أقصر يوم في المجموعة الشمسية
هو يوم كوكب المشتري، الذي يستمر
أقل من 10 ساعات بقليل.
كل 3 أشهر أو نحوها، تنتقل الأرض من أحد فصولها الأربعة إلى الذي يليه. وقد يعني هذا تحولاً من أشعة الشمس الدافئة في الصيف إلى الخريف البارد. لكن حيثما كنت في المجموعة الشمسية، فإن الفصول تتغير بما يتماشى مع حركة الكوكب حول الشمس. في حين تدور الأرض بطول مدارها الشمسي البالغ 365 يوماً، فإنها تدور أيضاً على محور ثابت مائل قليلاً، بقدر23.5 درجة. تحدد درجة ميل الكوكب، المعروفة بالميلان Obliquity، مدى تعرّض الكوكب لأشعة الشمس التي تصل إلى كل من نصفي كرته Hemispheres أثناء دورانه حول الشمس. يُقاس الميلان باستخدام محور الكوكب، الذي يمر عبر قطبيه، وخط عمودي وهمي يمر عبره متعامداً على خط استواء الشمس، ويشار إليه بالمستوى المداري Orbital Plane.
عندما يميل كوكب ما، يميل نصف كرته الشمالي أو الجنوبي نحو الشمس أكثر من النصف الآخر. وهذا الاختلاف في التعرض لأشعة الشمس هو ما يشكّل فصول الكوكب. خلال فصل الصيف، يواجه نصف الكرة الأرضية الشمالي الشمس، في حين يميل نصف الكرة الأرضية الجنوبي مبتعداً عن الشمس ويمر بفصل الشتاء. أثناء دوران الأرض، يتغير نصف الكرة الأرضية المواجه للشمس خلال أشهر الربيع والخريف، وفيهما يستمتع نصفا الكرة الأرضية بأشعة الشمس. يتسبب ميل الأرض أيضاً في إنشاء أنماط مناخية موسمية. عندما يتعرض أحد نصفي الكرة الأرضية لمزيد من ضوء الشمس، فإن ذلك يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة على السطح وداخل الغلاف الجوي، مما يؤدي بدوره إلى تقلبات في الضغط وحدوث أنماط الطقس الموسمية. لكن الكواكب الخارجية فيما وراء المريخ ليس لها سطحاً صلباً وتستقبل من ضوء الشمس قدراً أقل من أن يوجّه حركة الدوران Circulation في أغلفتها الجوية، وهي العوامل التي تحكم التغيرات المناخية الموسمية على الأرض.
على الرغم من أن بعض الكواكب تميل بطريقة مماثلة للأرض، ومن ثم تتعرض لتغيرات موسمية مماثلة، إلا أن ذلك لا يحدث لكل كوكب أو جرم سماوي في المجموعة الشمسية. يميل القمر بمقدار 1.5 درجة تقريباً، مما يعني أنه لا يمر بفصول مختلفة. لكن العديد من أقمار المجموعة الشمسية تفعل ذلك، مثل قمر زحل تيتان Titan، الذي يتشارك الميل نفسه تقريباً مع كوكبه الأم، مما يعني أنه يشاركه أيضاً تغيراته الموسمية.
أما بالنسبة إلى محاولة تفسير سبب ميل كوكب ما، وضع العلماء عدة نظريات. ربما ارتطمت كواكب مثل الأرض والزهرة Venus بجرم سماوي آخر في مرحلة ما من تاريخها، مما تسبب في تغيير محورها العمودي. من ناحية أخرى، حدث الميل المحوري للمريخ Mars قبل نحو 3.5 بليون سنة بفضل بنية بركانية هائلة تعرف بـ ثارسيس Tharsis. تحت الكتلة العالية لقبة ثارسيس الضخمة، والتي يُعتقد أنها تمتد لأكثر من 3,000 ميل، تحوّل محور الكوكب بنحو 20 درجة. بالنسبة إلى الكوكب القزم Dwarf Planet المفضل في المجموعة الشمسية، أي بلوتو Pluto، ربما كانت المنطقة البالغ عرضها 600 ميل والمعروفة بـ سبوتنيك بلانيتيا Sputnik Planitia هي سبب ميله المفرط. عندما امتلأت المنطقة بالجليد واكتسبت كتلة كافية، يُعتقد أنها تسببت في تغيير محور الكوكب القزم.
أثناء دوران الأرض حول الشمس، يتعرض نصفا الكرة الأرضية لقدر متباين الشدة من أشعة الشمس
1 نصف الكرة الأرضية الشمالي: صيف
نصف الكرة الأرضية الجنوبي: شتاء
يميل القطب الشمالي نحو الشمس، وتشرق أشعة الشمس بصورة مباشرة على نصف الكرة الأرضية الشمالي وغير مباشرة على نصف الكرة الأرضية الجنوبي.
2 نصف الكرة الأرضية الشمالي: خريف
نصف الكرة الأرضية الجنوبي: ربيع
تشرق الشمس بالتساوي على نصفي الكرة الأرضية. وتعرف النقطة التي يتساوى فيها طول النهار والليل خلال هذا الوقت بالاعتدال Equinox.
3 نصف الكرة الأرضية الشمالي: شتاء
نصف الكرة الأرضية الجنوبي: صيف
يميل القطب الجنوبي نحو الشمس، وتشرق أشعة الشمس بصورة مباشرة على نصف الكرة الأرضية الجنوبي وغير مباشرة على نصف الكرة الأرضية الشمالي.
4 نصف الكرة الأرضية الشمالي: ربيع
نصف الكرة الأرضية الجنوبي: خريف
يتعرض نصفا الكرة الأرضية للقدر نفسه من ضوء الشمس.
رصد الكواكب وهي تدور بسرعة
لمراقبة التغيرات الموسمية للكوكب، تستخدم وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية European Space Agency (اختصاراً: الوكالةEsa ) البيانات التي يجمعها تلسكوب هابل الفضائي Hubble Space Telescope، والذي أطلق في عام 1990. على مر السنين، التقطت الكاميرات المثبتة على متن تلسكوب هابل صوراً للأنشطة الموسمية في المجموعة الشمسية، وخاصة على كوكبي المشتري Jupiter وأورانوس Uranus. في عام 2022، صوّر تلسكوب هابل غبشاً كيميائياً ضوئياً Photochemical Haze كثيفاً على ارتفاعات شاهقة، والذي يشبه الضباب الدخاني Smog لمدينة مزدحمة، والذي نشأ خلال الربيع العاصف للكوكب. يأمل العلماء في أن يعود الغبش بشكل أكثر سطوعاً عندما يدخل الكوكب في الانقلاب الصيفي لعام 2028. وبالعودة إلى عام 2014، خلال ربيع كوكب أورانوس، التقط تلسكوب هابل صورة لسحب من بلورات الميثان الجليدية التي لونت الغلاف الجوي للكوكب بلون سماوي فاتح. كما استُخدم هذا التلسكوب للمساعدة على تحديد التغيرات في سرعة الرياح، والتي انخفضت من 1,000 ميل/ساعة إلى 800 ميل/ساعة عند خط استواء كوكب زحل Saturn أثناء انتقاله من فصل الصيف إلى الخريف.
الصيف في المجموعة الشمسية
كيف تتغير الفصول في كل كوكب أثناء دورانه حول الشمس
لا فصول
لا يخضع 3 من الكواكب الموجودة في مجموعتنا الشمسية لتغيرات موسمية. ولكل من عطارد والزهرة والمشتري محور دوران رأسي إلى حد ما، مما يعني أن تعرضها لأشعة الشمس أثناء دورانها حول الشمس يظل منتظماً إلى حد ما وليس لها فصول شديدة التباين. لكن هناك أمر غريب بعض الشيء حول طريقة دوران كوكب الزهرة. على الرغم من أن محوره لا يبعد سوى بضع درجات عن التعامد التام على مداره، إلا أنه يبدو أنه يدور رأساً على عقب وفي الاتجاه المعاكس لجميع الكواكب الأخرى في المجموعة الشمسية. يعتقد العلماء أن ارتطاماً هائلاً بجرم ما خلال تاريخ كوكب الزهرة أدى إلى انقلابه. يعني هذا الاتجاه المقلوب أنك إذا وقفت على سطحه فسترى الشمس تتحرك في الاتجاه المعاكس لحركتها على الأرض، حيث ترتفع في سماء الزهرة من الغرب ثم تغرب في الشرق.
كواكب بلا فصول
Jupiter
المدار: 12 سنة
الميل: 3.1 درجة
المدار: 88 يوماً
الميل: 2.0 درجة
Venus
المدار: 225 يوماً
الميل: 177 درجة
أورانوس Uranus
المدار: 84 سنة
الميل: 97.8 درجة
الربيع: 21 سنة
الصيف: 21 سنة
الخريف: 21 سنة
الشتاء: 21 سنة
على بُعد نحو 1.8 بليون ميل من الشمس، يوجد كوكب أورانوس غير المتوازن، والذي يدور بشكل أفقي تقريباً. مثل العديد من الكواكب الأخرى، يُعتقد أن أورانوس قد ارتطم به قمر مفقود منذ زمن بعيد، والذي أبعده عن محوره، مما أدى إلى استلقائه في النهاية على جنبه. لكن نظريات أخرى تشير إلى أن أورانوس دخل في رقصة جاذبية مع قمر مجاور، مما غيّر محور الكوكب قبل أن يرتطم القمر به. بسبب محوره الغريب، تكون الفصول على أورانوس متطرفة: طوال صيفه البالغ 21 سنة، تضيء أشعة الشمس الكوكب باستمرار. لكن الكوكب يغرق في الشتاء في ظلام دامس يستمر أيضاً لمدة 21 سنة. خلال الفصلين الانتقاليين – الربيع والخريف – يمر أورانوس بدورة من النهار إلى الليل كل 17 ساعة.
فصول شبيهة بالأرض
مع الميل الشبيه بالأرض، يتبع المريخ وزحل ونبتون نمطاً مشابهاً من حيث الفصول، لكن لفترات أطول بكثير. بالنظر إلى أن دورة نبتون حول الشمس تبلغ 165 سنة، يستمر كل فصل من فصوله لأكثر من 40 سنة. لا يتبع كل كوكب المدار الدائري نفسه تقريباً للأرض حول الشمس. يتبع المريخ مداراً بيضاوياً يغير طول فصوله. يمر المريخ بأقرب نقطة له من الشمس خلال فصل الصيف في نصف كرته الجنوبي. وقد تصل درجة الحرارة في يوم صيفي في نصف الكرة الجنوبي للمريخ إلى 20°س. وقد تؤدي درجات الحرارة المرتفعة في الصيف إلى دخول المزيد من سطح الكوكب المغبر إلى غلافه الجوي، فتهب عواصف ترابية أعتى من أي وقت آخر. وخلال فصل الصيف أيضاً، تذوب القمم الجليدية لثاني أكسيد الكربون على المريخ بصورة شبه كاملة وتعود إلى طبيعتها في الشتاء القارس التالي، والذي قد تنخفض فيه درجة حرارة القطبين إلى -80°س.
الكواكب ذات الفصول الشبيهة بالأرض
الأرض Earth
المدار: 365 يوماً
الميل: 23.5 درجة
الربيع: 92 يوماً
الصيف: 94يوماً
الخريف: 89 يوماً
الشتاء: 90 يوماً
المريخ Mars
المدار: 687يوماً
الميل: 25 درجة
الربيع: 199 يوماً
الصيف: 183 يوماً
الخريف: 146 يوماً
الشتاء: 159 يوماً
زحل Saturn
المدار: 29.4 سنة
الميل: 27 درجة
الربيع: 7 سنوات
الصيف: 7.5 سنوات
الخريف: 7 سنوات
الشتاء: 7.5 سنوات
نبتون Neptune
المدار: 165 سنة
الميل: 28درجة
الربيع: 40 سنة
الصيف: 40 سنة
الخريف: 40 سنة
الشتاء: 40 سنة
تشرق وتغرب ثم تشرق مرة أخرى في السماء.
