ستاره شناسی(نجوم)

 

ستاره شناسی ، علمی است که با مشاهده و توضیح وقایعی که در خارج از زمین و جو آن رخ می‌دهد سر و کار دارد. این علم منشا پیدایش و خواص فیزیکی و شیمیائی اشیائی که قابل مشاهده در آسمان بوده (و خارج زمین قرار دارند) و همینطور فرآیندهای منتجه از آنها را مطالعه می‌کند. در طی قسمتی از قرن بیستم ، ستاره شناسی به سه شاخه تقسیم شده بود: محاسبات نجومی ، مکانیک آسمانی و فیزیک نجومی. حالات برجسته متداول فیزیک نجومی در نامگذاری گروههای آموزشی دانشگاهی و موسسات درگیر با تحقیقات نجومی متجلی می‌شود:

قدیمیترین آنها بدون هیچ تغییری ، گروهها و موسسات ستاره شناسی می‌باشند، جدیدترین آنها به نگه داشتن فیزیک نجومی در نامشان تمایل دارند، برخی اوقات کلمه ستاره شناسی را برای تأکید بر طبیعت تحقیقاتشان ، در نامشان قرار نمی‌دهند. به علاوه ، تحقیقات فیزیک نجومی ، مخصوصا در فیزیک نجومی نظری ، را افرادی که پس زمینه فیزیک و ریاضی دارند می‌توانند انجام دهند.
ستاره شناسی از معدود علومی است که آماتورها هنوز در آن نقش فعالی دارند، خصوصا در کشف و مشاهده حوادث زودگذر. ستاره شناسی نباید با طالع بینی ، شبه علمی که با پیگرد مسیر اجرام آسمانی ، مبادرت به پیشگویی سرنوشت افراد می‌نماید اشتباه شود. این دو اگر چه در ریشه مشترکند، اما کاملا متفاوتند؛ ستاره شناسان روش علمی را پذیرفته‌اند، در حالیکه طالع بینها اینطور نیستند.

تقسیمات ستاره شناسی

ستاره شناسی به چند شاخه تقسیم می‌گردد. اولین تقسیم بندی بین ستاره شناسی نظری و ستاره شناسی شهودی می‌باشد. مشاهده گرها روشهای مختلفی را برای جمع آوری اطلاعات درباره حوادث بکار می‌برند، اطلاعاتی که بعدا توسط نظریه پردازان برای ایجاد تئوریها و مدلهایی ، برای شرح مشاهدات و پیش بینی حوادث جدید بکار می‌رود. حوزه‌های مطالعه همچنین به دو طریق دیگر تقسیم بندی می‌شوند: موضوعی ، که معمولا به منطقه فضا (مثلا ستاره شناسی

کهکشانی) یا مسائل اشاره شده (مانند تشکیل ستاره یا کیهان شناسی) بستگی دارد؛ یا به روش مورد استفاده برای گرد آوری اطلاعات (بطور مبنائی ، چه ناحیه‌ای از طیف الکترومغناطیس استفاده می‌شود). در حالیکه تقسیم بندی اولیه به هر دوی مشاهده گر و نظریه پرداز مربوط می‌شود، دومی مربوط به مشاهده گرهاست(نه کاملا) ، چون نظریه پردازها سعی می‌کنند از اطلاعات موجود در تمامی طول موجها استفاده کنند و مشاهده گرها اغلب بیش از یک منطقه از طیف را مشاهده می‌کنند.

تقسیم بندی بر اساس موضوع یا مسائل اشاره شده

مقدمه

یکی از مهمترین پارامترهای یک جسم در جهان که برای محاسبه دیگر پارامترهای آن مورد محاسبه قرار می‌گیرد، فاصله آن از ما است. از روی فاصله اجسام می‌توان به اطلاعاتی مهم و اساسی در مورد آنها رسید. از گذشته‌های دور برای محاسبه فاصله اجرام آسمانی روشهایی ابداع شده بود. اما معمولا تمامی آنها در مورد اجرامی دورتر از سیاره‌های مریخ و مشتری جواب نمی‌دادند؛ زیرا دقت بسیار پایینی در ابزار اندازه گیری موجود بود. اما این روشها با گذر زمان پیشرفت کرد و روشهای جدیدی بوجود آمدند. در این مقاله به چهار نمونه از مهمترین روشهای اندازه گیری اشاره می‌کنیم.

اختلاف منظر ظاهری

انگشتتان را مقابل خود بگیرید، چشم چپ خود را ببندید و با چشم راست به پشت زمینه انگشت خود نگاه کنید حال این کار را با چشم چپ هم انجام دهید. در هر مورد پشت زمینه انگشت شما تغییر می‌کند، زیرا دو چشم شما از هم فاصله دارند و به دلیل اختلاف منظری که باهم دارند زمینه‌های متفاوت را به شما نشان می‌دهند. با این روش می‌توان با داشتن فاصله دو چشم

از هم فاصله انگشت را محاسبه کرد، این روش که اختلاف منظر نامیده می‌شود. برای محاسبه فاصله اجرام نزدیک بسیار خوب و ساده است (برای اندازه گیری در ارتش از این روش استفاده می‌شود.)

برای محاسبه جابجایی منظره پشت یک جرم در دو نوبت که معمولا در طرفین مدار زمین است عکس می‌گیرند و جابجایی زاویه‌ای آن را با حالت قبلی مقایسه کرده و بر حسب درجه قوسی بدست می‌آورند. حال با استفاده از معادله زیر به راحتی فاصله را بر حسب واحد نجومی بدست می‌آورند(همانطور که می‌دانید هر واحد نجومی (Au) برابر فاصله زمین تا خورشید یا ۱۵۰میلیون کیلومتر است). که طبق تعریف هر ۲۰۶۲۶۵ واحد نجومی را یک پارسک در نظر می‌گیرند و رابطه را به صورت زیر می‌نویسند. که با محاسبه P (جابجایی ظاهری بر حسب ثانیه) قوس d بدست می‌آید. (P = 1/d (pc

با این روش به دلیل ناتوانی فقط می‌توان تا ۱۰۰ پارسک را انداز

گیری کرد که با حذف اثر جو به ۱۰۰۰پارسک قابل تغییر است. بنابراین زیاد کاربردی نیست و معمولا در مورد اندازه گیری در منظومه شمسی خودمان استفاده می‌شود.

اختلاف منظر طیفی

ستارگان بر اساس دمای سطحی و شکل طیفشان ، دسته بندی طیفی می‌شوند که این دسته بندی نوع طیف ستاره را مشخص می‌کند و با دانستن نوع طیف ستاره می‌توان اطلاعاتی از جمله درخشندگی مطلق ستاره را محاسبه کرد. نموداری به نام هرتز پرونگ – راسل (H – R) وجودارد که درخشندگی مطلق ستارگان بسیاری را بر حسب رده بندی طیفی آنها به صورت تجربی و آماری مشخص می‌کند. از روی این نمودار و با طیف نگاری از این ستارگان می‌توان درخشندگی مطلق هر ستاره را مشخص کرد. با بدست آوردن درخشندگی مطلق (L) با استفاده از فرمول ساده‌ای که در مورد درخشندگی مطلق و ظاهری وجود دارد فاصله جرم محاسبه می‌شود.

در این فرمول درخشندگی ظاهری (b) نیز لازم است که بوسیله فوتومتری از روی زمین تعیین می‌شود. به این روش که طیف نگاری مبنای تعیین فاصله است اختلاف منظر طیفی می‌گویند. این روش بدلیل نداشتن دقت کافی و لازم برای ستارگان کم نور و دور دست محدودیتهایی دارد، ولی بهتر از اختلاف منظر ظاهری است. زیرا تا حدود فاصله دهها میلیون پارسک را برای ستارگان پر نور تعیین می‌کند که مزیت بزرگی نسبت به روش قبلی است، اما در مورد خوشه‌ها و کهکشانها با توجه به کم نور بودن ستارگانشان استفاده ار این روش دقت کمی دارد.

 

استفاده از متغیرهای قیفاووسی و ابر نواختران

متغیرهای قیفاووسی و ابرنواختران از شاخصهای اندازه گیری فاصله هستند، زیرا تناوب آنها مستقیما با درخشندگی آنها رابطه دارد. متغییرهای قیفاووسی مهمترین ابزار برای محاسبه فاصله کهکشانها هستند. اخیرا ستاره شناسان با استفاده از ابرنواخترهای گروه I) a) می‌توانند فاصله اجرام بسیار بسیار دور را نیز بدست بیاورند. زیرا درخشندگی این ابرنواختران به قدری زیاد می‌شود که می‌توان آنها را از فواصل دور نیز رصد کرد. برای مثال در سال ۱۹۹۲ یک تیم از اخترشناسان از تغییرهای قیفاووسی یک کهکشان به نام IC 4182 برای تعیین فاصله آن از زمین استفاده کردند.

آنها برای این منظور از تلسکوپ فضایی هابل بهره جستند. در ۲۰ نوبت جداگانه از ستارگان

آن کهکشان عکسبرداری کردند. با مقایسه عکسها با یکدیگر آنها ۲۷ متغییر را در عکسها شناسایی کردند. با رصدهای متوالی از آن متغییرها توانستند منحنی نوری آنها را رسم کنند، سپس با طیف سنجی ، طیف ستارگان متغییر را مورد بررسی قرار می‌دهند و از روی طیف آن مقدار آهن موجود در متغییر را شناسایی می‌کنند. اگر مقدار آهن زیاد باشد متغییر I) a) است و کم باشد از نوع II است.

از روی منحنی نوری ستاره میانگین قدر ظاهری آن را محاسبه می‌کنند و دوره تناوب آن را بدست می‌آورند. همان گونه که گفتیم دوره تناوب با درخشندگی متغییرها رابطه مستقیم دارد. این رابطه از روی نمودار زیر که یک نمودار تجربی است بدست می‌آید. با قرار دادن دوره تناوب متغییر مورد نظر و دانستن نوع طیف آن (I)یا (II) می‌توان درخشندگی مطلق آن را بدست آورد. از طرفی چون افزایش درخشندگی برای قدر مطلق به صورت لگاریتمی و (در پایه ۲٫۵۴) تغییر می‌کند. به ازای دانستن نسبت درخشندگی مطلق به درخشندگی خورشید می‌توان قدر مطلق ستاره را محاسبه کرد. حال با دانستن قدر مطلق و قدر ظاهری از روی نمودار منحنی نوری با استفاده از رابطه مودال فاصله ، فاصله بدست می‌آید:

m – M = distance modulus =5 log d – 5

 

استفاده از قانون هابل

روش دیگر برای محاسبه فاصله اجرام مخصوصا کهکشانها استفاده از قانون هابل است. در این روش از صورت ریاضی قانون هابل که به صورت زیر است استفاده می‌کنیم:

V = d×H

که درآن v سرعت جسم در راستای دید ما است و H ثابت هابل است. برای محاسبه فاصله کهکشانها و اجرام دور دست سرعت شعاعی (در راستای دید) جرم را بوسیله انتقال به سرخ (red shift) ستاره از روی طیف آن محاسبه می‌کنند. طبق پدیده انتقال به سرخ اگر جسمی از ناظر دور شود انتقال به سرخ و اگر به آن نزدیک شود انتقال به آبی صورت گرفته که مقدار آن از رابطه زیر بدست می‌آید، که در آن Z انتقال به سرخ است. بوسیله رابطه زیر از روی انتقال به سرخ می‌توان سرعت را بدست آورد:

v = C×Z

حال با قرار دادن سرعت در رابطه هابل فاصله بدست می‌آید:

d = C×Z/H

البته روش فوق دقت زیادی ندارد. دلیل آن مشخص نبودن مقدار دقیق ثابت هابل است. زیرا این ثابت با سن جهان رابطه دارد و با توجه به نظریات مختلف مقدار آن تغییر می‌کند. هم چنین وابستگی این عامل به زمان نیز در محاسابت اختلال بوجود می‌آورد. در حال حاضر بهترین روش برای اندازه گیری فاصله اجرام استفاده از ابرنواخترهاست که تا فواصل چند ده مگا پارسکی را با دقت خوبی محاسبه می‌کند.

رصدآسمان شب

آسمان شب یکی از نعمت های طبیعت که خداوند آن را در اختیار بشر قرار داده تا بتواند با آن رابطه برقرار کند و از آن به عنوان راهنما و آزمایشگاه نجومی استفاده کند. آسمان شب، این طبیعت فراموش شده، بیش از ۴۵۰۰ سال است که مورد توجه بشر قرار می گیرد و این آثار باستانی از دیرباز تا کنون مورد کاوش انسان قرار گرفته است.

ما در این مقوله می خواهیم شما را با چگونگی رصد اجرام آسمانی آشنا کنیم تا بتوانید حتی بدون استفاده از هرگونه ابزار، صور فلکی، سیارات و ستارگان مهم را رصد کنید. این روش به گونه ای انتخاب شده که می تواند به کسانی که در آغاز فعالیت رصدی خود هستند، کمک کند.

چگونه به ستارگان نگاه کنیم؟

برای شروع ستاره شناسی و مشاهده ستارگان، به چیزی بیش از چشمانتان و یک دوربین دوچشمی مناسب احتیاج ندارید. کافی است که نقشه آسمان شب را مطابق با جهت جغرافیایی آسمان محل خود قرار داده و به کمک آن به شناسایی و رصد ستارگان بپردازید. اما برای مشاهده دقیق برخی از اجرام مانند سحابی ها و کهکشان ها به ابزار اپتیکی نیاز داریم. زیرا این ابزار می توانند نور بیشتری را نسبت به چشمانمان جمع آوری می کنند و همچنین قادر به بزرگنمایی هستند. دوربین دوچشمی و تلسکوپ دو ابزار اپتیکی پرکاربرد در این زمینه هستند که هر کدام خصوصیت منحصر به خود را دارد.

آسمان در هر فصل چگونه تغییر می کند؟

آسمان مانند ساعت و تقویم است و با تغییر ساعت در شب، و فصل در سال، تغییر پیدا می کند. برای نمونه به جایگاه و موقعیت ستاره قطبی نسبت به دب اکبر اشاره می کنیم. در ساعت ۱۰ شب اواسط دی ماه، دب اکبر در سمت راست ستاره قطبی قرار دارد و در ساعت ۱۰ شب اواسط فروردین در بالا آن و در همان ساعت در اواسط تیر ماه در سمت چپ ستاره قطبی قرار دارد.