نگاهی به ابعاد و جایگاه ما در کهکشان – و زمین تنها می گردد – شنبه ها روزنامه اعتماد
امین حمزه ئیان
www.Nutshell.ir
تکان دهنده است. حتی تصور کیهان و وجودی اینچنینی با میلیاردها کهکشان که همگی با سرعت ها و در جهت های مختلف در حال حرکت هستند، ذهن را به اندیشه یی فرا وامی دارد. در این مطلب سعی دارم در رابطه با اصلی ترین کمیت های اندازه گیری فاصله در نجوم صحبت کنم و در ادامه جایگاه مان را در این کیهان بی نظیر به صورت کوتاه بیان خواهم کرد. شاید شیفتگی زیبایی را با خواندن این مطلب نسبت به کیهان یا حتی در همین نزدیکی، وجودمان و زمین که حیات را برایمان به ارمغان آورده اند، پیدا کنید.
ما روی زمین از مقیاس های مختلفی برای اندازه گیری فاصله استفاده می کنیم و به صورت معمول بیشترین استفاده ها را از متر و کیلومتر می بریم. اگر بخواهیم در منظومه شمسی گذری داشته باشیم، همچنان سر و کارمان با همان کمیت کیلومتر خواهد بود مثلاً شعاع استوایی زمین 6378 کیلومتر است. زمین در منظومه شمسی با میانگین فاصله 150 میلیون کیلومتر از خورشید (یک واحد نجومی)، به دور این ستاره در حال گردش است. حتی در مورد سیاره های دیگر هم از کیلومتر استفاده می کنیم. نپتون آخرین سیاره از مجموع هشت سیاره منظومه شمسی با فاصله حدود 4495 میلیون کیلومتر از خورشید به دور آن می گردد. به صورت کلی، در منظومه شمسی ما، همچنان همین مقیاس (کیلومتر) کافی است.
زمانی که به آسمان شب می نگریم هزاران ستاره را با روشنایی های ظاهری متفاوتی می بینیم. هر یک از این ستارگان همانند ستاره منظومه شمسی خودمان (خورشید) هستند و تنها به دلیل فاصله زیادی که با ما دارند، آنها را همچون نقطه هایی درخشان و کم سو می بینیم. این ستارگان گاه تا چند ده یا چند صد برابر خورشید بزرگ یا درخشان هستند. حال برای فاصله سنجی میان ستارگان از کمیت راحت تر و بسیار بزرگ تری به نام سال نوری استفاده می کنیم. باید به خاطر داشته باشیم که کمیت سال نوری تنها کمیتی برای فاصله است و هرگز برای نشان دادن مدت زمان استفاده نمی شود. به عنوان مثال گفتن اینکه ستاره یی پنج سال نوری عمر دارد کاملاً اشتباه است. اما این کمیت دقیقاً به چه معنا است و از آن چگونه استفاده می کنند؟
نور (و به طور کلی تمام امواج الکترومغناطیسی) در هر ثانیه و در محیطی مانند فضا که خلأ است، تقریباً با سرعتی معادل 300 هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می کند. این نهایت سرعت در کیهان است. برای متوجه شدن کمیت سال نوری، اول باید آگاهی داشته باشیم که یک سال در زمین چند ثانیه است. زمانی که ما 60 ثانیه را ضرب در 60 دقیقه و سپس ضرب در 24 ساعت (یک شبانه روز) کنیم و نتیجه آخر را ضرب در
365.25 (روزهای یک سال) کنیم عددی به دست می آید که معادل 31557600 است. این عدد نشان می دهد یک سال روی زمین چند ثانیه است. اکنون اگر این عدد را ضرب در سرعت نور که 300 هزار کیلومتر بر ثانیه است، کنیم، توانسته ایم کمیتی به نام سال نوری بر حسب کیلومتر به دست آوریم. دست آخر حاصل ضرب این اعداد به ما نشان خواهد داد نور در یک سال زمینی، مسافتی تقریباً معادل 9.5 تریلیون کیلومتر را می پیماید. پس سال نوری مقدار مسافت طی شده توسط نور در یک سال زمینی است. همچنین می توان زمان یک سال را به اجزای کوچک تری همچون ساعت، دقیقه و ثانیه تقسیم کرد. برای نمونه حدوداً فاصله زمین از ماه یک ثانیه نوری است، این به این معنی است که فاصله ماه تا زمین تقریباً برابر با 300 هزار کیلومتر است. حال زمانی که می گوییم نزدیک ترین ستاره به خورشید که «پروکسیما - قنطورس» نام دارد و در صورت فلکی قنطورس است، 4.2 سال نوری از ما فاصله دارد، یعنی اگر با سرعت 300 هزار کیلومتر بر ثانیه به سمت این ستاره حرکت کنیم، 4.2 سال زمینی طول خواهد کشید تا به آن برسیم. به این ترتیب با محاسبه یی ساده می توان متوجه شد که فاصله نزدیک ترین ستاره به ما به صورت حدودی تقریباً 40 تریلیون کیلومتر است.

کهکشان راه شیری، کهکشانی است که منظومه شمسی ما در آن قرار دارد و خورشید تنها یکی از میلیون ها ستاره یی است که در این مجموعه که آن را کهکشان می نامیم، وجود دارد. اجدادمان زمانی که نوار شبح گون راه شیری را در شب می دیدند، گمان می کردند این نوار مه آلود شیر الهه یی است که در آسمان پاشیده شده است. آنان هرگز نمی دانستند این نوار، متشکل از میلیون ها ستاره است. به این خاطر آن را راه شیری می نامیدند که بعدها همچنان این نام روی کهکشان مان باقی ماند.
شاید تصورش سخت باشد ولی قطر صفحه کهکشان راه شیری حدود 100 هزار سال نوری و ضخامت آن در مرکز حدود 18 هزار سال نوری است. خورشید و منظومه شمسی ما در فاصله یی حدود 30 هزار سال نوری از مرکز کهکشان راه شیری قرار گرفته است. منظومه شمسی ما هر 240 میلیون سال یک بار به دور مرکز کهشان راه شیری می گردد.
نزدیک ترین کهکشان به کهکشان نه چندان بزرگ راه شیری، «آندرومدا» نام دارد که 2.5 میلیون سال نوری با ما فاصله دارد و تقریباً دو برابر کهکشان ما است و زمین در کیهانی بزرگ که میلیاردها کهکشان را در برگرفته است، می گردد.


سقوط من در خودمه
در بین سال های 1772 و 1801 میلادی گروه هایی از اخترشناسان برای رصد و یافتن سیاره یی که گمان می کردند باید وجود داشته باشد، تلاش می کردند. آنان در تلاش بودند این جرم نامشخص که گویی سیاره یی باید باشد را در جایی بین مریخ پنجمین سیاره منظومه شمسی و مشتری ششمین سیاره منظومه شمسی پیدا کنند. اما آنچه موجب چنین فکر و سپس تلاش برای یافتن سیاره یی نامشخص در آن دوره زمانی شده بود، اتفاقی جالب بود. در سال 1772 اخترشناسی آلمانی به نام «یوهان الرت بُده» رابطه یی جالب توجه را منتشر کرد که شخصی دیگر به نام «یوهان دانیل تیتوس» آلمانی هم روی آن کار کرده بود. این رابطه که عموماً به نام رابطه «بُده یا بُده - تیتوس» مشهور است، موضوعی قابل توجه را برای اخترشناسان آن دوره بیان می کرد که همه را در هاله یی از ابهام گذاشته بود. براساس رابطه «بُده»، اگر یک تصاعد عددی به صورت صفر ، 3 ، 6، 12 ، 24 ، 48 ، 96 ، 192 بنویسیم (دقت داشته باشید که به جز دو عدد اول تصاعد، هر عدد دو برابر عدد قبلی است) حال اگر هر یک از این اعداد را به علاوه 4 و سپس تقسیم بر 10 کنیم، عددی به دست می آید که نشان از فاصله هر سیاره نسبت به خورشید است. عدد حاصل بر حسب واحد نجومی AU به دست می آید (هر واحد نجومی برابر با میانگین فاصله زمین تا خورشید یعنی 150 میلیون کیلومتر است). برای نمونه چون زمین سومین سیاره منظومه شمسی است پس ما باید سومی یعنی 6 را از رابطه بالا انتخاب کرده و با 4 جمع کنیم و سپس بر 10 تقسیم کنیم که در نهایت عدد یک به دست می آید. یک به معنی این است که فاصله زمین تا خورشید یک واحد نجومی (AU) یا 150 میلیون کیلومتر است که عددی صحیح است. به این ترتیب این اعداد می توانند نشان دهنده رابطه یی باشند که بسیار جالب فاصله هر سیاره را مشخص می کند. اعداد این رابطه تا آخرین سیاره کشف شده در قرن 19 میلادی یعنی اورانوس به صورت شگفت انگیزی صدق می کرد. اما در این بین یک مشکل اساسی وجود داشت، مشکل بر سر پنجمین عدد موجود یعنی عدد 12 در این رابطه بود. مشکل اینچنین بود که هیچ جرمی در آن فاصله که رابطه «بُده» پیش بینی می کرد، وجود نداشت. این نقص همچنان باقی بود تا زمانی که در سال 1801 اخترشناسی ایتالیایی، «جوزپه پیاتزی» مدیر رصد خانه پالرمو که در رصد آسمان مهارت خاصی داشت، هنگام بررسی هر شب آسمان که به منظور تهیه یک فهرست از ستارگان انجام می داد متوجه حرکت نقطه یی نورانی در پس زمینه آسمان شد. «پیاتزی» با خود فکر کرد حتماً یک دنباله دار جدید کشف کرده است، اما زمانی که این خبر به گوش «بُده» آلمانی رسید، پنداشت که این جرم حتماً همان سیاره یی است که باید در بین مدار مریخ و مشتری باشد. به این ترتیب در سال بعد و سال های بعدی اجرامی دیگر در همان ناحیه کشف شدند. اخترشناسان مدار این اجرام را مشخص کرده بودند، آنان همچنین دریافته بودند که این اجرام، بسیار کوچک تر از یک سیاره عادی هستند. به این ترتیب نام آنها را خرده سیاره یا سیارک گذاشتند.
گهگاه پدیدار شدن ستاره های دنباله دار، آسمان شب را بیش از حد شگفت انگیز می کند؛ جرمی که با دنباله یی بلند برای مدتی پرنور شده و سپس فروغ خود را از دست می دهد و از زمین و خورشید دور می شود. مردمان باستان با ظهور هر دنباله دار در آسمان فکر می کردند اتفاق بدی خواهد افتاد و ترس وجودشان را فرا می گرفت.