دوران تفاضلي

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

في علم الفلك يحدث الدوران التفاضلي عندما تتحرك اجزاء مختلفة من جسم ما يدور حول نفسة بسرعات زاوية مختلفة في خطوط العرض المختلفة ، او في خط الاستواء او في عمق الجسم نفسة. وهذا يدل على أنه جسم غازي او مائع ، وينطبق ذلك على احزمة الغاز والغبار الكوني او مايطلق علية القرص المزود . وفي النظام الشمسي ينطبق ذلك على الشمس والكواكب الغازية ،زحل ، المشتري، اورانوس ، ونبتون

الشمس[عدل]

-اداة الكلف الشمسي لكرستوفر (طبعت بين 1626-1630)

في عام 1610 راقب غاليليو بقع الشمس وقام بحساب معدل دوران الشمس حول نفسها ، وفي عام 1630 اشار العالم كريستوف شاينر

الدوران الداخلي للشمس يظهر دوران تفاضلي في الطبقة الخارجية لمنطقة الحمل الدوران منتظم تقريبا في مركز منطقة الإشعاع، ويسمى التحول بين هذه المناطق خط السرعة

ان للشمس فترة دوران مختلفة ، ولاحظ ان فترة دوران القطبين تختلف عن خط الاستواء. [1]

رسم للكلف الشمسي
  • دوران الشمس
صورة توضح دوران الشمس (الصورة مأخوذة من ناسا).

يتميز دوران الشمس بالتغير تبعاُ للعرض الجغرافي لأن الشمس مكونة من بلازما غازية. ويلاحظ أن نسبة الدوران تكون الأعلى عند خط الاستواء الشمسي (خط العرض φ=0o) وتقل هذه السرعة كلما ازداد خط العرض. ويصف الدوران التفاضلي للشمس من خلال المعادلة التالية:

حيث:

ω : السرعة الزاوية وتقدر بالدرجة/يوم

φ: خط العرض الشمسي، يقدر بالدرجة

A,B,C : ثوابت فيزيائية

تختلف قيمة الثوابت A،B،C تبعاً لطريقة المستخدمة في القياس، والفترة الزمية المدروسة.[2] تعطى القيم المتوسطة المقبولة لهذه الثوابت حالياً كالتالي:[3]

A= 14.713 deg/day ± 0.0491
B= –2.396 deg/day ± 0.188
C= –1.787 deg/day ± 0.253

الكواكب الغازية[عدل]

بما  أن الكواكب الغازية غير صلبة، فإن الغلاف الجوي العلوي يخضع لدوران تفاضلي. فتكون فترة دوران الغلاف الجوي في المنطقة القطبية في العادة أطول منها في المنطقة الاستوائية. في كوكب المشتري تكون فترة دوران الغلاف الجوي في المنطقة القطبية أطول بخمس دقائق منها في المنطقة الاستوائية

يبين الشكل الحركة التناوبية بين حزم طبقات الغيوم.

حتى حركة السحب في الكوكب تتداخل وتتجة في اتجاهات مختلفة ويصعب حساب حركة الدوران بدقة. . تستخدم ثلاث أنظمة من الأطر المرجعية وخصوصاً عند الحاجة للتمثيل البياني لحركة الغلاف الجوي. يطبق النظام الأول من خط العرض 10 شمالاً إلى الخط 10 جنوباً وينتج عنه الفترة اليومية الأقصر للكوكب وتبلغ وفق هذا النظام 9 ساعة و50 دقيقة و30 ثانية. أما النظام الثاني فيشمل جميع خطوط العرض من الشمال إلى الجنوب وينتج فترة 9 ساعة و55 دقيقة و40.6 ثانية. أما النظام الثالث فعرف بواسطة علم الفلك الكاشوفي ويتوافق مع دوران الغلاف المغناطيسي، وفترة دورانه هي الفترة الرسمية لدوران المشتري.[4]

حركة التزويد في القرص المزود[عدل]

رسم تخيلي لقرص مزود حول نجم ثنائي يجذب مادة من النجم القرين

يدور قرص من الغاز والغبار حول الجسم المركزي ليس بسرعة متساوية وإنما تختلف السرعات للغاز في الجزء الداخلي من القرص عن سرعة الأجزاء في الأطراف. وطبقا قوانين كبلر تدور أجزاء الغاز القريبة من الجسم المركزي أسرع وينتج عن ذلك احتكاك بين جزيئات الغاز وبعضها. ينتج بالتالي عن هذا الاحتكاك تكون الدوامات وتصادم بين الجسيمات وتسقط بعضها بفعل الجاذبية على الجسم المركزي ، بذلك تزداد كتلة الجسم المركزي شيئا فشيئا.

أثناء تلك العملية فالجسيم لا بد وأن ينقل زخمه الزاوي إلى الخارج طبقا لقانون انحفاظ الزخم الزاوي ، ويتم ذلك باعطائه زخمه الزاوي لأحد الجسيمات في القرص فيتخذ الجسيم المكتسب للزخم الزاوي مدارا أكبر في القرص مبتعدا عن الجسم المركزي. (هذا أحد تفسيرات تكون أذرعة حلزونية للمجرات حول حوصلة مجرة).

وإذا كان الغاز في القرص قليل التأين فتنشأ عن حركة الأيونات مجالات مغناطيسية تؤثر على حركة الأيونات. وتختلط تأثيرات المغناطيسية الدوارة مع الاحتكاكات الناتجة من الدوامات مما يجعل بعض الجسيمات بسقط على الجسم المركزي وتزيد من كتلته. والنظرية التي تصف حركة البلازما في مجال مغناطيسي نجدها في ديناميكا الموائع المغناطيسية. [5][6][7] .[8]

فترة التناوب والدوران التفاضلي[عدل]

في الجدول يظهر تأثير الدوارن التفاضلي على فترة التناوب للكوكب. في الكواكب الصخرية الفترة ثابتة ، والوضع مختلف بالنسبة للنجوم ومنها الشمس والكواكب الغازية .

الجرم فترة التناوب
الشمس 25.379995 يوماً (استوائي)[9][10]
35 days (خطوط العرض العلوية)
25ᵈ 9ʰ 7ᵐ 11.6ˢ
35ᵈ
عطارد 58.6462 يوماً[11] 58ᵈ 15ʰ 30ᵐ 30ˢ
الزهرة –243.0187 يوماً[11][12] −243ᵈ 0ʰ 26ᵐ
الأرض 0.99726968 يوماً[11][13] 0ᵈ 23ʰ 56ᵐ 4.0910ˢ
القمر 27.321661 يوماً[14]
(متزامن مع الأرض)
27ᵈ 7ʰ 43ᵐ 11.5ˢ
المريخ 1.02595675 يوماً[11] 1ᵈ 0ʰ 37ᵐ 22.663ˢ
سيريس (كوكب قزم) 0.37809 يوماً[15] 0ᵈ 9ʰ 4ᵐ 27.0ˢ
المشتري 0.4135344 يوماً (داخلي استوائي)[16]
0.41007 يوماً )
0.41369942 يوماً ( خطوط العرض العلوية)
0ᵈ 9ʰ 55ᵐ 29.37s[11]
0ᵈ 9ʰ 50ᵐ 30ˢ[11]
0ᵈ 9ʰ 55ᵐ 43.63ˢ[11]
زحل 0.44403 يوماً (داخلي استوائي)[16]
0.426 days
0.443 days (خطوط العرض العلوية)
0ᵈ 10ʰ 39ᵐ 24ˢ[11]
0ᵈ 10ʰ 14ᵐ[11]
0ᵈ 10ʰ 38ᵐ[11]
اورانوس −0.71833 يوماً[11][12][16] −0ᵈ 17ʰ 14ᵐ 24ˢ
نبتون 0.67125 يوماً[11][16] 0ᵈ 16ʰ 6ᵐ 36ˢ
بلوتو −6.38718 يوماً[11][12]
متزامن مع القمر شارون
–6ᵈ 9ʰ 17ᵐ 32ˢ
هاوميا (كوكب قزم) 0.163145 يوماً[17] 0ᵈ 3ʰ 54ᵐ 56ˢ

أنظر أيضاً[عدل]

المراجع والمصادر[عدل]

  1. ^ The Galileo Project | Science | Christoph Scheiner
  2. ^ Beck، J. (2000). "A comparison of differential rotation measurements". Solar Physics. 191: 47–70. doi:10.1023/A:1005226402796. 
  3. ^ Snodgrass، H.؛ Ulrich، R. (1990). "Rotation of Doppler features in the solar photosphere". Astrophysical Journal. 351: 309–316. Bibcode:1990ApJ...351..309S. doi:10.1086/168467. 
  4. ^ Ridpath، Ian (1998). Norton's Star Atlas (الطبعة 19th). Prentice Hall. ISBN 0-582-35655-5. 
  5. ^ Poindexter، Shawn؛ Morgan، Nicholas؛ Kochanek، Christopher S.؛ وآخرون. (2008)، "The Spatial Structure of An Accretion Disk"، The Astrophysical Journal,، 673 (1)، صفحة 34، arXiv:0707.0003Freely accessible، doi:10.1086/524190 
  6. ^ Eigenbrod؛ وآخرون. (2008)، "Microlensing variability in the gravitationally lensed quasar QSO 2237+0305 = the Einstein Cross. II. Energy profile of the accretion disk"، Astronomy & Astrophysics,، 490، صفحة 933، arXiv:0810.0011Freely accessible 
  7. ^ Mosquera، A. M.؛ Muñoz، J. A.؛ Mediavilla، E.؛ وآخرون. (2009)، "Detection of chromatic microlensing in Q 2237+0305 A"، The Astrophysical Journal,، 691 (2)، صفحة 1292، arXiv:0810.1626Freely accessible، doi:10.1088/0004-637X/691/2/1292 
  8. ^ Floyd؛ وآخرون. (2009)، "The accretion disc in the quasar SDSS J0924+0219"، ArXiv:0905.2651v1 [astro-ph.HE]، arXiv:0905.2651Freely accessible 
  9. ^ Rotation and pole position for the Sun and planets Rotation period in days is 360° divided by the coefficient of d.
  10. ^ Report of the IAU/IAG Working Group on Cartographic Coordinates and Rotational Elements of the Planets and Satellites: 2000 بي دي إف  (215KB) pp7–8
  11. ^ أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش Clabon Walter Allen & Arthur N. Cox (2000). Allen's Astrophysical Quantities. Springer. صفحة 296. ISBN 0-387-98746-0. 
  12. ^ أ ب ت This rotation is negative because the pole which points north of the مسار الشمس rotates in the opposite direction to most other planets.
  13. ^ Reference adds about 1 ms to Earth's stellar day given in mean solar time to account for the length of Earth's mean solar day in excess of 86400 SI seconds.
  14. ^ Clabon Walter Allen & Arthur N. Cox (2000). Allen's Astrophysical Quantities. Springer. صفحة 308. ISBN 0-387-98746-0. 
  15. ^ Chamberlain، Matthew A.؛ Sykes, Mark V.؛ Esquerdo, Gilbert A. (2007). "Ceres lightcurve analysis – Period determination". Icarus. 188 (2): 451–456. Bibcode:2007Icar..188..451C. doi:10.1016/j.icarus.2006.11.025. 
  16. ^ أ ب ت ث Rotation period of the interior is that of the planet's magnetic field.
  17. ^ Pedro Lacerda؛ David Jewitt & Nuno Peixinho (2008-04-02). "High-Precision Photometry of Extreme KBO 2003 EL61". The Astronomical Journal. 135 (5): 1749–1756. Bibcode:2008AJ....135.1749L. arXiv:0801.4124Freely accessible. doi:10.1088/0004-6256/135/5/1749. اطلع عليه بتاريخ 2008-09-22.