شرح ظاهرة وميض النجوم في السماء ليلاً، ومنع الكواكب من الوميض، وتأثير الغلاف الجوي على مسار الضوء.
عمر عزران، معهد ديفيدسون، الذراع التعليمي لمعهد وايزمان للعلوم
منذ فجر التاريخ، نظر البشر إلى السماء وتوصلوا إلى عدد لا بأس به من الفرضيات حول أصل النجوم: من الأساطير حول الآلهة أو الأرواح، إلى فهم أنها عبارة عن كرات غازية نارية بعيدة جدًا. عندما تنظر إلى النجوم، لا يمكنك أن تفوت بريقها المذهل، ولكن هل تساءلت يومًا عن سبب حدوث ذلك؟ قبل أن نجيب على هذا السؤال، دعونا نتراجع بضع خطوات إلى الوراء.
من أنتم أيها النجوم؟
إذا نظرنا إلى السماء الليلية من داخل المدينة، فسنرى العشرات من النقاط المضيئة، وإذا ذهبنا إلى مكان مظلم بما فيه الكفاية، يمكننا أن نرى حتى الآلاف من النقاط المتلألئة. يأتي بعض الضوء من الكواكب أو المجرات أو السدم، ولكن معظم النقاط تنشأ من الضوء القادم من النجوم أو مجموعات النجوم. النجوم، والتي تسمى أيضًا بالشموس في السياق الفلكي، هي عبارة عن كرات ضخمة من الغاز - مثل شمسنا. تقريبا كل النجوم التي نراها هي شموس بعيدة عنا. وهي تختلف عن بعضها البعض في حجمها، والمواد التي تصنع منها، وعمرها، ودرجة حرارتها. تتكون النجوم في معظمها من غاز الهيدروجين، وهو أخف مادة في الطبيعة. في قلب النجم، يكون الهيدروجين ساخنًا وكثيفًا لدرجة أن رباعيات ذرات الهيدروجين تميل إلى الاتحاد معًا لتشكيل غاز آخر، الهيليوم. وتسمى هذه العملية الاندماج النووي، وأثناء حدوثه يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة. إن ضوء النجوم الذي نراه هو نتيجة لانبعاث هذه الطاقة.
على عكس النجوم، لا تحدث عملية الاندماج النووي في الكواكب. إنها لا تنتج الطاقة من تلقاء نفسها، بل تتلقاها من نجومها. على سبيل المثال، تتلقى الأرض الطاقة من الشمس، في شكل ضوء وحرارة، ولا تنتج الطاقة من خلال عملية داخلية في نواتها.
الضوء القادم من النجوم أو مجموعات النجوم. السماء الليلية مليئة بالنجوم المتلألئة التصميم: ليات بيلي، الصورة: KK.KICKIN، Shutterstock
ولماذا أنت متألق؟
وبما أن النجوم بعيدة جدًا عنا، فإن الضوء المنبعث منها يسافر أيضًا مسافة طويلة. وتدخل أشعة الضوء الصادرة منها إلى الغلاف الجوي للأرض، حيث يتحرك الهواء باستمرار ويتغير بسبب التفاعل بين الهواء الدافئ والبارد والرياح، وعوامل أخرى. الضوء الوارد "متقطع" بين طبقات الغلاف الجوي، ونتيجة للمسار الذي يسلكه، والذي يتكون من خطوط متقطعة (على شكل متعرج)، تظهر لنا النجوم وكأنها تتلألأ.
لو لم يكن للأرض غلاف جوي، فلن تتألق النجوم؛ وعندما يراقبها رواد الفضاء في الفضاء، خارج الغلاف الجوي للأرض، أو عندما يتم تصويرها بواسطة تلسكوب في الفضاء - فإنها لا تتلألأ.
وماذا عن الكواكب؟
الكواكب التي نراها موجودة في نظامنا الشمسي، لذا فهي أقرب إلينا مقارنة بالنجوم. على عكس النجوم، التي هي بعيدة جدًا لدرجة أننا نراها كنقط حتى عند استخدام المساعدات البصرية المكبرة، تظهر لنا الكواكب من خلال التلسكوب على شكل أقراص، وفي بعض الأحيان يمكننا حتى رؤية تفاصيل عنها، على سبيل المثال العاصفة الحمراء على كوكب المشتري أو حلقات زحل. وبما أن الضوء الصادر من كل نقطة على القرص يتخذ مسارًا مختلفًا قليلاً عبر الغلاف الجوي، فإن التغيرات في سطوع جميع النقاط معًا تلغي بعضها بعضًا إلى تقريب جيد، ويبدو لنا أن الكواكب لا تومض تقريبًا. كما أنها تبدو أكثر بروزًا وإشراقًا مقارنة بالنجوم. عندما تنظر إلى السماء وترى نجومًا ساطعة بالكاد تومض، فمن المحتمل أن يكون هذا أحد الكواكب الأقرب إلينا: الزهرة، والمشتري، وزحل، والمريخ.
يمكنك استخدام برنامج أو تطبيق. ستيلاريوم لمعرفة بالضبط أي نجم أو كوكب ننظر إليه.
المسافات في الفضاء
وبما أن المسافات في الفضاء هائلة، فإن وصفها بوحدات المسافة المعتادة، مثل الكيلومترات، من شأنه أن يؤدي إلى أرقام فلكية - حرفياً - يصعب علينا استيعابها. لذلك، فإن وحدة القياس المستخدمة لوصف المسافات في الفضاء تسمى سنة ضوئية، ويعني المسافة التي يقطعها الضوء في عام واحد.
الضوء هو إشعاع كهرومغناطيسي، وسرعة انتقاله في الفراغ حوالي 3×108 (3 متبوعة بثمانية أصفار، أو ثلاثمائة مليون) متر في الثانية. هناك 365 يومًا في السنة، كل يوم منها يحتوي على 24 ساعة؛ كل ساعة فيها ستون دقيقة وكل دقيقة فيها ستون ثانية. وبالتالي، في العام الكامل يوجد ما يقارب 365×24×60×60 ثانية، أو ما يقارب 31,536,000 ثانية. ينشأ التقريب من حقيقة أنه لغرض حساب السنة الضوئية، يتم قياس طول السنة بدقة عالية بشكل خاص، ويشمل انحرافات صغيرة في عدد الأيام في السنة أو الساعات في اليوم.
إذا ضربنا سرعة الضوء في الثانية في عدد الثواني في السنة، نجد أن المسافة التي يقطعها الضوء في السنة هي تقريبًا 9.5×1015 الأمتار – هكذا يتم تعريف السنة الضوئية. السنة الضوئية تساوي تقريبًا 63,240 وحدة فلكية، وهو متوسط المسافة بين الأرض والشمس - وتختلف المسافة على مدار العام، اعتمادًا على دوران الأرض حول الشمس. تبلغ المسافة بين مجرة درب التبانة، مجرتنا، ومجرة أندروميدا، أقرب مجرة، حوالي 2.5 مليون سنة ضوئية.
لذلك عندما ننظر إلى نجم يبعد سنة ضوئية واحدة عنا، فإننا في الواقع نرى الضوء الذي خرج منه منذ عام، ونحن في الأساس "نعود بالزمن إلى الوراء" إلى اللحظة التي خرج فيها الضوء من مصدره.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
