Skip to main content
Global

12E: الخواتم والأقمار وبلوتو (تمارين)

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    197873

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

    لمزيد من الاستكشاف

    مقالات

    أقمار

    كارول، م. «تيتان: ما تعلمناه عن عالم جديد غريب.» علم الفلك (مارس 2010): 30. مراجعة لطيفة لنتائج مهمة كاسيني.

    إليوت، جيه. «ذا وارمينغ ويسبس أوف تريتون» السماء والتلسكوب (فبراير 1999): 42. حول قمر نبتون المثير للاهتمام.

    هايز، أ.، «أسرار من بحار تيتان». علم الفلك (أكتوبر 2015): 24. مراجعة جيدة لما نعرفه الآن وما يحيرنا بشأن البحيرات الهيدروكربونية في تيتان.

    جيويت، د.، وآخرون. «أغرب الأقمار الصناعية في النظام الشمسي.» ساينتفيك أمريكان (أغسطس 2006): 40. أقمار صغيرة غير منتظمة في النظام الشمسي الخارجي.

    لاكداوالا، E. «عوالم الجليد في الكوكب الحلقي». السماء والتلسكوب (يونيو 2009): 27. في مهمة كاسيني لاستكشاف إنسيلادوس وإيابتوس وأقمار أخرى.

    ماكنزي، د. «هل هناك حياة تحت الجليد؟» علم الفلك (أغسطس 2001): 32. حول الاستكشاف المستقبلي لأوروبا.

    روبرتسون، د. «أين يذهب المطر؟» السماء والتلسكوب (مارس 2013): 26. حول دورة طقس الميثان على تيتان وما تخبرنا به تجارب كاسيني.

    Scharf, C. «عالم المحيطات المظلمة.» السماء والتلسكوب (ديسمبر 2014): 20. المحيطات الجوفية في أوروبا وجانيميد وإنسيلادوس وتيتان.

    Showalter، M. «كيفية التقاط القمر (أو اثنين) من بلوتو.» مجلة علم الفلك (ديسمبر 2012): www.astrosociety.org/wp-conte... ab2012-106.pdf. حول اكتشاف أقمار صغيرة حول بلوتو، كتبها الشخص الذي اكتشف اثنين منها.

    سبنسر، جيه. «أقرب نظرة لغاليليو على آيو». السماء والتلسكوب (مايو 2001): 40.

    تالكوت، ر. «كاسيني تطير عبر ينابيع إنسيلادوس». علم الفلك (مارس 2009): 32.

    زيمرمان، ر. «هل يتدفق الميثان على تيتان؟» علم الفلك (فبراير 2014): 22. أفكار حول البحيرات والقنوات والمطر.

    بلوتو

    ستيرن، أ. «بلوتو: عن قرب وشخصي». علم الفلك (يوليو 2015): 22. ملخص جيد لتاريخ فهم بلوتو ومعرفتنا الحالية عشية لقاء نيو هورايزونز.

    ستيرن، أ. «استكشاف نظام بلوتو». علم الفلك (نوفمبر 2015): 24. مراجعة دقيقة لما تعلمه الفريق من تنزيلات البيانات القليلة الأولى من New Horizons.

    تومباو، سي. «كيف وجدت بلوتو»، فوز علم الفلك (مايو 2009): astrosociety.org/wp-content/u... /ab2009-23.pdf.

    الخواتم

    بيتي، جيه. «حلقات زحل المذهلة». السماء والتلسكوب (مايو 2013): 18. ملخص جيد من 7 صفحات لما نعرفه.

    بيرنز، ج.، وآخرون. «عوالم مرصعة بالجواهر». ساينتفيك أمريكان (فبراير 2002): 64. على الحلقات في جميع أنحاء النظام الشمسي.

    إليوت، ج.، وآخرون. «اكتشاف حلقات أورانوس». السماء والتلسكوب (يونيو 1977): 412.

    إسبوزيتو، إل. «الشكل المتغير لحلقات الكواكب». علم الفلك (سبتمبر 1987): 6.

    سوبل، د. «أسرار الخواتم». اكتشف (أبريل 1994): 86. يناقش أنظمة حلقات الكوكب الخارجي.

    تيسكارينو، إم. «رينغورلد ريفيشنز». السماء والتلسكوب (فبراير 2007): 32. نتائج كاسيني حول حلقات زحل.

    مواقع الويب

    ملحوظة: العديد من المواقع حول الكواكب والبعثات الكوكبية المدرجة في عوالم أخرى: تتضمن مقدمة النظام الشمسي والكواكب العملاقة أيضًا معلومات جيدة عن أقمار الكواكب.

    بعثة كاسيني إلى زحل: http://saturn.jpl.nasa.gov/ و www.esa.int/specials/كاسيني-... ens/index.html و ciclops.org

    أقمار المشتري، في JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/jupiter/moons

    أقمار نبتون، في JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/neptune/moons

    مهمة نيو هورايزونز: http://pluto.jhuapl.edu. يقدم أحدث نشرات الأخبار والصور من لقاء بلوتو، بالإضافة إلى الكثير من المعلومات الأساسية.

    بلوتو، في جيه بي إل: http://solarsystem.nasa.gov/planets/pluto

    أقمار زحل، في JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/saturn/moons

    أقمار أورانوس، في JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/uranus/moons

    تطبيقات

    يمكن أن يعرض لك تطبيقان يمكنك شراؤهما لأجهزة iPhone أو iPad مواقع وميزات قمري جوبيتر وزحل لأي تاريخ محدد:

    مقاطع فيديو

    أقمار مذهلة: https://www.youtube.com/watch?v=CQjZf2bW9XQ. فيديو ناسا 2016 عن الأقمار المثيرة للاهتمام في نظامنا الشمسي (4:16).

    بريث أوف إنسيلادوس: http://www.jpl.nasa.gov/video/details.php?id=846. فيلم JPL موجز لعام 2009 عن ينابيع إنسيلادوس (2:36).

    محادثة TED للدكتورة كارولين بوركو على إنسيلادوس: https://www.youtube.com/watch?v=TRQdHrGuVgI (3:26).

    تيتان: http://www.youtube.com/watch?v=iTrOFefYxFg. فيديو من الجامعة المفتوحة، مع مقابلات ورسوم متحركة وصور (8:11).

    بعثة أوروبا: http://www.jpl.nasa.gov/events/lectu...r=2016&month=2. 2016 يتحدث اثنان من علماء JPL عن خطط وكالة ناسا للقيام بمهمة إلى قمر المشتري، الذي قد يحتوي على محيط سائل تحت الأرض (1:26:22).

    مناظرة الكوكب العظيم: http://gpd.jhuapl.edu/debate/debateStream.php أو https://www.youtube.com/watch?v=RJ8EErV6-6Q. يناقش نيل دي جراس تايسون مارك سايكس حول كيفية وصف بلوتو، في عام 2008 (1:14:11).

    كيف قتلت بلوتو ولماذا حدث ذلك: http://www.youtube.com/watch?v=7pbj_llmiMg. 2011 محاضرة فلكية في وادي السيليكون بقلم مايكل براون حول «إنزال» بلوتو إلى كوكب قزم (1:27:13).

    البحث عن قلب بلوتو المتجمد: https://www.youtube.com/watch?v=jIxQXGTl_mo. إنتاج درامي من نيويورك تايمز عام 2016، يرويه دينيس أوفرباي (7:43).

    حلقات زحل المضطربة: https://www.youtube.com/watch?v=X5zcrEze8L4. 2013 حديث مارك شولتر في سلسلة محاضرات علم الفلك في وادي السيليكون (1:30:59).

    أنشطة المجموعة التعاونية

    1. تخيل أنه المستقبل البعيد ويمكن للبشر الآن السفر بسهولة بين الكواكب. مجموعتك هي وكالة سفر، مهمتها تصميم جولة صعبة حقًا لأقمار غاليليو لمجموعة من عشاق الرياضة. ما أنواع الأنشطة الممكنة في كل عالم؟ كيف يختلف تسلق الصخور في جانيميد، على سبيل المثال، عن تسلق الصخور على الأرض؟ (إذا قمت بتصميم نشاط لـ Io، فمن الأفضل أن تجلب معك حماية قوية جدًا من الإشعاع. لماذا؟)
    2. وبنفس روح النشاط السابق، اطلب من وكالتك تصميم جولة تتضمن أروع سبعة مشاهد من أي نوع على جميع الأقمار أو الحلقات التي يغطيها هذا الفصل. ما هي الوجهات التي لا ينبغي تفويتها والتي سيرغب السياح المستقبليون في زيارتها ولماذا؟ أي من المشاهد التي تختارها ستكون مذهلة إذا كنت على سطح القمر أو داخل الحلقة، والتي ستبدو مثيرة للاهتمام فقط من بعيد في الفضاء؟
    3. في هذا الفصل يمكننا تغطية عدد قليل فقط من عشرات الأقمار في النظام الشمسي الخارجي. باستخدام الإنترنت أو مكتبة كليتك، نظّم مجموعتك في فريق بحث واكتشف المزيد عن أحد الأقمار التي لم نغطيها بالتفصيل. تشمل الألعاب المفضلة لدينا ميراندا من أورانوس، مع سطح أحجية الصور المقطوعة؛ وميماس زحل، مع فوهة «الضربة القاضية» المسماة هيرشل؛ وإيابتوس زحل، الذي يختلف نصفي الكرة الأرضية فيه اختلافًا كبيرًا. قم بإعداد تقرير لجذب السياح إلى العالم الذي اخترته.
    4. في رواية بعنوان 2010، استمتع كاتب الخيال العلمي آرثر سي كلارك، المستوحى من المعلومات الواردة من المركبة الفضائية فوياجر، باقتراح شكل حياة تحت جليد يوروبا كان يتطور نحو الذكاء. لنفترض أن البعثات المستقبلية تجد بالفعل نوعًا من الحياة (ليس بالضرورة ذكيًا ولكن بالتأكيد على قيد الحياة) تحت جليد أوروبا - الحياة التي تطورت بشكل مستقل تمامًا عن الحياة على الأرض. اطلب من مجموعتك مناقشة تأثير مثل هذا الاكتشاف على نظرة البشرية لنفسها. ماذا يجب أن يكون موقفنا تجاه مثل هذا الشكل من أشكال الحياة؟ هل لدينا التزام بحمايته من التلوث بالميكروبات والفيروسات؟ أو، لاتخاذ موقف متطرف، هل يجب علينا القضاء عليها قبل أن تصبح قادرة على المنافسة مع حياة الأرض أو تلويث مستكشفينا بالكائنات الحية الدقيقة التي لسنا مستعدين للتعامل معها؟ من يجب أن يكون مسؤولاً عن اتخاذ مثل هذه القرارات؟
    5. وبنفس روح النشاط السابق، قد ترغب مجموعتك في مشاهدة فيلم الخيال العلمي Europa Report لعام 2013. حاول المنتجون تضمين العلم الجيد في تصوير ما سيكون عليه الحال بالنسبة لرواد الفضاء لزيارة قمر جوفيان. إلى أي مدى تعتقد مجموعتك أنهم فعلوا ذلك?
    6. كتب عدد من كتاب الخيال العلمي الحديث (خاصة أولئك الذين تلقوا تدريبًا في العلوم) قصصًا قصيرة تدور أحداثها على قمري المشتري وزحل. هناك قائمة موضوعية لقصص الخيال العلمي مع علم الفلك الجيد على http://www.astrosociety.org/scifi. يمكن لأعضاء مجموعتك البحث تحت عنوان «Jupiter» أو «Saturn» والعثور على قصة تهمك ثم الإبلاغ عنها إلى الفصل بأكمله.
    7. اعملوا معًا لوضع قائمة بجميع الأسباب التي تجعل من الصعب إرسال مهمة إلى بلوتو. ما هي التنازلات التي كان يجب تقديمها حتى تكون مهمة New Horizons ميسورة التكلفة؟ كيف يمكنك تصميم مهمة ثانية لمعرفة المزيد عن نظام بلوتو؟
    8. طلبت وكالة ناسا من مجموعتك الخروج بمهمة واحدة أو أكثر للتعرف على أوروبا. راجع ما نعرفه عن هذا القمر حتى الآن ثم صمم مهمة روبوتية تجيب على بعض الأسئلة التي لدينا. يمكنك أن تفترض أن الميزانية ليست عاملاً، ولكن يجب أن تكون أدواتك واقعية. (ضع في اعتبارك أن أوروبا باردة وبعيدة عن الشمس.)
    9. تخيل أن مجموعتك هي أول حفلة هبوط على بلوتو (دعونا نأمل أن تتذكر إحضار ملابس داخلية طويلة!). تهبط في مكان يمكن رؤية تشارون فيه في السماء وتراقب تشارون لمدة أسبوع واحد على الأرض. وصف الشكل الذي سيبدو عليه Charon خلال ذلك الأسبوع. الآن يمكنك نقل معسكرك إلى نصف الكرة الأرضية المقابل لبلوتو. كيف سيبدو Charon هناك خلال الأسبوع؟
    10. عندما قرر الاتحاد الفلكي الدولي (IAU) في عام 2006 أن بلوتو يجب أن يُطلق عليه كوكب قزم وليس كوكبًا، فقد وضعوا ثلاثة معايير يجب أن يستوفيها العالم حتى يُطلق عليه كوكب. يجب أن تستخدم مجموعتك الإنترنت للعثور على هذه المعايير. أي منهم لم يلتقي بلوتو؟ اقرأ قليلاً عن رد الفعل على قرار IAU بين علماء الفلك والجمهور. كيف يشعر أعضاء مجموعتك حيال تصنيف بلوتو الجديد؟ (بعد مناقشتها داخل المجموعة، قد ترغب في مشاهدة فيديو The Great Planet Debate الموصى به في «لمزيد من الاستكشاف».)

    مراجعة الأسئلة

    1. من ماذا تتكون أقمار الكواكب الخارجية، وكيف يختلف تكوينها عن تكوين قمرنا؟
    2. قارن جيولوجيا كاليستو وجانيميد وتيتان.
    3. ما هو الدليل على وجود محيط مائي سائل في أوروبا، ولماذا هذا مثير للاهتمام للعلماء الذين يبحثون عن حياة خارج كوكب الأرض؟
    4. اشرح مصدر الطاقة الذي يعمل على تشغيل براكين Io.
    5. قارن خصائص الغلاف الجوي لتيتان بخصائص الغلاف الجوي للأرض.
    6. كيف تم اكتشاف بلوتو؟ لماذا استغرق الأمر وقتًا طويلاً للعثور عليه؟
    7. كيف تتشابه تريتون وبلوتو؟
    8. وصف ومقارنة حلقات زحل وأورانوس، بما في ذلك أصولها المحتملة.
    9. لماذا لم يتم رصد حلقات أورانوس مباشرة من التلسكوبات على الأرض على الأرض؟ كيف تم اكتشافها؟
    10. ضع قائمة بثلاثة اختلافات رئيسية على الأقل بين بلوتو والكواكب الأرضية.
    11. أظهرت صور تلسكوب هابل الفضائي لبلوتو في عام 2002 نقطة مضيئة وبعض المناطق المظلمة المحيطة بها. الآن بعد أن حصلنا على صور نيو هورايزونز عن قرب، ما هي المنطقة المشرقة الكبيرة على بلوتو؟
    12. حلقة E الخاصة بزحل واسعة ورقيقة وبعيدة عن زحل. إنها تتطلب جزيئات جديدة للحفاظ على نفسها. ما هو مصدر جزيئات الحلقة الإلكترونية الجديدة؟

    أسئلة الفكر

    1. لماذا تعتقد أن الكواكب الخارجية لديها مثل هذه الأنظمة الواسعة من الحلقات والأقمار، في حين أن الكواكب الداخلية لا تفعل ذلك؟
    2. كانت Ganymede و Callisto أول كائنات جليدية تمت دراستها من وجهة نظر جيولوجية. لخص الاختلافات الرئيسية بين جيولوجيتها وجيولوجيا الكواكب الأرضية الصخرية.
    3. قارن خصائص البراكين على Io بخصائص البراكين الأرضية. أعط ما لا يقل عن اثنين من أوجه التشابه واختلافين.
    4. هل تتوقع العثور على المزيد من الفوهات الصدمية على Io أو Callisto؟ لماذا؟
    5. لماذا من غير المحتمل أن يسافر البشر إلى إيو؟ (تلميح: راجع المعلومات حول الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري في الكواكب العملاقة.)
    6. لماذا تفترض أن حلقات زحل مصنوعة من جزيئات مشرقة، في حين أن الجسيمات في حلقات أورانوس ونبتون سوداء؟
    7. لنفترض أنك أزلت بأعجوبة كل أقمار زحل. ماذا سيحدث لخواتمها؟
    8. لدينا الكثير من الصور الجيدة لأقمار المشتري وزحل الكبيرة من مهمات المركبات الفضائية غاليليو وكاسيني (راجع موقع Planetary Photojournal التابع لناسا، على http://photojournal.jpl.nasa.gov، للاطلاع على التنوع). الآن بعد أن ذهبت مهمة نيو هورايزونز إلى بلوتو، لماذا ليس لدينا العديد من الصور الجيدة لجميع جوانب بلوتو وشارون؟
    9. في فيلم حرب النجوم «حرب النجوم الحلقة السادسة: عودة الجيداي»، تدور معركة رئيسية على «قمر الغابة» المأهول «إندور»، والذي يُفترض أنه يدور حول كوكب عملاق غازي. من خلال ما تعلمته عن كواكب وأقمار النظام الشمسي، لماذا سيكون هذا الوضع غير عادي؟

    اكتشاف نفسك

    1. ما هي الفترة المدارية الأطول: قمر على بعد مليون كيلومتر من مركز المشتري، أو قمر على بعد مليون كيلومتر من مركز الأرض؟ لماذا؟
    2. ما مدى قرب مركبة فضائية من أورانوس للحصول على نفس الدقة كما في المثال باستخدام كاميرا ذات دقة زاوية تبلغ 2 arcsec؟
    3. تمتد حلقات زحل A و B و C من 75,000 إلى 137,000 كم من مركز الكوكب. استخدم قانون كيبلر الثالث لحساب الفرق بين المدة التي يستغرقها جسيم عند الحافة الداخلية وجسيم عند الحافة الخارجية لنظام الحلقات الثلاث ليدور حول الكوكب.
    4. استخدم المعلومات الواردة في الملحق G لحساب ما قد تزنه على قمر تيتان وإيو وأورانوس ميراندا.
    5. يبلغ متوسط مسافة إنسيلادوس من زحل 238000 كم؛ متوسط مسافة تيتان من زحل هو 1.222.000 كم. ما المدة التي يستغرقها تيتان للدوران حول زحل مقارنة بكوكب إنسيلادوس؟