Skip to main content
Global

7.E: عوالم أخرى - مقدمة عن النظام الشمسي (تمارين)

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    197323

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    لمزيد من الاستكشاف

    مقالات

    ديفيدسون، ك. «بلوغ كارل ساجان سن الرشد». علم الفلك. (تشرين الثاني/نوفمبر 1999): 40. حول المشهور بالعلوم وكيف طور اهتمامه بعلم الفلك.

    جارجيت، جيه. «عوالم دقيقة غامضة». علم الفلك. (تموز/يوليه 2005): 32. جولة سريعة لعدد من الأقمار في المجموعة الشمسية.

    هارتمان، دبليو «مراجعة النظام الشمسي العظيم». علم الفلك. (آب/أغسطس 1998): 40 كيف تغيرت وجهات نظرنا على مدى السنوات ال 25 الماضية.

    كروس، جيه. «ماذا في الاسم؟» السماء والتلسكوب. (أيار/مايو 1995): 28. كيف يتم تسمية العوالم.

    روبين، أ. «أسرار النيازك البدائية». أمريكي علمي. (فبراير 2013): 36. ماذا يمكن أن تعلمنا النيازك عن البيئة التي تشكل فيها النظام الشمسي.

    سوتر، س. «ما هو الكوكب؟» أمريكي علمي. (يناير 2007): 34. تعريف IAU الجديد لكوكب في نظامنا الشمسي، وما حدث لبلوتو نتيجة لذلك.

    Talcott، R. «كيف ظهر النظام الشمسي». علم الفلك. (نوفمبر 2012): 24. في فترة تكوين الشمس والكواكب.

    وود، ج. «تشكيل الكواكب: أصل نظامنا الشمسي.» السماء والتلسكوب. (كانون الثاني/يناير 1999): 36. نظرة عامة جيدة.

    مواقع الويب

    معجم التسميات الكوكبية: http://planetarynames.wr.usgs.gov/. يحدد قواعد تسمية الأجسام والميزات في النظام الشمسي.

    مجلة الصور الكوكبية: http://photojournal.jpl.nasa.gov/index.html. يضم موقع ناسا هذا الآلاف من أفضل الصور من استكشاف الكواكب، مع تعليقات مفصلة وفهرسة ممتازة. يمكنك العثور على الصور حسب العالم أو اسم الميزة أو المهمة وتنزيلها بعدد من التنسيقات. والصور خالية من حقوق الطبع والنشر لأن دولارات الضرائب الخاصة بك دفعت ثمنها.

    تقدم المواقع التالية معلومات وصورًا تمهيدية عن كل عالم من عوالم نظامنا الشمسي:

    • صفحات استكشاف النظام الشمسي NASA/JPL: http://solarsystem.nasa.gov/index.cfm.
    • صفحات المركز الوطني لبيانات علوم الفضاء وعلوم القمر والكواكب: http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/.
    • جولة في النظام الشمسي للكواكب التسعة [الآن 8]: www.nineplanets.org/.
    • صفحات النظام الشمسي لجمعية الكواكب: www.planetary.org/explore/spa... الموضوع/compare/.
    • مشاهد للنظام الشمسي من تصميم كالفن جيه هاملتون: http://www.solarviews.com/eng/homepage.htm.

    مقاطع فيديو

    الأقزام البنية والكواكب العائمة الحرة: عندما تكون صغيرًا جدًا لتكون نجمًا: https://www.youtube.com/watch?v=zXCDsb4n4KU. حديث غير تقني لجيبور البصري من جامعة كاليفورنيا في بيركلي، يناقش بعض الخلافات حول معنى كلمة «كوكب» (1:32:52).

    في أرض السحر: القصة الملحمية لبعثة كاسيني إلى زحل: https://www.youtube.com/watch?v=Vx135n8VFxY. محاضرة عامة للدكتورة كارولين بوركو تركز بشكل أساسي على استكشاف زحل وأقماره، ولكنها تقدم أيضًا شرحًا بليغًا عن سبب استكشافنا للنظام الشمسي (1:37:52).

    أصول النظام الشمسي: www.pbs.org/wgbh/nova/space/o... ar-system.html. مقطع فيديو من PBS يركز على الأدلة من النيازك، يرويه نيل ديجراس تايسون (13:02).

    على نطاق واسع: النظام الشمسي: https://www.youtube.com/watch?t=84&v=zR3Igc3Rhfg. إنشاء نموذج مصغر للنظام الشمسي في صحراء نيفادا (7:06).

    أنشطة المجموعة التعاونية

    1. ناقش وأعد قائمة بالأسباب التي تجعلنا نحن البشر نرغب في استكشاف العوالم الأخرى في النظام الشمسي. هل تعتقد مجموعتك أن مهام الاستكشاف هذه تستحق الاستثمار؟ لماذا؟
    2. سيقوم مدرسك بتعيين عالم لكل مجموعة. مهمتك هي التفكير فيما سيكون عليه الحال عندما تكون هناك. (لا تتردد في النظر إلى الفصول ذات الصلة في الكتاب.) ناقش أين سننشئ موطئ قدم في عالمك أو حوله وما الذي نحتاجه للبقاء هناك.
    3. في ميزة «لا يوجد مكان مثل المنزل» في القسم 7.2، نناقش بإيجاز كيف يغير النشاط البشري البيئة العامة لكوكبنا. هل يمكنك التفكير في طرق أخرى يحدث بها هذا؟
    4. انتقد بعض العلماء كارل ساجان بسبب «إضاعة وقت بحثه» لترويج علم الفلك. إلى أي مدى تعتقد أن العلماء يجب أن يقضوا وقتهم في تفسير مجال بحثهم للجمهور؟ لماذا أو لماذا لا؟ هل هناك طرق يمكن من خلالها للعلماء الذين لا يتمتعون بالبهجة أو الكاريزمية مثل كارل ساجان أو نيل ديجراس تايسون الاستمرار في المساهمة في الفهم العام للعلوم؟
    5. تم تسمية مجموعتك في لجنة خاصة من قبل الاتحاد الفلكي الدولي لاقتراح أسماء المعالم (مثل الحفر والخنادق وما إلى ذلك) على كويكب تم استكشافه حديثًا. نظرًا للقيود المفروضة على الأشخاص الذين تمت تسمية الميزات باسمه يجب ألا يعودوا على قيد الحياة، ما الأسماء أو أنواع الأسماء التي تقترحها؟ (ضع في اعتبارك أنك لست مقيدًا بأسماء الأشخاص، بالمناسبة.)
    6. تم اختطاف أحد أعضاء مجموعتك من قبل طائفة دينية غير معروفة تعبد الكواكب. سيطلقون سراحه فقط إذا تمكنت مجموعتك من معرفة الكواكب المرئية حاليًا في السماء خلال المساء والصباح. أنت ممنوع من إشراك مدربك. كيف وأين يمكنك العثور على المعلومات التي تحتاجها؟ (كن محددًا قدر الإمكان. إذا قال مدرسك أنه لا بأس بذلك، فلا تتردد في الإجابة على هذا السؤال باستخدام موارد الإنترنت أو المكتبة.)
    7. في ميزة Carl Sagan: Solar System Advocate في القسم 7.1، تعلمت أن الخيال العلمي ساعد في إثارة اهتمامه بعلم الفلك والحفاظ عليه. هل اهتم أي من أعضاء مجموعتك بعلم الفلك نتيجة قصة خيال علمي أو فيلم أو برنامج تلفزيوني؟ هل حدثت أي من القصص أو الأفلام التي شاهدتها أنت أو أعضاء مجموعتك على كواكب مجموعتنا الشمسية؟ هل يمكنك تذكر أي أشياء محددة ألهمتك؟ إذا لم يكن أحد في المجموعة مهتمًا بالخيال العلمي، فربما يمكنك مقابلة بعض الأصدقاء أو زملاء الدراسة وتقديم تقرير إلى المجموعة.
    8. يمكن العثور على قائمة بمهام المركبات الفضائية للنظام الشمسي التابع لناسا على http://www.nasa.gov/content/solar-missions-list. سيقوم مدرسك بتعيين مهمة لكل مجموعة. ابحث عن وقت إطلاق المهمة وتنفيذها، ووصف أهداف المهمة، والخصائص الأساسية للمركبة الفضائية (نوع الأدوات، والدافع، والحجم، وما إلى ذلك)، وما تم تعلمه من المهمة. إذا سمح الوقت، يجب على كل مجموعة تقديم نتائجها إلى بقية الفصل.
    9. ما هي بعض التكاليف أو المخاطر لتطوير مستعمرة بشرية أو قاعدة على جسم كوكبي آخر؟ ما التقنيات التي يجب تطويرها؟ ما الذي يحتاج الناس إلى التخلي عنه للعيش في عالم مختلف في نظامنا الشمسي؟

    مراجعة الأسئلة

    1. تدور الزهرة للخلف ويدور أورانوس وبلوتو حول محور يميل تقريبًا على جانبه. بناءً على ما تعلمته عن حركة الأجسام الصغيرة في النظام الشمسي وأسطح الكواكب، ماذا قد يكون سبب هذه الدورات الغريبة؟
    2. ما الفرق بين الجسم المتمايز والجسم غير المتمايز، وكيف يمكن أن يؤثر ذلك على قدرة الجسم على الاحتفاظ بالحرارة لعمر النظام الشمسي؟
    3. ما الذي يحتاجه الكوكب من أجل الاحتفاظ بالغلاف الجوي؟ كيف يؤثر الغلاف الجوي على سطح الكوكب وقدرة الحياة على الوجود؟
    4. ما نوع الكواكب التي تحتوي على أكبر عدد من الأقمار؟ من أين نشأت هذه الأقمار على الأرجح؟
    5. ما الفرق بين النيزك والنيزك؟
    6. اشرح أفكارنا حول سبب كون الكواكب الأرضية صخرية وتحتوي على كميات أقل من الغاز مقارنة بالكواكب العملاقة.
    7. هل تبدو جميع أنظمة الكواكب مثل أنظمتنا؟
    8. ما هو علم الكواكب المقارن ولماذا هو مفيد لعلماء الفلك؟
    9. ما الذي تغير في فهمنا لنظام القمر والأرض نتيجة هبوط البشر على سطح القمر؟
    10. إذا كانت الأرض ستصطدم بجسم خارج كوكب الأرض، فمن أين يمكن أن يأتي في النظام الشمسي وكيف سنعرف منطقة مصدره؟
    11. اذكر بعض الأسباب التي أدت إلى تقدم دراسة الكواكب في العقود القليلة الماضية أكثر من أي فرع آخر من فروع علم الفلك.
    12. تخيل أنك وكيل سفر في القرن المقبل. يطلب منك ملياردير غريب ترتيب جولة من نوع «كتاب غينيس للأرقام القياسية للنظام الشمسي». أين ستوجهه للعثور على ما يلي (استخدم هذا الفصل والتذييل F والملحق G):
      1. الكوكب الأقل كثافة
      2. الكوكب الأكثر كثافة
      3. أكبر قمر في المجموعة الشمسية
      4. باستثناء الكواكب الجوفانية، الكوكب الذي قد تزن فيه أكثر على سطحه (تلميح: الوزن يتناسب طرديًا مع الجاذبية السطحية.)
      5. أصغر كوكب
      6. الكوكب الذي يستغرق وقتًا أطول للدوران
      7. الكوكب الذي يستغرق أقصر وقت للدوران
      8. الكوكب ذو القطر الأقرب إلى الأرض
      9. القمر ذو الغلاف الجوي الأكثر سمكًا
      10. القمر الأكثر كثافة
      11. القمر الأكثر ضخامة
    13. ما هي الخصائص المشتركة بين العوالم في مجموعتنا الشمسية والتي تدفع علماء الفلك إلى الاعتقاد بأنها جميعًا تشكلت من نفس «السحابة الأم» (السديم الشمسي)؟
    14. كيف تختلف الكواكب الأرضية والعملاقة؟ ضع قائمة بالعديد من الطرق التي يمكنك التفكير فيها.
    15. لماذا يوجد الكثير من الحفر على القمر وعدد قليل جدًا على الأرض؟
    16. كيف تختلف الكويكبات والمذنبات؟
    17. كيف ولماذا يختلف قمر الأرض عن الأقمار الأكبر للكواكب العملاقة؟
    18. أين ستبحث عن بعض الكواكب «الأصلية» المتبقية من تكوين نظامنا الشمسي؟
    19. وصف كيفية استخدامنا للعناصر المشعة ومنتجات الاضمحلال الخاصة بها للعثور على عمر عينة الصخور. هل هذا بالضرورة هو عمر العالم بأسره الذي تأتي منه العينة؟ اشرح.
    20. كيف كان شكل السديم الشمسي؟ لماذا تشكلت الشمس في مركزها؟

    أسئلة الفكر

    1. ماذا يمكننا أن نتعلم عن تكوين نظامنا الشمسي من خلال دراسة النجوم الأخرى؟ اشرح.
    2. في وقت سابق من هذا الفصل، قمنا بتصميم النظام الشمسي مع الأرض على مسافة حوالي كتلة مدينة واحدة من الشمس. إذا كنت ستقوم بعمل نموذج للمسافات في المجموعة الشمسية لتتناسب مع طولك، مع وجود الشمس في أعلى رأسك وبلوتو عند قدميك، فما الكوكب الذي سيكون بالقرب من خصرك؟ إلى أي مدى ستصل منطقة الكواكب الأرضية؟
    3. الفصول هي نتيجة ميل الميل المحوري للكوكب إلى الميل عن المستوى الطبيعي للمستوى المداري للكوكب. على سبيل المثال، يبلغ ميل محور الأرض 23.4 درجة (الملحق F). باستخدام معلومات حول الميل وحده، ما الكواكب التي قد تتوقع أن تكون لها دورات موسمية مماثلة للأرض، على الرغم من اختلافها في المدة بسبب اختلاف الفترات المدارية حول الشمس؟
    4. مرة أخرى باستخدام الملحق F، أي كوكب (الكواكب) قد تتوقع عدم وجود نشاط موسمي كبير؟ لماذا؟
    5. مرة أخرى باستخدام الملحق F، ما الكواكب التي قد تتوقع أن تشهد مواسم قاسية؟ لماذا؟
    6. باستخدام بعض الموارد الفلكية في مكتبة كليتك أو الإنترنت، ابحث عن خمسة أسماء للميزات في كل من العوالم الثلاثة الأخرى التي تمت تسميتها باسم أشخاص حقيقيين. في جملة أو جملتين، صِف كل واحد من هؤلاء الأشخاص والمساهمات التي قدموها لتقدم العلم أو الفكر الإنساني.
    7. اشرح سبب اختلاف كوكب الزهرة، لكن الكويكب فراكنوي، وهو عضو ممل جدًا وصغير في حزام الكويكبات، ليس كذلك.
    8. هل تتوقع العديد من الحفر الصدمية لكل وحدة مساحة على سطح كوكب الزهرة كما هو الحال على سطح المريخ؟ لماذا أو لماذا لا؟
    9. قم بإجراء مقابلة مع عينة من 20 شخصًا لا يدرسون في علم الفلك واسألهم عما إذا كان بإمكانهم تسمية عالم فلك حي. ما هي النسبة المئوية لأولئك الذين تمت مقابلتهم الذين تمكنوا من تحديد اسم واحد؟ عادةً ما يكون الفلكيان الحيّان اللذان يعرفهما الجمهور هذه الأيام هما ستيفن هوكينج ونيل ديجراس تايسون. لماذا هم معروفون أكثر من معظم علماء الفلك؟ كيف ستختلف نتيجتك إذا طلبت من نفس الأشخاص تسمية نجم سينمائي أو لاعب كرة سلة محترف؟
    10. باستخدام الملحق G، أكمل الجدول التالي الذي يصف خصائص أقمار جاليليو لكوكب المشتري، بدءًا من المشتري والانتقال إلى الخارج بمسافة.
    الجدول أ
    القمر المحور شبه الرئيسي (كم 3) القطر الكثافة (جم/سم 3)
    آيو      
    أوروبا      
    جانيميد      
    كاليستو      

    غالبًا ما يوصف هذا النظام بأنه نظام شمسي صغير. لماذا قد يكون الأمر كذلك؟ إذا كان المشتري يمثل الشمس وكانت أقمار غاليليو تمثل الكواكب، فما هي الأقمار التي يمكن اعتبارها أكثر أرضًا في الطبيعة وأيها تشبه عمالقة الغاز/الجليد؟ لماذا؟ (تلميح: استخدم القيم الموجودة في الجدول للمساعدة في شرح التصنيف الخاص بك.)

    اكتشاف نفسك

    1. احسب كثافة كوكب المشتري. اعرض عملك. هل هي أكثر أو أقل كثافة من الأرض؟ لماذا؟
    2. احسب كثافة كوكب زحل. اعرض عملك. كيف يمكن مقارنتها بكثافة الماء؟ اشرح كيف يمكن أن يكون هذا.
    3. ما كثافة قمر المشتري يوروبا (انظر الملحق G للحصول على بيانات عن الأقمار)؟ اعرض عملك.
    4. انظر إلى الملحق F والملحق G وحدد القمر بقطر يمثل أكبر جزء من قطر الكوكب أو الكوكب القزم الذي يدور حوله.
    5. يقع نجم بارنارد، ثاني أقرب نجم إلينا، على بعد حوالي 56 تريليون (5.6 × 10 12) كم. احسب إلى أي مدى ستكون باستخدام نموذج المقياس للنظام الشمسي الوارد في نظرة عامة على نظامنا الكوكبي.
    6. يبلغ عمر النصف للنواة المشعة 5 × 10 8 سنوات. بافتراض أن عينة من الصخور (على سبيل المثال، في كويكب) تجمدت بعد تشكل النظام الشمسي مباشرة، فما الجزء المتبقي من العنصر المشع تقريبًا في الصخر اليوم؟