تتحرك معظم الأقمار الخارجية التابعة لكل كوكب عملاق في مدارات لا تراكزية، وتكون حركتها عادةً في الاتجاه المعاكس لدوران الكوكب الذي تتبعه والعديد من هذه المدارات يكون مائلا بدرجة تزيد على 30 درجة بالنسبة إلى خط استواء الكواكب التي تتبعها تلك الأقمار. وقد أطلق على هذه الأجرام اسم (الأقمار غير النظامية) نظرًا لأن مداراتها تكون في المعتاد لا تراكزية ومائلة، وتدور في الاتجاه العكسي، فضلا عن حقيقة أن جاذبيتها ضئيلة لدرجة لا تمكّنها من أن تحتفظ بشكل كروي (يبلغ أقصى قطر لها نحو 100 کیلومتر وفي أغلب الأحيان لا يتجاوز بضعة كيلومترات). والأقمار غير النظامية هي الفئة الأكثر عددًا؛ فوفقًا لآخر التقديرات، يتبع كوكب المشتري 55 قمرًا بأنصاف محاور رئيسية مدارية تتراوح بين 105 إلى 400 ضعف نصف قطر المشتري، ويتبع كوكب زحل 38 قمرًا بمدارات تتراوح بين 184 417 ضعفًا من نصف قطر زحل، ويتبع كوكب أورانوس 9 أقمار بمدارات تتراوح بين 167 818 ضعفًا من نصف قطر أورانوس، ويتبع كوكب نبتون 6 أقمار بمدارات تتراوح بين 223 و1954 ضعفًا من نصف قطر نبتون.

(الأقمار النظامية) الكبيرة الحجم تدور في مدارات في عكس اتجاه عقارب الساعة، وتكون هذه المدارات أقرب إلى الكواكب التابعة لها تلك الأقمار، وبدرجات ميل منخفضة منجدا. ويتبع كوكب المشتري أربعة أقمار نظامية (تلك التي اكتشفها جاليليو) تتراوح أنصاف محاورها الرئيسية المدارية بين 5.9 إلى 26.3 ضعفًا من نصف قطر المشتري. وهذه عوالم كبيرة، وهي تشترك في الكثير من الخصائص الجيولوجية مع الكواكب الأرضية، بالرغم من أنها لا تفي بمتطلبات الاتحاد الفلكي الدولي المؤهلة لها كي تُصنف ضمن الكواكب. ويتبع كوكب زحل ثمانية أقمار نظامية (جميعها باستثناء واحد فقط أصغر حجمًا بكثير من أقمار المشتري، وتتراوح مداراتها بين 3 و59 ضعفًا قطر زحل)، ويتبع كوكب أورانوس 5 أقمار نظامية تتراوح مداراتها بين 5 و23 ضعفًا من نصف قطر أورانوس). ويتبع نبتون قمر نظامي واحدٌ كبير يطلق عليه تريتون يبلغ مداره 15 ضعفًا من نصف قطر الكوكب. وبالرغم من أن هذا القمر «نظامي»، فإنه يتميز بدورانه العكسي. ثمة سمة مهمة تجمع بين الأقمار النظامية كافة (بما فيها تريتون)، وهي أن قوى المد تتحكم فيها بحيث تدور حول محورها دورانا متزامنا بمعدل دورة حول نفسها مرة كل دورة حول الكوكب الذي تتبعه، وبذلك تجعل وجهها مواجها دائمًا لكوكبها (مثلما هو الحال في القمر الأرضي).

وبالاقتراب أكثر، نجد كتلا من حطامٍ ذاتَ أشكال غير منتظمة يكون من السهل تمييزها باعتبارها «قميرات داخلية». وهذه القميرات تدور في مدارات دائرية استوائية في عكس اتجاه عقارب الساعة. وهكذا الحال بالنسبة للجسيمات التي تتشكل منها الحلقات. ونظرًا لأن بعض مدارات القميرات الداخلية تقع ضمن الحلقات، لا يوجد - على الأرجح - فارق جوهري بين جسيم حلقة كبيرة وقمير داخلي صغير. ولا يتبع كوكب المشتري سوى أربعة قميرات داخلية معروفة، لكن زحل يتبعه 14 قميرا، منها سبعة قميرات تقع مداراتها بين مدارات أقماره النظامية الداخلية. ويتبع كوكب أورانوس 13 قميرا، وأما نبتون فيتبعه 6.

ويتباين عرض وعدد الحلقات من كوكب إلى آخر مع كون حلقات كوكب زحل هي الأبرز والأكثر إبهارًا إلى الآن، لكن بوجه عام لا يتجاوز سمكها بضع عشرات الكيلومترات. وفي الأغلب تكون هذه الحلقات أقرب إلى كوكبها من مسافة تُعرف باسم «حد روش»، وهو حد تدمر فيه قوى المد أي جرم كبير يدخل في نطاق الكوكب. ويُنظر إلى معظم الحلقات باعتبارها حطاما متخلفًا من التدمير المدي لقمر أو مذنب شرد مقتربا بشدة من الكوكب، لكن من الواضح أن بعض الحلقات الأصغر حجمًا يكون مصدرها أقمارًا قريبة، وتتشكل من جسيمات تذرّى بقوة في الفضاء أو تلقي بها اصطدامات.

وتتكون حلقات كوكب زحل من جليد، وتعكس نحو 80% من ضوء الشمس الذي يسقط عليها، وبالرغم من مظهرها البارز، إن المادة الموجودة بداخلها لن تكفي إلّا لتشكيل جرم يبلغ قطره 100 كيلومتر، إذا فرضنا أننا جمعناها معا بشكل كامل. وبالرغم من أن جسيمات كل حلقة لم يتم تصويرها تصويرا مباشرًا، فإن المعدل الذي تبرد به الحلقات عندما يسقط عليها ظل الكوكب الذي تتبعه، يشير إلى أن حلقات كوكب زحل هي - في الأغلب - جسيمات يتراوح حجمها بين سنتيمتر واحد وخمسة أمتار. وعلى النقيض من ذلك، تتكون حلقات كوكب المشتري الأصغر حجما - في الأغلب - من جسيمات ذات أحجام ميكرومترية، تكون أيضًا أقل قدرة بكثير على عكس ضوء الشمس مقارنةً بالكتل الجليدية اللامعة لحلقات كوكب زحل. وتعكس المادة التي تتشكل منها الحلقات في كوكبي أورانوس ونبتون ضوء الشمس بدرجة سيئة (مثل مادة حلقات كوكب المشتري)، لكن حجمها - في الأغلب - يتراوح بين سنتيمترات وأمتار (مثل مادة حلقات كوكب زحل).

ويؤدي الرنين المداري إلى تفاعل جذبوي معقد بين الحلقات والقميرات الداخلية التي تدور بينها (انظر شكل 4-1) وغالبًا ما يُطلق على هذه اسم «الأقمار الرعاة»؛ لأن البعض منها يشغل الكثير من الفجوات الموجودة في الحلقات والبعض الآخر يشكل حلقات ضيقة ويشوهها، ويمنع مداراتها من الخروج عن مدارات تلك الأقمار أو الشرود بعيدا عنها.

وبوجه عام، تكون الحلقات أقرب إلى كوكبها منها إلى الأقمار النظامية التابعة، لكن كوكب زحل يعد استثناء؛ إذ إن له حلقة خارجية غير منتظمة تتكون من مادة قاتمة غبارية تتمركز حول مدار فوبي؛ وهو أحد الأقمار الداخلية غير النظامية. والمادة التي تشكلت منها هذه الحلقة التي اكتُشفت عام 2009، باستخدام تليسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء موجود في الفضاء، يُعتقد أن مصدرها القمر فوبي، وإن كانت الكيفية التي حدث بها ذلك ليست مفهومة إلى الآن.

شكل 4-1: منظر يغطي جزءًا عرضه 5 آلاف كيلومتر من النظام الحلقي لكوكب زحل، الذي تم رصده بواسطة بعثة الفضاء «كاسيني» في 27 يوليو 2009. وبمقياس الرسم هذا، يتعذر تمييز انحناء الحلقات حول الكوكب (خارج المنظر جهة اليمين). تعكس الحلقات معظم ضوء الشمس حيث تحتشد الجسيمات بكثافة شديدة، ويظهر الفضاء الأسود من خلال الفجوات الخالية من الجسيمات والقمر «بان» - قمر راعٍ يبلغ قطره 28 كيلومترا - يمكن رؤيته وهو يدور في أوسع فجوة. وإضافة إلى شغل هذا القمر معظم هذه الفجوة، فإنه يمارس تأثيره على الحلقات الضيقة والمتقطعة داخل الفجوة. والطول الاستثنائي لظل هذا القمر الساقط على الحلقات الموجودة على يمينه يرجع إلى أن هذه الصورة التقطت عندما كانت الشمس قريبة جدًّا من مستوى الحلقات.

مواضيع ذات صلة

السيار أروس

هل يوجد كوكب وراء نبتون؟

بلوتو وشارون

تريتون

ميراندا وأرييل

تيتان

القمر انسيلادوس

أقمار مثيرة للاهتمام

الأغلفة المغناطيسية

الأغلفة الجوية للكواكب العملاقة

باطن الكواكب العملاقة

الكواكب العملاقة