تبیان، دستیار زندگی

در این مبحث قصد داریم به بررسی جهت گیری و نحوه قرار گیری زمین و خورشید و تعدادی ستاره خاص در كهكشان راه شیری بپردازیم.

برای دریافت تصاویر با كیفیت خوب، می توانید آنها را دانلود كنید، برای دانلود، روی تصاویر كلیك كنید.البته برای راحتی، تمام عکس های به کار رفته در این مبحث، به صورت فشرده (zip) تهیه شده است. در صورت تمایل می توانید در ادامه مطلب به صورت یکجا دانلود نمایید. 

همانطور كه می دانید ما به همراه تمام ملزومات حیات، جملگی در مكان مشخصی از كهكشان راه شیری واقع شده ایم، در واقع ما داخل كهكشان هستیم بنابراین هر تصویر كلی كه بخواهیم از كهكشان نشان بدهیم قطعا حاصل یك شبیه سازی رایانه ای خواهد بود كه از پردازش اطلاعات مربوط به فاصله ستاره ها از یكدیگر و خورشید بدست می آید و این فاصله ها هم به نوبه خویش از طریق بررسی طیف نور ستاره حاصل می شود.

تصویر زیر نتیجه یكی از همین شبیه سازی ها را نشان می دهد.

با دیدن تصویر فوق سوالات زیادی در ذهن مطرح می شود، بخشی از این سوالات چنین است :

زاویه قرارگیری زمین در حركت سالیانه خود به دور خورشید و چرخش روزانه به دور خودش، نسبت به صفحه كهكشان چگونه است؟، زمانی كه به آسمان می نگریم به كدام قسمت از كهكشان نگاه می كنیم؟، و آیا كهكشان شبیه به یك جسم دو بعدی است كه ضخامتی ندارد یا این كه ضخامت قابل توجهی دارد؟، چگالی و ضخامت آن در مكانی كه خورشید قرار دارد چقدر است؟، پر ارتفاع ترین (نسبت به صفحه كهكشان) ستاره های قابل توجهی كه در اطرافمان قرار دارند چقدر دور هستند؟

در ادامه به بخشی از این سوالات پاسخ می دهیم.

همانطور كه می دانید دایره البروج دایره ای فرضی است كه مركز آن زمین و محیط آن مسیر حركت ظاهری خورشید در آسمان است، ما مفهومی به نام صفحه دایره البروج را در نظر می گیریم، صفحه دایره البروج صفحه ای است كه دایره "دایره البروج" در آن واقع شده است، همچنین با تسامح می پذیریم كه مسیر گردش سیارات منظومه شمسی به دور خورشید همگی در صفحه دایره البروج واقع شده اند.

در تصاویر زیر كه هم به صورت پرسپكتیو و هم از سه نمای _ روبرو، بالا، چپ_  تهیه شده است می توانید موقعیت سه صفحه _كهكشان، دایره البروج، استوای زمین_ را به همراه بردار های عمود بر آنها مشاهده كنید.

جهت بردارها به قرینه جهت بردار قطب شمال زمین، همگی به سمت شمال در نظر گرفته شده است.

ذكر این نكته لازم است كه فرض كرده ایم صفحه كهكشان از خورشید عبور می كند.

اكنون كه یك دیدگاه كلی راجع به نحوه جهت گیری ها پیدا كردیم بهتر است كمی دقیق تر شویم و با زبان ریاضیات به توصیف این جهت گیری ها و زوایا بپردازیم.

لطفا به ادامه مطلب توجه كنید.

تصاویر زیر سه بردار را نسبت به هم نشان می دهند.

بردار مشكی رنگ: بردار عمود بر صفحه كهكشان

بردار سبز رنگ    : بردار عمود بر صفحه دایره البروج

بردار آبی رنگ     : بردار قطب شمال زمین و عمود بر استوا

فلش قرمز رنگ   : جهت مركز كهكشان را نشان می دهد.

ابتدا لازم است یك دستگاه مختصات سه بعدی در نظر بگیریم. برای این كار یك دستگاه مختصات سه بعدی دكارتی چپگرد تصور كنید كه محور X آن منطبق بر فلش قرمز رنگ و هم جهت با آن، محور Z آن منطبق بر فلش مشكی رنگ و هم جهت با آن باشد. بدین ترتیب جهت مثبت محور Y نیز به سمت راست تصویر خواهد بود.

i : بردار یكه در جهت X

j : بردار یكه در جهت Y

k : بردار یكه در جهت Z

به این ترتیب بردارهای جهت به این صورت تعریف می شوند:

   0i + 0j + 1k = بردار عمود بر صفحه كهكشان

0.105i + -0.860j + 0.500k- = بردار عمود بر صفحه دایره البروج

0.493i + -0.741j + 0.456k- = بردار قطب شمال زمین و عمود بر استوا

زاویه بین بردارها را می توان با استفاده از كاربرد قوانین ضرب داخلی بردارها به دست آورد و از طرفی می دانیم زاویه بین دو صفحه در واقع همان زاویه بین بردارهای نرمال آن دو صفحه است.

با محاسبه زوایا خواهیم داشت:

زاویه بین صفحه استوای زمین و صفحه دایره البروج 23.5 درجه است.

زاویه بین صفحه دایره البروج و صفحه كهكشان راه شیری 60 درجه است.

زاویه بین صفحه استوای زمین و صفحه كهكشان راه شیری 62.9 درجه است.

اكنون كه مطالب بیشتری در مورد نحوه جهت گیری زمین و منظومه شمسی در كهكشان دانستیم، بهتر است كمی هم راجع به موقعیت خورشید و ستاره های اطراف آن در كهكشان بدانبم.

برای این كار از ستاره های نزدیكتر شروع می كنیم و به ستاره های دورتر می رویم.

نكته: صفحه مختصات دكارتی چپگرد است و جهت مثبت محور قرمز رنگ (X) به سمت مركز كهكشان، جهت مثبت محور آبی رنگ (Z) به قرینه شمال زمین به سمت شمال و محور سبز رنگ (Y) به سمت راست تصویر است.

اگر دو ستاره HIP 88635 و HIP 87072 در صورت فلكی قوس / قوری چای (sagittarius) را در آسمان در نظر بگیرید و خط واصلی فرضی از HIP 88635 به سمت HIP 87072 در ذهنتان تصور كنید و امتداد دهید، در فضای واقعی این خط با تقریب نسبتا خوبی از مركز كهكشان عبور می كند، این موضوع را می توانید در تصاویر زیر ملاحظه كنید.

اما زمانی كه از روی زمین و در راستای محور X به این دو ستاره نگاه می كنیم این طور به نظر می رسد كه HIP 88635 نسبت به صفحه كهكشان بسیار پایین قرار دارد و HIP 87072 كمی بالاتر از صفحه كهكشان است و گویا خط واصل بین آنها نه تنها از مركز كهكشان عبور نمی كند، بلكه كاملا آن را قطع می كند و از آن خارج می شود. تصاویر زیر این موضوع را نشان می دهد.

اگر خاطرتان باشد در مبحث دب اكبر و دب اصغر تصاویری را خدمتتان نشان دادم كه موقعیت واقعی قرار گیری ستاره های این دوصورت فلكی را نسبت به همدیگر و همچنین نسبت به زمین نشان می دادند.

در تصاویر زیر می توانید موقعیت واقعی قرار گیری این ستاره ها را نسبت به صفحه كهكشان و با جهت گیری واقعی مشاهده نمایید.

دو ستاره قطبی و HIP 88583 به صورت مشخص نشان داده شده اند،

ستاره قطبی حدودا در راستای خطی موازی با بردار قطب شمال زمین كه دقیقا از مركز زمین عبور می كند، قرار دارد، همانطور كه می دانید از نظر ظاهری ستاره قطبی تنها ستاره ثابت آسمان شب است و تمام سایر ستاره های آسمان در طول 24 ساعت به صورت ظاهری یك دور كامل به دور ستاره قطبی گردش می كنند.

وی‍‍‍ژگی خاص ستاره HIP 88583 این است كه حدودا در راستای خطی موازی با بردار عمود بر دایره البروج كه دقیقا از مركز خورشید عبور می كند قرار دارد، این بدان معنی است كه گویا در طول یك سال زمین یك دور كامل به دور این خط فرضی گردش می كند. در واقع این ستاره و صورت فلكی ا‍ژدها كه این ستاره آنجا قرار دارد، تنها ستاره و تنها صورت فلكی یی در آسمان هستند كه اگر هر شب در یك ساعت معین از آنها عكس بگیریم و پس از گذشت یك سال این عكس ها را پشت سر هم نگاه كنیم، كمترین اختلاف منظر را مشاهده خواهیم كرد (؟).

ستاره قطبی در فاصله 433 سال نوری از ما قرار دارد و قدر ظاهری آن 1.97 است، پارامتر درخشندگی این ستاره 2440 برابر خورشید است.

HIP 88583 در فاصله 709 سال نوری از ما قرار دارد و قدر ظاهری آن 6.86 است، پارامتر درخشندگی این ستاره 73 برابر خورشید است.

اكنون عقب تر می رویم و از فاصله دورتری نگاه می كنیم.

كار كردن با آن بسیار ساده است، حجم دانلود آن MB 7.61 است. با توجه به این كه حجم اندكی دارد می توانید آن را دانلود كرده و از آن استفاده نمایید. لینك برای دانلود:

متشكرم / مهدوی