقطة المنتصف عند أطول قطر من مداره البيضاوي، وتختلف هذه المسافة عن المسافة التي يكون فيها الكوكب عند أبعد نقطة من النجم؛ حيث يستحيل أن يكون النجم في مركز مدار الكوكب،
• الميل : تخبرنا درجة ميل الكوكب إلى أي مدى يبعد المدار عن هذا الكوكب بالنسبة لمستوى مرجعي معين، ففي المجموعة الشمسية، المستوى المرجعي هو مستوى مدار كوكب الأرض ويسمى المدار الشمسي، أما بالنسبة للكواكب التي تقع خارج المجموعة الشمسية، فهذا المستوى والمعروف باسم مستوى السماء فهو مستوى خط الرؤية بالنسبة للراصد من فوق سطح الأرض،

توجد الكواكب الثمانية الخاصة بالمجموعة الشمسية بالقرب من المدار الشمسي، ولكن تبعد عنها الأجرام في حزام كوبير وحزام المذنبات مثل بلوتو بشكل كبير، يطلق على النقطتين اللتين يمر فيهما الكوكب فوق المستوى المرجعي الخاص به وتحته اسم العقدة الصاعدة والعقدة الهابطة، وخط طول العقدة الصاعدة هو الزاوية الواقعة بين العقدة الهابطة للكوكب وخط الطول صفر للمستوى المرجعي، وزاوية الحضيض هي الزاوية المحصورة بين العقدة الصاعدة للكوكب وأقرب نقطة له من النجم،

ميل المحور

ميل محور الأرض بزاوية قدرها 23 درجة ميل محورها، فهي تشكل زاوية مع مستوى خطوط استواء ألنجوم الخاصة بها، وهذا من شأنه أن يغير من كمية الضوء الواصل إلى كل نصف من الكوكب على مدار السنة، فعندما يكون نصف الكرة الشمالي بعيد عن النجم، يكون النصف الجنوبي في مواجهته والعكس بالعكس، وهكذا، نقول إن لكل كوكب فصول تتغير فيها ظروف الطقس على مدار السنة، ويعرف الوقت الذي يكون فيه نصف الكوكب في مواجهة النجم أو بعيد عنه باسم “الانقلاب”،

وكل كوكب يمر بفترتي انقلاب على مدار دورته في مداره: انقلاب صيفي ويكون فيه النهار طويلاً وانقلاب شتوي ويكون فيه النهار قصير، تحدث تغييرات سنوية في الطقس على الكوكب حسب كمية الضوء والحرارة الواصلة لكل نصف منه، يتميز ميل محور كوكب المشترى بصغره، وبالتالي لا تحدث تغييرات موسمية جوهرية، أما أورانوس، فيميل محوره بدرجة كبيرة لدرجة أنه يدور على جانبه ـ الأمر الذي يعني أن نصفه يكون مظلمًا أو منيرًا على الدوام خلال فترة الانقلاب الصيفي أو الشتوي كلها،

وفيما يتعلق بالكواكب التي تقع خارج المجموعة الشمسية، فإن ميل محورها غير معلوم بشكل أكيد، على الرغم من أنه من المعروف أن كواكب المشترى الحارة لا يميل محورها مطلقا أو يميل بدرجة لا تذكر نتيجة اقترابها من النجوم التي تتبعها،

الدوران

رسم توضيحي لكوكب يدور حول محوره،تدور الكواكب حول محاور وهمية عبر مراكزها، وتمثل فترة دوران الكوكب حول محوره “اليوم” على هذا الكوكب، وتدور جميع الكواكب في المجموعة الشمسية في عكس اتجاه عقارب الساعة، فيما عدا أورانوس؛ حيث يدور في اتجاه عقارب الساعة (يدور كوكب أورانوس في عكس اتجاه عقارب الساعة ، فنظرا لميل محوره بصورة كبيرة للغاية، فيمكن القول إنه يدور في اتجاه عقارب الساعة أو عكسها،

فمن الممكن أن نقول إنه يميل بزاوية 82 درجة من المدار الشمسي في اتجاه ما أو نقول إنه يميل بزاوية 98 درجة في الاتجاه المقابل)، هذا وتتفاوت الكواكب بصورة كبيرة في طول يوم كل منها، فها هو كوكب الزهرة يستغرق في دورته حول محوره 243 يومًا من أيام الأرض، في حين لا تتعدى مدة هذه الدورة بضع ساعات في الكواكب الغازية العملاقة،

لا زالت مدة دوران الكواكب التي تقع خارج المجموعة الشمسية حول محورها غير معلومة، ولكن قربها من نجومها يعني أن كواكب المشترى الحارة تتزامن دورتها حول محورها مع دورتها حول نجمها، وهذا بدوره يعني أن وجه واحد منها فقط يقابل نجمها، فيكون على جانب منها نهار سرمدي، في حين يكون الجانب الآخر في ليل سرمدي،

الإخلاء المداري

من الخصائص الحركية المميزة للكوكب أنه يقوم بإخلاء مداره، ويقصد بالإخلاء المداري أن كتلة الكوكب قد زادت بما يكفي لجذب الكواكب الجنينية الكائنة في مداره إليه أو طردها خارجه، فدوران الكوكب حول نجمه في مداره بمفرده يختلف بالطبع عن مشاركته هذا المدار مع العديد من الأجرام الأخرى الشبيهة له في الحجم، هذا وقد أضيفت هذه الخاصية كجزء من تعريف 2006 للكوكب وهو التعريف الرسمي الصادر عن الاتحاد الفلكي الدولي في أغسطس من عام 2006، وفي حين أن هذه الخاصية لا تنطبق حتى يومنا هذا إلا على المجموعة الشمسية، فإن هناك عدد من الكواكب خارج المجموعة الشمسية ثبت فيها أن ظاهرة الإخلاء المداري تحدث في مداراتها قرصية الشكل،

الخصائص الفيزيائية

كتلة الكوكب

من الخصائص الفيزيائية المميزة للكواكب أن كتلتها كبيرة بما يكفي لأن تتغلب قوى الجاذبية فيها على القوى الكهرومغناطيسية ويساعد ذلك في تماسك تكوينها، بما يؤدي في النهاية لحالة من التوازن الهيدروستاتيكي، وهذا يعني أن جميع الكواكب يصبح شكلها كروي، يتخذ الكوكب شكل غير منتظم عندما يصل لقدر معين من الكتلة،

ولكن فوق هذا القدر، تبدأ الجاذبية في سحب الكوكب جهة مركز كتلته إلى أن يتكور شكله، علما بأن ذلك يتوقف على تركيبه الكيميائي، علاوةً على ذلك، تعد الكتلة من الخصائص الأساسية للتمييز بين الكواكب والنجوم، فالحد الأقصى لكتلة الكوكب تتمثل في أن يكون ضعف كتلة المشترى بمقدار 13 مرة،

وإذا كانت كتلته فوق هذه القيمة، فإنه بذلك يكون معرض لحدوث اندماج نووي، وعموما ليس في المجموعة الشمسية بأكملها جرم سماوي بهذه الكتلة، فيما عدا الشمس، غير أن هناك مجموعة من الكواكب خارج المجموعة الشمسية تقترب كتلتها من هذا الحد، جدير بالذكر أن قائمة موسوعة الكواكب خارج المجموعة الشمسية تحتوي على العديد من الكواكب التي تصل إلى هذه الكتلة،

مثل HD 38529c و AB Pictorisb، وذكرت الموسوعة أيضا عددا من الأجسام السماوية مرتفعة الكتلة، ولكن طالما أن كتلتها فوق حد حدوث الاندماج النووي، فربما صح وصفها أكثر بالأقزام البنية، إن أصغر كوكب معلوم لنا مع استبعاد الكواكب القزمة والأقمار هو كوكب PSR B1257+12، وهذا الكوكب يعد من أوائل الكواكب التي تم اكتشافها خارج المجموعة الشمسية وتم اكتشافه يدور حول نجم طارق في عام 1992، تبلغ كتلة هذا الكوكب نصف كتلة كوكب عطارد تقريبا،

الفرق في البنية الداخلية

إن كل كوكب كان عبارة عن سائل في البداية، وفي مراحل التكوين الأولى تراكمت المواد الثقيلة والأكثر كثافة في مركزه تاركة المواد الخفيفة بالقرب من السطح، وبالتالي، يمكن القول إن لكل كوكب تكوين داخلي مختلف عن الآخر يحوي في قلبه مواد ثقيلة تحيط بها طبقة من السائل أو كانت عبارة عن سائل في بدايتها، تغطي الكواكب الصخرية قشرة صلبة،

ولكن بالنسبة للكواكب الغازية العملاقة يذوب غلافها في طبقات السماء العليا، كذلك، يتكون قلب الكواكب الصخرية من عناصر مغناطيسية، مثل الحديد والنيكل والسليكات، بالنسبة لكوكبي المشترى وزحل، فيتكون قلبهما من صخور ومعادن تحيط بها طبقات من الهيدروجين المعدني، من ناحية أخرى، يتكون قلب كوكبي أورانوس ونبتون ـ وهما أصغر في الحجم ـ من قلب صخري تحيط به طبقات من المياه والأمونيا والميثان وغيرها من الجليد، وتجدر الإشارة إلى أن التفاعل بين السوائل الموجودة في قلب الكواكب يتسبب في تولد طاقة جيوديناميكية ينتج عنها مجال مغناطيسي،

الغلاف الجوي

جميع الكواكب في المجموعة الشمسية لها غلاف جوي طالما أن قوة الجاذبية بها ـ والتي تعزى إلى كبر كتلتها ـ كبيرة بما يكفي للاحتفاظ بالجسيمات الغازية بالقرب من سطحها، بالنسبة للكواكب الغازية العملاقة، فيسمح لها حجمها الكبير بالاحتفاظ بكميات كبيرة من الغازات الخفيفة، مثل الهيدروجين والهيليوم بالقرب من سطحها، في حين أن الكواكب صغيرة الحجم تفقد هذه الغازات في الفضاء،

كذلك، يختلف تركيب الغلاف الجوي للأرض عن الكواكب الأخرى لأن مظاهر الحياة على هذا الكوكب قد أتاحت وجود جزيئات أكسجين حرة، والكوكب الوحيد الذي ليس له غلاف جوي ضمن المجموعة الشمسية هو كوكب عطارد لأن معظمه تلاشى ـ إن لم يكن كله ـ بفعل الرياح الشمسية،  هناك زعم بأن كوكب واحد خارج المجموعة الشمسية به ظواهر جوية، مثل البقعة الحمراء العظيمة ولكن بحجم مضاعف وهو كوكب HD 189733 b،

تفقد كواكب المشترى الحارة الغلاف الجوي الخاص بها في الفضاء نتيجة الإشعاعات النجمية، مثل ذيول المذنبات، وهذه الكواكب بها اختلافات جوهرية في درجات الحرارة في جانب النهار وجانب الليل منها، فتنتج رياح فوق صوتية، هذا على الرغم من تقارب درجات الحرارة إلى حد كبير بين جانبي الليل والنهار على كوكب HD 189733b مما يشير إلى أن الغلاف الجوي به يعيد توزيع طاقة النجم حوله بفاعلية كبيرة،

الغلاف المغناطيسي

من الخصائص المهمة للكواكب عزمها المغناطيسية الذي يعد السبب في ظهور الأغلفة المغناطيسية، فتكوّن مجال مغناطيسي يشير إلى أن الكوكب لا يزال نشط من الناحية الجيولوجية، وبعبارة أخرى، فالكواكب ذات الطبيعة المغناطيسية تتدفق داخلها مواد موصلة كهربيا، فتنشأ مجالات مغناطيسية، وهذه المجالات من شأنها أن تغير من نمط التفاعل بين الكوكب والرياح الشمسية،

وعندها، يقوم الكوكب الممغنط بعمل تجويف حول نفسه في الرياح الشمسية لا يمكن للرياح اختراقه يسمى بـ “الغلاف المغناطيسي”، من الممكن أن يكون هذا الغلاف المغناطيسي أكبر من الكوكب في حد ذاته، وعلى النقيض، للكواكب غير الممغنطة أغلفة مغناطيسية صغيرة تنتج عن التفاعل بين طبقة الأيونوسفير (الغلاف الجوي المتأين) والرياح الشمسية ولا يمكنها حماية الكوكب بأي شكل من الأشكال،

قمر كوكب المشترى جانيميد له مجاله المغناطيسي الخاص به، ويعتبر المجال المغناطيسي الخاص بكوكب عطارد هو أضعف المجالات المغناطيسية على مستوى الكواكب ذات المجال المغناطيسي، ولذا، فهو بالكاد يستطيع مقاومة الرياح الشمسية، أما عن المجال المغناطيسي الخاص بالقمر جانيميد، فهو قوي بدرجة كبيرة غير أن المجال المغناطيسي لكوكب المشترى هو الأقوى من بين المجالات المغناطيسية في المجموعة الشمسية كلها (المجال المغناطيسي قوي للغاية لدرجة أنه يشكل خطر حقيقي على رحلات الفضاء المستقبلية للبشر إلى قمره)،

في حين أن المجالات المغناطيسية للكواكب الغازية العملاقة الأخرى تشبه قوة المجال المغناطيسي للأرض، ولكن طبيعتهم المغناطيسية أكبر بكثير، كذا، انحرفت المجالات المغناطيسية للكوكبين أورانوس ونبتون بالنسبة لمحور الدوران وخرج مكانها عن مركز الكوكب،في عام 2004، رصد فريق من علماء الفلك في هاواي كوكبًا خارج المجموعة الشمسية يدور حول النجم HD 179949 تاركا بقعة شمسية على سطح نجمه، وقد افترض فريق العلماء أن الغلاف المغناطيسي للكوكب ينقل الطاقة إلى سطح هذا النجم، فتزيد درجة حرارته العالية والتي تصل إلى 7,760 درجة مئوية بمقدار 400 درجة مئوية،

الخصائص الثانوية

إن العديد من الكواكب العادية أو الكواكب القزمة في المجموعة الشمسية (مثل نبتون وبلوتو) لها فترات مدارية تتوافق مع بعضها أو مع أجرام سماوية أخرى أصغر حجما (وهذا أمر شائع في النظم القمرية)،

كل الكواكب فيما عدا عطارد والزهرة لها أقمار طبيعية تابعة لها، ولكوكب الأرض قمر واحد، وللمريخ قمران، أما الكواكب الغازية العملاقة فلها العديد من الأقمار التي لها نظام خاص معقد،

تشترك الأقمار الخاصة بالكواكب الغازية العملاقة مع أقمار الكواكب الصخرية والكواكب القزمة في العديد من السمات، كما أن بعضها كانت محل لدراسة إمكانية وجود حياة عليها (ولا سيما “أوروبا (قمر) “)،

تدور الأربعة كواكب الغازية العملاقة في حلقات كوكبية مختلفة الحجم والتعقيد، وتتكون هذه الحلقات بشكل أساسي من الغبار أو أجسام دقيقة، ولكنها قد تستوعب أقمار صغيرة تساعد قوى جاذبيتها على تشكيل تلك الحلقات واحتفاظها بتركيبها، على الرغم من أن نشأة الحلقات الكوكبية غير معلومة بدقة، فإنه يذكر أن نشأتها ترتبط بالأقمار الطبيعية الكائنة تحت حد روش للكوكب الرئيسي وفتتها قوى المدر والجذر، هذا ولم يتم رصد أي خصائص ثانوية أخرى بخصوص الكواكب خارج المجموعة الشمسية، يُعتقد أن الكوكب القزم الشبه بني Cha 110913-773444، والذي تم وصفه بأنه كوكب شاذ، يدور بواسطة قرص كوكبي أولي، وأُظهر الكوكب القزم الشبه بني OTS 44 بأنه محاطًا بقرص كوكبي كبير يتكون على الأقل من 10 كتل أرضية،

مصطلحات مشتقة من لفظ “كوكب”

مصطلحات تتضمن المصطلح الفلكي الحديث “كوكب” أو ترتبط به والذي يمثل نوع من الأجرام السماوية،