در راه یادگیری علم نجوم مطالب بسیاری هست که آشنایی با آنها از ملزمات آشنایی با رشته نجوم است. اگر به رشته نجوم علاقه داشته باشید و بخواهید تاریخچه نجوم را بدانید حتما پپگیر اخبار نجوم هستید. در مقاله پیش رو نیز مطالب جالب نجوم و آنچه برای یادگیری علم نجوم ضروری است می آید. 

نجوم نوین با اختراع تلسکوپ در قرن هفدهم آغاز شد. این اختراع  فرصت مشاهدة منظومه شمسی را فراهم آورد، پرده از حلقه های زحل برداشت و اجازة کشف سیارات خارج از منظومه شمسی را به ما ارزانی داشت. مشاهدات از طریق تلسکوپ در اثبات گردش زمین به دور خورشید نقشی ضروری داشت. در نهایت تلسکوپ امکان مشاهدةتمام اجرام مرئی کیهان را فراهم نمود.

بنا به باور عموم، گالیله را باید جزو نخستین اخترشناسانی دانست که از تلسکوپ استفاده کرده است، در سال 1609 میلادی، او با استفاده از بزرگنمایی تلسکوپ موفق به کشف چهار قمر مشتری، قمرهای زحل و حفره های روی ماه شد. با این وجود، او همگام با سایر دانشمندان زمان خود پیش می رفت.

اختراع تلسکوپ به نام فرد خاصی ثبت نشده است. «هانس ليبرشي» هلندی در سال 1608 میلادی یکی از اولین کسانی بود که سعی کرد طراحی تلسکوپ را به نام خود ثبت کند، اما موفق نبود چرا که مفهوم تلسکوپ در آن زمان تقریباً برای همه آشنا بود. قدرت بزرگنمایی مواد شفاف دارای سطح خمیده به خوبی شناخته شده بود و استفاده از «لنزهای» عدسی شکل در ذره بین ها و عینک های طبی از قرن سیزدهم آغاز شده بود. اسناد و شواهد تاریخی نشان می دهد که از تلسکوپ ها در اواسط قرن شانزدهم برای تماشای ماه استفاده می شده است، اما با پیشرفت  صنعت شیشه سازی از قرن هفدهم بر کیفیت این ابزار افزوده شده و استفاده از آن گسترش بیشتری پیدا کرده است. عدسی های باکیفیت تصاویر واضحی، حتی از اجرام آسمانی کم نور ارائه می کردند.

قدرت بزرگنمایی تلکسوپ

تلسکوپ چطور کار می کند؟ ساده ترین شکل تلسکوپ از دو عدسی در دو سر یک لوله ساخته شده است. عدسی اول پرتوها را به  سمت داخل جمع می کند تا چشم ما آن ها را برآمده از منبعی بزرگ تر تصور کند. عدسی دوم مانند چشمی عمل می کند و پیش از ورود پرتوها به چشم دوباره آن ها را موازی کرده تا بر روی یک نقطه متمرکز شوند.

گذشته را در تلسکوپ می بینیم و زمان حال را زیر میکروسکوپ و در پی آن زشتی های آشکار زمان حال را.

ویکتور هوگو

خمیدگی پرتوها توسط عدسی را شکست (نور) می نامند. نور از اجرام چگال مانند شیشه، در مقایسه با هوا، آهسته تر عبور می کند. این ویژگی است که ایجاد سراب را در جاده های داغ توضیح می دهد. پرتوهای خورشید در تماس با سطح جاده شکسته می شوند، علت چنین پدیده ای تغییر سرعت نور در لایه های مختلف هوای گرم بازتاب شده از سطح جادة آسفالته است. هوای گرم چگالی کمتری نسبت به هوای سرد دارد، به همین علت نور به صورت عمودی بازتاب کرده و ما بازتاب آسمان را بر سطح آسفالت می بینیم که همانند چالة آب به نظر می رسد.

زاویة شکست یک پرتو بستگی به میانگین سرعت حرکت آن از میان دو ماده دارد. از نظر فنی، نسبت این دو سرعت، نسبت سینوس زوایای تابع را به ما می دهد، که به صورت عمودی محاسبه می گردد. بنابراین  پرتویی که از هوا عبور کرده و به شیشه یا جسم چگال دیگری وارد می شود، به سمت داخل خم شده و مسیر حرکت آن دچار شیب می شود.

ضریب شکست

نور در فضای خالی با سرعتی بالغ بر300 میلیون متر در ثانیه حرکت می کند. نسبت سرعت حرکت نور در اجسام چگال مانند شیشه به سرعت آن در خلاء را ضریب شکست آن ماده می نامند. بنا به تعریف، ضریب شکست خلاء برابر با 1 است؛ جسمی با ضریب شکست2 سرعت نور را به نصف سرعت آن در فضای آزاد کاهش می دهد. بنابراین منظور از ضریب شکست بالا این است که نور حین عبور از ماده دچار شکست بیشتری می شود.

ضریب شکست را می توان یکی از ویژگی های مواد دانست. انسان قادر به ساخت مواد با ضریب شکست خاص است، که می توان از این ویژگی بهره جست؛ به عنوان مثال می توان از آن در طراحی تلسکوپ و یا شیشة عینک طبی برای رفع مشکل بینایی افراد، استفاده کرد. قدرت عدسی ها و منشورها به ضریب شکست آن ها بستگی دارد. لنزهای پرقدرت ضریب شکست بالاتری دارند.

تلسکوپ های نورشکن (لنزی) با داشتن دو عدسی دارای مشکلات و محدودیت هایی هستند. در این تلسکوپ ها، تصویر نهایی به صورت وارونه ظاهر می شود، چرا که پرتوهای نور پیش از رسیدن به عدسی چشمی یکدیگر را قطع می کنند. در اخترشناسی این مسئله چندان مشکل ساز نیست، چرا که وارونگی تغییر چندانی در ظاهر ستاره ها ایجاد نمی کند. برای رفع این مشکل می توان از یک عدسی سوم برای بازگردانی تصویر به حالت عادی استفاده کرد، که البته در این صورت، ممکن است تلسکوپ قدری بلند و سنگین  شود. دومین و شاید مشکل سازترین ایراد در تلسکوپ های نورشکن این است که آن ها تصاویر رنگی محوی تولید می کنند. از آنجا که پرتوهای نور با طول موج های مختلف، به مقادیر متفاوتی شکسته می شوند؛ به عنوان مثال امواج نور آبی بیش از امواج نور قرمز شکسته می شوند. رنگ ها از هم جدا شده و تصویر نهایی وضوح خود را از دست می دهد. لنزهای جدیدی که امروزه در دسترس هستند، توانسته اند این مشکل را به حداقل برسانند، اما باز هم محدودیت هایی در خصوص اندازة آن ها وجود دارد.

تلسکوپ انعکاسی

برای حل این مشکلات، نیوتن تلسکوپ انعکاسی را اختراع کرد. او برای شکستن نور به جای عدسی از یک آینة منحنی استفاده کرد و با این کار در واقع تلسکوپ را از وسط به دو نیم کرده و کار با آن را به مراتب ساده نمود. این اختراع همچنین از تارشدن تصاویر جلوگیری می کرد چرا که سطح آینه تمامی رنگ های نور را به یک شکل بازتاب می داد. با این وجود، تکنیک های مربوط به نقره کاری آینه  در زمان نیوتن چندان پیشرفته نبودند و قرن ها  طول کشید تا طراحی این نوع تلسکوپ تکمیل گردد.

امروزه در اکثر تلسکوپ های حرفه ای نجوم به جای عدسی از یک آینة غول پیکر استفاده می شود. در این تلسکوپ ها نور اجرام سماوی توسط آینه جمع آوری شده و به عدسی چشمی بازتابش می شود. اندازة آینه مقدار نور قابل جمع آوری را تعیین می کند. چنانچه حوزة دید وسیع  باشد، امکان مشاهدة اجرام بسیار کم نور نیز وجود خواهد داشت. آینه های به کار رفته در تلسکوپ های نوری مدرن ممکن است به اندازة یک اتاق باشند. بزرگ ترین آینة در حال استفاده در تلسکوپ های دوقلوی کِک در مائوناکی هاوایی نصب شده است که پهنای آن در حدود 10 متر می باشد. پیش بینی می شود در دهه های آتی، آینه هایی با قطرهایی تا 100 متر در راه باشند.

ساخت آینه هایی با این اندازه کار چندان ساده ای نیست. وزن آن ها آنقدر زیاد است که در زمان چرخیدن تلسکوپ برای جستجو در آسمان امکان کج شدن شان وجود دارد. برای ساخت آینه هایی با حداقل وزن ممکن به روش هایی هوشمندانه نیاز است. برخی از آن ها به صورت تکه تکه ساخته شده اند، برخی دیگر به دقت فشرده شده و در عین حال در نهایت ظرافت تراشیده شده اند. راه حل دیگری نیز با نام «اصلاح نورشناسی» وجود دارد. در این روش در صورت افتادگی آینه، شکل آن با استفاده از شبکه ای از پیستون های بسیار کوچک که زیر آن نصب شده اند به حالت عادی برگردانده می شود.

در جایی که رصدخانه و تلسکوپ هست، انتظار می رود هر چشمی بتواند در یک آن دنیایی نو را ببیند.

هنری دیوید تورو

ستارگان چشمک زن

جدای از خود تلسکوپ ، وضوح تصاویر نجومی به دلیل اغتشاشات موجود در جوّ زمین کاهش می یابد. حتی در صاف ترین شب ها نیز ستارگان مشغول چشمک زدن هستند. ستارگانی که در نزدیکی افق قرار دارند، در مقایسه با ستارگانی که بالای سر ما قرار گرفته اند، بیش تر چشمک می زنند. علت این امر را باید در عبور جبهه های هوا از مقابل آن ها دانست. اخترشناسان تیره شدن ستارگان توسط جوّ را «رؤیت» می نامند. اندازة اجزای اپتیکی تلسکوپ نیز محدودیت خاصی در تمرکز نور ستارگان بر اثر یکی دیگر از ویژگی های رفتاری نور برای ما ایجاد می کند؛ پراش (انکسار نور) ویژگی ای است که طی آن پرتوهای نور در اطراف لبة عدسی، شکاف دید و یا آینه  خم می شوند.

اخترشناسان برای دست یابی به واضح ترین تصاویر از ستارگان و سیارات، موقعیت های خاصی را برای نصب تلسکوپ های خود انتخاب می کنند. بر روی سطح زمین، ارتفاعات و مناطقی که هوای رقیق دارند؛ مثل مناطق کوهستانی و نقاطی که جریان هوا در آن ها ملایم است؛ مانند مناطق ساحلی، بهترین گزینه ها هستند. بر این اساس، بهترین مکان برای این کار رشته کوه های آند در شیلی و قله های آتشفشانی هاوایی هستند. اما عالی ترین موقعیت خود فضا است، جایی که هیچ جوّی وجود ندارد. تا به امروز با کیفیت ترین تصاویر از کیهان را تلسکوپ فضایی هابل که در حال گردش به دور زمین است، ثبت کرده است.

تلسکوپ ها علاوه بر محدودة نور مرئی، می توانند در طول موج های مختلف نیز کار کنند. تلسکوپ ها می توانند با استفاده از ابزاری شبیه به دوربین های دید در شب که روی آن ها سوار می شوند، نور فروسرخ یا حرارت را شناسایی کنند، البته به شرط این‏که این قطعات خنک باقی بمانند. با توجه به این‏که پرتوهای ایکس، طول موجی بسیار کوتاه دارند، بهترین گزینه برای استفاده در ماهواره های دارای ابزار اپتیک نوری به شمار می آیند. با استفاده از دیش های بزرگ، مانند دیش مستقر در رصدخانة آرِسیبو، که احتمالاً در فیلم های جیمز باند دیده اید، یا ردیف های منظمی از آنتن های بسیار کوچک تر، مانند آرایة بسیار بزرگ در نیومکزیکو، که در فیلم «تماس» به کار رفتند، حتی امواج رادیویی را نیز می توان شناسایی کرد. تلسکوپ نهایی شاید خود زمین باشد. ذرات بنیادی هر روزه از کنار آن با سرعت عبور می کنند و فیزیک دانان در تلاش برای گرفتار کردن آن ها تله هایی را در نقاط مختلف نصب کرده اند.

روند پیشرفت این نظریه

1609 میلادی:  گالیله از تلسکوپ در نجوم استفاده کرد.

1668 میلادی: نیوتن موفق به ساخت یک تلسکوپ نورشکن شد.

1937 میلادی: نخستین تلسکوپ رادیویی هدفمند ساخته شد.

1990 میلادی: تلسکوپ فضایی هابل به فضا پرتاب شد.

چکیده بحث: بزرگ نمایی همراه با شکست نور

برگرفته از کتاب نظریه های تأثیرگذار در علم نجوم (سبزان)

-------------

شایان ذکر است که کتاب «راهنمای طراحی و ساخت تلسکوپ های رادیویی» هم می تواند مطالب جالب نجومی را در اختیار علاقه مندان به علم نجوم و ساخت تلسکوپ های رادیویی قرار داد. می توانید مشخصات این کتاب را در فروشگاه اینترنتی آی آی کتاب مشاهده کنید. 

-------------

-------------

شما می توانید برای یاد گیری بیشتر نجوم به لینک های زیر نیز در سایت مراجعه کنید

نقش تلسکوپ در علم نجوم ، تفاوت تلسکوپ کوچک و تلسکوپ بزرگ

جهان تاریک از دو جزء کاملا ناشناخته ساخته شده است؛ ماده تاریک و انرژی تاریک

آموزش نجوم ـ سیاره ها در منظومه شمسی

کرم چاله ها ـ آنچه برای یادگیری رشته نجوم لازم است بدانید

تاریخچه علم نجوم و سیری در کهکشان راه شیری

روند رو به رشد نجوم از دوران باستان تاکنون و تاثیر نجوم بر فلسفه، مذهب و جامعه

1399/06/15
4591