اختلاف منظر ظاهری parallax

خوب بریم سر اختلاف منظر. اختلاف منظر در واقع اشاره به طرز کار چشمان ما برای تعیین فاصله اجسام از ما دارد . انگشت اشاره تان را مقابل صورت خود بگیرید، چشم چپ خود را ببندید و با چشم راست به این انگشت نگاه کنید. حال یک بار دیگر این کار را با چشم چپ تکرار کنید. هر دفعه تصویر زمینه انگشت شما تغییر می‌کند، یعنی هر دفعه انگار انگشت شما جابه جا می شود . این کار را یکبار وقتی انگشت تان را در فاصله 30 سانتی گرفته اید انجام دهید و یکبار در فاصله 5 سانتی . متوجه تغییر اندازه جابه جایی انگشت تان شدید. مغز ما قادر است با استفاده از این دو تصویر ، یک تصویر سه بعدی با فاصله دقیق اجسام بسازد. به این روش اصطلاحا اختلاف منظر می گویند. مغز ما دو تصویر دریافتی از دو چشم را ترکیب و فاصله واقعی انگشت را مشخص می کند. در ستاره شناسی هم از همین روش برای مشخص کردن فاصله ستاره استفاده می شود .از ستاره ای که قرار است فاصله اش مشخص شود، دو بار از دو مکان مختلف عکس می گیرند و سپس جابه جایی زاویه ای آن ها را مقایسه می کنند و برحسب درجه قوس به دست می آورند. منظور از دو مکان مختلف جابه جا کردن دوربین نیست ، این جابه جایی ها که در فواصل نچومی عددی نیست . چی سوار سفینه فضایی بشویم و به سیاره دیگر برویم ؟ نه بابا خیلی خرج دارد. پس چکار کنیم . هیچی صبورانه شش ماه منتظر می مانیم تا زمین بزرگ و سخاوتمند به دادمان برسد. می دانیم مدار گردش زمین به دور خورشید ، 300 میلیون کیلومتر قطر دارد . پس اگر یکبار از یک مکان از یک ستاره عکس بگیریم و شش ماه بعد نیز مجددا از آن ستاره عکس بگیریم چون در این مدت زمین بیکار نبوده و در مدار خود به دور خورشید در حال سیر و سفر بوده در واقع 300 میلیون کیلومتر قطری جابه جا شده و تصویر دوم ما با تصویر اول اختلاف منظری دارد که بستگی به فاصله ستاره از ما دارد. حال جابه جایی زاویه ای ستاره را با حالت قبلی مقایسه می کنند و برحسب درجه قوسی به دست می آورند. اختلاف زاویه‌ای آن دو را مساوی با عدد یک تقسیم بر فاصله بر حسب پارسک می گذارند بدین ترتیب چنین به دست می‌‌آید: فاصلهٔ ستاره بر حسب پارسک = (اختلاف منظر/1 ). هرچه ستاره دورتر باشد چون اختلاف منظر کوچک تر می شود احتیاج به تلسکوپ های حساس تر داریم. در حال حاضر دقت تلسکوپ تا 1..,. ثانیه قوس است. برای تعیین فاصلهٔ ستارگان از زمین روش مثلث بندی نیز مطرح است ولی به شرط این که ستارگان نزدیک را بخواهیم با آن مورد مطالعه قرار دهیم. اندازه زاویه شعاع نور ستاره برای ما مشخص است چون برای دریافت نور آن دوربین را با همان زاویه تنظیم کرده بودیم ، درسته . طول پاره خط بین دونقطه را هم داریم که برابر بود با300 میلیون کیلومتر ناقابل . حال رسیدیم به مثلثی با یک ضلع و دو زاویه معلوم ، پس مثلث قابل حل است و طول ضلع موردنظر ما ،یعنی فاصله ستاره از زمین مشخص می شود.

پارسک parsec

از پست قبلی رسیده بودیم به جایی که لازم شد فواصل بین کهکشانی را اندازه گیری کنیم و گفتیم واحدی که اینجا به دادمان می رسد پارسک است . حالا ببینیم پارسک چیست؟ برای تجسم اندازه پارسک باید یک سری به درس شیرین مثلثات بزنیم و یک مثلث قائم الزاویه رسم کنیم. پس قلم و کاغذ بردارید و یک مثلث قائم الزاویه ای بکشید که یک زاویه 1 ثانیه داشته باشد و ضلع مقابل این زاویه 150 میلیون کیلومتر باشد ( عدد 150 میلیون کیلومتر آشناست ، نه. فاصله زمین تا خورشید و همان یک AU.) اگر مشکل کاغذ نداشته باشید این مثلث برا حتی قابل رسم است. درسته ؟ دو زاویه و یک ضلع معلوم دارد . بیایید تجسم کنیم این مثلث چه شکلی می شود. مثلث، یک زاویه 90 درجه دارد و یک زاویه یک ثانیه ، پس اندازه زاویه دیگر می شود 90 درجه منهای یک ثانیه (می دونیم که 1 ثانیه یعنی 1 درجه تقسیم بر 3600). در ظاهر تفاوت چندانی با زاویه 90 درجه ندارد و این دو ضلع بیشتر شبیه دو خط موازی می شوند. اما همان اختلاف یک ثانیه ای باعث می شود در جایی بلاخره به همدیگر برسند و آن نقطه همان فاصله یک پارسک تا ضلع مقابل است . در واقع در مثلث، ضلع مجاور به زاویه 1 ثانیه (همان ضلع که عمود بر خط 150 میلیون کیلومتری است، یک پارسک تعریف می شود. اگر این ضلع را با متر اندازه بزنیم می شود 1/30 میلیون میلیون کیلومتر . و به عبارت دیگر 26/3 سال نوری. در کتاب های نجومی تعریف پارسک را این طوری هم می بینید. "فاصله‌ای است که اختلاف منظر خورشید مرکزی یک جسم آسمانی مانند ستاره، برابر یک ثانیه قوس دیده شود" اول نوشته های بالا را با این تعریف تفسیر کنیم بعد ببینیم این اختلاف منظری که گفته یعنی چه؟ بنابر این تعریف ، پارسک یعنی سوار سفینه ای بشوید و به خط مستقیم از زمین آن قدر دور بشوید که که اگر از آن فاصله به زمین که همچنان دارد به دور خورشید می چرخد نگاه کنید شعاع مدار زمین به دور خورشید که برابر یک واحد نجومی است را برابر یک ثانیه قوس ببینید، در این صورت شما در فاصله یک پارسکی از خورشید هستید .البته این را هم باید بدانید که در این سفر اگر سفینه شما با سرعت نور حرکت کند شما 26/3 سال در راه خواهید بود. خوب حالا چرا این فاصله را پارسک می نامند؟ اصلا لغت پارسک از کجا آمده؟ نام پارسک از ترکیب بخش‌هایی از دو واژه parallax (اختلاف منظر) و arc second (ثانیه قوسی) درست شده است. البته دانشمندان به حد پارسک هم بسنده نکردند و اگر جایی کم بیاورند از واحدهای کیلوپارسک که برابر 1000 پارسک می‌باشد، استفاده می کنند و اگر لازم باشد از مگاپارسک که آن هم برابر 1,000,000 پارسک (یک میلیون پارسک) است.
برای امروز بیشتر از این خسته نشید بهتره ، موضوع اختلاف منظر باشه برای پست بعد.

واحد نجومی astronomical unit

از آنجایی که ابعاد فضایی قابل مقایسه با ابعاد زمینی نیستند ، مجبوریم آحاد جدیدی برای بیان فواصل نجومی تعریف کنیم وگرنه استفاده از ابعاد زمینی برای بیان فاصله های نجومی ، باعث بوجود آمدن اعداد بسیار بسیار بزرگ با تعداد صفرهای بیشمار می شود که هم گیج کننده اند و هم کاربردشان مشکل. قبلا در یک پست از واحد سال نوری صحبت کردیم ( اگه یادتان رفته روی کلمه سال نوری کلیک کنید) . حالا از یک واحد دیگر صحبت می کنیم به نام "واحد نجومی" . فاصله زمین از خورشید 150 میلیون کیلومتر است . این فاصله را عموما یک واحد نجومی می گیرند. حال بیایید با این واحد جدید فاصله ها را متر بزنیم. فاصله عطارد از خورشید چهاردهم فاصله زمین از خورشید است پس به واحد نجومی می شود "چهاردهم واحدنجومی". پلوتون ، دورترین سیاره ، 40 برابر زمین از خورشید فاصله دارد. فاصله پلوتون می شود "چهل واحد نجومی" . حال اگر برای ساخت یک ماکت فضایی ،فاصله زمین تا خورشید را با طولی برابر یک متر نمایش دهیم به عبارتی یک واحد نجومی یک متر باشد آنگاه با این مقیاس عطارد در چهل سانتیمتری ، زهره در هفتاد سانتیمتری و زمین در یک متری خورشید قرار می گیرد. دورترین سیاره یعنی پلوتون در چهل متری خورشید می ایستد. پس با این حساب جعبه ای دایره ای شکل به شعاع چهل متر همه سیارات منظومه شمسی را در خود جا می دهد. ارتفاع این جعبه بسیار کم خواهد بود زیرا همه سیارات تقریبا در صفحه واحدی حرکت می کنند. تا این جا درون منظومه شمسی و فواصل بین سیارات بودیم اما وقتی صحبت از فواصل بین ستاره ای بشود عددها خیلی بزرگتر می شوند. نزدیک ترین ستاره به خورشید در فاصله 270,000 واحد نجومی است یعنی اگر بخواهیم با همان متر روی همان ماکت نشان دهیم می شود در فاصله 270 کیلومتری. (ماکت چهل متری را می شود یک جایی گذاشت ، ماکت دویست و هفتاد کیلومتری را چکار کنیم؟) و مشکل وقتی سخت تر می شود که از فواصل بین ستارگان هم فراتر برویم و قدم در عرصه فواصل بین کهکشانی بگذاریم . وای اینجا دیگر چه خبر است . قطر دایره کهکشان راه شیری 5 میلیون کیلومتر است (هنوز همان جعبه 40 متری منظومه شمسی را در نظر دارید دیگه) . با همان مقیاس فاصله بین کهکشان ها 50 تا 100 میلیون کیلومتر است.حال در نظر بیاورید که جهان از بیلیون ها کهکشان تشکیل شده است . (وای چی شد حالا دیگه زمین را چطوری پیدا کنیم) . باز می بینیم که واحدهای بین سیاره ای در این فواصل ناکارآمد شدند. مجبور می شویم دنبال واحد جدیدی بگردیم . اینجا واحد پارسک به دادمان می رسد. خوب پارسک چیست ؟ تا پست بعدی صبر کنید.

اعتدال بهاری Autumnal equinox و اعتدال خریفی Autumnal equinox

دو تعریف استوای آسمان و دایره البروج را به خاطر دارید . اگرنه روی دو کلمه کلیک کنید تا مروری داشته باشید، و همچنین خاطرتان است گفتیم محور چرخش زمین به دور خودش ، مایل است .فرفره را که فراموش نکردید. خوب حالا که این تعریف ها را به خاطر آوردید ، احتیاج به یک تجسم سه بعدی در ذهن دارید تا به این نتیجه برسید که به خاطر مایل بودن محور زمین ، دایره البروج نسبت به استوای آسمان حالت مورب دارد و به همین دلیل دو نقطه تقاطع بین استوای آسمان و دایره البروج وجود دارد . این دو نقطه را نقاط اعتدال ربیعی (بهاری) و اعتدال خریفی (پاییزی) می نامند. اول ببینیم چرا اعتدال تا بعد معلوم شود اعتدال ربیعی چی است و اعتدال خریفی چی .کلمه اعتدال اشاره به برابر بودن روز و شب در زمین دارد ، به عبارت دیگر حین عبور خورشید از این دو نقطه، زمین دارای روز و شب برابر است. ( می دانیم در تعاریف کره آسمانی و دایره البروج و ... فرض بر این بود که زمین ثابت و خورشید در مسیری مشخص به دور زمین می چرخد. یادتان است در مورد مسیر ظاهری عبور خورشید صحبت کردیم .) خوب حالا اعتدال ربیعی چی است ؟ ربیع یعنی بهار ؛ و اعتدال ربیعی روز اول فروردین است که فصل بهار شروع می شود و بعد از این به مرور طول روز بلند و طول شب کوتاه می شود، تا انقلاب تابستانی . زمان عبور خورشید از نقطه دوم اعتدال خریفی و به عبارت دیگر اعتدال پاییزی است . زمان آن اول ماه مهر بوده که طول روز و شب مجددا برابر و بعد از آن به تدریج شب ها بلندتر و روزها کوتاه تر می شود ، تا برسیم به انقلاب زمستانی . پس خورشید در آغاز بهار در نقطه اعتدال ربیعی Autumnal equinox در آغاز پاییز در نقطه اعتدال خریفی Autumnal equinox قرار می گیرد. از آنجاییکه چند صد سال پیش نقطه اعتدال بهاری در صورت فلکی حمل بوده ، این نقطه را نقطه اول حمل نیز می نامند. در ضمن این را هم بدانید که زمان اعتدال ربیعی در نیم کره شمالی برابر اعتدال خریفی در نیم کره جنوبی است و بالعکس.

حرکت تقدیمی زمین precession

زمین به جز حرکت انتقالی به دور خورشید و حرکت وضعی به دور خودش ، حرکت دیگری نیز دارد که به آن حرکت تقدیمی می گویند. حرکت تقدیمی چیست ؟ برای توضیح حرکت تقدیمی زمین بهتر است اول چرخش یک فرفره را تجسم کنیم. وقتی یک فرفره را به چرخش در می آوریم، می بینیم فرفره همچنانکه به دور خودش می چرخد هر لحظه به یک سمت متمایل می شود، در واقع راستای دوران اش تغییر می کند. چرخش زمین به دور محور دوران اش هم همین وضعیت را دارد. یعنی همچنانکه زمین در راستای محور دوران به دور خودش می چرخد؛ علاوه بر دوران به دور خودش راستای محور دورانی اش نیز تغییر می کند. درست مثل همان فرفره . خوب حالا تفاوت ابعاد فرفره با کره زمین را مجسم کنید تا درک این جمله راحت تر باشد که یک دوره حرکت تقدیمی زمین 26,000 سال طول می کشد. ستاره قطبی ما اکنون ستاره جدی در صورت فلکی دب اصغر است . چون این ستاره تقریبا در امتداد راستای محور دوران زمین قرار دارد تنها ستاره ای است که مکان اش در آسمان ثابت است و با دوران زمین به دور خودش طی شبانه در آسمان جا به جا نمی شود. پنج هزار سال یش ستاره شمالی ما ستاره ذیخ در صورت فلکی اژدها بود. حدود 13,000سال دیگر ستاره شمالی ما ستاره نسر واقع خواهد بود و حدود 26,000 سال دیگر دوباره ستاره جدی ستاره قطبی زمین می شود.

دایره ساعتی یا بعد right ascension

پارامتر دوم برای آدرس دهی ستاره ، زاویه ساعتی یا بعد است . مشابه مفهوم طول جغراییای زمینی ، این دایره ها تعریف می شوند. می دانیم طول جغرافیایی زمینی دایره های نصف النهاری یک اندازه ای هستند که از قطب شمال و جنوب می گذرند و نصف النهاری که از گرینویچ می گذرد را نصف النهار مبدا می گویند . حال مشابه همین مفهوم ، دایره های هم اندازه ای که از قطب های کره آسمان بگذرد را دایره های ساعتی ستارگان می گویند و نصف النهاری که از نقطه اول حمل بگذرد را مبدا می گیرند. نقطه اول حمل ، نقطه ای است که خورشید در مدار ظاهری خود هنگامی که از نیم کره جنوبی به نیم کره شمالی می رود در این نقطه استوا را قطع می کند. بُعد با درجه تقسيم‌بندی نشده است، بلكه به‌ساعت‌ها (h)، دقيقه‌ها (m) و ثانيه‌های زمانی (s)، از ۰ تا ۲۴ ساعت تقسيم مي‌شود. زمين هر دور كامل به‌دور خودش را در حدود ۲۴ ساعت كامل مي‌كند. بنابراين كره آسمان، با صفحه مختصات ثابتی كه روی آن قرار دارد، به 24 دایره نصف النهاری نقسیم می شود. ممکن است دایره های نصف النهاری برحسب درجه زاویه بیان کنند . در این صورت تقسیم بندی دایره ها از 0 تا 360 درجه بوده است. البته به دلیل حرکت تقدیمی زمین بعد ستاره ها نسبت به زمان تغییرات اندکی دارد و بدین دلیل آدرس دهی ستاره با ذکر تاریخ سال کامل تر می شود ولی از آنجایی که این تغییرات بسیار ناچیز است معمولا نادیده گرفته می شود.

میل ستاره declination

از پست قبل خاطرتان هست که گفتیم در روی کره زمین هر نقطه ی مکانی را می توان با دو پارامتر عرض جغرافیایی و طول جغرافیایی کاملا مشخص کرد. عرض جغرافیایی زمین دایره هایی فرضی هستند که به موازات استوا در دو نیم کره شمالی و جنوبی رسم می شود . یک توپی را فرض کنید که با حلقه های دایره ای شکل با فاصله هایی برابر پوشانده شود و طبیعی است هرچه به سمت دو قطب توپ نزدیک تر بشویم قطر حلقه ها کوچکتر می شود. حال با این تعریف ، مشابه همین دایره ها ، روی کره سماوی دایره هایی به موازات استوای آسمان فرض می شود به نام مدارات میل . یاد تان هست گفتیم استوای آسمان همان ادامه یافته استوای زمین است تا جایی که کره سماوی را قطع کند. کره سماوی چیه ؟ ای بابا برید این پست را مجددا" بخوانید. مدار میل در استوای آسمان ، صفر و به سمت قطب شمال آسمان 90 درجه شمالی و به سمت قطب چنوب آسمان ، 90 درجه جنوبی می شود. ميل به‌درجه، دقيقه قوس و ثانيه قوس شمالي (+) و يا جنوبي (-) از استواي سماوی، تقسيم مي‌شود.منظور از درجه ، اندازه زاویه بین خطی است که از ستاره تا مرکز کره آسمانی رسم شود، با خط استوای کره .سخت شد؟ نه بابا کافی است یک تجسم سه بعدی روی همان کره سماوی یا ساده تر روی توپ داشته باشید تا مسئله روشن شود.یک نقطه روی توپ بگذارید. حالا یک خط از این نقطه تا مرکز کره یا همان توپ بکشید و شعاع دایره استوای کره ببخشید توپ ، هم یک خط دیگر است . زاویه بین این دوتا میشود درجه میل ستاره. در تصویر کره سماوی پست قبل ، یک ستاره روی کره نشان داده شده و زاویه میل ستاره آن مشخص گردیده است. شعرای یمانی در صورت فلکی کلب اکبر دارای مدار میل 5/16- است یعنی در دایره میل 5/16 در نیم کره جنوبی آسمان است.

کره سماوی

برای رصد ستارگان باید اول بتوانیم به آنها آدرس بدهیم. برای این منظور نیاز به تعاریفی خاص است، مثلا فرض یک کره آسمانی که مثل یک توپ توخالی بزرگ دورتاور زمین را گرفته و همه ستاره ها مثل نقاط نورانی به سطح داخلی آن چسبیده اند. پس کره آسمانی یا کره سماوی ، کره بی نهایت بزرگ تر از زمین فرض می شود که تمام ستارگان مثل نقاط نورانی ثابت برآن چسبیده اند. این کره فرضی با کره زمین هم مرکز بوده و دارای محور و صفحه استوایی یکسانی است. اما هنوز برای آدرس دادن به ستارگان به تعاریف دیگری نیاز داریم تا بتوانیم مثل طول و عرض جغرافیایی زمینی ، ستاره ها را نشانه گذاری نماییم. آن دو پارامتر عبارتند از "زاویه ساعتی نجومی یا بعد" و دیگری "میل " حال اگر این دو پارامتر برای یک ستاره مشخص شوند ، مکان ستاره در آسمان شناسایی می شود . مثلا برای ستاره شعرای یمانی در صورت فلکی کلب اکبر زاویه ساعتی 6 ساعت و 43 دقیقه و میل 5/16- است . در پست های بعدی در مورد این دو پارامتر بیشتر صحبت می کنیم.

استوای آسمان Celestial Equator

استوای آسمان دایره فرضی به موازات استوای زمین است که گنبد آسمان را به دو نیمه شمالی و جنوبی تقسیم می کند. همچنین بر فراز قطب های زمین ، قطب های آسمان فرض می شوند. یعنی اگر محور زمین ، یعنی خطی که یک سرش قطب شمال و سر دیگرش قطب جنوب است را امتداد دهیم ، نقاطی که این محور ، گنبد آسمان را می شکافد ، قطب شمال آسمان و قطب جنوب آسمان نام دارد.

منطقه البروج ودایره البروج ZODIAC

دایره البروج مدار ظاهری حرکت سالانه خورشید است. خوب ببینیم معنی این جمله چیه ؟ مگر خورشید ستاره نیست ؟ ستاره هم که در آسمان ثابت است و حرکت مشهود ندارند. پس حرکت سالانه خورشید چه معنی می دهد. در واقع اینجا باید کلمه ظاهری را بولد کرد . چرا؟ چون در حالی که کره زمین گردش سالانه را در مدار خود انجام می دهد ، برای ناظر زمینی اینطور به نظر می رسد که خورشید مسیری را نسبت به آسمان پشت سر خود در درون ستارگان می پیماید و به ظاهر در طول یک سال از میان سیزده صورت فلکی می گذرد. یعنی اگر نور خورشید اجازه می داد ما صورت فلکی های پشت سرش را ببینیم، آنگاه شاهد بودیم که هر ماه صورت فلکی جدیدی بک گراند پهنه آسمان است . می دانیم که پدران ما با خوش ذوقی تمام این صورت های فلکی را شناسایی و نام گذاری کردند و بدین گونه مسیر حرکت خورشید را رصد می کردند. صورت فلکی ها عبارت اند از : حمل (بره) ، ثور (گاو) ، جوزا (دو پیکر)، سرطان (خرچنگ) ، اسد (شیر) ، سنبله (خوشه) ، میزان (ترازو) ، عقرب (کژدم) ، مارگیر ، قوس (کمان) ، جدی (بز) ، دلو و حوت (ماهی). خوب حالا که مفهوم مسیر ظاهری خورشید برای مان مشخص شد پس راحت تر می پذیریم که مسیر ظاهری عبور خورشید از میان این صورت های فلکی را اصطلاحا دایره البروج یا دایره برج ها و سطحی شامل 8 درجه شمال و جنوب آن را منطقه البروج بگوییم. دایره البروج یعنی دایره حیوانات و علت این نام گذاری بخاطر تقسیم بندی دوازده گانه دایره حرکت و نام صورت فلکی هایی است که از نام جانوران اخذ شده بود، البته بجز صورت فلکی میزان . اغلب به دلایل تاریخی صورت فلکی مارگیر در میان صوری که خورشید از آنها عبور می کند ذکر نمی شود.

سال نوری LIGHT-YEAR

ستارگان آن قدر از ما دورند که در تصور نمی گنجد. فاصله آنها از زمین را معمولا برحسب سال نوری می سنحند. سال نوری یکی از یکاهای اندازه گیری فاصله است که در نجوم و ابعاد میان ستاره ای کاربرد دارد . یک سال نوری مسافتی است که نور با سرعت خود یعنی 300.000 کیلومتر بر ثانیه در مدت یک سال در خلاء می پیماید. این مسافت تقریبا 9.46 میلیارد کیلومتر است و مسافتی است که نور با آن سرعت افسانه ای که حتی تصور آن هم برای ما سخت است ، در طی مسافرت یک ساله خود می پیماید. نزدیک ترین ستاره به ما آلفاقنطورس است. این ستاره 3/4 سال نوری با ما فاصله دارد؛ یعنی چهل میلیون میلیون کیلومتر .پس نوری که همین الان از این ستاره به سمت زمین ساطع شود باید 3/4 سال بعد منتظر دیدن اش باشیم. دورترین نقطه نورانی که در آسمان با چشم غیرمسلح دیده می شود ، کهکشان امراه المسلسله است ؛ این کهکشان دو میلیون سال نوری با مافاصله دارد. حال فکر می کنید نوری که الان از این کهکشان تابیده ، دو میلیون سال بعد در زمین چه کسانی و با چه وسایل نجومی آن را دریافت خواهند کرد. عکس فوق فاصله خورشید از تعدادی از ستارگان را به تصویر کشیده است.