Эксентрикии мадорҳои сайёраҳо
Вақте ки мо дар бораи сайёраҳо дар атрофи ситорагон фикр мекунем, тасаввуроте, ки аксар вақт ба ёдам меояд, роҳҳои даврашакли тоза ва устувор аст. Дар асл, аксари мадори сайёраҳо комилан даврашакл нестанд. Онҳо одатан эллипсҳо мебошанд - ба монанди доирае, ки дар як самт "дароз" шудааст. Меъёри он, ки эллипс то чӣ андоза "эллиптикӣ" аст, эксцентриситети мадор номида мешавад. Ин мафҳум содда ба назар мерасад, аммо он маъноҳои амиқ дорад: он ба тағирёбии масофаи сайёра аз ситорааш, тағирёбии суръати мадори он ва ҳатто ба иқлим ва қобилияти зисти он таъсир мерасонад.
Эксцентриситет чист?
Умуман, эксцентриситет (e) ададест, ки шакли мадорро тавсиф мекунад:
– e = 0 маънои онро дорад, ки мадор доираи комил аст.
– 0 < e < 1 маънои мадори эллиптикиро дорад (ин барои сайёраҳо маъмултарин аст). - e = 1 маънои мадори параболиро дорад (ҷисм як маротиба аз он ҷо мегузарад ва барнамегардад; масалан, баъзе ситораҳои думдор). - e > 1 маънои мадори гиперболиро дорад (ҷисм аз масофаи дур меояд ва сипас абадан дур мешавад).
Барои сайёраҳои системаи офтобӣ, арзиши e байни 0 ва камтар аз 1 аст, аз ин рӯ ҳамаи онҳо мадорҳои эллипсӣ доранд. Аммо, дараҷаи "эллиптикӣ"-и эллипс гуногун аст.
Эллипс, фокус, перигелий ва афелий
Мадори эллиптикӣ ду нуқтаи мушаххас дорад, ки фокусҳо номида мешаванд. Дар сурате, ки сайёрае дар атрофи Офтоб давр мезанад, Офтоб дар як фокус қарор дорад, на дар маркази эллипс. Аз ин рӯ, масофаи сайёра аз Офтоб дар тамоми мадори он тағйир меёбад.
Ду мавқеи муҳим дар мадор инҳоянд:
Перигелий: нуқтаи наздиктарини сайёра ба Офтоб
Афелион – дуртарин нуқтаи сайёра аз Офтоб
Чӣ қадаре ки эксцентриситет калон бошад, ҳамон қадар фарқияти масофа байни перигелий ва афелий зиёдтар аст.
Эксентрикӣ ва қонунҳои Кеплер
Эксентрикӣ мустақил нест. Он бо тарзи ҳаракати сайёраҳо мувофиқи Қонунҳои Кеплер, бахусус қонуни дуюм, алоқаманд аст: хати хаёлӣ, ки сайёра ва Офтобро мепайвандад, дар тӯли вақтҳои баробар масоҳатҳои баробарро фаро мегирад. Дар натиҷа, вақте ки сайёра дар наздикии перигелий қарор дорад, он тезтар ҳаракат мекунад; вақте ки он дар наздикии афелий қарор дорад, он сусттар ҳаракат мекунад. Ин мефаҳмонад, ки чаро "суръати мадор" барои мадори эллиптикӣ доимӣ нест.
Дар мадорҳои қариб даврашакл (e паст), тағйирот дар суръат ва масофа ба назар намерасад. Аммо барои мадорҳои эксцентрикӣ (e баландтар), фарқиятҳо метавонанд хеле назаррас бошанд.
Намунаҳои эксцентриситет дар системаи офтобӣ
Сайёраҳо дар системаи офтобӣ арзишҳои эксцентриситети гуногун доранд. Ин аст шарҳи умумӣ (рақамҳо метавонанд мудаввар карда шаванд):
– Зӯҳра: ба доира хеле наздик (e ~ 0,007)
– Замин: қариб даврашакл (e ~ 0,017)
– Миррих: байзашаклтар (e ~ 0,093)
– Уторид: эксцентриктарин сайёраҳо (e ~ 0,206)
Замин аксар вақт мадори "куравӣ" ҳисобида мешавад, аммо он ҳанӯз ҳам эллиптикӣ аст. Фарқияти масофаи Замин аз Офтоб байни перигелий ва афелий тақрибан чанд миллион километрро ташкил медиҳад. Гарчанде ки ин назаррас садо медиҳад, он танҳо чанд фоизи масофаи миёнаро ташкил медиҳад, аз ин рӯ таъсири он ба энергияи умумии офтобии қабулкардаи Замин дар муқоиса бо дигар омилҳо, ба монанди майли меҳвари он, нисбатан кам аст.
Эксентрикӣ ва фаслҳо дар Замин
Як тасаввуроти нодурусти маъмул ин аст, ки фаслҳои сол аз сабаби наздиктар шудани Замин ба Офтоб дар тобистон ва дуртар будани он дар зимистон ба вуҷуд меоянд. Дар асл, фаслҳо асосан аз рӯи майли меҳвари Замин (тақрибан 23,5°) муайян карда мешаванд, на аз рӯи эксцентриситети он.
Ҷолиб он аст, ки Замин дар асл тақрибан дар аввали моҳи январ, вақте ки Нимкураи Шимолӣ зимистонро аз сар мегузаронад, дар наздикии перигелий қарор дорад. Ин нишон медиҳад, ки масофа омили асосии муайянкунандаи фаслҳо нест. Бо вуҷуди ин, эксцентриситет то ҳол таъсири ночиз дорад: шиддати нури офтоб байни вақте ки Замин дар перигелий ва афелий аст, каме фарқ мекунад. Ин таъсир ҳамчун тағйироти ночиз дар тақсимоти энергияи офтобии қабулкардаи Замин дар тӯли сол намоён аст.
Чаро эксцентрикӣ метавонад тағйир ёбад?
Эксцентриситети мадор на ҳамеша доимӣ аст. Дар системаҳое, ки сайёраҳои зиёд доранд, кашиши ҷозиба байни сайёраҳо боиси тағйирёбии сусти мадорҳо мегардад. Дар миқёси замонӣ аз ҳазорҳо то миллионҳо сол, эксцентриситети Замин тағйиротеро аз сар мегузаронад, ки қисми давраҳои Миланкович мебошанд - як қатор тағйироти даврӣ дар параметрҳои мадор ва гардиши Замин, ки бо намунаҳои дарозмуддати иқлим, аз ҷумла давраҳои яхбандӣ, алоқаманданд.
Илова бар таъсири мутақобилаи байнисайёраҳо, наздикӣ ба дигар объектҳои азим, резонансҳои мадор ва таърихи ташаккули системаи сайёраҳо (масалан, бархӯрдҳо ё муҳоҷирати сайёраҳо) низ метавонанд ба эксцентриситет таъсир расонанд.
Эксцентрикӣ дар экзосайёраҳо: аз оромӣ то ҳадди ниҳоӣ
Вақте ки ситорашиносон кашф кардани экзосайёраҳо (сайёраҳои берун аз системаи офтобии мо)-ро оғоз карданд, онҳо муайян карданд, ки бисёре аз онҳо нисбат ба сайёраҳои худамон эксцентрикитҳои хеле калонтар доранд. Баъзе аз бузургҷуссаҳои газӣ, ки дар наздикии ситораҳои худ давр мезананд ("Муштариёни гарм"), мадори қариб даврашакл доранд, ки аз сабаби таъсири мадд, ки мадори онҳоро устувор мекунанд, аммо бисёр сайёраҳои дигар мадори хеле эллиптикӣ доранд.
Эксцентриситети баланд аксар вақт таърихи динамикии "сахт"-ро нишон медиҳад, масалан:
– таъсири мутақобилаи қавии ҷозиба байни сайёраҳо,
– халалдоршавӣ аз ситораҳои ҳамроҳ дар системаҳои ситораҳои дуӣ,
– ё бархӯрдҳо ва партофтани сайёраҳо ҳангоми ташаккули аввали система.
Мадорҳои эксцентрикӣ инчунин шароити муҳити зисти сайёраро шадидтар мекунанд: тағирёбии масофа то ситора боиси тағйироти назаррас дар ҳарорат ва шиддати радиатсияи дар тӯли мадор гирифташуда мегардад.
Таъсири эксцентриситет ба қобилияти зиндагӣ
Дар омӯзиши қобилияти зистпазирии сайёраҳо, эксцентриситет як параметри муҳим аст. Агар сайёра эксцентриситети калон дошта бошад, он метавонад чунин бошад:
– қисми мадори худро хеле наздик ба ситора (хеле гарм) мегузаронад,
– ва баъзеи дигар хеле дуранд (хеле сард).
Аммо, қобилияти зиндагӣ танҳо аз рӯи масофа муайян карда намешавад. Атмосфераи ғафс, уқёнусҳо ё механизмҳои гардиши гармӣ метавонанд ба устувории ҳарорат мусоидат кунанд. Сенарияҳое мавҷуданд, ки дар онҳо сайёраҳо бо эксцентриситетҳои мӯътадил метавонанд минтақаи муассири зиндагӣ дошта бошанд, хусусан агар истеъмоли миёнаи энергия оби моеъро дастгирӣ кунад ва атмосфера қодир бошад, ки гармиро тақсим кунад.
Аз тарафи дигар, эксцентрикҳои калон метавонанд тағйироти шадиди иқлимро ба вуҷуд оранд, ноустувории обу ҳаворо бадтар кунанд, нақшаҳои мавсимиро тағйир диҳанд ва ҳатто ба таъсири мутақобилаи мадд бо ситора таъсир расонанд, ки метавонад дохили сайёраро гарм кунад (гармшавии мадд) ё эволютсияи гардиши онро суръат бахшад.
Андозагирии эксцентриситет: аз куҷо астрономҳо медонанд?
Дар системаи офтобӣ, эксцентриситет бо мушоҳидаи мавқеи сайёраҳо дар тӯли вақт хеле дақиқ муайян карда мешавад. Барои сайёраҳои экзопланетӣ, усулҳои маъмул инҳоянд:
– Суръати радиалӣ: «ларзиши» ситораро аз сабаби кашиши сайёра чен мекунад; шакли каҷи сигнал метавонад эксцентриситетро ошкор кунад.
– Транзит: вақте ки сайёра аз пеши ситора мегузарад, давомнокӣ ва шакли транзит, инчунин маълумоти дигар, метавонанд дар бораи шакли мадор маълумот диҳанд.
– Тағйироти вақт: тағйирот дар вақти транзит (TTV) аз сабаби таъсири мутақобилаи байнисайёравӣ метавонад ба ошкор кардани параметрҳои мадор, аз ҷумла эксцентриситет, мусоидат кунад.
Ҳар қадар маълумоти бештар ҷамъ кунем, ҳамон қадар тахминҳои мо дар бораи эксцентриситет ва фаҳмиши мо аз динамикаи система беҳтар мешаванд.
Penutup
Эксцентриситети мадори сайёра як мафҳуми калидӣ барои фаҳмидани он аст, ки чаро мадорҳо на ҳамеша даврашакланд, чаро масофаи сайёра аз ситорааш тағйир меёбад ва чаро суръати сайёра дар тамоми мадори он доимӣ нест. Дар системаи офтобӣ, эксцентриситетҳои сайёраҳо нисбатан хурданд, ки динамикаи мадориро "ором" ба назар мерасонад. Аммо, бисёр сайёраҳои экзопланетӣ мадорҳои хеле эксцентрикии бештарро нишон медиҳанд, ки нишон медиҳад, ки эволютсияи системаҳои сайёра метавонад хеле мураккаб ва пур аз таъсири мутақобилаи драмавӣ бошад.
Бо дарки эксцентриситет, мо на танҳо геометрияи мадорҳоро меомӯзем, балки "таърихи" ҷозибаро, ки системаи сайёраро ташаккул медиҳад, мехонем ва арзёбӣ мекунем, ки чӣ гуна шакли мадор метавонад ба иқлим ва имконияти пайдоиши муҳити мусоид барои ҳаёт таъсир расонад.
