الخصائص الفيزيائية للكوكب

كتلة الكوكب

من الخصائص الفيزيائية المميزة للكواكب أن كتلتها كبيرة بما يكفي لأن تتغلب قوى الجاذبية فيها على القوى الكهرومغناطيسية ويساعد ذلك في تماسك تكوينها، بما يؤدي في النهاية لحالة من التوازن الهيدروستاتيكي. وهذا يعني أن جميع الكواكب يصبح شكلها كرويًا. هذا وقد يتخذ الكوكب شكلاً غير منتظم عندما يصل لقدر معين من الكتلة. ولكن فوق هذا القدر، تبدأ الجاذبية في سحب الكوكب جهة مركز كتلته إلى أن يتكور شكله، علمًا بأن ذلك يتوقف على تركيبه الكيميائي.^[89] علاوةً على ذلك، تعد الكتلة من الخصائص الأساسية للتمييز بين الكواكب والنجوم. فالحد الأقصى لكتلة الكوكب تتمثل في أن يكون ضعف كتلة المشترى بمقدار 13 مرة، وإذا كانت كتلته فوق هذه القيمة، فإنه بذلك يكون معرضًا لحدوث اندماج نووي. وعمومًا، ليس في المجموعة الشمسية بأكملها جرم سماوي بهذه الكتلة، فيما عدا الشمس، غير أن هناك مجموعة من الكواكب خارج المجموعة الشمسية تقترب كتلتها من هذا الحد. جدير بالذكر أن قائمةExtrasolar Planets Encyclopedia تحتوي على العديد من الكواكب التي تصل إلى هذه الكتلة، مثل HD 38529c وAB Pictorisb وHD 162020b وHD 13189b. وذكرت الموسوعة أيضًا عددًا من الأجسام السماوية مرتفعة الكتلة، ولكن طالما أن كتلتها فوق حد حدوث الاندماج النووي، فربما صح وصفها أكثر بالأقزام البنية. إن أصغر كوكب معلوم لنا ـ مع استبعاد الكواكب القزمة والأقمار ـ هو كوكب PSR B1257+12. وهذا الكوكب يعد من أوائل الكواكب التي تم اكتشافها خارج المجموعة الشمسية وقد تم اكتشافه يدور حول نجم طارق في عام 1992. تبلغ كتلة هذا الكوكب نصف كتلة كوكب عطارد تقريبًا.

الفرق في البنية الداخلية

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
صورة توضح تكوين كوكب المشترى من الداخل؛ حيث يتكون من قلب صخري مغطى بطبقة سميكة من الهيدروجين المعدني.
إن كل كوكب كان عبارة عن سائل في البداية. وفي مراحل التكوين الأولى، تراكمت المواد الثقيلة والأكثر كثافة في مركزه تاركةً المواد الخفيفة بالقرب من السطح. وبالتالي، يمكن القول إن لكل كوكب تكوين داخلي مختلف عن الآخر يحوي في قلبه موادًا ثقيلة تحيط بها طبقة من السائل أو كانت عبارة عن سائل في بدايتها. تغطي الكواكب الصخرية قشرة صلبة،^[90] ولكن بالنسبة للكواكب الغازية العملاقة يذوب غلافها في طبقات السماء العليا. كذلك، يتكون قلب الكواكب الصخرية من عناصر مغناطيسية، مثل الحديد والنيكل والسليكات. بالنسبة لكوكبي المشترى وزحل، فيتكون قلبهما من صخور ومعادن تحيط بها طبقات من الهيدروجين المعدني.^[91] من ناحية أخرى، يتكون قلب كوكبي أورانوس ونبتون ـ وهما أصغر في الحجم ـ من قلب صخري تحيط به طبقات من المياه والأمونيا والميثان وغيرها من الجليد.^[92] وتجدر الإشارة إلى أن التفاعل بين السوائل الموجودة في قلب الكواكب يتسبب في تولد طاقة جيوديناميكية ينتج عنها مجال مغناطيسي.

الغلاف الجوي

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
150 px الغلاف الجوي لكوكب الأرض
إن جميع الكواكب في المجموعة الشمسية لها غلاف جوي طالما أن قوة الجاذبية بها ـ والتي تعزى إلى كبر كتلتها ـ كبيرة بما يكفي للاحتفاظ بالجسيمات الغازية بالقرب من سطحها. بالنسبة للكواكب الغازية العملاقة، فيسمح لها حجمها الكبير بالاحتفاظ بكميات كبيرة من الغازات الخفيفة، مثل الهيدروجين والهيليوم بالقرب من سطحها، في حين أن الكواكب صغيرة الحجم تفقد هذه الغازات في الفضاء.^[93] كذلك، يختلف تركيب الغلاف الجوي للأرض عن الكواكب الأخرى لأن مظاهر الحياة على هذا الكوكب قد أتاحت وجود جزيئات أكسجين حرة.^[94] والكوكب الوحيد الذي ليس له غلاف جوي ضمن المجموعة الشمسية هو كوكب عطارد لأن معظمه تلاشى ـ إن لم يكن كله ـ بفعل الرياح الشمسية.^[81]
[95] هناك زعم بأن كوكبًا واحدًا خارج المجموعة الشمسية به ظواهر جوية، مثل البقعة الحمراء العظيمة ولكن بحجم مضاعف وهو كوكب HD 189733 b.^[96] تفقد كواكب المشترى الحارة الغلاف الجوي الخاص بها في الفضاء نتيجة الإشعاعات النجمية، مثل ذيول المذنبات.^[97][98] وهذه الكواكب بها اختلافات جوهرية في درجات الحرارة في جانب النهار وجانب الليل منها، فتنتج رياح فوق صوتية،^[99] هذا على الرغم من تقارب درجات الحرارة إلى حد كبير بين جانبي الليل والنهار على كوكب HD 189733b مما يشير إلى أن الغلاف الجوي به يعيد توزيع طاقة النجم حوله بفاعلية كبيرة.

الغلاف المغناطيسي

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
رسم تخطيطي للغلاف المغناطيسي للأرض
من الخصائص المهمة للكواكب عزمها المغناطيسية الذي يعد السبب في ظهور الأغلفة المغناطيسية. فتكوّن مجال مغناطيسي يشير إلى أن الكوكب لا يزال نشطًا من الناحية الجيولوجية. وبعبارة أخرى، فالكواكب ذات الطبيعة المغناطيسية تتدفق داخلها مواد موصلة كهربيًا، فتنشأ مجالات مغناطيسية. وهذه المجالات من شأنها أن تغير من نمط التفاعل بين الكوكب والرياح الشمسية. وعندها، يقوم الكوكب الممغنط بعمل تجويف حول نفسه في الرياح الشمسية لا يمكن للرياح اختراقه يسمى بـ "الغلاف المغناطيسي". من الممكن أن يكون هذا الغلاف المغناطيسي أكبر من الكوكب في حد ذاته. وعلى النقيض، للكواكب غير الممغنطة أغلفة مغناطيسية صغيرة تنتج عن التفاعل بين طبقة الأيونوسفير (الغلاف الجوي المتأين) والرياح الشمسية ولا يمكنها حماية الكوكب بأي شكل من الأشكال. ^[100] فضلاً عن ذلك، إن قمر كوكب المشترى جانيميد له مجاله المغناطيسي الخاص به. ويعتبر المجال المغناطيسي الخاص بكوكب عطارد هو أضعف المجالات المغناطيسية على مستوى الكواكب ذات المجال المغناطيسي، ولذا، فهو بالكاد يستطيع مقاومة الرياح الشمسية. أما عن المجال المغناطيسي الخاص بالقمر جانيميد، فهو قوي بدرجة كبيرة غير أن المجال المغناطيسي لكوكب المشترى هو الأقوى من بين المجالات المغناطيسية في المجموعة الشمسية كلها (المجال المغناطيسي قوي للغاية لدرجة أنه يشكل خطرًا حقيقيًا على رحلات الفضاء المستقبلية للبشر إلى قمره). في حين أن المجالات المغناطيسية للكواكب الغازية العملاقة الأخرى تشبه كثيرًا قوة المجال المغناطيسي للأرض، ولكن طبيعتهم المغناطيسية أكبر بكثير. كذا، انحرفت المجالات المغناطيسية للكوكبين أورانوس ونبتون بالنسبة لمحور الدوران وخرج مكانها عن مركز الكوكب.^[100] في عام 2004، رصد فريق من علماء الفلك في هاواي كوكبًا خارج المجموعة الشمسية يدور حول النجم HD 179949 تاركًا بقعة شمسية على سطح نجمه الأم. وقد افترض فريق العلماء أن الغلاف المغناطيسي للكوكب ينقل الطاقة إلى سطح هذا النجم، فتزيد درجة حرارته العالية بالفعل والتي تصل إلى 14000 درجة بمقدار 750 درجة.^[101]

الخصائص الثانوية

إن العديد من الكواكب العادية أو الكواكب القزمة في المجموعة الشمسية (مثل نبتون وبلوتو) لها فترات مدارية تتوافق مع بعضها أو مع أجرام سماوية أخرى أصغر حجمًا (وهذا أمر شائع في النظم القمرية). وكل الكواكب فيما عدا عطارد والزهرة لها أقمار طبيعية تابعة لها. ولكوكب الأرض قمر واحد، وللمريخ قمران، أما الكواكب الغازية العملاقة فلها العديد من الأقمار التي لها نظام خاص معقد. وتشترك الأقمار الخاصة بالكواكب الغازية العملاقة مع أقمار الكواكب الصخرية والكواكب القزمة في العديد من السمات، كما أن بعضها كانت محلاً لدراسة إمكانية وجود حياة عليها (ولا سيما "يوروبا").
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]
حلقات زحل
تدور الأربعة كواكب الغازية العملاقة في حلقات كوكبية مختلفة الحجم والتعقيد. وتتكون هذه الحلقات بشكل أساسي من الغبار أو أجسام دقيقة، ولكنها قد تستوعب أقمارًا صغيرة تساعد قوى جاذبيتها على تشكيل تلك الحلقات واحتفاظها بتركيبها. على الرغم من أن نشأة الحلقات الكوكبية غير معلومة بدقة، فإنه يذكر أن نشأتها ترتبط بالأقمار الطبيعية الكائنة تحت حد Roche للكوكب الرئيسي وفتتها قوى المدر والجذر.^[102][103] هذا ولم يتم رصد أي خصائص ثانوية أخرى بخصوص الكواكب خارج المجموعة الشمسية.^[71]