حتماً تاکنون به آسمان صاف و بدون ابر و آلودگی نگاه کرده اید. زیبایی و شگفتی آسمان پرستاره شب به قدری است که هر علاقمند طبیعت را دقایقی و شاید ساعت ها محو تماشای خود می کند. در فضای تاریک آسمان شب هزاران نقطه نورانی چشمک می زنند. در نگاه اول به نظر می رسد
عکس نویسنده
عکس نویسنده
نویسنده : الهام گارسچی
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

نظریه نسبیت و سیاهچاله ها - جلسه اول

اهداف جلسه:

 

  • آشنایی با آسمان پرستاره شب
  • آشنایی با صور فلکی و یافتن آنها در آسمان
  • آشنایی با انواع حرکت ستارگان و ثبت آن
  • آشنایی با خصوصیات ظاهری ستارگان

 

وسایل مورد نیاز:

 

  • نقشه آسمان شب (دایره آسمان)
  • دوربین عکاسی حرفه ای
  • اینترنت پر سرعت

 

مقدمه


حتماً تاکنون به آسمان صاف و بدون ابر و آلودگی نگاه کرده اید. زیبایی و شگفتی آسمان پرستاره شب به قدری است که هر علاقمند طبیعت را دقایقی و شاید ساعت ها محو تماشای خود می کند. در فضای تاریک آسمان شب هزاران نقطه نورانی چشمک می زنند. در نگاه اول به نظر می رسد تمام آنها ستاره اند ولی اگر با دقت به آنها بنگرید تفاوت هایی در آنها مشاهده می کنید. تفاوت هایی از قبیل نامنظم بودن فاصله ستاره ها از هم و کم نور و پر نور بودن برخی از آنها، حتی اگر بیش تر دقت کنید مشاهده خواهید کرد که بعضی از ستارگان به شکل نقاط نورانی نیستند و به صورت گستره ای از ابرهای تار دیده می شوند. اگر با دقت بیش تری نگاه کنید متوجه می شوید همه ی آنها هم رنگ نیستند. شاید جالب باشد بدانید ستارگان در این پهنه عظیم متولد می شوند و می میرند، همه ی این اتفاقات موضوع بحثی است که در این پروژه به آن می پردازیم.

 

1-1مشاهده جهان هستی در آسمان

وقتی به آسمان شب نگاه می کنید، در حقیقت از ورای گوشه ی کوچکی از کره زمین، پهنه وسیع جهان هستی را نظاره می کنید. ستارگانی که در آسمان چشمک می زنند فاصله ی زیادی از ما دارند. نزدیک ترین آنها بسیار دورتر از دورترین سیارات است و دورترین شان آنقدر از ما فاصله دارند که حتی بزرگ ترین تلسکوپ های جهان نیز نمی توانند آنها را نمایش دهند. لکه های تار که در اعماق فضا می بینید ممکن است ستاره نباشند و گستره ای وسیع از گاز و غبار و یا نور کهکشان های دیگری باشند که فاصله عظیمی از ما دارند.
در آسمان شب ستارگان به شکل نقاط روشن ثابت نیستند و به نظر می رسد خاموش و روشن می شوند که اصطلاحاً می گویند ستارگان در حال چشمک زدن هستند یا سوسو می زنند. اما در اصل اینطور نیست، اگر به فضا سفر کنید متوجه می شوید که اکثر ستارگان روشنی یکنواختی منتشر می کنند و دلیل روشن و خاموش شدن آنها جو زمین است. در بعضی از نقاط، هوای جو حرکت می کند و در بعضی نقاط دیگر متراکم تر و چگال تر از نقاط دیگر است. این تغییرات در جو زمین در نحوه انتشار نور ستارگانی که به زمین می رسند تأثیر می گذارد و در نتیجه نوعی لرزش و سوسو زدن در نور آنها مشاهده می کنید.


امروزه کشف جهان هستی و دانستن اطلاعات مفید درباره آسمان شب، راحت تر از گذشته است. اکنون ستاره شناسان در مقایسه با صدها سال پیش اطلاعات بیش تری در مورد آسمان شب بدست آورده اند، همچنین تلسکوپ های قدرتمند و رایانه ها کمک بسیاری به آنها کرده اند. طی صد سال گذشته، ستاره شناسان در مورد جهان هستی به کشفیات حیرت آوری دست یافته اند. آنها پی برده اند که جهان هستی به مراتب وسیع تر از آن است که تا به حال تصور می شد. ستاره شناسان موفق به کشف ستارگان منفجر شونده و کهکشان هایی که با یکدیگر برخورد می کنند شده اند. همچنین آنها نشانه هایی از سیاهچاله ها (مناطق تاریکی در فضا که همه چیزهای پیرامون شان حتی نور را هم به درون خود می کشند)  را یافته اند.

 

1-2 شکل هایی در آسمان


همانطور که قبلاً اشاره شد ستارگان به طور یکدست و منظم در آسمان پراکنده نیستند. بعضی از ستارگان نورانی تر از بقیه اند. در برخی از نقاط آسمان، ستارگان به صورت گروه هایی کنار یکدیگر قرار گرفته اند در حالی که در سایر نقاط آسمان، فاصله ی عظیمی از یکدیگر دارند. اگر با دقت به آنها بنگرید نظم و طرح خاصی را در گروه های ستارگان خواهید دید که می توان با کنار هم قرار دادن آنها و کشیدن خطی فرضی بین آنها شکل خاصی را ایجاد کرد و حتی برای آنها نامگذاری کرد و به خاطر سپرد.

هزاران سال است که مردم جهان با نظم ستارگان در آسمان آشنا هستند و در آسمان شب در میان گروه های ستارگان با استفاده از خطوط فرضی که این گروه های را به هم متصل می کرد اشکالی خیالی دیده اند. به این نوع آرایش ستارگان در آسمان صورت های فلکی گفته می شود. صورت های فلکی بر اساس نوع طرح شان، نام حیوان یا اساطیر باستان را به خود گرفتند. 
 

امروزه طبق سیستمی بین المللی آسمان پیرامون زمین به 88 منطقه تقسیم می شود که هر منطقه شامل یک صورت فلکی است. اگر صورت های فلکی وجود نداشتند، مجموعه ی ستارگان را به صورت نقاط روشن نامنظم می دیدیم، اما اکنون متوجه موقیعت های متفاوت ستارگان آسمان در شب های مختلف می شویم.

خوب است بدانید ستارگان واقع در یک صورت فلکی در حقیقت به شکل تنگاتنگ کنار یکدیگر قرار ندارند و می توان گفت هر کدام از ستارگان صورت فلکی مجزا از ستاره دیگر است و شاید صدها سال نوری با یکدیگر فاصله داشته باشد و ما فقط از زمین آنها را نزدیک هم می بینیم.
با کمک یک نقشه آسمان شب و داشتن یک آسمان صاف و بدون ابر می توانید صورت های فلکی شاخص آسمان شب را بیابید. بعد از مطالعه نقشه آسمان شب و یافتن محل دقیق هر صورت فلکی، با پیدا کردن پرنورترین ستاره های هر صورت فلکی می توانید سایر ستارگان آن صورت فلکی را بیابید و به شکل کامل آن دست یابید. 

 

 

1-3 ستارگان در حال حرکت

اگر به آسمان شب بیش تر دقت کنید متوجه می شوید ستارگان در پهنه آسمان حرکت می کنند. در زمان های قدیم ستاره شناسان هیچ دلیلی برای حرکت ستارگان نمی شناختند و تقریباً تمامی آنها اعتقاد داشتند که زمین ثابت است و کره ای بزرگ که ستارگان نقاطی نورانی بر روی آن هستند، به دور زمین می چرخد. تنها عده ی کمی از اخترشناسان یونان باستان، ستارگان را اجرامی بسیار دور می دانستند و بر این باور بودند که زمین می چرخد و در نتیجه، ستارگان در حال گردش به نظر می رسند.

نظریه نسبیت و سیاهچاله ها - جلسه اول

ستارگان هم مانند ماه و خورشید و سیارات از شرق سربرمی آورند و در غرب فرو می روند. هنگامی که تعدادی از ستارگان در مغرب ناپدید می شوند، ستارگان جدیدی از مشرق سربرمی آورند و منظره آسمان در پگاه به طور قابل ملاحظه ای با آنچه در آغاز شب می بینیم، متفاوت است. ولی حرکت ستارگان فقط به دلیل حرکت وضعی زمین است و حرکت ستارگان جز یک حرکت ظاهری چیز دیگری نیست، مکان ظاهری آنها در آسمان، سال ها و حتی قرن ها یکسان باقی می ماند. حرکت واقعی ستارگان را تنها با ابزار های ویژه و دقیق می توان اندازه گرفت. خوب است بدانید تعدادی از ستارگان از خورشید نیز سریع تر حرکت می کنند ولی به دلیل فاصله بسیار زیاد آنها نسبت به ما، این حرکت به چشم نمی رسد تا حدی که ستاره شناسان پیشین ستارگان را ثابت و بدون حرکت تصور می کردند و نام "ثوابت" را بر آنها نهادند.
حرکت ظاهری ستارگان در آسمان شب را می توانید به زیبایی مشاهده کنید، زمانی که دوربین عکاسی را به سمت آسمان نشانه بگیرید و دیافراگم دوربین را برای مدتی باز بگذارید. گردش ستارگان به صورت دایره های نورانی بر روی فیلم عکاسی نقش می بندد. این عکس از ستارگان نشان می دهد که چگونه ستارگان، شب هنگام، به نظر می رسد که در آسمان حرکت چرخشی دارند.

 

1-4 درخشندگی ظاهری ستارگان و رنگ آنها

در مطالب بالا ذکر شد که اگر آسمان شب را با دقت بیش تری تماشا کنید، درمی یابید که ستارگان از لحاظ رنگ و درخشندگی باهم متفاوت هستند. درخشندگی ظاهری ستاره به معنای میزان انرژی است که از ستاره به زمین می رسد.

 

درخشندگی ظاهری نزدیک ترین ستارگان، 30 میلیارد بار کم تر از درخشندگی ظاهری خورشید که تنها ستاره منظومه شمسی است، می باشد. کم نورترین ستارگانی که با چشم غیر مسلح دیده می شوند هزار بار کم نور تر از نورانی ترین ستارگان آسمان هستند و بزرگ ترین تلسکوپ های جهان می توانند ستارگانی را ببینند که یک میلیون بار کم نورتر از آنها هستند. اما درخشندگی واقعی ستاره گان را که آن را "قدر مطلق" می نامند، زمانی می توان اندازه گرفت که همه ستارگان در فاصله یکسانی از ما قرار داشته باشند.
 

نظریه نسبیت و سیاهچاله ها - جلسه اول


قدر ظاهری یک ستاره را بر مبنای قراردادی بین اخترشناسان تعیین می کنند. طبق این قرارداد، چند ستاره پرنور به عنوان استاندارد تعیین شده اند و اختلاف درخشندگی ستارگان از این استانداردها، قدر ظاهری آنها را مشخص می کند. برای ستارگان نورانی تر از قدر صفر و حتی اعداد منفی استفاده می شود و هرچه عدد قدر ستاره ای بیش تر باشد آن ستاره کم فروغ تر است. مثلاً قدر ستاره "شعرای یمانی"، 1/4  است.


تکلیف1:  به یک منطقه بدون آلودگی نوری و آلودگی هوا بروید، با کمک نقشه آسمان شب که در اختیار دارید، صورت های فلکی آسمان شب را تا حد امکان بیابید و تصاویر آن را بر روی کاغذ رسم کنید. می توانید به کمک یک راهنما از صورت های فلکی و ستارگان شب عکاسی کنید. فعالیت خود را به صورت گزارش مفصل همراه عکس برای ما ارسال نمایید. 
تکلیف2:  درباره "قدر ظاهری" و "قدر مطلق" ستارگان که در متن درس آمده تحقیق نمایید و نتایج را برای ما ارسال کنید.
محل بازدید/ اردو/ خرید:  برای این جلسه به محلی خارج از شهر که آسمانی صاف و بدون آلودگی نوری دارد بروید تا بتوانید ستارگان و صور فلکی را به خوبی مشاهده نمایید.

منابع مطالعه: ______


بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان
تهیه: الهام گارسچی - تنظیم: علی سرمدی

 

مطالب مرتبط

نظریه نسبیت و سیاهچاله ها - جلسه اول
نظریه نسبیت و سیاهچاله ها – جلسه دوم
نظریه نسبیت و سیاهچاله ها – جلسه سوم
نظریه نسبیت و سیاهچاله ها – جلسه چهارم
نظریه نسبیت و سیاهچاله ها – جلسه پنجم
نظریه نسبیت و سیاهچاله ها – جلسه ششم
نظریه نسبیت و سیاهچاله ها – جلسه هفتم
نظریه نسبیت و سیاهچاله ها – جلسه هشتم