اختلاف منظر سالانه و ابیراهی ستارگان

کج نمایی(انحراف تصویر یا ابیراهی) نجومی وجود ندارد. زمین تخت و بی حرکت است

کج نمایی نجومی(ابیراهی) پدیده ای است که سبب می شود ستاره ای در رصد از طریق تلسکوپ با اندکی تفاوت نسبت به مکان حقیقی خود مشاهده شود. کج نمایی اولین بار در سال ۱۷۲۷ توسط منجم انگلیسی به نام جیمز بردلی (۱) مشاهده شد. وی در طول تحقیقاتش متوجه شد ستاره ها به نظر، دارای حرکتی جزیی در طول یک دوره یکساله ستاره ای هستند. او گمان کرد این حرکت به موقعیت ستاره در داخل کره سماوی بستگی دارد.

کج نمایی نجومی چیست؟

کج نمایی نور ابتدا به عنوان ماحصل حرکت زمین حول خورشید شناخته می شد. ما می توانیم این پدیده را به این صورت شرح دهیم که: نور ستاره داخل تلسکوپ می شود و از آنجایی که سرعت نور در عین زیاد بودن، محدود و متناهیست ، زمان کوتاهی لازم دارد تا به چشم ناظر منتقل شود. در حین این تاخیر کوتاه، زمین حول خورشید با سرعتی در حدود ۳۰ کیلومتر بر ثانیه که ۰.۰۰۱ سرعت نور هست، در حرکت است.

بنابراین سرعت نور تحت تاثیر سرعت حرکت زمین خواهد بود. این امر سبب تولید کج نمایی و تفاوت موقعیت ظاهری ستاره می شود. ستاره ای که عمود بر سطح مداری زمین قرار گرفته باشد، حرکتی دایره ای شکل و انحراف یافته در دوره یک ساله اش دارد. ستاره ای که دقیقا بر روی سطح مداری قرار داشته باشد حرکتی مستقیم الخط دارد. در حالی که در موقعیت های میانی این حرکت به نظر بیضی شکل خواهد آمد. حداکثر کج نمایی اندازه گیری شده برای یک دوره یک ساله مقدار ۲۰.۴۹ می باشد. که به آن ثابت سالیانه کج نمایی گفته می شود.

یک مثال معمول برای تشریح کج نمایی این مطلب می باشد: مردی را همراه با یک چتر تصور کنید که زیر باران قرار دارد. وقتی او ثابت بایستد باران را به صورت فروافتادن افقی می بیند. اما اگر او شروع به دویدن کند ، باران را به صورت بارش مورب خواهد دید. این پدیده به علت اختلاط دو سرعت تعریف می شود: سرعت باران در حال ریزش و سرعت مرد در هنگام دویدن.

این پدیده به عنوان یکی از اولین اثبات های تجربی برای توجیه حرکت زمین حول خورشید شناخته می شود. در واقع یعنی اگر زمین ثابت بود ما نمی توانستیم کج نمایی(ابیراهی) مشاهده کنیم.

کج نمایی نجومی تنها شکست نور هست

مشکل اساسی با این پدیده دوره ای بودن است. در واقع، وقتی این پدیده را بررسی می کنیم ، همان طور که قبلا بیان شد، حرکتی دوره ای و متناوب وجود دارد که نشان دهنده یک سیکل یکساله می باشد. این یعنی در طول شش ماه کج نمایی از یک مقدار مینیموم به ماکسیموم گذر می کند که این سیکل هر ساله تکرار می شود. ما همیشه توسط دانشمندان آموخته ایم که زمین حول خورشید در حرکت است. این امر می تواند کج نمایی را توجیه کند ، اما اخترشناسان همچنین بر این باورند که خورشید در کهکشان به سمت ستاره وگا(۲) در حرکت است. بنابراین حرکت کج نمایی نباید هرگز بیضی شکل بلکه مارپیچی شکل باشد. به گونه ای که دائم در حال تغییر و بدون هیچ گونه تناوب دقیقی باشد. درحالی که کج نمایی واقعا اندازه گیری شده است. بنابراین چه طور ممکن است این حرکت ظاهری تناوبی و اسرار آمیز توجیه شود؟

کج نمایی: به صورت تجربی اندازه گیری شده است یا فقط به صورت تئوری محاسبه شده است؟ زوایای کج نمایی بسیار کوچک هستند این بسیار مشکل است که فکر کنیم بدون خطاهای حاصل از شکست نور اندازه گیری شده باشد. بنابرین تطابق فوق العاده بین مقادیر اندازه گیری شده و مقادیر تئوری حیرت انگیز است. بیایید به تئوری نگاهی بیاندازیم. تلسکوپی با طول ۱ متر را تصور کنید. زمانی که گرفته می شود تا نور آن را طی کند به این حالت به دست می آید:

t=S/V=0.001[km]/300000[km/sec]=3.33×۱۰^-۹ sec

در طول این زمان ، زمین این مقدار فاصله را پوشش می دهد:

[S=30[km/sec]x3.33×۱۰^-۹[sec]=1×۱۰^-۷[km

بنابراین ما با این وضعیت روبرو هستیم:

سطح عمودی طول تلسکوپ است. سطح افقی فضای پوشش داده شده توسط زمین در لحظه ای که نور به چشم ناظر می رسد می باشد. آلفا زاویه ی کج نمایی است.

α=tg^-1(1×۱۰^-۷/۱×۱۰^-۷)=۰.۰۰۵°

۰.۰۰۵°x3600=20”.۶۲

دقیقا همان ثابت کج نمایی. تبریک به خاطر این دقت تجربی! این نکته حائز اهمیت است که برادلی خودش معتقد بود این پدیده برای تمام ستاره ها یکسان است. ابتدا برادلی گمان می کرد این پدیده به علت پارالاکس(اختلاف منظر) فقط برای ستاره هاییست که در فاصله یکسانی از زمین قرار دارند. که از نظر خود وی این نتیجه گیری ابزورد و عجیبی بود.

بنابراین او به این نتیجه گیری رسید که این پدیده به علت کج نمایی نور اتفاق می افتد. ما می دانیم که با توجه به مدل تخت زمین، این تغییر ظاهری در موقعیت ستاره ها نمی تواند به علت اثر پارالاکس باشد زیرا که زمین ثابت و بی حرکت است و ستاره ها هر ماه فاصله یکسانی با زمین دارند. بنابرین هیچ پارالاکس(اختلاف منظری) وجود ندارد. این مطلب مهم است در نظر داشته باشیم که این پدیده سیکل مانند است و در طی شش ماه به مقدار گرادیان ماکسیموم خود می رسد. آیا می توان این پدیده را به عنوان یک پدیده نوری انکساری قلمداد کرد؟ بیاید بررسی کنیم.

یک شعاع نوری که از یک ستاره به زمین می رسد، از اتمسفر زمین عبور می کند که خود دارای قدرت انکسار(شکست) کم اما محسوسی می باشد. بنابرین اگر شعاع نور دقیقا عمود بر زمین نباشد، با زاویه ی کوچکی منحرف می شود. که به آن شکست نور نجومی گفته می شود. که به این طریق قابل محاسبه است:

در اینجا R0 زاویه شکست و Hc زاویه ارتفاع ستاره می باشد. این فرمول برای فشار اتمسفری ۱۰۱۰ میلی بار و دمای ۱۰ درجه سانتیگراد به کار میرود. اگر فشار و دما متفاوت بود،این فرمول باید به کار برده شود:

که شکست برابر است با: R=R0*f

ارتفاع حقیقی ستاره برابر است با: H=Hc+R

مقادیر ماکسیموم کج نمایی محاسبه شده توسط برادلی ۲۰.۴۹ می باشد که به عنوان ثابت سالیانه کج نمایی شناخته می شود. زاویه ی شکست می تواند مقدار ماکسیموم ۳۵.۴ در افق باشد. توجه داشته باشید که این مقدار با تغییر دما و دانسیته هوا تغییر می کند.

دما هم با گذر فصول تغییر می یابد. نکته بسیار مهم و جالب این است که ماکسیموم تغییرات دمایی با توجه به فصول سیکلی شکل است و هر شش ماه اتفاق می افتد! مقادیر زاویه شکست به ازای هر ۳ درجه سانتی گراد تغییرات دما، ۱ درصد تغییر می کند.

اگر ما تغییرات دمایی از تابستان تا زمستان را ۳۰ درجه سانتی گراد در نظر بگیریم ، تغییر ۱۰ درصدی زاویه شکست را خواهیم داشت.

نتیجه گیری:

کج نمایی وجود ندارد چون زمین ثابت است و این ادعا توسط این حقیقت مورد تایید قرار می گیرد: که کج نمایی ادعا شده دارای یک دوره تناوب است که حرکت خورشید در کهکشان آن را توجیه نمی کند. و البته کج نمایی به سادگی می تواند در پدیده شکست نجومی قرار بگیرد که مربوط به تغییر فصول است. بر اساس محاسبات بیان شده، ما اثبات کردیم که زوایای محاسبه شده(کج نمایی و شکست) بسیار مشابه هستند، بنابراین شکست می تواند یک دلیل کاملا محتمل برای پدیده انحراف تصویری نجومی یا ابیراهی باشد.

اختلاف منظر ستارگان میتوان گفت که اختلاف منظر ستارگان توسط خورشید،زمین و ستاره تعیین میشود.(مدل خورشید مرکزی ادعا میکند که با توجه به حرکت زمین به دور خورشید،اختلاف منظر برای ستارگان رخ میدهد و باعث میشود در طول سال جایگاه ستارگانی که میبینیم تغییر کند) بنا به گفته نجوم مدرن، نزدیک ترین ستاره به زمین Proxima Centauri است که دارای زاویه اختلاف منظر ۰.۷۵ درجه است. اثر اختلاف منظر به علت حرکت ناظر در مدار زمین در اطراف خورشید به معنای حرکت دوره ای ستاره در کره آسمانی است.بنابراین این حرکت در کره آسمانی بیضی شکل نشان داده شده است و بیضی اختلاف منظر نامیده میشود که یک دوره سالیانه دارد. به عبارت دیگر، بیضی کوچکی که جابه‌جایی سالانهٔ هر ستارهٔ نزدیک به خورشید را نسبت به ستاره‌های دور براثر اختلاف‌منظر ناشی از حرکت انتقالی زمین نشان می‌دهد بیضی اختلاف منظر نامیده می‌شود.

در تصویر زیر π زاویه است.

“ستاره شناسان مدرن” چنین گفتند که حرکت خورشید در کهکشان را در نظر نمی گیرند بلکه تنها چرخش زمین در اطراف خورشید را حساب کرده و در نظر میگیرند.به این ترتیب، اختلاف منظر نباید یک بیضی، بلکه باید یک مارپیچ در طول سال باشد. چگونه ستاره شناسان زاویه اختلاف منظر را تعیین می کنند؟تعیین اختلاف منظر یکی از دشوارترین و البته مهمترین نکته کلیدی نجومی درباره ستارگان است.این مسئله بسیار مهم است، زیرا هنگام دانستن اختلاف منظر یک ستاره،فاصله آن از زمین می تواند تعیین شود. اولین اختلاف منظر مشاهده شده برای ۶۱ Cygni بود که توسط بسل در کونیگسببرگ در سال های ۱۸۳۷-۳۸ محاسبه شد.

البته بیش از یک روش برای تعیین اختلاف منظر وجود دارد.در اینجا شما در مورد روش مثلثاتی می خوانید. برای تعیین اختلاف منظر ستاره S، ستاره شناسان دو ستاره A و B را با اختلاف منظر تقریبا برابر با صفر انتخاب کردند زیرا بسیار دور هستند.

A و B باید بر روی یک مدار نسبت به صفحه اکلیپتیک یکی در یک سمت و دیگری در سمت دیگر ستاره S هم تراز باشند. در طول سال، A و B در کره آسمانی ثابت هستند در حالی که ستاره S،که نزدیک به زمین است، به مدت شش ماه به سمت A حرکت می کند و بقیه سال به سوی B حرکت می کند.

با اندازه گیری در طول یک سال و حساب مقدار این حرکات، میتوان اختلاف منظر را تعیین کرد. اما امروزه روش ترجیحی،تصویر برداری با دقت بسیار زیاد است. به عنوان مثال زمانی که ستاره S در نقطه انتهایی بیضی قرار دارد، یک عکس تهیه شده است و پس از شش ماه، تصویر دیگر زمانی تهیه میشود که ستاره در سمت دیگر بیضی قرار دارد.

تصاویر تهیه شده بررسی می شوند و از حرکت ستاره S برای تمام ستاره های دیگر، اختلاف منظر تعیین می شود. در مدارس و دانشگاه ها به ما آموختند که اختلاف منظر سالانه به علت حرکت زمین است و اختلاف منظر به عنوان یکی از شواهد قوی از چرخش زمین در اطراف خورشید محسوب می شود. چیزی که باید در نظر گرفت این است که زاویه اختلاف منظر واقعا کوچک است.همیشه کوچکتر از یک درجه است. یک دایره را در نظر بگیرید، آن را در ۳۶۰ درجه تقسیم کنید.سپس یک قطعه و بخش از آن را در نظر گرفته و آن را ۳۶۰۰ بارتقسیم کنید. حتی زاویه اختلاف منظر نزدیکترین ستاره کوچکتر است.

این زاویه حتی کوچکتر از زاویه انحراف است .اما هر دو زاویه از زاویه شکست کوچکتر است. بنابراین ما سه بیضی داریم(اختلاف منظر،انحراف یا ابیراهی و بیضی های شکست) بزرگترین بیضی شکست،در طول سال بسته به درجه حرارت و فشار هوا بسیار متغیر است.همچنین انحراف(ابیراهی) به دمای هوا بستگی دارد، زیرا سرعت نور به ثابت دی الکتریکی میانگین و در نتیجه دما بستگی دارد. بنابراین چطور ممکن است که یک عکس ابیراهی را ارزیابی کنیم؟ قضیه زمانی مشکل تر میشود که با تغییر دما و چگالی محیط، نتایج عکس تغییر میکند.

نتیجه این است که اختلاف منظر سالانه وجود ندارد، نمی توان آن را اندازه گیری کرد و به طور کامل نمی تواند برای تعیین فاصله ستاره ها یا سیارات استفاده شود.

نظر دکتر Yasser R. Shaban در فصل هفتم کتاب The Verses of Deus درباره تغییر مکان ستارگان در آسمان:

“نور ستارگان با نزدیک شدن به زمین حال از هر جهتی مگر مستقیما در بالای سر زمانی که از اتمسفر عبور میکند دچار شکست میشود. این به سادگی توسط علم اپتیک توضیح داده میشود انکسار منجر میشود کمی مسیر نور منحرف و خمیده شود،از آنجا که چگالی جو بین هوای رقیق تر مایل بالا و لایه ضخیم تر در نزدیکی سطح زمین همواره در حال تغییر است خواص اتمسفر نیز با درجه حرارت تحت تاثیر قرار میگیرد و دما از طریق فصل ها تحت تاثیر قرار میگیرد.”

دکتر شعبان همگی این هارا با انجام محاسبات و به درستی توضیح داده است. اما این بدان معنا نیست که فاصله ستاره از زمین قابل اندازه گیری نیست. ما از روش اختلاف منظر سالانه استفاده نمیکنیم بلکه با استفاده از مثلثات میتوانیم فاصله اجرام آسمانی را بدست بیاوریم.

به عنوان مثال برای خورشید که در مقالات قبلی در مورد آن توضیح دادیم:

برای ایجاد یک مثلث، ما به دو ناظر احتیاج داریم که از دو نقطه دور (اختلاف منظر) بر روی زمین می تواند زاویه خورشید را اندازه گیری کند.با این دو زاویه می توان دو خط را که ارتفاع خورشید را مشخص می کنند، ردیابی کنیم.

همچنین می توانید در نظر بگیرید که در خلال انقلاب، خورشید بر روی مدار راس الجدی عمودی خواهد بود و در نتیجه، مثلثی با آن نقطه ایجاد خواهد شد.

حساب فاصله ستاره شمال: با در نظر گرفتن ستاره شمالی نیز مثلثات آسان استو ستاره شمالی دقیقا بر فراز قطب شمال است.وقتی زاویه را از عرض جغرافیایی ما اندازه گیری می کنیم، از آنجا که فاصله را از قطب می دانیم، می توانیم به راحتی ارتفاع ستاره شمالی را محاسبه کنیم.

۱) James Bradley

۲) Vega

با تشکر از زحمات دوست عزیزی که در تهیه و ترجمه مطلب مارا یاری کرد

منتظر مقالات بعدی باشید

Share this post

8 comments

اضافه کنید
  1. سیروان ۳۰ مهر, ۱۳۹۶ \ب٫ظ\۳۰ ۱۹:۳۶ پاسخ دادن

    داداش باز مزاحم شدم دو سوال دارم

    ۱ اگر زمین حرکت نمیکند این پدیده ی star trails که با دوربین در حالت بالب میشه تهیه کرد چجوری ایجاد میش؟
    ۲ ماه گرفتگی چجوری در زمین تخت ایجاد میشه ؟
    ممنون میشم خودتون جواب بدین و لینکی معرفی نکنین

    • flatearther ۳۰ مهر, ۱۳۹۶ \ب٫ظ\۳۰ ۱۹:۵۴ پاسخ دادن

      سلام خدمت شما
      خواهش میکنم.
      ۱- رد ستارگان توسط حرکت خود ستارگان ایجاد میشود. ما در نجوم دو سیستم برای توجیه جهان اطراف داریم! زمین مرکزی و خورشید مرکزی. در مدل زمین مرکزی، زمین ثابت است و ستارگان به دور زمین درحال چرخش هستند اما در مدل خورشید مرکزی زمین درحال حرکت است و این حرکت باعث میشود ما بتوانیم رد ستارگان را با استفاده از دوربین ثبت کنیم. در واقع این حرکت ستارگان است که باعث به وجود آمدن رد ستارگان میشود نه حرکت زمین.
      ۲- درباره ماه گرفتگی بحث های بسیاری وجود دارد. برخی میگویند توسط دارک بادیز یا اجسام سیاهی صورت میگیرد که در تاریخ بارها به آن ها اشاره شده و برخی منجمین آن را مورد مطالعه قرار داده اند اما صحت این اجسام سیاه هنوز مشخص نیست. برخی دیگر نیز میگویند ماه گرفتگی توسط خود ماه ایجاد میشود. بهرحال تحقیقات همچنان ادامه دارد.
      موفق باشید

ارسال نظر جدید