ومن المعروف أن الشمس هي المركز حوله يدور ثمانية كواكب، وتعرف هذه الكواكب بالمجموعة الشمسية، ولها ترتيب معروف حول الشمس، ويمكن تقسيمها إلى كواكب داخلية وخارجية، أو كواكب صخرية وكواكب غازية.
عناصر المجموعة الشمسية
الشمس: و هي عبارة نجم متوسط في الحجم و هي مصدر الضوء و الحرارة إلى الأرض، و تبعد عن الأرض بحوالي 150 مليون كم و قطر الشمس يعادل 85.99% من قطر الأرض، و الهيدروجين يعتبر من المكونات الأساسية الموجودة في الشمس، حيث تبلغ نسبته فيها 73% بينما تبلغ نسبة الهيليوم في الشمس 25% و الباقي موزع على باقي العناصر، و تتغير دورة الشمس من بين 9 الى 11سنة و تسمى هذه المدة دورة البقع الشمسية.
الكواكب: وحتى الآن، يعرف أن عدد الكواكب التي تدور حول الشمس هو تسعة كواكب. وفي عام 2006 تم استبعاد كوكب بلوتو من المجموعة الشمسية بسبب صغر حجمه. وتنقسم الكواكب إلى مجموعتين، حيث تعرف المجموعة الأولى بأنها مشابهة للأرض وتعتبر بشكل عام قريبة الحجم من بعضها. أما المجموعة الثانية، فتعرف بالكواكب الخارجية وتتميز بكتلة وحجم كبيرين، لكن كثافتها صغيرة وتقريبا مماثلة لكثافة الماء. وتتكون هذه المجموعة بشكل عام من غاز الهيدروجين والهيليوم.
الأقمار: تدور حول الكواكب ، مثل القمر الذي يدور حول الأرض والعديد من الأقمار الموجودة في النظام الشمسي، وعادة ما تدور الأقمار في مدارات مثل الدائرة وفي نفس المستوى الذي تدور فيه الأرض حول الشمس.
الكويكبات والمذنبات ومادة الشهب والنيازك: يحتوي النظام الشمسي على عدد كبير من الأجرام المسماة بالكويكبات أو المذنبات، ويوجد العديد من هذه الأجرام التي لم يحدث لها تغير منذ نشأة المجموعة الشمسية. ويبلغ عدد الكويكبات تقريبا مائة ألف كويكب، أما المذنبات فهي أجرام من الثلج والجليد تحتوي على أنوية صخرية.
الخصائص العامة للمجموعة الشمسية
تدور جميع الكواكب حول الشمس في اتجاه واحد، وهو عكس اتجاه عقارب الساعة أي من الغرب إلى الشرق. وتدور معظم الكواكب أيضا حول محاورها في اتجاه واحد، وتتضاعف المسافة بين الكواكب والشمس تقريبا مع كل كوكب. وبالنسبة للتركيب الكيميائي للكواكب، فهو متشابه تقريبا لأكثر الكواكب. جميع الكواكب تشبه المشتري في وجود حلقات صغيرة من الصخور تدور حولها.
كبلر وقوانين حركة الكواكب
وضع كبلر عدة قوانين لتحديد أماكن الكواكب في مداراتها بشكل دقيق، وهي ثلاثة قوانين و استطاع اسحاق نيوتن أن يفسر هذه القوانين، و عرفت بقوانين كبلر الثلاثة من خلال قانون الجاذبية.
تدور جميع الكواكب حول الشمس وفقا للقانون الأول، في مدار يمثله قطع ناقص (مدار بيضاوي)، حيث تكون الشمس في إحدى بؤرتي هذا المدار. وعلى الرغم من أن حركة الكواكب في مدارات بيضاوية، إلا أنها تقترب من الشكل الدائري نسبيا، وذلك بسبب اختلاف القطعة الناقصة الصغير جدا. والاختلاف المركزي يعرف بـ “e” وهو النسبة بين مسافة البؤرتين والمحور.
القانون الثاني يقول إن الخط الواصل بين الكوكب والشمس يمر بمسافات متساوية في أزمنة متساوية، واكتشف كبلر أن الكوكب يدور بسرعات مختلفة أثناء دورانه حول الشمس، فهو يكون سريعا عندما يقترب من نقطة الحضيض وبطيئا بالقرب من نقطة الأوج.
القانون الثالث : يتناسب مربع الزمن الذي تستغرقه الكواكب في دورتها حول الشمس مع مكعب بعدها عن الشمس، وذلك بأن النسبة بين مكعب نصف قطر المحور الأكبر ثابتة لجميع الكواكب، ويمكن التعبير عن هذا القانون بالرمز a/b
يمكن تعبير القانون بالرياضيات عن طريق القول إن a هو نصف قطر المحور الأكبر للقطع الناقص، وهو متوسط بعد الكوكب عن الشمس، وp هو زمن دورة الكوكب المدارية حول الشمس، وc هو ثابت يعتمد على وحدات الكميات الفيزيائية a وغيرها .
قياس الكتلة و الكثافة
يتم استخدام قانون كبلر الثالث لقياس الكتلة والكثافة للشمس والكواكب، حيث يربط بين بعد الكوكب عن الشمس وزمن الدورة المدارية.
مثال: يتطلب حساب كتلة الشمس استخدام حركة الأرض حول الشمس.
الحل: aEarth = 1AU=1.5×1011 m
P = 1 year = 365.24 days = 365.24x24x60x60 = 3.15×107 sec
الكواكب العلوية و السفلية
الكواكب الداخلية هي تلك التي تدور حول الشمس داخل مدار الأرض وتشمل عطارد والزهرة.
تشمل الكواكب العلوية تلك التي يكون مدارها خارج مدار الأرض، وهي باقية كواكب المجموعة الشمسية.
مثال: مطلوب حساب الدورة النجمية الخاصة ل كوكب الزهرة إذا كانت الدورة الاقترانية له تساوي 583.92 يوم
ونظرا لأن كوكب الزهرة ينتمي إلى الكواكب السفلية، فإنه يدور حول الشمس في 224.7 يوما.