يُطلق مُصطلح «الكُتلة الشمسية» على كُتلة الشمس و بشكل أكثر دقة إنه يساوي
1.989 x 10^30 kg أي ما يُعادل كتلة الأرض بمقدار 33 ألف مرة.يستخدم العلماء مُصطلح «الكُتلة الشمسية» كوحدة أساسية لقياس الكُتل لأن كتلة الأجرام السماوية مثل النجوم والمجرات والثقوب السوداء كبيرة للغاية ومن أجل التعبير عن كُتل تلك الأجرام علينا أن نستخدم وحدات قياس تُعبِّر عن مدى كبر الكتلة المُقاسة فاستخدام وحدة الكيلوجرام سيستلزم أرقامًا عددية كبيرة للغاية،مما يجعل دراستها أو حفظها أو حتى قراءتها صعبًا جدًا.
من مميزات استخدام ذلك المصطلح هو إنشاء علاقة تربط بين الأجرام السماوية وبين كتلة أكبر عنصر في المجموعة الشمسية وهو نجم الشمس فعلى سبيل المثال تبلغ كتلة الثقب الأسود الذي يتمركز في مجرتنا درب التبانة حوالي 7.956 x 10^36 kg. أي ما يعادل كتلة الشمس بحوالي 4 مليون مرة.
إنَّ قياس كتلة الشمس ليس بالأمر الصعب وذلك بفضل العالم الأنجليزي « إسحق نيوتن» فبمجرد معرفة كتلة الشمس يُمكنك معرفة قوة جاذبيتها وبالتالي تستطيع تحديد المسافة المدارية وسرعة أي كوكب يدور في فلكها.فإذا زات كتلة الشمس، يتبعها زيادة في مقدار جاذبتيها وإذا كانت الأرض على نفس مسافتها الحالية من الشمس فإنَّ سرعة دورانها حول الشمس ستزيد أو ربما ستسقط في الشمس.وإذا كانت كتلة الشمس أقل من كتلتها الحالية فستقل جاذبيتها مما يدفع الأرض للدوران حول الشمس بسرعة أبطأ وربما تهرب من جاذبية الشمس ومن النظام الشمسي بأكمله.
فباستخدام قانون نيوتن، يُمكننا حساب كتلة الشمس بمجرد معرفتنا سرعة الأرض المدارية بالإضافة إلى المسافة بينها وبين الشمس و يُمكننا قياس هذين العنصريين الثابتين باستخدام علم الهندسة فالأرض تدور حول الشمس بسرعة 107000 km/h والمسافة بين الأرض والشمس أو كما يُطلق عليها «وحدة فلكية» تساوي 149597870 km وذلك حسب اتحاد الفلكيين الدوليين.
استطاع «اسحاق نيوتن» في أواخر القرن السادس عشرحساب الكتل النسبية للشمس والكواكب وذلك نسبة لكتلة الأرض،كانت حساباته صحيحة إلى حد ما فتوصل إلى أن كتلة الشمس أكبر من كتلة الأرض بحوالي 169282 مرة لكن حديثًا اكتُشِفت القيمة الحقيقة وكانت 331950 مرة،إنَّ سبب هذا الخطأ هو اعتماده على المنظر الشمسي والتحول الظاهري للشمس عند نقاط مدارية مختلفة لكوكب الأرض بالاضافة إلى حدوث بعض الأخطاء الحسابية أثناء نسخ الأرقام لمختلف الطبعات لكتابه «المبادئ».
ويستطيع العلماء الآن حساب المسافات بدقة بين النظام الشمس وأي جُرم سماوي آخر باستخدام الرادار،فبدلًا من استخدام ضوء ذلك الجُرم الصادر منه أو المنعكس منه،يقومون بقياس الوقت اللازم لإشارات الرادار لتتردد بعد اصطدامها بذلك الجُرم،لكن بما أنَّ الشمس نجم وليس له سطح صلب،فإشارات الرادار لن تتردد مرة أخرى ولقياس المسافة بين الأرض والشمس على العلماء أولًا قياس المسافة بين الأرض وأي جسم صلب آخر مثل كوكب الزهرة وباستخدام علم حساب المثلثات يُمكنهم قياس المسافة بين الأرض والشمس.
بعد قياس المسافة بين الأرض والشمس ومعرفة سرعة دوران الأرض حول الأرض مستخدمين معادلات نيوتن وعلم الجبر يُمكنك معرفة كتلة الشمس ومعادلة نيوتن المُستخدمة في هذه الحالة هي
M = (d/G)v^2
حيث:
- M هي كتلة الشمس
- d هي المسافة بين الأرض والشمس
- V هي السرعة المدارية لكوكب الأرض
- G هي ثابت الجذب العام
- ترجمة: مازن عماد
- تدقيق: فتاو وزة
- تحرير: زيد أبو الرب
