على الأرض، يمكنك أن تنظر إلى الأعلى ليلاً وترى القمر يلمع بشدة من على بعد مئات الآلاف من الكيلومترات. ولكن إذا وجد شخص ما نفسه على كوكب الزهرة، فلن تكون هذه هي الحال. ليس لكل كوكب قمر - فلماذا إذن لدى بعض الكواكب عدة أقمار بينما لا يوجد لدى البعض الآخر أي أقمار؟ أولاً، يُطلق على القمر اسم القمر الطبيعي. يطلق علماء الفلك على الأجسام الموجودة في الفضاء والتي تدور حول أجسام أكبر اسم الأقمار. ولأن القمر ليس من صنع الإنسان، فهو قمر طبيعي.
هناك حاليًا نظريتان رئيسيتان حول سبب وجود أقمار لبعض الكواكب. إما أن تكون الأقمار قد تم أسرها بواسطة الجاذبية، إذا كانت ضمن ما يسمى بنصف قطر كرة هيل الخاصة بالكوكب، أو أنها تشكلت مع النظام الشمسي.
كرة التل
تمارس الأجسام قوة جذب على الأجسام الأخرى القريبة منها، وكلما كان الجسم أكبر، كلما كانت قوة الجذب أكبر.
هذه القوة الجاذبية هي التي تبقينا جميعًا ثابتين على الأرض، بدلاً من أن نطفو بعيدًا.
تهيمن قوة الجاذبية الهائلة للشمس على النظام الشمسي، والتي تحافظ على جميع الكواكب في مدارها. الشمس هي الجسم الأكثر ضخامة في نظامنا الشمسي، مما يعني أن لها التأثير الجاذبي الأكبر على الأجسام مثل الكواكب.
لكي يدور قمر صناعي حول كوكب، يجب أن يكون قريبًا بما يكفي ليتمكن الكوكب من بذل قوة كافية لإبقائه في مداره. تُسمى المسافة الدنيا التي يستطيع الكوكب من خلالها إبقاء قمر صناعي في مداره بنصف قطر كرة هيل.
يعتمد نصف قطر كرة هيل على كتلة كل من الأجسام الأكبر والأصغر. ويُعد القمر الذي يدور حول الأرض مثالاً جيدًا لكيفية عمل نصف قطر كرة هيل. تدور الأرض حول الشمس، لكن القمر قريب بما يكفي من الأرض بحيث يمكن لجاذبية الأرض أن تجذبه. يدور القمر حول الأرض، وليس الشمس، لأنه يقع ضمن نصف قطر كرة هيل للأرض.
تتمتع الكواكب الأصغر حجمًا مثل عطارد بنصف قطر كرة هيل صغير لأنها لا تستطيع ممارسة قوة جذب كبيرة. ومن المرجح أن تجذب الشمس أي أقمار محتملة بدلاً من ذلك.
لا يزال العديد من العلماء يبحثون في ما إذا كانت هذه الكواكب قد امتلكت أقمارًا صغيرة في الماضي. أثناء تشكل النظام الشمسي، ربما كانت لها أقمار انفصلت عن بعضها بسبب الاصطدامات مع أجسام فضائية أخرى.
المريخ له قمران، فوبوس ودييموس. ولا يزال العلماء يتجادلون حول ما إذا كانا كويكبين مرا بالقرب من نصف قطر كرة المريخ الجبلية وأسرهما الكوكب، أو ما إذا كانا قد تشكلا في نفس وقت تشكل النظام الشمسي. وهناك المزيد من الأدلة التي تدعم النظرية الأولى لأن المريخ قريب من حزام الكويكبات.
تتمتع كواكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون بنصف قطر كرة هيل أكبر لأنها أكبر بكثير من الأرض والمريخ وعطارد والزهرة وأبعد عن الشمس. يمكن لجاذبيتها أن تجذب وتحتفظ بعدد أكبر من الأقمار الطبيعية في المدار. على سبيل المثال، لدى المشتري 95 قمرًا، بينما لدى زحل 146 قمرًا.
الأقمار التي تشكلت مع نظامها
تشير نظرية أخرى إلى أن بعض الأقمار تشكلت في نفس الوقت الذي تشكلت فيه أنظمتها النجمية.
الصورة: توضح الخطوط العريضة الإمكانات الجاذبية الفعالة لنظام مكون من جسمين (في الشكل، الشمس والأرض) والقوى الطاردة المركزية في إطار مرجعي دوار. المجالات التلية هي مناطق محاطة بدوائر حول الشمس والأرض. في ميكانيكا السماوات، تعد نقاط لاجرانج (وتسمى أيضًا نقاط التذبذب؛ نقاط L) نقاط توازن للأجسام ذات الكتلة المنخفضة تحت التأثير الجاذبي لجسمين ضخمين يدوران في مدار. ناسا / Xander89 / CC BY 3.0