ساختار و سطح سیارات

از دهه­ی 1960 تا کنون، فضاپیماها اطلاعات بسیار زیادی را جمع­آوری کرده­اند. این فضاپیماها، یا از کنار یک جسم گذشته­اند، یا آن را دور زده­اند، و یا بر آن فرود آمده­اند. این روش مزیت زیادی نسبت به سایر رصدهای نجومی دارد؛ حتی می­توان از یک انقلاب یاد کرد، چرا که اجسام منظومه شمسی از یک جسم نجومی به یک جسم ژئوفیزیکی تبدیل شده­اند. بسیاری از شیوه­های مورد استفاده در شاخه­های گوناگون ژئوفیزیک، هم­اکنون در مطالعات سیاره­ای به­کار می­رود.

شکل میدان گرانشی یک سیاره و بی­نظمی­های این میدان، منعکس کننده­ی شکل، ساختار داخلی و توزیع جرم سیاره است. از سطح سیاره نیز می­توان به برخی اطلاعات پیرامون فرایندها و ساختار درونی آن دست یافت.

اختلالات پیش آمده در مدار یک ماهواره یا فضاپیما، به ما در مطالعه­ی ساختار درونی سیاره کمک می­کند. هرگونه انحراف از تقارن کروی، در میدان جاذبه­ی خارجی هویدا می‌شود.

تعریف IAU برای سیارات اظهار می­دارد که سیاره جسمی است که در تعادل هیدرواستاتیک قرار دارد. گرانی (Gravity) یک جسم، مواد آن­را به­سمت داخل می­کشد. اگر استحکام ماده بیش از فشار لایه­های فوقانی باشد، جسم در مقابل این کشش مقاومت می­کند. در اجسامی با قطر بیش از حدود 800 تا 1000 کیلومتر، گرانی می­تواند اجسام صخره­ای را به­شکل کروی درآورد. جسم­های کوچک­تر از این، شکلی نامنظم دارند. از طرف دیگر، اجسامی چون قمرهای یخی زحل نیز کروی هستند، چرا که یخ ساده­تر از سنگ تغییر شکل پیدا می­کند. تعادل هیدرواستاتیک به این معنی است که سطح جسم تقریباً از یک سطح هم­پتانسیل گرانشی پیروی می­کند. این موضوع، برای مثال، در زمین صادق است؛ چرا که سطح دریا بسیار به سطح هم­پتانسیل، موسوم به زمین­واره، نزدیک می­باشد. به­دلیل استحکام درونی صخره­ها، قاره­ها از سطح زمین­واره تا چند کیلومتر انحراف دارند. اما در مقایسه با قطر زمین، عوارض سطحی ناچیز است.

یک جسم دوار همیشه تخت می‌شود. مقدار این تخت­شدگی به سرعت چرخش و استحکام جسم بستگی دارد؛ طبیعی است که یک قطره­ی آب ساده­تر از سنگ تغییر شکل می­دهد. شکل یک جسم دوار را که در تعادل هیدرواستاتیک است می­توان از معادلات حرکت استخراج نمود. اگر سرعت چرخش آهسته باشد، شکل یک جسم مایع به­صورت بیضوی دوار خواهد بود که در آن، قطر کوچک­تر محور چرخش است.

منبع

کتاب مبانی ستاره‌شناسی (ترجمه کتاب Fundamental Astronomy)/ مؤلفان: هانو کارتونن و همکاران/ مترجم: غلامرضا شاه‌علی/ انتشارات شاه‌چراغ شیراز/ http://www.gshahali.ir/