Skip to main content
Global

14.1: النيازك

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    197603

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

    أهداف التعلم

    في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:

    • اشرح ما هو النيزك ولماذا يمكن رؤيته في سماء الليل
    • وصف أصول زخات النيازك

    كما رأينا في المذنبات والكويكبات: حطام النظام الشمسي، تتبخر الجليد في المذنبات عندما تقترب من الشمس، وترش معًا ملايين الأطنان من الصخور والغبار في النظام الشمسي الداخلي. هناك أيضًا غبار من الكويكبات التي اصطدمت وتكسرت. الأرض محاطة بهذه المادة. عندما تدخل كل من جزيئات الغبار أو الصخور الكبيرة إلى الغلاف الجوي للأرض، فإنها تخلق مسارًا ناريًا قصيرًا؛ يُطلق على هذا غالبًا اسم النجم الشهاب، ولكنه يُعرف جيدًا باسم النيزك.

    مراقبة النيازك

    النيازك هي جزيئات صلبة صغيرة تدخل الغلاف الجوي للأرض من الفضاء بين الكواكب. نظرًا لأن الجسيمات تتحرك بسرعة عدة كيلومترات في الثانية، فإن الاحتكاك بالهواء يبخرها على ارتفاعات تتراوح بين 80 و 130 كيلومترًا. تتلاشى ومضات الضوء الناتجة في غضون بضع ثوانٍ. حصلت هذه «النجوم المشتعلة» على اسمها لأن أبخرتها المضيئة تبدو في الليل مثل النجوم التي تتحرك بسرعة عبر السماء. لكي يكون النيزك مرئيًا، يجب أن يكون على بعد حوالي 200 كيلومتر من الراصد. في ليلة مظلمة نموذجية خالية من القمر، يمكن لمراقب التنبيه رؤية نصف دزينة من النيازك في الساعة. هذه النيازك المتفرقة - تلك غير المرتبطة بزخات النيازك (الموضحة في القسم التالي) - هي أحداث عشوائية. في جميع أنحاء الأرض، يبلغ إجمالي عدد النيازك الساطعة بما يكفي لتكون مرئية حوالي 25 مليونًا يوميًا.

    يتم إنتاج النيزك النموذجي بواسطة جسيم كتلته أقل من 1 جرام - لا يزيد حجمه عن حبة البازلاء. كيف يمكننا رؤية مثل هذا الجسيم الصغير؟ يأتي الضوء الذي تراه من منطقة أكبر بكثير من الغاز الساخن المتوهج المحيط بهذه الحبوب الصغيرة من المواد بين الكواكب. نظرًا لسرعته العالية، فإن الطاقة في نيزك بحجم حبة البازلاء تعادل طاقة قذيفة المدفعية التي تُطلق على الأرض، لكن هذه الطاقة منتشرة عالياً في الغلاف الجوي للأرض. (عندما تصطدم هذه المقذوفات الصغيرة بجسم خالٍ من الهواء مثل القمر، فإنها تصنع حفرًا صغيرة وتسحق السطح بشكل عام.)

    إذا ضرب جسيم بحجم كرة الجولف غلافنا الجوي، فإنه ينتج مسارًا أكثر إشراقًا يسمى كرة النار (الشكل\(\PageIndex{1}\)). تتمتع قطعة بحجم كرة البولينج بفرصة معقولة للنجاة من دخولها الناري إذا لم تكن سرعة اقترابها عالية جدًا. تُقدر الكتلة الإجمالية للمواد النيزكية التي تدخل الغلاف الجوي للأرض بحوالي 100 طن يوميًا (وهو ما يبدو كثيرًا إذا تخيلت أنها تسقط كلها في مكان واحد، ولكن تذكر أنها منتشرة في جميع أنحاء سطح كوكبنا).

    بديل
    الشكل:\(\PageIndex{1}\) كرة نارية. عندما تصطدم قطعة أكبر من المواد الكونية بالغلاف الجوي للأرض، فإنها يمكن أن تصنع كرة نارية مشرقة. تم التقاط هذه الصورة النيزكية بفاصل زمني في أبريل 2014 في مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمتر/دون المليمتر (ALMA). ينتج المسار المرئي من الغاز المحترق حول الجسيم.

    في حين أنه من الصعب التقاط صور للكرات النارية وغيرها من النيازك باستخدام التصوير الفوتوغرافي الثابت، فمن السهل التقاط حركة هذه الأشياء على الفيديو. تحتفظ American Meteor Society بموقع ويب يمكن لأعضائها مشاركة مقاطع الفيديو هذه عليه.

    زخات نيزك

    ترتبط العديد - وربما معظمها - من النيازك التي تضرب الأرض بمذنبات معينة. لا تزال بعض هذه المذنبات الدورية تعود إلى وجهة نظرنا؛ بينما انهار البعض الآخر منذ فترة طويلة، ولم يتبق سوى أثر من الغبار وراءه. تحتفظ جزيئات الغبار من مذنب معين بمدار موطنها تقريبًا، وتستمر في التحرك معًا عبر الفضاء ولكنها تنتشر فوق المدار بمرور الوقت. عندما تعبر الأرض، في رحلاتها حول الشمس، مثل هذا التيار الغباري، نرى انفجارًا مفاجئًا لنشاط النيزك الذي يستمر عادة عدة ساعات؛ مثل هذا الحدث يسمى دش النيزك.

    تتحرك جزيئات الغبار والحصى التي تنتج زخات نيزك معًا في الفضاء قبل أن تواجه الأرض. وهكذا، عندما ننظر إلى الغلاف الجوي، يبدو أن مساراتهم الموازية تأتي نحونا من مكان في السماء يسمى المشع. هذا هو الاتجاه في الفضاء الذي يبدو أن تيار النيزك يتباعد منه، تمامًا كما يبدو أن مسارات السكك الحديدية الطويلة تتباعد عن بقعة واحدة في الأفق (الشكل\(\PageIndex{2}\)). غالبًا ما يتم تحديد زخات النيازك بواسطة الكوكبة التي يقع فيها هذا الإشعاع: على سبيل المثال، يتألق دش نيزك بيرسيد في كوكبة بيرسيوس. ولكن من المحتمل أن ترى نيزك الاستحمام في أي مكان في السماء، وليس فقط في كوكبة الإشعاع. يتم تلخيص خصائص بعض زخات النيازك الأكثر شهرة في الجدول\(\PageIndex{1}\).

    بديل
    الشكل\(\PageIndex{2}\) المشع لدش النيزك. تتباعد مسارات النيازك عن نقطة في المسافة، تمامًا كما يبدو أن خطوط السكك الحديدية الموازية الطويلة تفعل ذلك.
    الجدول: زخات النيازك السنوية\(\PageIndex{1}\) الرئيسية
    اسم الدش تاريخ الحد الأقصى كائن أصلي مرتبط فترة كوميت (سنوات)
    \ (\ PageIndex {1}\) اسم دش دش الشهب السنوي الرئيسي">Quadrantid \ (\ PageIndex {1}\) موعد زخات النيزك السنوية الرئيسية «>3—4 يناير \ (\ pageIndex {1}\) الجسم الأصلي المرتبط بزخات الشهب السنوية الرئيسية">2003EH (الكويكب) \ (\ PageIndex {1}\) فترة المذنب السنوية الرئيسية (سنوات) «>—
    \ (\ PageIndex {1}\) اسم دش دش الشهب السنوي الرئيسي">Lyrid \ (\ PageIndex {1}\) موعد زخات النيزك السنوية الرئيسية «>22 أبريل \ (\ PageIndex {1}\) الجسم الرئيسي المرتبط بزخات الشهب السنوية «>Comet Thatcher \ (\ PageIndex {1}\) فترة المذنب السنوية الرئيسية (سنوات) «>415
    \ (\ PageIndex {1}\) اسم دش دش الشهب السنوي الرئيسي">Eta Aquarid \ (\ PageIndex {1}\) موعد زخات النيزك السنوية الرئيسية «>4—5 مايو \ (\ PageIndex {1}\) الجسم الرئيسي المرتبط بزخات النيزك السنوية «>Comet Halley \ (\ PageIndex {1}\) فترة المذنب السنوية الرئيسية (سنوات) «>76
    \ (\ PageIndex {1}\) اسم دش الشهب السنوي الرئيسي">Delta Aquarid \ (\ PageIndex {1}\) موعد زخات النيزك السنوية الرئيسية «>29-30 يوليو \ (\ PageIndex {1}\) الجسم الأم المرتبط بظاهرة الشهب السنوية الرئيسية «>Comet Machholz \ (\ PageIndex {1}\) فترة المذنب السنوية الرئيسية (سنوات) «>—
    \ (\ PageIndex {1}\) اسم دش دش الشهب السنوي الرئيسي">Perseid \ (\ PageIndex {1}\) موعد زخات النيزك السنوية الرئيسية «>11-12 أغسطس \ (\ pageIndex {1}\) الجسم الأصلي المرتبط بمرشات النيزك السنوية الرئيسية «>Comet Swift-Tuttle \ (\ pageIndex {1}\) فترة المذنب السنوية الرئيسية (سنوات) «>133
    \ (\ PageIndex {1}\) اسم دش دش الشهب السنوي الرئيسي">Orionid \ (\ PageIndex {1}\) تاريخ زخات النيزك السنوية الرئيسية «>20-21 أكتوبر \ (\ PageIndex {1}\) الجسم الرئيسي المرتبط بزخات النيزك السنوية «>Comet Halley \ (\ PageIndex {1}\) فترة المذنب السنوية الرئيسية (سنوات) «>76
    \ (\ PageIndex {1}\) اسم دش الشهب السنوي الرئيسي">برج الثور الجنوبي \ (\ PageIndex {1}\) موعد زخات النيزك السنوية الرئيسية «>31 أكتوبر \ (\ pageIndex {1}\) الجسم الأصلي المرتبط بمرشات النيزك السنوية الرئيسية «>Comet Encke \ (\ PageIndex {1}\) فترة المذنب السنوية الرئيسية (سنوات) «>3
    \ (\ PageIndex {1}\) اسم دش الشهب السنوي الرئيسي">Leonid \ (\ PageIndex {1}\) موعد زخات النيزك السنوية الرئيسية «>16-17 نوفمبر \ (\ PageIndex {1}\) الجسم الرئيسي المرتبط بزخات الشهب السنوية «>Comet Tempel-Tuttle \ (\ pageIndex {1}\) فترة المذنب السنوية الرئيسية (سنوات) «>33
    \ (\ PageIndex {1}\) اسم دش دش الشهب السنوي الرئيسي">Geminid \ (\ PageIndex {1}\) موعد زخات النيزك السنوية الرئيسية «>13 ديسمبر \ (\ pageIndex {1}\) الجسم الأصلي المرتبط بزخات الشهب السنوية الرئيسية «>Phaethon (الكويكب) \ (\ pageIndex {1}\) فترة المذنب السنوية الرئيسية (سنوات)» style="text-align:dustry; ">1.4

    لا يتم دائمًا توزيع الغبار النيزكي بالتساوي على طول مدار المذنب، لذلك خلال بعض السنوات يتم رؤية المزيد من النيازك عندما تتقاطع الأرض مع تيار الغبار، وفي سنوات أخرى أقل. على سبيل المثال، يرتبط التوزيع المتكتل جدًا بشهب ليونيد، التي أسفرت في عام 1833 ومرة أخرى في عام 1866 (بعد فترة 33 عامًا - فترة المذنب) عن أروع زخات المطر (تسمى أحيانًا عواصف النيزك) التي تم تسجيلها على الإطلاق (الشكل\(\PageIndex{3}\)). خلال عاصفة ليونيد في 17 نوفمبر 1866، لوحظ ما يصل إلى مائة نيزك في الثانية في بعض المواقع. لم يكن دش ليونيد في عام 2001 بهذه الكثافة، لكنه بلغ ذروته بحوالي ألف نيزك في الساعة - واحد كل بضع ثوان - يمكن ملاحظته من أي موقع مشاهدة مظلم.

    بديل
    شخصية\(\PageIndex{3}\) ليونيد نيزك ستورم. لوحة تصور زخات النيزك الكبيرة أو العاصفة عام 1833، وتظهر مع القليل من الترخيص الفني.

    عرض النيزك السنوي الأكثر موثوقية هو دش Perseid، الذي يظهر كل عام لمدة ثلاث ليال تقريبًا بالقرب من 11 أغسطس. في حالة عدم وجود ضوء القمر الساطع، يمكنك رؤية نيزك واحد كل بضع دقائق أثناء دش بيرسيد النموذجي. يقدر علماء الفلك أن الكتلة الإجمالية للجسيمات في سرب بيرسيد تبلغ ما يقرب من مليار طن؛ يجب أن يكون للمذنب الذي أدى إلى ظهور الجسيمات في هذا السرب، المسمى Swift-Tuttle، في الأصل هذا القدر من الكتلة على الأقل. ومع ذلك، إذا كانت كتلته الأولية مماثلة للكتلة المقاسة للمذنب هالي، فإن Swift-Tuttle كانت ستحتوي على عدة مئات من المليارات من الأطنان، مما يشير إلى أن جزءًا صغيرًا جدًا فقط من مادة المذنبات الأصلية يبقى في تيار النيزك.

    تحتوي أكاديمية كاليفورنيا للعلوم على دليل رسوم متحركة قصير حول «كيفية مراقبة دش النيزك».

    لم ينجو أي نيزك من الطيران عبر الغلاف الجوي وتم استرداده للتحليل المختبري. ومع ذلك، هناك طرق أخرى للتحقيق في طبيعة هذه الجسيمات وبالتالي الحصول على نظرة ثاقبة إضافية للمذنبات التي اشتقت منها. يُظهر تحليل مسارات طيران النيازك أن معظمها خفيف جدًا أو مسامي، وكثافتها عادة أقل من 1.0 جم/سم 3. إذا قمت بوضع كتلة بحجم قبضة اليد من مادة النيزك على طاولة في جاذبية الأرض، فقد تنهار تحت وزنها.

    تتفكك جزيئات الضوء هذه بسهولة شديدة في الغلاف الجوي، مما يفسر فشل حتى النيازك الكبيرة نسبيًا في الوصول إلى الأرض. يبدو أن غبار المذنب رقيق وغير مهم إلى حد ما. استخدمت بعثة ستاردست التابعة لناسا مادة خاصة تسمى الأيروجيل لجمع هذه الجسيمات. يمكننا أيضًا استنتاج ذلك من جزيئات المذنبات الصغيرة المستردة في الغلاف الجوي للأرض باستخدام طائرات تحلق على ارتفاع عال (انظر الشكل\(13.3.4\)). لا يمكن لهذا الزغب، بطبيعته، الوصول إلى سطح الأرض سليمًا. ومع ذلك، فإن المزيد من الأجزاء الكبيرة من الكويكبات تصل إلى مختبراتنا، كما سنرى في القسم التالي.

    الاستحمام مع النجوم

    تعتبر مراقبة زخات النيازك واحدة من أسهل أنشطة علم الفلك وأكثرها متعة للمبتدئين (الشكل). أفضل ما في الأمر هو أنك لست بحاجة إلى تلسكوب أو مناظير - في الواقع، ستعيق طريقك بشكل إيجابي. ما تحتاجه هو موقع بعيد عن أضواء المدينة، مع رؤية خالية من العوائق لأكبر قدر ممكن من السماء. في حين أن الخطوط الساطعة القصيرة في السماء التي صنعتها النيازك الفردية يمكن، نظريًا، إرجاعها إلى نقطة مشعة (كما هو موضح في الشكل)، فإن موجات الضوء السريعة التي تمثل نهاية النيزك يمكن أن تحدث في أي مكان فوقك.

    بديل
    الشكل: دش\(\PageIndex{4}\) نيزك بيرسايد. يُظهر هذا التعرض الثاني والعشرون نيزكًا خلال زخات نيزك بيرسيد عام 2015.

    مفتاح مراقبة زخات النيازك ليس تقييد مجال رؤيتك، ولكن الاستلقاء ومسح السماء في حالة تأهب. حاول اختيار دش جيد (انظر القائمة في الجدول) وليلة لن يكون فيها القمر مشرقًا في الوقت الذي تراقبه. سوف يقف القمر وأضواء الشوارع والمصابيح الأمامية للمركبات والمصابيح الساطعة وشاشات الهاتف الخلوي والكمبيوتر اللوحي في طريقك لرؤية خطوط النيزك الخافتة.

    سترى المزيد من النيازك بعد منتصف الليل، عندما تكون في نصف الكرة الأرضية المواجه للأمام - في اتجاه ثورة الأرض حول الشمس. قبل منتصف الليل، تراقب من «الجانب الخلفي» للأرض، وستكون النيازك الوحيدة التي تراها هي تلك التي سافرت بسرعة كافية لمواكبة الحركة المدارية للأرض.

    عندما تبتعد عن جميع الأضواء، امنح عينيك حوالي 15 دقيقة حتى «تتكيف مع الظلام» - أي حتى ينفتح بؤبؤ عينيك قدر الإمكان. (هذا التكيف هو نفس الشيء الذي يحدث في السينما المظلمة. عندما تدخل لأول مرة، لا يمكنك رؤية أي شيء، ولكن في النهاية، عندما يفتح تلاميذك على نطاق أوسع، يمكنك الرؤية بوضوح شديد من خلال الضوء الخافت للشاشة - وتلاحظ كل الفشار المسكوب على الأرض.)

    يجد مراقبو النيزك المخضرمون تلًا أو حقلًا مفتوحًا ويحرصون على إحضار ملابس دافئة وبطانية وترمس من القهوة الساخنة أو الشوكولاتة معهم. (من الجيد أيضًا اصطحاب شخص تستمتع بالجلوس معه في الظلام.) لا تتوقع مشاهدة الألعاب النارية أو عرض الليزر: زخات النيازك هي ظاهرة خفية، ومن الأفضل التعامل معها بالصبر الذي يعكس حقيقة أن بعض الغبار الذي تشاهده يحترق ربما يكون قد تجمع لأول مرة في المذنب الأصلي منذ أكثر من 4.5 مليار سنة، بينما كان النظام الشمسي يتشكل للتو.

    المفاهيم الأساسية والملخص

    عندما يضرب جزء من الغبار بين الكواكب الغلاف الجوي للأرض، فإنه يحترق لتكوين نيزك. تنتج تيارات جزيئات الغبار التي تنتقل عبر الفضاء معًا زخات نيزك، حيث نرى النيازك تتباعد عن بقعة في السماء تسمى إشعاع الدش. تتكرر العديد من زخات النيازك كل عام وترتبط بمذنبات معينة تركت الغبار وراءها عند اقترابها من الشمس وتبخر الجليد (أو تتكسر إلى قطع أصغر).

    مسرد المصطلحات

    نيزك
    قطعة صغيرة من المادة الصلبة تدخل الغلاف الجوي للأرض وتحترق، وتسمى عمومًا نجمة الرماية لأنها يُنظر إليها على أنها ومضة صغيرة من الضوء
    دش نيزك
    يبدو أن العديد من النيازك تشع من نقطة واحدة في السماء؛ تنتج عندما تمر الأرض عبر تيار غبار المذنبات