النظام الشمسي
الدرس الأول
النظام الشمسي
أنظر وأتساءل
إن معظم النقاط الضوئية اللامعة التي أراها في السماء ليلًا نجوم، وبعضها كواكب تتحرك في مدارات حول الشمس، كما تفعل الأرض تمامًا. كيف يمكن أن أميز بين النجم والكوكب؟
أستكشف
كيف تميز بين الكوكب والنجم؟
أكون فرضية
تبدو بعض النقاط المضيئة في السماء في أثناء الليل وهي تتحرك بعضها بالنسبة إلى بعض. كيف يمكن أن نعرف إن كان هذا كوكبًا أو نجمًا؟ أكتب إجابتي في صورة فرضية كالآتي:
"إذا كان الجرم المرئي كوكبًا فإنه سيبدو ..."
أحتاج إلى:
الرسم المبين أدناه
٤ قطع من الصلصال
٤ كرات بلاستيكية
أختبر فرضيتي
الخطوات:
- أعمل نموذجًا. أعمل نسخة من الرسم المجاور، وأستعمل الصلصال لأثبت الكرات في مواقع النجوم الثلاثة.
- أثبت كرة في موقع الكوكب «س» على مداره في شهر مارس. أرسم خطًّا من موقع الأرض إلى موقع الكوكب «س» في مارس. أمد الخط حتى يصل إلى مستوى النجوم، وأضع رقم «١» في هذا الموضع. أمثل الموقع الذي يظهر فيه الكوكب «س» بالنسبة إلى النجوم.
- أكرر الخطوة السابقة لكل من مواقع الكوكب «س» في الأشهر مايو ويونيو ويوليو وسبتمبر وأضع الأرقام «٢» و«٣» و«٤» و«٥» على الترتيب، لتمثل مواقع ظهور الكوكب الشهرية.
أستخلص النتائج
- أفسر البيانات. أصف حركة الكوكب «س» بالنسبة إلى النجوم من مارس إلى مايو وأقارنها بحركته من مايو إلى يونيو، ومن يونيو إلى يوليو، ومن يوليو إلى سبتمبر.
- أقارن. بين تغير موقع الكوكب بالنسبة إلى مواقع النجوم الثلاثة.
- أستنتج. كيف أميز بين الكوكب والنجم؟
أستكشف أكثر
ماذا يحدث إذا زادت المسافة بين مدار الأرض ومدار الكوكب «س»؟ أضع توقعًا، وأختبره.
أقرأ وأتعلم
السؤال الأساسي
ما مكونات نظامنا الشمسي؟
المفردات
الكوكب
القمر
النظام الشمسي
القصور الذاتي
الكويكب
المذنب
الشهاب
النيزك
مهارة القراءة
التصنيف
ما النظام الشمسي؟
قام الإنسان بدراسة النجوم قبل اختراع المنظار الفلكي بفترة طويلة. وعندما رصد السماء في الليل لاحظ أن بعض الأجرام الفلكية تغير مواقعها في السماء بالنسبة إلى الأجرام الأخرى، وأسمى الفلكيون تلك الأجرام الكواكب.
والكوكب جرم ضخم يدور حول نجم. والقمر جسم يدور حول الكوكب. ولكواكب المجموعة الشمسية أقمار تدور حول معظمها وليس جميعها. ويتكون النظام الشمسي من نجم - هو الشمس - وكواكب وأقمار وأجرام أخرى تدور كلها حول هذا النجم. وبعض كواكب نظامنا الشمسي لها قمر أو أكثر.
الكواكب والمدارات
الجاذبية قوة تربط بين الأجسام كافة في الفضاء. والجاذبية التي تسبب سقوط الأجسام على الأرض هي نفسها التي تبقي الكواكب في مداراتها حول الشمس. ويعتمد مقدار الجاذبية على الكتلة؛ فكلما زادت كتلة أي جسم يزداد مقدار الجاذبية بينه وبين جسم آخر. كما تعتمد الجاذبية بين الأجسام على المسافة؛ فكلما زاد البعد بين أي جسمين قل مقدار قوة الجاذبية بينهما. ومن ذلك اختلاف الجاذبية بين الشمس وأي كوكب من الكواكب، والبعد أيضًا عامل مؤثر؛ فكلما ازداد البعد بين أي جسمين قل مقدار قوة الجاذبية بينهما. ومن ذلك اختلاف الجاذبية بين الشمس وكواكب المجموعة الشمسية بسبب اختلاف بعد الكواكب عن الشمس.
مدار الأرض
تعمل كل من الجاذبية والقصور الذاتي معًا على بقاء الأرض في مدارها.
يعمل القصور الذاتي وحده على حركة الأرض في هذا الاتجاه.
تعمل الجاذبية وحدها على سحب الأرض نحو الشمس.
أقرأ الشكل
أي كوكبين من كواكب النظام الشمسي لهما مداران قريبان من الأرض؟
إرشاد: أحدد الكواكب التي تدور قريبة من الأرض.
النظام الشمسي
العامل الثاني الذي يبقي الكوكب في مداره هو القصور الذاتي؛ أي أن الجسم المتحرك يبقى متحركًا في خط مستقيم. وبسبب القصور الذاتي لحركة الكوكب في خط مستقيم، بينما تعمل جاذبية الشمس على سحبه في اتجاهها، لأن كتلة الشمس أكبر كثيرًا من كتلة الكوكب. ونتيجة لتأثير القصور الذاتي للكوكب وجذب الشمس له يحدث تغير مستمر في اتجاه حركة الكوكب، فيسير في مسار منحني على شكل مدار حول الشمس.
حركة الكواكب
شاهد الفلكيون القدماء الكواكب تتحرك بين النجوم في السماء، ولكنهم لم يعرفوا السبب، ثم ظهر مع الزمن تفسيران.
أحد التفسيرين القديمين اعتبر أن الأرض هي مركز الكون. ووفق هذا التفسير فإن الشمس والقمر والنجوم تدور حول الأرض.
أما التفسير الثاني فقد ذهب إلى أن الأرض والقمر والنجوم وكواكب أخرى كلها تدور حول الشمس. ويشرح هذا بصورة أفضل حركة الكواكب. ومع ذلك، فإن هذا التفسير لم يكن شائعًا عند تقديمه؛ لأن أكثر الناس في ذلك الوقت لم يقبلوا أي فكرة لا تعد الأرض مركزًا للكون.
أختبر نفسي
أصنف. أرتب الكواكب بحسب بعدها عن الشمس من الأقرب إلى الأبعد.
التفكير الناقد. هل تكون قوة الجاذبية الشمسية أكبر عند كوكب عطارد أم عند كوكب زحل؟ أوضح ذلك.
ما الكواكب الداخلية وما الكويكبات؟
عطارد والزهرة والأرض والمريخ هي أقرب الكواكب إلى الشمس، وتسمى الكواكب الداخلية. وهذه الكواكب متشابهة إلى حد كبير؛ فهي متقاربة في الحجم، وتركيب معظمها صخري، وتدور في مدارات قريبة بعضها إلى بعض. ولقليل منها أقمار أو وهي تدور حولها؛ وكواكب الأرض هي أكبر الكواكب الداخلية.
الكويكبات
الكويكبات أجرام صغيرة نسبيًّا، ذات طبيعة صخرية فلزية، تتحرك في مدارات حول الشمس. وتقع معظم الكويكبات في حزام الكويكبات بين مداري المريخ والمشتري. وتبتعد بعض الكويكبات في مداراتها إلى ما بعد زحل، بينما تتقاطع مدارات بعضها مع مدار الأرض.
وفي السنوات الأخيرة قام العلماء بجمع قدر كبير من المعلومات حول الكويكبات؛ حيث أرسلت لنا المسابر الفضائية الصور والبيانات عن هذه الأجرام الفضائية، وعلى سبيل المثال، وصل المسبار الفضائي «هايابوسا» بالقرب من كويكب «إيتوكاوا» عام ١٩٩٨م، أما المسبار «نير» فهبط على الكويكب إيروس عام ٢٠٠١م.
الكواكب الداخلية
عطارد
القطر: ٤٨٨٠ كيلومترًا.
البعد عن الشمس: ٥٧,٩ مليون كيلومتر.
طول اليوم: ٥٩ يومًا أرضيًّا.
طول السنة: ٨٨ يومًا أرضيًّا.
معالم خاصة: درجة حرارة سطح عطارد المواجه للشمس حوالي ٤٢٠ °س، كافية لصهر بعض الفلزات. أما جهة البعيدة عن الشمس «المظلم» فتنخفض درجة الحرارة فيها إلى -١٧٠ °س، وسطحه مليء بالفوهات.
الزهرة
القطر: ١٢١٠٠ كيلومتر.
البعد عن الشمس: ١٠٨,٢ ملايين كيلومتر.
طول اليوم: ٢٤٣ يومًا أرضيًّا.
طول السنة: ٢٢٥ يومًا أرضيًّا.
معالم خاصة: للزهرة غلاف جوي كثيف من ثاني أكسيد الكربون، وضغط جوي يعادل الضغط الجوي للأرض ٩٠ مرة. درجة حرارة سطحه تصل إلى نحو ٥٠٠ °س، وتوجد فيه براكين، وتبين هذه الصورة الملتقطة بالمسبار الراداري ماجلان تضاريس من تحت الغيوم التي تغطيها.
نشاط
أحجام الكواكب
- أستخدم الأرقام. أنظر إلى جدول أقطار الكواكب. افترض أن هناك نموذج مقياس لكواكب المجموعة الشمسية يبين أن قطر الأرض يساوي ١ سم. أحسب أقطار الكواكب الأخرى على هذا النموذج بالسنتيمترات بضرب كل قطر × ١ سم.
أقطار الكواكب مقارنة بقطر الأرض
| الكوكب | القطر «سم» |
| ------- | ----------- |
| عطارد | ١ × ٠,٣٨ سم |
| الزهرة | ١ × ٠,٩٥ سم |
| الأرض | ١ × ١ سم |
| المريخ | ١ × ٠,٥٣ سم |
| المشتري | ١ × ١١,٢ سم |
| زحل | ١ × ٩,٥ سم |
| أورانوس | ١ × ٤,٠ سم |
| نبتون | ١ × ٣,٩ سم |
- أعمل نموذجًا. أرسم على ورقة دائرة تمثل كل كوكب مستخدمًا الأقطار التي قمت بحسابها في الخطوة ١. أرسم الدائرة الصغرى داخل الدائرة الكبرى، وأكتب اسم كل كوكب بمحاذاة دائرته.
- أقارن. ما الكوكب الأكبر؟ ما الكوكب الأصغر؟
- أكبر قمر في النظام الشمسي له قطر يساوي ٠,٤ من قطر الأرض. أي الكواكب الداخلية أقرب حجمًا إلى هذا القمر؟
أختبر نفسي
أصنف. أرتب الكواكب الداخلية في النظام الشمسي من الأصغر إلى الأكبر.
التفكير الناقد. فيم تشبه الكويكبات الكواكب؟
الأرض
القطر: ١٢٧٥٦ كيلومترًا.
البعد عن الشمس: ١٤٩,٦ مليون كيلومتر.
طول اليوم: ٢٣ ساعة و٥٦ دقيقة و٤ ثوان.
طول السنة: ٣٦٥,٢٤ يومًا.
معالم خاصة: للأرض قمر واحد. متوسط درجة حرارة الغلاف الجوي الأرضي هو ١٥ °س. للأرض مجال مغناطيسي ونشاط للصفائح الأرضية.
صور الكواكب الداخلية التي أراها هي أحجام عطارد والزهرة والمريخ مقارنة بحجم الأرض.
المريخ
القطر: ٦٨٠٠ كيلومتر.
البعد عن الشمس: ٢٢٧,٩ مليون كيلومتر.
طول اليوم: ٢٤ ساعة و٣٧ دقيقة و١٢ ثانية.
طول السنة: ٦٨٧ يومًا أرضيًّا.
معالم خاصة: للمريخ قمران، ويظهر غلافه الصخري بلون أحمر، ودرجة الحرارة تتراوح بين -١٣٥ °س و٣٠ °س. للمريخ غلاف جوي رقيق من ثاني أكسيد الكربون.
ما الكواكب الخارجية؟
هناك مجموعة أخرى من الكواكب بعد حزام الكويكبات، تتضمن المشتري وزحل وأورانوس ونبتون، وتعرف هذه الكواكب بالكواكب الخارجية، وهي كواكب مختلفة كثيرًا عن الكواكب الداخلية؛ فالكواكب الخارجية متماثلة تقريبًا في أحجامها، وتسمى الكواكب الغازية العملاقة. ولكل واحد منها لب فلزي وغلاف جوي كثيف. وهي أكبر من الكواكب الداخلية، وتدور في مدارات أكبر، متباعدة بعضها عن بعض، وهذه الكواكب لها حلقات وأقمار عديدة، وهي تدور بسرعة، لذا فاليوم «زمن دورة الكوكب حول محوره» قصير جدًّا على هذه الكواكب.
وهناك عالم جليدي وراء الكواكب الخارجية، وأكبر كواكبه بلوتو الذي كان يعرف بالكوكب التاسع. ولسنوات عديدة ثار جدال بين العلماء في اعتبار بلوتو كوكبًا أم لا، وذلك بسبب صغر حجمه. وفي عام ٢٠٠٣م اكتشف الفلكيون عالمًا مشابهًا أكبر قليلًا بعدًا مدار بلوتو. وفي عام ٢٠٠٥م اكتشف قمر يدور في هذا العالم الجديد المكتشف. وفي عام ٢٠٠٦م أعاد الاتحاد الفلكي العالمي تصنيف بلوتو على أنه كوكب قزم. والكوكب القزم كوكب صغير الحجم.
الكواكب الخارجية
المشتري
القطر: ١٤٣٠٠٠ كيلومتر.
البعد عن الشمس: ٧٧٨,٤ مليون كيلومتر.
طول اليوم: ٩ ساعات و٥٥ دقيقة.
طول السنة: نحو ١٢ سنة أرضية.
معالم خاصة: المشتري هو أكبر كواكب النظام الشمسي، وغلافه الجوي يتكون من الهيدروجين والهيليوم. يتميز المشتري بالبقعة الحمراء العظيمة، وهي عبارة عن إعصار ضخم دام أكثر من ٣٠٠ عام.
زحل
القطر: ١٢٠٥٠٠ كيلومتر.
البعد عن الشمس: ١,٤ بليون كيلومتر.
طول اليوم: ١٠ ساعات و٤٠ دقيقة.
طول السنة: ٢٩ سنة أرضية.
معالم خاصة: الغلاف الجوي لزحل يتكون من الهيدروجين والهيليوم، وتكثر فيه العواصف الشديدة والتيارات النفاثة التي تهب بسرعة ١٦٠٠ كم في الساعة، ويتميز زحل بحلقاته الضخمة.
أختبر نفسي
أصنف. أرتب الكواكب الخارجية في النظام الشمسي من الأصغر إلى الأكبر.
التفكير الناقد. كيف يختلف بلوتو عن الكواكب الخارجية؟
صور الكواكب الخارجية التي أراها تبين أحجام زحل وأورانوس ونبتون مقارنة بحجم المشتري. أما حجم الأرض فيعادل حجم البقعة الحمراء على كوكب المشتري.
نبتون
القطر: ٤٩٥٠٠ كيلومتر.
البعد عن الشمس: ٤,٥ بلايين كيلومتر.
طول اليوم: ١٦ ساعة و٧ دقائق.
طول السنة: ١٦٥ سنة أرضية.
معالم خاصة: لنبتون غلاف جوي يتكون من الهيدروجين والهيليوم والميثان، وله ستة أقمار أو أكثر. وتوجد على نبتون رياح هي الأسرع بين كواكب النظام الشمسي كافة.
أورانوس
القطر: ٥١٠٠٠ كيلومتر.
البعد عن الشمس: ٢,٨٧ بليون كيلومتر.
طول اليوم: ١٧ ساعة و١٤ دقيقة.
طول السنة: نحو ٨٤ سنة أرضية.
معالم خاصة: لأورانوس غلاف جوي يتكون من الهيدروجين والهيليوم وكمية قليلة من الميثان؛ مما يعطيه لونه الأزرق المخضر.
الكواكب القزمة
أعاد الاتحاد الفلكي الدولي عام ٢٠٠٦م تصنيف بلوتو على أنه كوكب قزم. وهناك جرم سماوي آخر يسمى «سيرس» يقع ضمن هذه الفئة، ويوجد في حزام الكويكبات.
ما الأجرام الأخرى في نظامنا الشمسي؟
المذنب
المذنب كرة من الجليد والصخور تدور حول الشمس. يكون المذنب متجمدًا على أطراف النظام الشمسي الخارجية، وعند اقترابه من الشمس تسخن أشعة الشمس جليده، محولته إلى غاز وغبار. وكلما اقترب المذنب أكثر شكل سحابة من غاز وغبار، كما تسبب أشعة الشمس في تبخر المواد المتطايرة في السحابة، وبذلك يتكون ذيل للمذنب يتجه مبتعدًا عن الشمس.
وتأتي بعض المذنبات من منطقة خارج مدار بلوتو تسمى حزام كويبر الذي يحوي ما يزيد على ٧٠٠٠٠ جرم بحجم أكبر الكويكبات.
وهناك مذنبات تشكل في منطقة تسمى سحابة أورت.
مسار مذنب
ذيل
مدار
الشمس
مذنب
أقرأ الشكل
ماذا يحدث لذيل المذنب في مداره؟
إرشاد: أتبع مسار المذنب.
وهذه منطقة تحيط بالنظام الشمسي على مسافة تبعد عن الشمس حوالي ٣٠ بليون كم.
الشهاب
الشهاب جسم صخري أو فلزي صغير يدخل الغلاف الجوي للأرض، ويحترق قبل ارتطامه بسطح الأرض، ويظهر كخط لامع في السماء. أما إذا لم يحترق الجسم الصخري أو الفلزي، ووصل جزء منه إلى الأرض فإنه يسمى نيزكًا. وهناك مواقع على سطح الأرض تظهر دليلًا على أثر النيازك.
هذه الفوهة في شمال ولاية أريزونا ناتجة عن ارتطام نيزك.
أختبر نفسي
أصنف. كيف تصنف الأجرام الفضائية إلى شهب ونيازك؟
التفكير الناقد. هل ذيل المذنب يقع أمام المذنب أم خلفه؟ وضح إجابتك.
حقيقة
بعض النيازك التي تصل الأرض ليست أكبر من حبة قمح أو حبة رمل. وقد يكون غبار من مخلفات ذيل المذنب.
إثراء
يمكنك الرجوع للمتحف الوطني الافتراضي للاطلاع على النيازك.
مراجعة الدرس
ملخص مصور
الكواكب الداخلية تتضمن عطارد والزهرة والأرض والمريخ.
الكواكب الخارجية تتضمن المشتري وزحل وأورانوس ونبتون.
من الأجرام الأخرى في النظام الشمسي حزام الكويكبات والمذنبات والشهب والنيازك.
المطويات
أنظم أفكاري
أعمل مطوية رباعية كالتي في الشكل، وأكمل العبارات الواردة فيها، وأضيفها لسؤال التصنيف الوارد في مراجعة هذا الدرس.
أفكر وأتحدث وأكتب
- المفردات. الأجرام الكبيرة التي تدور حول الكواكب تسمى ................
- أصنف. ما الطرائق التي يمكنني أن أصنف بها كواكب النظام الشمسي؟
- التفكير الناقد. لو دفعت كرة بشكل أفقي، فكيف يمكن مقارنة حركة هذه الكرة مع حركة الكواكب حول الشمس؟
- أختار الإجابة الصحيحة. أي الكواكب الآتية أقرب إلى حجم الأرض؟
أ. عطارد
ب. الزهرة
ج. المريخ
د. المشتري
- أختار الإجابة الصحيحة. ماذا يسمى الفلكيون الأجرام الصخرية الصغيرة التي تصطدم بسطح الأرض؟
أ. الشهب
ب. النيازك
ج. الأقمار
د. المذنبات
- السؤال الأساسي. ما مكونات نظامنا الشمسي؟
العلوم والكتابة
الكتابة المقنعة: رواد الفضاء الآليين
ما مزايا إرسال «روبوت» بدلًا من البشر لاستكشاف الفضاء؟ وما عيوب ذلك؟ أبحث وجهات النظر المختلفة، وأكتب تقريرًا عن ذلك، مبينًا موقفي من هذه القضية.
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.