نجوم و کیهان‌شناسی

... تعریف مورد اتفاق آگوست 2006 سه قسمت داشت:

1)       یک سیاره به­دور خورشید می­گردد.

2)       سیاره به­قدر کافی جرم دارد تا گرانش آن بر استحکامش فائق آمده، تقریباً گرد شود. در این حالت گفته می­شود که در تعادل هیدرواستاتیک^[1] قرار دارد.

3)       سیاره مدار خود را «پاک» کرده است؛ یعنی آنکه تنها جسم با آن اندازه است که در منظومه شمسی و در آن فاصله از خورشید قرار دارد.

دو قسمت اول نسبتاً واضح است، اما قسمت سوم کمتر. معنی آن اساساً این است که نباید هیچ جسم دیگری با اندازه­ای قابل مقایسه، در آن مدار به­دور خورشید گردش کند.

این قسمت سوم بود که عنوان پلوتو را از آن گرقت.

IAU تعریفی نیز برای آنچه که به سیارۀ کوتوله (Planet Dwarf) معروف است وضع کرد. این سیاره­ها دو شرط اول و دوم تعریف سیاره را برآورده می­کنند ولی شرط سوم را خیر. به­علاوه آنها نباید قمر جسم دیگری باشند. بدین ­ترتیب هم­اکنون پلوتو و 2003UB313، که حالا نام اِریس به خود گرفته، دو سیارۀ کوتوله شناخته می­شوند. سیارۀ کوچک سِرِس نیز در تعریف سیارۀ کوتوله جا می­گیرد، بنابراین ما الآن هشت سیاره و سه سیارۀ کوتوله در منظومه شمسی داریم. با گذشت زمان و کشف اجرام بزرگ دیگر در آن­طرف نپتون، احتمال افزایش تعداد سیاره­های کوتوله وجود دارد.

این سؤال تا نشست اتحادیۀ بین­المللی نجوم (International Astronomical Union) در آگوست سال 2006 مورد توجه جدی قرار نگرفت. تا پیش از آن، یک تعریف رسمی برای سیاره وجود نداشت؛ و حتی برای مدتی سیارۀ کوچک سِرِس، که بزرگ­ترین سیارک در کمربند سیارک­ها بین مریخ و مشتری است، سیاره محسوب می­شد. در سال 2005 کشف یک جرم سماوی (در ابتدا به نام 2003UB₃₁₃ ) اعلان گردید. این جسم کمی بزرگ­تر از پلوتو است و در فاصلۀ ۷/۹۶ واحد نجومی از خورشید قرار دارد (سه برابر فاصلۀ پلوتو). این کشف ضرورت یک تصمیم­گیری را ایجاب نمود که آیا این جسم باید دهمین سیارۀ منظومه شمسی باشد و یا این­که درعوض، پلوتو کنار گذاشته شود. پلوتو به­طور قابل ملاحظه­ای کوچک­تر از چیزی است که در ابتدا تصور می­شد؛ مدار بیضوی آن بسیار کشیده است و با صفحۀ منظومه شمسی زاویه­ای بزرگ می­سازد. اگر در زمان­های اخیر کشف شده بود، بسیار بعید است که عنوان سیاره به آن داده می­شد. به این دلایل، افلاک­نمای هایدن^[1] در نیویورک، پیش از آن پلوتو را از گالری سیارات حذف کرده بود.

چه خوش است صوت قرآن ز تو دلربا شنيدن

 به رخت نظاره كردن ، سخن خدا شنيدن

... یک آزمایش ذهنی دیگر را در نظر بگیرید. فرض کنید سطح نیم­کره شمالی سیاره­ای بزرگ کاملاً بدون اصطکاک باشد. ساکنین این سیاره ایمان راسخ دارند که سطح سیاره­شان کاملاً مسطح است. دو گردشگر، سوار بر سورتمه و از دو نقطه بر استوا به فاصله 10 کیلومتر از یکدیگر، سفر خود را شروع می­کنند. آنها بر دو خط موازی و با سرعت اولیه یکسان به سمت شمال راه می­افتند. چون اصطکاک وجود ندارد، سرعت آنها ثابت می­ماند و انتظار دارند فاصله­شان نیز همان 10 کیلومتر ثابت بماند. اما تاحدی تعجب خواهند کرد (واحتمالاً کمی هم مجروح می­شوند) وقتی که در قطب شمال به هم می­رسند. بدون از دست  دادن اعتقادشان به مسطح بودن سیاره، احتمالاً شروع به استدلال می­کنند که چگونه این اتفاق رخ داد. تنها راه توجیه این است که فرض کنند نیرویی - که شاید آن­را جاذبه بنامند - آنها را به سوی همدیگر کشانده است.

به­گونه­ای مشابه، اگر فضا را مسطح بپنداریم و نه منحنی، گرانش نیرویی است که ما استنباط می­کنیم تا به­وسیلۀ آن، آنچه را در یک فضای سه بعدی منحنی رخ می­دهد توضیح دهیم.

کتاب "درآمدی بر نجوم و کیهان­شناسی" صفحه ۵۱ و ۵۲

...در دیدگاه اینشتین، در غیاب جرم، فضا «مسطح» است. این کلمه (که نویسنده علاقه­ای به آن ندارد زیرا جهان را دو بعدی می­نماید) عملاً به این معنی است که در فضای مسطح، هندسه اقلیدسی صادق است. به عبارتی مجموع زوایای داخلی یک مثلث بسیار بزرگ در این فضا برابر با ۱۸۰ درجه خواهد بود. از دیگر خواص فضای مسطح این است که فاصلۀ دو شعاع لیزری موازی همواره ثابت خواهد ماند.

بقیه را در ادامه مطلب ببینید...

... شاید یک آزمایش ذهنی بتواند عدم انطباق نظریۀ نیوتون و نسبیت خاص را روشن کند. فرض کنید خورشید ناگهان از هستی محو شود. طبق قانون نیوتون این تغییر بلافاصله در کل جهان حس می­شود، و بلادرنگ زمین در مسیری مماس از مدارش خارج می­گردد. اینشتین دریافت که موضوع نباید به این شکل باشد. نه تنها ما مرگ خورشید را تا 31/8 دقیقه بعد نخواهیم فهمید - زمان لازم برای نور تا فاصله خورشید و زمین را بپیماید - بلکه زمین نیز باید تا آن مدت همچنان جاذبه خورشید را حس کند و تنها زمانی از مدار خارج شود که ما نیز دیگر خورشید را نمی­بینیم. البته در اینجا فرض شده که اطلاعات میدان جاذبۀ خورشید با سرعت نور منتشر می­گردد. درنتیجه، چیزی باید در فضا منتشر شود که اطلاعات مربوط به تغییر در میدان جاذبه را با خود حمل می­کند. اینشتین وجود امواج گرانشی (Gravitational Waves) را برای حمل اینگونه اطلاعات پیش­بینی نمود. در یکی از فصل­های بعد خواهیم دید که وجود این امواج به­طور غیر­مستقیم نشان داده شده است، و احتمالاً دیری نخواهد پایید که شواهد مستقیم وجود آنها نیز به­دست آید.

این ایده از مقاله سال 1915 اینشتین به نام نظریۀ نسبیت عام^[1] بیرون آمد. اساساً این تئوری، نظریۀ نسبیت گرانش است و در آن جاذبه مفهومی است استنباطی که با کمک آن مشاهدات خود را توضیح می­دهیم. نسبیت عام ابراز می­دارد که دلیل حرکت اجسام در مسیری غیر مستقیم در فضا، نیروی گرانش نیوتونی نیست؛ بلکه اجسام مسیر طبیعی خود را طی می­کنند و این فضا است که به­واسطه حضور جرم «خمیده» شده است. (دقیق­تر آن است که بگوییم فضا-زمان، اما این یک کتاب مقدماتی است!)

[1]- البته صحیح آن است که بگوئیم نظریه عام نسبیت، ویا به اختصار نسبیت عام.

همانگونه که در بخش 1-6-6 کتاب می­خوانیم، اینشتین در سال 1905 میلادی مقاله خود درباره نظریه نسبیت خاص را منتشر نمود. یکی از نتایج این نظریه آن بود که هیچ چیز نمی­تواند با سرعتی بیش از سرعت نور درمیان فضا عبور کند. این نظریه پا را فراتر از اجسام مادی می­گذاشت و اطلاعات و اثرات میدان­های نیرو را نیز شامل می­شد. اینشتین دریافت که این موضوع با قانون گرانش نیوتون، که تعامل آنی در هر فاصله­ای را مجاز می­دانست، همخوانی ندارد.

کلمه «درمیان» را عمداً مورب نوشتم. زیرا انبساط جهان می­تواند اجسام را با سرعتی بیش از سرعت نور با خود جابجا کند. ما معتقدیم که این اتفاق یک­بار در نزدیکی پیدایش جهان رخ داده است^[1]. فرض کنید می­خواهیم نان کشمشی بپزیم: خمیر نان را که کشمش­ها به­صورت متراکم در آن قرار دارد، درون فر می­گذاریم. پس از پخت، انتظار این است که خمیر منبسط شود و در نتیجه دانه­های کشمش نیز از هم فاصله بگیرند. کشمش­ها دربین خمیر حرکت نکرده­اند بلکه انبساط خمیر آنها را جابجا کرده ­است.

برگرفته از کتاب درآمدی بر نجوم و کیهان­شناسی صفحه ۵۰

... داستانی (احتمالاً خیالی) وجود دارد که نیوتون زیر درخت سیب در مزرعه کنار خانه­شان نشسته بود. او احتمالاً ماه را در آسمان، در تربیع اول یا آخر، می­دیده است. گفته می­شود سیبی بر سرش (ویا کنارش) افتاد و او را به این فکر انداخت که چرا ماه همین­گونه به زمین سقوط نمی­کند. لحظه نبوغ­آمیز نیوتون آنگاه بود که دریافت ماه هم در حال سقوط به زمین است! او از کارهای گالیله در مورد مسیر حرکت پرتابه­ها آگاه بود و در شاهکار خود، اصول (Principia)، که در سال 1686 منتشر شد، نشان داد که اگر یک گلوله توپ به­طور افقی از بالای کوهی شلیک شود، با نادیده گرفتن مقاومت هوا، چه اتفاقی می­افتد. گلوله مسیری سهموی به سمت زمین طی می­کند و با افزایش بیشتر و بیشتر سرعت شلیک، دورتر و دورتر از کوه فرود می­آید. با دورتر شدن محل فرود، انحنای زمین نیز باید در نظر گرفته شود. در رساله­ای معروف­تر به­نام «شرحی بر سیستم جهان^[1]» که همان سال­ها منتشر شد، او شکلی شبیه به این را نشان داد:

 در این آزمایش ذهنی کوه آنقدر بلند است که از جو زمین خارج می­شود. با افزایش تدریجی سرعت گلوله، به سرعتی می­رسیم که دیگر هرگز گلوله سقوط نمی­کند و در مداری به دور زمین می­چرخد.

برگرفته از کتاب "درآمدی بر نجوم و کیهان شناسی" صفحه ۴۱ و ۴۲

برای دیدن تصویری متحرک در این رابطه به آدرس زیر سر بزنید:

http://www.waowen.screaming.net/revision/force&motion/ncananim.htm

امروز هم مطلبی را پیرامون قدر ستارگان از کتاب درآمدی بر نجوم و کیهان­شناسی انتخاب کرده­ام که امیدوارم مفید باشد (برای اینکه در دیدن اعداد اعشاری دچار اشتباه نشوید از مرورگر IE استفاده کنید):

باید توجه داشت که قدر مشاهده شدۀ ستاره هیچ اطلاعی از روشنایی واقعی آن در اختیار ما قرار نمی­دهد. ستاره­ای روشن در آسمان می­تواند ستاره­ای کم­نور اما نزدیک به خورشید، و یا ستاره­ای بسیار نورانی­تر ولی در فاصله­ای دور باشد. از اینرو این قدر را قدر ظاهری (Apparent Magnitude) می­نامیم. قدر ظاهری به روشنایی مشاهده شده توسط ابزاری مربوط می­شود که پاسخ فرکانسی آن شبیه به چشم انسان است. در فصل شش خواهیم دید که چگونه می­توان قدر ظاهری را در یک طیف فرکانسی خاص، مانند قرمز یا آبی، اندازه گرفت. این اندازه­گیری­ها اطلاعاتی درباره رنگ ستاره در اختیار ما قرار می­دهد. برخی ستارگان و دیگر اجرام سماوی، همچون خورشید، ماه و سیارات، بسیار روشن­تر از ستارۀ نسرواقع هستند و لذا قدر آنها منفی است. عدد قدر می­تواند قسمت اعشاری نیز داشته باشد، مانند ستاره شباهنگ (Sirius) با قدر حدود 5/1.

کتاب "درآمدی بر نجوم و کیهان­شناسی" صفحه ۱۸ 

در سال1854، نورمن پاگسون (Norman Pogson) در آکسفورد توانست مقیاس قدر را به­طور کمّی تعریف نماید. او اختلاف پنج قدر (یعنی اختلاف قدر ششم و اول) را دقیقاً برابر با نسبت روشنایی 100 گرفت. اگر نسبت روشنایی اختلاف یک قدر را برابر با R بدانیم، آنگاه ستارۀ قدر پنجم R مرتبه روشن­تر از ستاره قدر ششم است. به همین ترتیب ستاره قدر چهارم RxR  بار روشن­تر از ستاره قدر ششم است و نهایتاً ستارۀ قدر اول RxRxRxRxR بار نورانی­تر از ستاره قدر ششم است. از طرفی در تعریف پاگسون حاصل ضرب اخیر باید برابر با 100 شود، به­عبارتی R برابر است با ریشه پنجم 100، یعنی 512/2.

نسبت روشنایی دو ستاره که قدر ظاهری آنها یک واحد اختلاف دارد برابر است با 512/2

پس از این تعریف لازم بود که برای مقیاس قدر نقطۀ مرجع نیز مشخص شود. پاگسون ستاره قطبی را به عنوان ستاره با قدر صفر انتخاب کرد. اما بعدها مشخص شد که این ستاره یک ستارۀ متغیر است و از اینرو ستاره نسرواقع (Vega) به عنوان مرجع انتخاب گردید. (امروزه از سازوکاری پیچیده­تر برای انتخاب مرجع استفاده می­شود.)

 کتاب "درآمدی بر نجوم و کیهان­شناسی" صفحه ۱۷ و ۱۸

(متن انگلیسی در ادامه مطلب)

امروز قسمتی از مبحث قدر ستاره­ای را از کتاب "درآمدی بر نجوم و کیهان­شناسی" انتخاب کرده ام. اگر عمری بود در روزهای دیگر بقیه مطلب را برایتان در وبلاگ قرار می دهم. (برای اینکه در دیدن اعداد اعشاری دچار اشتباه نشوید از مرورگر IE استفاده کنید)

ستاره­شناسان قدیم موقعیتی را که هر ستاره بر روی کره سماوی داشت، همراه با روشنایی آن، ثبت می­کردند. اولین فهرست شناخته شده از این ستارگان توسط ستاره­شناس یونانی هیپارکوس (Hipparchos) در حدود سال­های 130 تا160 قبل از میلاد تهیه گردید. تعداد ستاره­های این فهرست توسط بطلمیوس تا 1028 ستاره افزایش یافت و در سال 150 پس از میلاد در کتابی معروف به­نام المجسطی منتشر شد. هیپارکوس ستاره­های قابل رؤیت را بر اساس روشنایی آنها در شش دسته جای داد و نام هر دسته را قدر (Magnitude) نهاد؛ روشن­ترین ستارگان در قدر یک و کم­نورترین آنها در قدر شش^[1]. با اندازه­گیری­های دقیق در قرن نوزدهم، ملاحظه گردید که ستاره­های هر قدر تقریباً ۵/۲ بار از ستاره­های قدر بعد نورانی­ترند؛ همچنین ستارۀ قدر یک تقریباً 100 بار از ستارۀ قدر شش نورانی­­تر است. (این حقیقت که اختلاف هر قدر نمایشگر نسبت مساوی روشنایی است نشان ­می­دهد که پاسخ چشم انسان به نور لگاریتمی است و نه خطی.)  

[1] - برخی منابع معتقدند که هیپارکوس ستارگان را بر اساس روشنائی ظاهری آنها در سه دسته جای داد ولی بطلمیوس آنها را به شش دسته تقسیم کرد. دسته­بندی فعلی بر کار بطلمیوس که توسط دانشمند ایرانی عبدالرحمان صوفی تکمیل گردید، استوار است. (مترجم)

اگر مدار ماه در صفحۀ مداری زمین به­دور خورشید قرار داشت، در اول ماه قمری کسوف (گرفت خورشیدی) و در میانۀ آن خسوف (گرفت ماه) داشتیم. به­علت کجی 5 درجه­ای مدار ماه، اغلب ماه از بالا یا پایین خط زمین- خورشید عبور می­کند و گرفت­ها کمتر رخ می­دهد. شاید تصور شود که ماه در هنگام خسوف کاملاً محو می­گردد، اما اینگونه نیست.

بقیه را ( به همراه متن انگلیسی) در ادامه مطلب بخوانید.

http://www.jb.man.ac.uk/public/im/astronomy.html

البته سایت از آوریل سال 2009 به روز نشده است. با وجود این حاوی مطالب جالبی مانند ویدئوی سخنرانی های نویسنده می باشد.

تصویر کتاب انگلیسی را در ادامه مطلب ببینید. کتاب «درآمدی بر نجوم و کیهان شناسی» ترجمه این کتاب است.

مترجم برگزيده پانزدهمين دوره كتاب فصل پاييز گفت: كتاب «درآمدي بر نجوم و كيهان‌شناسي» اثر يان موريسون شامل آخرين نظريات و دستاوردهاي شاخه‌هاي مختلف نجوم در عرصه جهاني است.

غلامرضا شاه­علي، مترجم كتاب «درآمدي بر نجوم و كيهان‌شناسي» اثر يان موريسون در گفت‌وگو با خبرگزاري كتاب ايران (ايبنا) با اشاره به اينكه ترجمه اين كتاب را در ايام بازنشستگي آغاز كرده است، افزود: رواني و جذابيت مباحث اين كتاب توجه‌ام را براي ترجمه جلب كرد. ضمن اينكه كتاب حاضر توسط موريسون در سال 2008 منتشر شده و مي‌تواند منبع نوين و مناسبي براي مخاطبان اين حوزه باشد.

 برای مشاهده متن کامل خبر بر لینک زیر کلیک کنید:

http://www.ibna.ir/vdcc41qo.2bqo08laa2.html