نجوم

تاریخچه نجوم
نجوم مطالعه مواد و مقدمه‌ای است درباره فرآیند بوجود آمدن آنچه در آنسوی جو زمین است که این جهان ، آسمان و گوی آسمان را از اتمهای کوچک تا گیتی وسیع شامل می‌شود. منجمان اجرام آسمانی مانند سیارات ، ستاره‌ها ، ستاره‌های دنباله دار ، کهکشانها ، سحابیها و مواد بین کهکشانها را مطالعه می‌کنند. برای اینکه چگونگی تشکیل شدن ، چگونگی بوجود آمدن و منسب هر کدام را مشخص می‌کنند و اینکه چگونه بر یکدیگر تأثیر می‌گذارند و چه اتفاقی ممکن است برای آنها بیفتد.

بخشی از جهان ما ، زمین و آنچه در آن اتفاق می‌افتد اختر شناسی را شامل می‌شود، در واقع زمین آزمایشگاه ماست و هر چه که درباره جهان می‌دانیم از آنچه از زمین می‌توانیم ببینیم و دریابیم و یا تصور کنیم سرچشمه گرفته است.

چگونه علم نجوم بوجود آمد؟
قبل از اختراع تلسکوپ ، در نزدیکی قرن هفدهم ، نجوم بر مبنای مشاهده با چشم غیر مسلح پایه گذاری شده بود. در ابتدا مردم از محل ستاره‌ها و سیارات در آسمان نقشه تهیه می‌کردند. متمدن ترینها برای نقشه برداری آسمان نظام داشتند و می‌دانیم که امروزه نجوم از نظریات یونانیان باستان سرچشمه می‌گیرد. در سال ۱۵۰ میلادی یک منجم و ریاضیدان یونانی به نام کلودیوس بطلمیوس یک رساله درباره علم نجوم نوشت. او در آن ۴۸ گروه ستاره‌ای که صورت فلکی نامیده می‌شدند را فهرست کرد ، مانند جبار ، برساووش و … که بیشتر از اسامی اساطیر گرفته شده‌اند.

همانطور که ما هنگام نگاه کردن به ابرها ، آنها را به اشکالی از اجسام آشنا تصور می‌کنیم، همانگونه بطلمیوس در گروهبندی ستارگان اشکال آشنا را مشاهده کرد. همچنین بطلمیوس متوجه شد که به نظر ستارگان در سرتاسر آسمان حرکت می‌کنند، او گفت که تمام اجرام آسمانی به دور زمین که مرکز جهان بی‌حرکت ایستاده حرکت می‌کنند. این نظریه علمی برای قرنها پذیرفته شده بود. تئوری بطلمیوس راجع به جهان طرح زمین مرکز نامیده شد، زیرا در آن زمین در مرکز عالم قراردارد.
چه موقع کشف شد که زمین بدور خورشید می‌چرخد؟
قبول این واقعیت مدتها طول کشید. در سال ۱۵۴۳ میلادی یک منجم لهستانی به نام نیکلاس کوپرنیک De Revolutionibus را منتشر کرد که مشخص می‌کرد سیارات به دور خورشید گردش می‌کنند، اما نظریه او با تعلیمات کلیسای کاتولیک مغایرت داشت و کلیسا قدرتمندترین سازمان اجتماعی و سیاسی آن زمان بود. عقیده‌هایی مانند طرح خورشید مرکزی که در جهان تفکر بدیع بودند سزاوار کیفر مرگ بودند.

بنابراین اگر هم تعدادی دیگر از منجمان طرح کپرنیک را می‌پذیرفتند از تصدیق کردن آن هراس داشتند. در سال ۱۶۳۲ گالیلئو گالیله ، یکی از برجسته‌ترین منجمان در طول تاریخ ، سرانجام یک کتاب در حمایت از نظریه کپرنیک منتشر کرد. کلیسای کاتولیک روم گالیله را برای محاکمه بخاطر بدعت گذارن احضار کرد و این منجم برای برگشتن از حرفش یا مرگ حق انتخاب داشت. گالیله دست از عقیده خود کشید اما کلیسا از پذیرفته شدن طرح خورشید در عرف نمی‌توانست جلوگیری کند (در سال ۱۹۹۲کلیسای کاتولیک روم رسما با گالیله و کپرنیک موافقت کرد).

منجمان چگونه سریعا یک ستاره را از دیگران تشخیص می‌دهند؟
منجمان علاوه بر نقشه موقعیت ستارگان در آسمان تعیین کردند که کدام ستاره از دیگر ستارگان پر نورتر است. یک منجم یونانی به نام هیپارکوس جد بطلمیوس ابتدا ستارگان را بر اساس روشنایی‌اشان طبقه بندی کرد. او شش طبقه روشنایی را با قدرشان لیست کرد (قدر یعنی درخشش یک ستاره که بر روی زمین نمایان می‌شود. قدر یک ستاره تا حد زیادی در تعیین اینکه چقدر از زمین فاصله دارد موثر است)، هیپارکوس ۲۰ ستاره از قدر اول را طبقه بندی کرد و ستارگان ضعیف یعنی آنهایی که با چشم غیر مسلح دیده می‌شوند را در شش قدر طبقه بندی کرد.
نقش گالیلئو گالیله

گالیله در پیزای ایتالیا در ۱۵۶۴ در اواسط دوره رنسانس متولد شد. گالیله فقط اولین کسی که تلسکوپ را روی ستارگان متمرکز کرد نبود، او همچنین دیدگاه متفاوتی نسبت به جهان ایجاد کرد. گالیله استاد نجوم ، ریاضی ، فیزیک ، فلسفه و تبلیغات بود . تصور او (و احتمالا واقعیت) از یک نبوغ ذاتی بود: زیرک ، شوخ و اما زننده بود. مردم مهم انجمن او را جستجو می‌کردند، تا وقتی که کار منفور و خطرناک حمایت از دیدگاه خورشید مرکزی کپرنیک راجع به منظومه شمسی را در کارهایش انتشار داد:
ما این حقیقت را پذیرفتیم که خورشید در مرکز منظومه شمسی است و ما ممکن است گفته باشیم (هرکس می‌داند که خورشید به دور زمین می چرخد و فقط تعداد کمی دانشمند دیوانه فکر می‌کنند غیر از این است). در سال ۱۵۴۳ نیکولاس کوپرنیکوس رساله پیشنهادی‌اش را که تمام سیارات به انظام زمین به دور خورشید می‌چرخند منتشر کرد. این پیشرفت غیر منتظره برای عده‌ای بطور محرمانه خوشایند بود، برای قدرتمندترین دولت اروپا در آن زمان (کلیسای کاتولیک روم) در وضع موجود مسلما منفعتی وجود داشت. با این همه عقاید نظام و توانایی‌اش رویه زمین مرکزی در جهان باقی ماند.

گالیله بطور آشکارا از دیدگاه جهانی کپرنیک در مقابل کلیسا حمات کرد. روش رهبر کلیسا با دیگر بدعت گذاران نادیده گرفتن آنها یا آسیب رساندن به آنها با برخی شرایط بود. اما کلیسا نمی‌توانست گالیله را نادیده بگیرد. در سال ۱۶۳۴ گالیله به دادگاه کلیسا آورده شد و ادعا کرد که دست از عقاید بدعت گذارانه‌اش درباره منظومه شمسی برداشته است. روبرو شدن با شکنجه و مرگ ، گالیه را وادار به تسلیم شدن کرد. او هنگامی که اتاق محاکمه را ترک کرد زیر لب گفت بی اعتنا به آنچه مجبور به گفتن شده بود ادعا کرد که زمین هنوز به دور خورشید می‌چرخد. گالیله بقیه عمر خود را در زیر شیروانی خانه‌ای تا سال ۱۶۴۲ گذراند ۳۵۵ سال بعد در سال۱۹۹۲ کلیسا رسما طرح کپرنیک را در مورد منظومه شمسی پذیرفت.

اجرام آسمانی
فضا از کهکشانها ، منظومه‌ها ، ستارگان ، سیارات و بسیاری اجرام آسمانی دیگر انباشته شده است. عجایب و عظمت آنها به مراتب از تمامی دیگر پدیده‌های آفرینش بیشتر است. کهکشانها و ستارگان و بطور کلی پدیده‌های آسمانی انبوهی که عجیب و غریب می‌نماید وجود دارند، که پاره‌ای از آنها بوسیله دانشمندان شناسایی شده‌اند. مانند: کوتوله‌های سفید ، ستارگان نوترونی ، ستارگان هیپرونی ، کوازارها و دنباله دارها و سیاه چاله‌ها و … .
در فضای قابل رویت برای ماده میلیاردها کهکشان جداگانه وجود دارد که بزرگترین آنها نظیر راه شیری و نزدیکترین کهکشان به نام اندرومیدا یا به قول عبدالرحمن صوفی امراة المسلسله که فاصله آن از ما تقریبا ۱٫۵ میلیون سال نوری و قطر زاویه‌ای ان ۳٫۵ درجه و قطر خطی‌اش در حدود ۱۰۰ هزار سال نوری است و دارای تقریبا یکصد میلیارد ستاره است. هر کهکشان مجموعه‌ای از میلیاردها ستاره است که بعضی از آنها از خورشید بزرگتر و بعضی دیگر بطور قابل توجهی کوچکتر.
سحابیها
در جهان علاوه بر ستاره‌ها مقادیر زیادی گرد و غبار و گاز وجود دارد که ما بین کهکشانها پراکنده گردیده است. یعنی چگالی گاز در فضای بین کهکشانها فقط برابر ۲۰ اتم در هر اینچ مکعب است. سحابیها به علت نور ستارگان مجاور خود قابل رویت هستند. به کمک تلسکوپ به ساختمان و ویژگی آنها می‌توان پی برد. بعضی از سحابیها نیز تاریک بوده و مانع عبور نور ستارگانی که در پشت آنها قرار دارند می‌گردند.

سیارات
اجرام تقریبا کروی ، جامد و بزرگی هستند که به دور خورشید می‌گردند. بزرگترین آنها به نام مشتری است که جرمی معادل یک هزارم جرم خورشید را دارد. تا به حال سیستم سیاره‌ای نظیر آن چه به خورشید مربوط است، کشف نگردیده است. سیارات اجرام سماوی نسبتا سرد بوده و انعکاس نور خورشید باعث مرئی شدن آنها می‌گردد.
تشخیص سیارات از ستارگان در آسمان شب
سیارات با نور ناپایدار می‌درخشند، ولی نور ستارگان هم از لحاظ رنگ و هم از لحاظ روشن

ایی به سرعت تغییر می‌کند.
سیارات در آسمان حرکت کرده و محل آنها تغییر می‌کند، ولی ستارگان نسبت به هم دارا ی مکانهای تقریبا ثابتی هستند.
سیارات هنگام رصد با تلسکوپها بصورت قرص نورانی بزرگ دیده می‌شود، در صورتی که ستارگان بصورت نقاط روشن به نظر می‌رسند.
سیارات را می‌توان در نواحی باریکی از آسمان مشاهده کرد، ولی ستارگان را می‌توان در هر قسمتی از آسمان یافت.
سیارکها
سیاره‌های خرد ، اجرام جامد کوچکی هستند که به دور خورشید می‌چرخند و تفاوت آنها با سیارات در بزرگی آنها است. بزرگترین این سیارکهای خرد به نام سیرس می‌باشند، که قطرش برابر با ۸۰۰ کیلومتر است. قطر اکثر آنها در حدود ۳ کیلومتر می‌باشد. سیارکها نیز توسط انعکاس نور خورشید قابل رویت می‌باشند و آنها را بدون تلسکوپ نمی‌توان دید.
قمرها
قمرها اغلب از اجتماع و تمرکز دیسکهای غبار و گاز در پیرامون سیاره‌ها درست می‌شوند. شش سیاره از نه سیاره بزرگ هر کدام یک یا چند قمر دارند که به دور آنها

می‌چرخند. تا به حال ۴۵ قمر در منظومه شمسی کشف کردیده است.
ستارگان دنباله دار
ستارگان دنباله دار اجرام سماوی هستند که گه گاه ظاهر می‌شوند. هر ستاره دنباله دار از یک مسیر نورانی و دنباله طویلی تشکیل شده است. سر آن ممکن است به بزرگی خود خورشید و دم آن نیز در حدود چندین صد میلیون کیلومتر بوده باشد. هر ستاره دنباله دار با وجود اینکه صدها کیلومتر در ثانیه سرعت دارد برای یک چشم غیر مسطح همچون ما، بی حرکت به نظر می رسد. سرعت آنها را می‌توان از تغییر مکانش نسبت به ستارگان زمینه ثابت آسمان تعین کرد.
تا کنون نزدیک به هشتصد ستاره دنباله دار کشف و نامگذاری گردیده است. اکثر ستاره‌های دن

باله دار از یک مدار بسته‌ای در حال حرکت هستند. چنین ستارگان دنباله دار اهمیت زیادی داشته و بعد از یک پریود به نزدیکی زمین آمده و مشاهده شده‌اند، که مشهورترین آنها ستاره دنباله‌دار هالی است. مدارهای ستارگان دنباله دار دیگر سهمی یا هذلولی است و به احتمال زیاد اینها فقط یک بار در مجاورت زمین ظاهر و رویت گردیده ، دور می‌زنند و سپس رفته و دیگر به نزدیکی زمین نمی‌گردند.
شهابوارها
اجسام جامد و ریز دیگری به اندازه ته سنجاق هستند، در فضا دیده می‌شوند. اکثرا گروهی از این شهابها به طرف زمین حرکت کرده و در جو آن به دام میدان مغناطیسی حاکم بر کره زمین می‌افتد. در اثر برخوردشان در فاصله ۱۵۰ کیلومتری جو زمین و در اثر اصطکاک آن ، جسم سوخته و غبار آن به طرف زمین سقوط می‌کنند. نور حاصل شده از این برخورد را به نام شخانه می‌نامند. در واقع می‌شود اظهار کرد هر ساله چندین صد تن از غبار شخانه بر سطح زمین می‌نشینند. معمولا شهابها در فاصله ۸۰ کیلومتری سطح زمین کاملا از بین می‌روند، ولی بعضی اوقات احتمال دارد که کاملا تحلیل نگردند و بصورت شهاب سنگ به سطح زمین برسند.
نامگذاری اجرام اعماق فضا

برخی اجرام غیر ستاره ای از جمله کهکشانها و سحابیها با عناوین رایجی نامیده می‌شوند، ولی برخی تنها با یک شماره مشخص می‌شوند. در سال ۱۷۷۴ شارل مسیه (۱۸۱۷ – ۱۷۳۰) فهرستی شامل ۴۵ جرم آسمانی منتشر کرد و طی یک دهه بعد از آن به این تعداد افزود. نام هر یک از اجرام این فهرست متشکل از حرف ام (حرف اول مسیه) و یک عدد بدنبال این حرف است. نام بسیاری دیگر از اجرام آسمانی متشکل از ان. جی.سی و یک عدد است. این طرز نامگذاری در فهرستی که توسط ستاره شناس دانمارکی ، جان لودویک امیل دریر (۱۹۲۶ – ۱۸۵۲) ، منتشر شد، معرفی شده است. این فهرست ، فهرست عمومی نوین نامگذاری شده است.

ستاره شناسی
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.

 

چرا ستارگان می‌درخشند؟
با چشم غیر مسلح در یک شب تاریک و بدون ماه و در هوای صاف می‌توان حدود ۲۵۰۰ ستاره را در آسمان شناسایی کرد. با دوربین یا تلسکوپ می‌شود میلیون‌ها ستاره را تشخیص داد. از سیاره‌های منظومه شمسی خودمان نظیر زهره و زحل که چشمپوشی کنیم، تمامی این ستارگان دور دست خورشیدها یا به عبارت دیگر گلوله‌های گازی پر حرارتی هستند که در سطح خود

می‌توانند تا هزاران درجه و در درون خود تا میلیونها درجه حرارت داشته باشند. در حقیقت بعضی از آنها با شدتی ده هزار برابر خورشید ما می‌درخشند و برخی از آنها هم خیلی کم نورتر از ستاره مرکزی منظومه ما هستند، ولی تمام ستارگان در یک مورد مشترکند:
آنها در ژرفای درون خود از طریق تبدیل هیدروژن به هلیوم انرژی هسته‌ای تولید می‌کنند. این چشمه جوشان و پایان ناپذیر انرژی به ستارگان کمک می‌کند که عمری بسیار طولانی داشته باشند. مثلا خورشید با مواد سوختنی که دارد ۱۰ میلیارد سال عمر خواهد کرد. انرژی ایجاد شده در مرکز

ستاره به خارج منتقل می‌شود و از سطح ستاره به شکل پرتوهای ماورای بنفش – رونتگن – ذره‌ای – نوری – گرمایی و امواج رادیویی انتشار می‌یابد. برخی از ستارگان در پایان عمر خود از طریق انفجارهای بسیار عظیم از بین می‌روند. آنگاه از آنها فقط گویهای مادی کوچک و کاملا در هم فشرده‌ای باقی می‌ماند که در علم ستاره شناسی ، کوتوله های سفید ، ستاره نوترونی و یا سیاهچاله نامیده می‌شوند. خورشید هم روزی تبدیل به یک کوتوله سفید خواهد شد.
رنگهای ستارگان

رنگ ستاره به دمای سطحش بستگی دارد. اگر ارزش یکی از این خواص را بدانید. شاید بتوانید ارزش دیگری را وضع کنید. ستارگان آبی رنگ داغترین ستارگانند و ستارگان سفید ، سردترند. بعد از اینها ستارگان زرد و نارنجی قرار دارد و سردترین ستارگان ، قرمزند. شاید دمای ستارگان آبی رنگ به ۵۰ هزار درجه سانتیگراد (۹۰ هزار فارنهایت) برسد، حال آنکه دمای سطح ستارگان قرمز تا ۲ هزار سانتیگراد (۳٫۶۰۰ فارنهایت) پایین است. اصطلاح درخشندگی به پرتوافکنی ستاره با هر طول موجی دلالت می‌کند. مثلاً با افزایش درخشندگی ستاره ، ممکن است ستاره ، علاوه بر نور مرئی بیشتر ، پرتو مادون قرمز و ماوراء بنفش بیشتری ساطع کند، ولی قدرهای مطلق و ظاهری ، معیار درخشش نور مرئی ستاره‌اند.

اساساً درخشندگی ستاره بر حسب جرم و مرحله چرخه حیات ستاره تعیین می‌شود. هر چقدر جرم ستاره بیشتر باشد، در مقایسه با ستاره‌ای با جرم کمتر و در همان مرحله چرخه حیات متراکمتر ، داغتر و درخشنده‌تر است. ۲ ستاره با مساحت و دمای سطحی برابر درخشندگی و رنگ یکسان دارند. اگر ستاره‌ای منبسط شود، دمای سطحش کاهش می‌یابد. مثلاً زمانی یک ستاره زرد رنگ زنجیره اصلی نظیر خورشید به غول قرمز سردتر ، تاریکتر و خیلی بزرگتری تکامل می‌یابد.