فاصله ستاره ها
ستارگان اجرامی هستند بسیار دور دست. نزدیکترین آنها بسیار دورتر از دورترین سیارات است و دورترینشان آنقدر از ما فاصله دارد که حتی بزرگترین تلسکوپ های جهان نیز نمی توانند آن را آشکار کنند. ستارگان نیز همانند ماه و خورشید و سیارات از شرق سر بر می آورند و در غرب فرو می روند، ولی حرکت آنها کاملا به سبب چرخش زمین است و جز یک گردش ظاهری چیز دیگری نیست. فقط با به کار گرفتن ابزارهای ویژه و دقیق می توان به حرکت واقعی ستارگان پی برد. مکان ظاهری آنها در آسمان ، سالها و حتی قرنها یکسان باقی می ماند
با گردش زمین به دور خورشید تنها منظره ی آسمان تغییر می کند ولی این تغییرات نیز هر سال تکرار می شوند.
در زمانهای قدیم اخترشناسان هیچ روشی برای تعیین فاصله ی ستارگان نمی شناختند. تقریبا تمامی آنها اعتقاد داشتند که زمین ثابت است و کره ای بزرگ و دور دست به دور آن می چرخد و ستارگان نیز سوراخها یا نقاط نورانی در روی این کره هستند. فقط عده ی کمی از اخترشناسان یونان باستان، ستارگان را اجرامی بسیار دور
می دانستند و بر این باور بودند که زمین می چرخد و در نتیجه، ستارگان در حال گرئش به نظر می رسند.
نورانیت ظاهری
اگر به ماهیت واقعی ستارگان پی ببریم می توانیم حتی بدون استفاده از ابزارهای خاص، فاصله ی آنها را تخمین بزنیم. اگر فرض کنیم که ستارگان نیز مانند خورشید اجرامی دوردست ولی بسیار درخشان هستند و همچنین، نورانیت واقعی آنها را تقریبا معادل نورانیت واقعی خورشید بدانیم ، می توانیم با مقایسه ی نورانیت ظاهری ستارگان با خورشید ، فاصله ی آنها را به طور تقریبی به دست آوریم. البته این فرض ها کاملا درست نیستند، زیرا می دانیم که برخی از ستارگان هزاران بار نورانیتر و برخی هزاران بار کم نورتر از خورشیدند.
ولی خورشید نورانیت متوسطی دارد و از این رو آن را ستاره ای نمونه تلقی کرد و به جوابهایی قابل قبول رسید.
انرژیی که در از نور درخشانترین ستارگان آسمان دریافت می کنیم حدود 5-^10*5 ارگ در سانتیمترمربع در ثانیه است. یک ارگ مقدار بسیار کمی از انرژی، و تقریبا برابر است با انرژیی که یک حشره، هنگام بالا رفتن از ارتفاعی به ضخامت یک ورق کاغذ مصرف می کند. انرژیی که از نور خورشید به زمین می رسد، حدود 6^10*1.5ارگ در سانتیمترمربع در ثانیه است. مقایسه ی این دو عدد نشان می دهد که نورانیت ظاهری خورشید 30 میلیارد بار بیشتر از نورانیت ظاهری ستارگان درخشان است. چون نورانیت ظاهری به نسبت مربع فاصله بستگی دارد، و با فرض اینکه نورانیترین ستارگان در عین حال نزدیکترین ستارگان نیز هستند، پس این ستارگان باید 5^10*1.7 بار دورتر از خورشید باشند. این مقدار معادل است با 2.6 سال نوری
و فاصله ی نزدیکترین ستاره ، که به روشهای دقیقتری محاسبه شده 4.2 سال نوری است
اگرچه در حال حاضر از این روش برای تعیین فاصله ی ستارگان معمولی استفاده نمی شود ولی اساس اندازه گیری فاصله ی انواع مشخصی از ستارگان تقریبا شبیه آن است. برای مثال ، اخترشناسان دریافته اند که ستارگان بیشتر عمر خود را به صورت اجرامی پایدار و با دمایی مشخص که به درخشندگیشان بستگی دارد می گذرانند. اندازه گیری ها و محاسبات نظری نشان می دهند که ستارگانی با دماهای مختلف درخشندگیهای معینی دارند. بنابراین، با اندازه گیری دمای ستارگان می توان درخشندگی واقعی آنها را به دست آورد و در تعیین فاصله استفاده کرد. اخترشناسان برای اندازه گیری دمای ستارگان از طیفنما استفاده می کنند و با روشی که اختلاف منظر طیفنمایی خوانده می شود، فاصله ی ستارگان را محاسبه می کنند.
همچنین، مطالعه و اندازه گیری تعداد زیادی از ستارگان موجود در خوشه های ستاره ای ما را به تعیین مرحله ی تکامل ستارگان منفرد راهنمایی می کند و از این طریق، دما و درخشندگی ستارگان خوشه ها به دست می آید. به این ترتیب می توان فاصله ی خوشه ها را اندازه گرفت.
مثال دیگر، تعیین فاصله ی گونه های مشخصی از ستارگان است که ستارگان متغیر نامیده می شوند. آنها ناپایدارند و در نتیجه ، اندازه و نورانیتشان نوسان می کند . اخترشناسان کشف کرده اند که درخشندگی تعداد زیادی از این نوع ستارگان به دوره ی تناوب نوسان آنها بستگی دارد. در مورد ستارگان نورانیتر این گروه که متغیرهای قیفاووسی نام دارند، رابطه ی کاملا معینی بین درخشندگی و دوره ی تناوب نوسان وجود دارد. بنابراین با دانستن دوره ی تناوب و درخشندگی ظاهری آنها می توان فاصله شان را محاسبه کرد. متغیرهای قیفاووسی ، اساس مقیاس تعیین فاصله ی کهکشان های دیگر را تشکیل می دهند و از مهمترین ابزارهای سنجش اندازه ی جهان هستند.
مثلث بندی
اساسیترین روش برای تعیین دقیق فاصله ی ستارگان نزدیک عبارت است از مثلث بندی. از این روش مساحان و نقشه برداران نیز برای به دست آوردن فاصله ی نقاط دور و غیر قابل دسترس استفاده می کنند.
اصول آن بسیار ساده است . جسمی که می خواهیم فاصله اش را حساب کنیم یک راس از یک مثلث را تشکیل می دهد که می توان ضلع مقابل و زوایای آن را به دقت اندازه گرفت. برای مثال، نقشه برداری که می خواهد عرض یک رودخانه را حساب کند، دو درخت در دو طرف خود انتخاب می کند و درخت دیگری را در آن سوی رودخانه. این سه نشان، یک مثلث پدید می آورند. نقشه بردار از درخت اولی می تواند زاویه ی بین درخت دوم و درخت آن سوی رودخانه را بخواند و این کار را از درخت دوم نیز انجام می دهد. حال، او دو زاویه و طول یک ضلع از مثلث ( فاصله ی بین دو درخت در یک طرف رودخانه) را در دست دارد. با این اطلاعات، مثلثی روی کاغذ رسم می کند و ارتفاع آن را به دست می آورد که همان عرض رودخانه است.
اخترشناسان نیز برای تعیین فاصله ی ستارگان نزدیک، تقریبا به همین شکل عمل می کنند. قاعده ی مثلثی که آنها تشکیل می دهند، قطر مدار زمین است و ستاره در راس این مثلث قرار دارد. دو زاویه را نسبت به ستارگان بسیار کم نور ودور دست می سنجند.زاویه اول را در یک طرف مدار زمین و زاویه ی دوم را 6 ماه بعد در طرف دیگر مدار زمین اندازه گیری می کنند.زاویه ی سوم ( زاویه ی راس) بسیار کوچک است و اختلاف منظر نامیده
می شود. اختلاف منظر نزدیکترین، پروکسیماقنطورس، 0.765 ثانیه ی قوسی ، یعنی معادل 4.3 سال نوری است. سال نوری فاصله ای است که نور در مدت یکسال می پیماید و حدود ده هزار میلیارد کیلومتر است. نزدیکترین ستاره در فاصله ی 4.3 سال نوری قرار دارد. این فاصله، بسیار بیشتر از فاصله ی دورترین سیاره ی منظومه ی شمسی، پلوتو ، است که فقط 5.5 ساعت نوری از خورشید فاصله دارد. سفینه های امروزی تنها در چند روز به ماه و در چند سال به سیارات می رسند. اما همین سفینه ها برای رسیدن به نزدیکترین ستاره ، بیش از 10000 سال وقت لازم دارند
ستارگان اجرامی هستند بسیار دور دست. نزدیکترین آنها بسیار دورتر از دورترین سیارات است و دورترینشان آنقدر از ما فاصله دارد که حتی بزرگترین تلسکوپ های جهان نیز نمی توانند آن را آشکار کنند. ستارگان نیز همانند ماه و خورشید و سیارات از شرق سر بر می آورند و در غرب فرو می روند، ولی حرکت آنها کاملا به سبب چرخش زمین است و جز یک گردش ظاهری چیز دیگری نیست. فقط با به کار گرفتن ابزارهای ویژه و دقیق می توان به حرکت واقعی ستارگان پی برد. مکان ظاهری آنها در آسمان ، سالها و حتی قرنها یکسان باقی می ماند
با گردش زمین به دور خورشید تنها منظره ی آسمان تغییر می کند ولی این تغییرات نیز هر سال تکرار می شوند.
در زمانهای قدیم اخترشناسان هیچ روشی برای تعیین فاصله ی ستارگان نمی شناختند. تقریبا تمامی آنها اعتقاد داشتند که زمین ثابت است و کره ای بزرگ و دور دست به دور آن می چرخد و ستارگان نیز سوراخها یا نقاط نورانی در روی این کره هستند. فقط عده ی کمی از اخترشناسان یونان باستان، ستارگان را اجرامی بسیار دور
می دانستند و بر این باور بودند که زمین می چرخد و در نتیجه، ستارگان در حال گرئش به نظر می رسند.
نورانیت ظاهری
اگر به ماهیت واقعی ستارگان پی ببریم می توانیم حتی بدون استفاده از ابزارهای خاص، فاصله ی آنها را تخمین بزنیم. اگر فرض کنیم که ستارگان نیز مانند خورشید اجرامی دوردست ولی بسیار درخشان هستند و همچنین، نورانیت واقعی آنها را تقریبا معادل نورانیت واقعی خورشید بدانیم ، می توانیم با مقایسه ی نورانیت ظاهری ستارگان با خورشید ، فاصله ی آنها را به طور تقریبی به دست آوریم. البته این فرض ها کاملا درست نیستند، زیرا می دانیم که برخی از ستارگان هزاران بار نورانیتر و برخی هزاران بار کم نورتر از خورشیدند.
ولی خورشید نورانیت متوسطی دارد و از این رو آن را ستاره ای نمونه تلقی کرد و به جوابهایی قابل قبول رسید.
انرژیی که در از نور درخشانترین ستارگان آسمان دریافت می کنیم حدود 5-^10*5 ارگ در سانتیمترمربع در ثانیه است. یک ارگ مقدار بسیار کمی از انرژی، و تقریبا برابر است با انرژیی که یک حشره، هنگام بالا رفتن از ارتفاعی به ضخامت یک ورق کاغذ مصرف می کند. انرژیی که از نور خورشید به زمین می رسد، حدود 6^10*1.5ارگ در سانتیمترمربع در ثانیه است. مقایسه ی این دو عدد نشان می دهد که نورانیت ظاهری خورشید 30 میلیارد بار بیشتر از نورانیت ظاهری ستارگان درخشان است. چون نورانیت ظاهری به نسبت مربع فاصله بستگی دارد، و با فرض اینکه نورانیترین ستارگان در عین حال نزدیکترین ستارگان نیز هستند، پس این ستارگان باید 5^10*1.7 بار دورتر از خورشید باشند. این مقدار معادل است با 2.6 سال نوری
و فاصله ی نزدیکترین ستاره ، که به روشهای دقیقتری محاسبه شده 4.2 سال نوری است
اگرچه در حال حاضر از این روش برای تعیین فاصله ی ستارگان معمولی استفاده نمی شود ولی اساس اندازه گیری فاصله ی انواع مشخصی از ستارگان تقریبا شبیه آن است. برای مثال ، اخترشناسان دریافته اند که ستارگان بیشتر عمر خود را به صورت اجرامی پایدار و با دمایی مشخص که به درخشندگیشان بستگی دارد می گذرانند. اندازه گیری ها و محاسبات نظری نشان می دهند که ستارگانی با دماهای مختلف درخشندگیهای معینی دارند. بنابراین، با اندازه گیری دمای ستارگان می توان درخشندگی واقعی آنها را به دست آورد و در تعیین فاصله استفاده کرد. اخترشناسان برای اندازه گیری دمای ستارگان از طیفنما استفاده می کنند و با روشی که اختلاف منظر طیفنمایی خوانده می شود، فاصله ی ستارگان را محاسبه می کنند.
همچنین، مطالعه و اندازه گیری تعداد زیادی از ستارگان موجود در خوشه های ستاره ای ما را به تعیین مرحله ی تکامل ستارگان منفرد راهنمایی می کند و از این طریق، دما و درخشندگی ستارگان خوشه ها به دست می آید. به این ترتیب می توان فاصله ی خوشه ها را اندازه گرفت.
مثال دیگر، تعیین فاصله ی گونه های مشخصی از ستارگان است که ستارگان متغیر نامیده می شوند. آنها ناپایدارند و در نتیجه ، اندازه و نورانیتشان نوسان می کند . اخترشناسان کشف کرده اند که درخشندگی تعداد زیادی از این نوع ستارگان به دوره ی تناوب نوسان آنها بستگی دارد. در مورد ستارگان نورانیتر این گروه که متغیرهای قیفاووسی نام دارند، رابطه ی کاملا معینی بین درخشندگی و دوره ی تناوب نوسان وجود دارد. بنابراین با دانستن دوره ی تناوب و درخشندگی ظاهری آنها می توان فاصله شان را محاسبه کرد. متغیرهای قیفاووسی ، اساس مقیاس تعیین فاصله ی کهکشان های دیگر را تشکیل می دهند و از مهمترین ابزارهای سنجش اندازه ی جهان هستند.
مثلث بندی
اساسیترین روش برای تعیین دقیق فاصله ی ستارگان نزدیک عبارت است از مثلث بندی. از این روش مساحان و نقشه برداران نیز برای به دست آوردن فاصله ی نقاط دور و غیر قابل دسترس استفاده می کنند.
اصول آن بسیار ساده است . جسمی که می خواهیم فاصله اش را حساب کنیم یک راس از یک مثلث را تشکیل می دهد که می توان ضلع مقابل و زوایای آن را به دقت اندازه گرفت. برای مثال، نقشه برداری که می خواهد عرض یک رودخانه را حساب کند، دو درخت در دو طرف خود انتخاب می کند و درخت دیگری را در آن سوی رودخانه. این سه نشان، یک مثلث پدید می آورند. نقشه بردار از درخت اولی می تواند زاویه ی بین درخت دوم و درخت آن سوی رودخانه را بخواند و این کار را از درخت دوم نیز انجام می دهد. حال، او دو زاویه و طول یک ضلع از مثلث ( فاصله ی بین دو درخت در یک طرف رودخانه) را در دست دارد. با این اطلاعات، مثلثی روی کاغذ رسم می کند و ارتفاع آن را به دست می آورد که همان عرض رودخانه است.
اخترشناسان نیز برای تعیین فاصله ی ستارگان نزدیک، تقریبا به همین شکل عمل می کنند. قاعده ی مثلثی که آنها تشکیل می دهند، قطر مدار زمین است و ستاره در راس این مثلث قرار دارد. دو زاویه را نسبت به ستارگان بسیار کم نور ودور دست می سنجند.زاویه اول را در یک طرف مدار زمین و زاویه ی دوم را 6 ماه بعد در طرف دیگر مدار زمین اندازه گیری می کنند.زاویه ی سوم ( زاویه ی راس) بسیار کوچک است و اختلاف منظر نامیده
می شود. اختلاف منظر نزدیکترین، پروکسیماقنطورس، 0.765 ثانیه ی قوسی ، یعنی معادل 4.3 سال نوری است. سال نوری فاصله ای است که نور در مدت یکسال می پیماید و حدود ده هزار میلیارد کیلومتر است. نزدیکترین ستاره در فاصله ی 4.3 سال نوری قرار دارد. این فاصله، بسیار بیشتر از فاصله ی دورترین سیاره ی منظومه ی شمسی، پلوتو ، است که فقط 5.5 ساعت نوری از خورشید فاصله دارد. سفینه های امروزی تنها در چند روز به ماه و در چند سال به سیارات می رسند. اما همین سفینه ها برای رسیدن به نزدیکترین ستاره ، بیش از 10000 سال وقت لازم دارند
+ نوشته شده در جمعه پنجم بهمن 1386ساعت 16:57 توسط گروه دوم دبیرستان بصیرت
|
