پژوهش, راهنمای ضروری جهان الکتریکی, فصل اول - فاصله ها, کتاب ها

فاصله ها

۱ 147
parallax_566x304

فواصل ستارگان
زمانی که ما به آسمان شب نگاه میکنیم و تمام ستارگان را میبینیم، تعدادی از آنها که ستارگانی شبیه به خورشید ما هستند به نظر می آید که به هم نزدیک اند اما در حقیقت آنها به هیچ وجه نزدیک به هم نیستند بلکه فواصل فضایی میان آنها بسیار زیاد است.
فاصله یک کمیت مهم در نجوم است و به سختی اندازه گیری میشود.ما باید بدانیم که به چه میزان به ستاره ها و کهکشان ها نزدیک هستیم زیرا پارامترهای دیگری در علم نجوم به آن وابسته هستند از قبیل کل انرژی درخششی ساطع شده، جرم ها از طریق حرکات مداری،حرکات واقعی ستارگان در فضا و اندازه حقیقی آن ها.

starburst_cluster_400x356

تصویر یک خوشه ستاره ای که هابل آن را شکار کرده است

ستاره ها بسیار دور هستند که حتی در تلسکوپ تنها به شکل نقاط نورانی رویت میشوند. بدون داشتن دانش و آگاهی از فواصل ستاره ها، شما به طور دقیق نخواهید فهمید که آیا به ستاره ای با اندازه کوچک اما روشنایی زیاد نگاه میکنید یا یک ستاره بزرگتر با درخشندگی کمتر! و این سوال مطرح میشود که کدام یک به ما نزدیک ترند.
این در رابطه با کهکشانها، اختروش ها ،فوران ها و دیگر پدیده های شگفت آور و دور نیز صدق میکند.
فاصله میان چشم های ما باعث میشود که ما عمق و ژرفا را در اطرافمان درک کنیم. برای این که شیئی را در مرکز دید قرار دهیم،هر چشم باید زاویه خاصی بگیرد. مغز ما نیز آن زوایا را بررسی کرده و فوکوس چشم را تنظیم میکند و این حسی به ما میدهد که از طریق آن درک میکنیم اجسام تا چه حد به ما نزدیکند و از جهان اطرافمان تصاویر دارای عمق ایجاد میکند.
این آشکارسازی زاویه ای اساس روش محاسبات فاصله است که در نجوم اصطلاحا اختلاف منظر گفته میشود.
اختلاف منظر مثلثاتی راه مستقیم استفاده از تفاوت زاویه ای اندازه گیری شده از دو ناحیه مختلف است که با استفاده از آن، فاصله تا اجرام دیگر سنجیده میشود. با رصد موقعیت یک ستاره نسبت به ستاره های زمینه، از نواحی روبه رویی مدار ما به دور خورشید، ما یک ناحیه وسیعی راخواهیم داشت که به ما اجازه میدهد تا اختلاف زاویه ای را در رصدهایی که ۶ ماه اختلاف دارند،به دست آوریم و قادر باشیم فاصله را نسبت به اجرام دوری همچون ستاره ها به دست آوریم. (به شکل دقت کنید)

 

 

 

parallax_566x304

زمین به طور متوسط حدود ۹۳میلیون مایل از خورشید فاصله دارد بنابراین این شعاع مربوط به مدار تقریبا ایره ای شکل آن است.این فاصله در نجوم، یک واحد نجومی گفته میشود بنابراین فاصله یک سمت از مدار زمین تا سمت روبه روی آن ۲واحد نجومی یا ۱۸۶ میلیون مایل است.

زمانی که ما فاصله را نسبت به نزدیکترین ستاره یعنی آلفا قنطورس از یک طرف مدار اندازه گیری میکنیم، به اندازه ۶ ماه صبر میکنیم و دوباره اندازه گیری را انجام میدهیم و در طی این اندازه گیری که به دقت فوق العاده زیادی نیاز دارد، متوجه میشویم که اختلاف زاویه ای بسیار کوچک است.
آژانس فضایی اروپا(ESA) تلسکوپ اتوماتیک هیپارخوس را برای سنجش بیش از ۱۱۸۰۰۰ ستاره در طی سال های ۱۹۹۳-۱۹۸۹ به فضا پرتاب کرد.این ماموریت شامل: بالا بردن دقت مکان های فهرست بندی شده از تعداد فراوانی از ستارگان و به روز کردن کاتالوگ Tycho و Tycho2 بوده است. به واسطه اختلاف منظر های اندازه گیری شده ی اخیر، ۲۰۷۸۰ ستاره یافت شده است که حدود ۱۰ درصد یا کمتر در اختلاف منظر ستاره ای خود دارای خطا هستند.

hipparcos_err_plot_347x287

نمودار خطاهای محاسبات اختلاف منظر که با بررسی های فضاپیمای هیپارخوس انجام گردید

با داده های ماهواره هیپارخوس که دارای دقت بالاتری است، در اندازه گیری فاصله ستارگان در محدوده ای فراتر از ۲۰۰ تا ۲۲۰ سال نوری حدود ۱۰ درصد خطا وجود دارد و همین طور در مسافت ۵۰۰ سال نوری این بی دقتی افزایش میابد. بنابراین محاسبات مربوط به اختلاف منظر مثلثاتی نباید به طور کامل دقیق و قابل اعتماد پنداشته شود. Pogge که در بخش پنجم بیش تر توضیح خواهیم داد،ادعا میکند که داده های هیپارخوس در محدوده ای فراتر از هزاران سال نوری میتواند فواصل را به خوبی برای ما مشخص کند و این در حالیست که فاصله برآورد شده از ستارگانی که تنها در ۵۰۰سال نوری هستند با ۳۰%-۲۰%± خطا در موارد بسیاری رد شده. هزاران سال نوری تقریبا یک فاصله نامحدود محسوب میشود ولی این فقط در حدود ۱ درصد از کل مسیر در کهکشان ما محسوب میشود.
یک زاویه از یک درجه به ۶۰ دقیقه قوسی تقسیم شده است، همانند قرارداد تقسیم بندی یک ساعت به ۶۰ دقیقه. به طور مشابه هر دقیقه قوسی میتواند به ۶۰ثانیه قوسی تقسیم شود. اختلاف منظر نسبت به تمام ستارگان به غیر از خورشید خودمان کمتر از یک ثانیه قوسی است. در حقیقت اختلاف منظر نسبت به آلفا قنطورس در حدود ۰٫۷۵ از یک ثانیه قوس یا ۰٫۰۰۰۲ درجه است. زاویه اختلاف منظر سایر ستاره ها حتی از این مقدار نیز کمتر است.
یک سال نوری مسافتی است که نور در خلاء در مدت زمان یک سال طی میکند که تقریبا ۶تریلیون مایل است. اگر شما ۳٫۲۶ از اختلاف منظر نسبت به یک ستاره را بر ثانیه قوسی تقسیم کنید، میتوانید فاصله تا ستاره را بر حسب سال نوری به دست آورید.منجمان به طور کلی معیار پارسک را نسبت به سال نوری، برای اندازه گیری مسافت ترجیح میدهند ،علاوه بر این محاسبات و اندازه گیری های اختلاف منظر تنها میتواند برای به دست آوردن فاصله از اجرامی که تقریبا به خورشید نزدیک هستند استفاده شود.
مثال:
۴٫۳۶ سال نوری = ۰٫۷۵ ثانیه قوسی /۳٫۲۶
که برابر است با ۲۵٫۶۵تریلیون مایل یا ۱٫۳۳ پارسک نسبت به نزدیکترین ستاره.

۱٫۲٫ مدل سازی فواصل نزدیک و درون منظومه شمسی
Robert Burnham مدل پیشرفته ای را ارائه میکند که با عبارات معمولی به ما نشان میدهد که فضای میان ستاره ها چقدر است. برای دریافتن این مسافت ما باید دو نمونه از مسافت های واقعی در فضا را بدانیم:

همانطور که در بالا اشاره شد فاصله زمین تا خورشید در حدود ۹۲۹۶۰۰۰۰ مایل ( ۱۴۹۶۰۵۰۰۰کیلومتر) است که معمولا به صورت ۹۳میلیون مایل یا ۱۵۰میلیون کیلومتر گرد میشود.این فاصله را یک واحد نجومی میگویند.
یک سال نوری مساوی ۶۳۲۹۴ واحد نجومی است. به طور تصادفی این عدد تقریبا همانند عدد اینچ در واحد مایل رسمی است که برابر است با ۶۳۳۶۰٫ بنابراین عدد تقریبا یکسانی برای اینچ در واحد نجومی ( ۹۲۹۶۰۰۰۰×۶۳۳۶۰) همانند عدد مایل دریک سال نوری (۹۲۹۶۰۰۰۰×۶۳۲۹۴) وجود دارد. اینها واقعا اعداد بزرگی هستند.
بیایید کمی بیشتر به اینچ بپردازیم.
Burnham معیاری را در مدل خویش تنظیم کرده است که طبق آن یک اینچ برابر با یک واحد نجومی یا ۹۳ میلیون مایل است. پس در مدل ما نیز یک مایل برابر یک سال نوری میشود.
این مقیاس میتواند به صورت ۱:۶۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰ هم بیان شود. آن یک واحد نشان دهنده ی ۶ تریلیون است.
حالا بیایید به شرح مدل کوچک مقیاس Burnham از منظومه شمسی خودمان در این مقیاس بپردازیم. ما فاصله زمین تا خورشید را میدانیم که در این مدل معادل یک اینچ خواهد شد. پس در این مدل خورشید به چه بزرگی خواهد بود؟ قطر خورشید در حدود ۸۷۰۰۰۰ مایل است پس در مدل ما خورشید کمی کمتر از ۰٫۰۱ یک اینچ خواهد بود. که به صورت نقطه ای بسیار کوچک میشود.زمین هم به اندازه یک اینچ از خورشید فاصله دارد و اندازه اش بسیار کوچک است(″۰٫۰۰۰۰۹) که ممکن نیست بدون کمک میکروسکوپ بتوان آن را دید!

شعاع مداری پلوتو ۳۹٫۵ بار بزرگتر از شعاع مدار زمین است بنابراین فاصله پلوتو تا خورشید باید ۳۹٫۵ اینچ باشد یا به طور دقیق یک متر از خورشید فاصله داشته باشد.

Heliosphere که ناحیه ایست در اطراف خورشید که بادهای خورشیدی تا آن قسمت نفوذ میکنند ، در مدل ما حدود ۷پاست(۷ feet ). اما نزدیکترین ستاره به ما در کجا قرار میگیرد؟ نزدیکترین همسایه ما یعنی آلفا قنطورس که بیش از ۴ سال نوری از ما فاصله دارد، در فاصله بیش از ۴مایل در مدل ما قرار دارد. بله، ۴مایل. در این مدل خورشید ما به صورت لکه ای بسیار کوچک است و تا لکه کوچک بعدی ۴ مایل فاصله دارد و فضای بسیاری نیز در این میان وجود دارد. اما در این مدل کوچک اندازه کهکشان ما چقدر است؟ کهکشان مدل ما ممکن است ۱۰۰۰۰۰ مایل امتداد داشته باشد. این دیسک نازک با بازوهای مارپیچ میتواند ضخامتی در حدود ۱۰۰۰ مایل داشته باشد.برآمدگی مرکزی آن ناشی از وجود ستاره ها ممکن است ۶۰۰۰مایل باشد. اما کهکشان ما تنها یکی از هزارن میلیارد کهکشان مرئی است که با ابزار آلات امروزی قابل رصد است. در هنگام شب به نظر میرسد که آسمان مملو از ستارگان است که در فاصله ی کمی قرار دارند اما در حقیقت ستاره ها با فواصلی در حدود ۱۰میلیون بار بیشتر از قطرشان از هم فاصله دارند.

۳و۱٫ مسافت و گرانش

به یاد داشته باشسد که طبق رابطه نیوتون،نیروی جاذبه با مربع فاصله بین دوجرم کاهش میابد. بنابراین نیروی جاذبه بین دو لکه که در فاصله ی ۴مایلی قرار داند به آن صورت نیرومند نیست در حقیقت نیروی جاذبه بین دو ستاره در فاصله ۴ سال نوری بسیار ناچیز است. بگذارید با استفاده از معادله نیوتون این مسئله را بررسی کنیم.
در معادله ساده زیر F همان نیرو بر حسب نیوتون ، G یک عدد بسیار کوچک است که ثابت گرانش گفته میشود، M1 و M2 نیز جرم های تخمین زده شده از دو ستاره بر حسب کیلوگرم و r فاصله ی مراکز دو جرم برحسب متر است. منجمان بیشتر از سیستم های متریک و SI به جای سیستم های مرسوم اینچ ،feet ، مایل ، پوند و اونس استفاده میکنند که استفاده از آنها راحت تراست.هرچند که نتیجه محاسبات که در انتهای شکل ارائه شده است، اثر گرانش بر روی سطح زمین، یک gee(برای گرانش) گفته می شود، و بدون در نظر گرفتن این سیستم اندازه گیری است.
F = G × (M1 × M2) ÷ r²

grvty_calc_star2sun_650x279

محاسبه نیروی گرانش اعمال شده روی خورشید به وسیله آلفا قنطورس

این دو ستاره علیرغم جرم فوق العاده زیادشان، شتاب گرانشی ناچیزی بریکدیگر اعمال میکنند. هر نیرویی که رفتار اجرام را در فضا کنترل میکند باید به اندازه کافی قوی و کار آمد باشد تا در ورای این مسافت های بی کران قادر به این باشد که اجرام را همچنان به فعالیت وادارد.
قانون گرانش نیوتون کارش را در توضیح نیروهای کششی و حرکات مداری در ناحیه محدودی از منظومه شمسی به خوبی انجام میدهد اما نیروی نسبتا ضعیف گرانشی فقط در صورتی میتواند به شکل موثری عمل کند که به هیچ عنوان چیزی در فضای میان ستاره ای نباشد و یا نیرویی که بتواند بر آن میزان گرانش غلبه کند.

 

https://www.thunderbolts.info/wp/2011/09/02/essential-guide-to-eu-chapter-1/

مترجمین راهنمای ضروری جهان الکتریکی:

فرزین حسینی، سبا حفیظی، نسترن ختایی، سمانه فتحیه، ساناز مفیدی احمدی، فرشته معماریان، پروین هویدا و ثمین یزدی

هرگونه کپی برداری تنها با ذکر نام “بخش فارسی پروژه بین المللی آذرخش” امکان پذیر می باشد

در باره نویسنده / 

مدیریت

مطالب مرتبط

یک دیدگاه

  1. رضا. ۱۳۹۴-۰۵-۲۳ در ۱۱:۵۸ -  پاسخ دادن

    بسیار عالی ممنون از تمام زحماتی که میکشید

ارسال پاسخ

ایمیل شما نمایش داده نمی‌شود. موارد مورد نیاز علامتگذاری شده است *

The Thunderbolts Project

پر بیننده ها

  • mag_field_current_450x370

    میدان های الکتریکی و مغناطیسی در فضا

    ۲ توان گرانش و نیروهای الکتریکی میتوان گفت گرانش نیروی نسبتا ضعیفی است. نیروی الکتریکی کولنی بین یک پروتون و یک الکترون در حدود ۱۰ به توان ۳۹ بار قوی تر از نیروهای گرانشی بین آنهاست. چهار نیروی بنیادین در فیزیک اثرات متقابل هردو میدان گرانشی و الکترومغناطیسی به صورت نامحدودی ادامه دارد.  نیروی نسبی…

  • عضوگیری

    عضوگیری بخش فارسی پروژه آذرخش – فروردین ۹۶ (تمدید شد)

    بخش فارسی پروژه بین المللی آذرخش، تعدادی محدود عضو فعال “ناپیوسته” می پذیرد. انواع عضویت در آذرخش پارسی: ۱٫ عضویت ناپیوسته: ویژه دانشجویان مقطع کارشناسی دارای مهارت لازم زبان انگلیسی هر عضو ناپیوسته طی یک بازه زمانی یک ساله در این مجموعه عضویت داشته و از کلیه امکانات لازم بهره ور خواهد شد، این بازه…

  • plasma_lab_450x303

    پلاسما

    ۳ معرفی پلاسما مسئله اینکه جهان از پلاسما تشکیل شده است برای همه شناخنه شده است. در واقع، پلاسما رایج ترین نوع ماده در جهان است. در مکان های مختلف مانند: آتش، چراغ های نئون، و رعد و برق بر روی زمین و فضای کهکشانی و بین کهکشانی یافت می شود. تنها دلیلی که ما…

آخرین دیدگاه ها

بخش فارسی پروژه آذرخش

پروژه تحقیقاتی بین المللی، در زمینه ترویج عمومی و یا مطالعه تخصصی مدل های نوین در علوم طبیعی
بخش فارسی آن تحت نظارت بخش مرکزی، از اسفند ماه سال 1391 با محوریت مطالعه و بررسی مدل های نوین نجومی آغاز به کار نموده است.