يمتلئ الكون بعدد كبير جدًا من الأجسام والأجرام السماوية المختلفة والمتنوعة والتي تتباين في الأشكال والأحجام والفوائد أيضًا ، ومن أشهر أنواع الأجسام الفضائية والأجرام السماوية هي الكواكب والنجوم التي تملأ السماء ومن أشهرها بالطبع نجم الشمس الذي يُعد هو أقرب النجوم إلى كوكب الأرض .
تعريف النجوم
إن النجوم Stars التي نراها في كل يوم في شكل كرات وقوالب صغيرة ضوئية جميلة لامعة ومتلألئة في السماء ؛ هي عبارة عن كرات مضيئة من الغاز ، والنسبة الأكبر من العناصر الداخلة في تكوين النجوم هي كل من غاز الهيليوم وغاز الهيدروجين ، ويتم في باطن النجوم عدد كبير جدًا من تفاعلات الإندماج النووي ؛ وهذه التفاعلات هي التي تجعل النجوم مقاومة بشكل كبير للجاذبية الأرضية ، وتقوم النجوم بإنتاج فوتونات الضوء وتبث الحرارة والطاقة الضوئية ، كما أنها تحتوي على بعض العناصر الكيميائية الأخرى الثقيلة ، ويُعتبر نجم الشمس هو أقرب النجوم إلى الكرة الأرضية .
ويعتمد لون النجم على درجة حرارته ؛ حيث أن النجوم ذو درجة الحرارة المرتفعة جدًا تبعث لون أزرق ؛ في حين أن النجوم الأكثر برودة تبعث لون أحمر ، كما أن حرارة النجوم واللون المنبعث منها يعتمد على كتلتها أيضًا ، ويُعد أكبر النجوم كتلة هو نجم R136a1 أو المعروف باسم نجم ولف رايت Wolf-Rayet star وهو أكبر من كتلة نجم الشمس بـ 256 مرة [1] .
طريقة تكوين النجوم
وقد أشار العلماء وفقًا لنظرية التكوين الانية إلى أن النجوم قد تكونت بفعل الارتفاع الكبير في درجة الحرارة في الغازات في الفضاء ؛ حيث أنه عندما تصل درجة حرارة الغاز إلى 10 مليون درجة على مقياس كلفن ( 18 مليون درجة على مقياس فهرنهايت) ؛ تبدأ نواة ذرة عنصر الهيدروجين في الاندماج مع نواة ذرة عنصر الهيليوم ؛ وبذلك يتولد النجم بالشكل الذي نراه عليه ، ونتيجة الانصهار النووي فإن النجوم تشع حولها قدر كبير من الطاقة والحرارة التي تصل إلى كل ما حولها خلال مدد زمنية مختلفة .
طريقة حساب المسافة بين الشمس والأرض
المسافات بين النجوم وبين الشمس والأرض تُعتبر مسافات شاسعة وكبيرة جدًا ؛ لا يُمكن تقديرها بالكيلو متر أو الأميال بأي حال من الأحوال ؛ لأننا نكون بذلك كما لو كنا نقيس محيط الكرة الأرضية باستخدام الملليمتر ، ومن هنا اعتمد العلماء على طريقة أخرى من أجل تقدير المسافات بين النجوم بشكل دقيق وفعلي .
وبذلك تم الاعتماد على سرعة الضوء التي تعادل 186 ألف ميل في الثانية ؛ حيث أن سرعة الضوء تُعد هي أكبر سرعة معروفة حتى يومنا هذا ، وباستخدام هذا القياس ؛ أشار العلماء إلى أن ضوء أقرب نجم إلى الأرض وهو الشمس يبدأ رحلته من الشمس إلى الأرض في مسافة زمنية قدرها 4 سنوات ، مما يعني أن الضوء الذي نراه في سمائنا اليوم قد بدأ رحلته إلى الأرض منذ ما يقرب من أربع سنوات .
قياس المسافات بين النجوم
نظرًا إلى أن وحدات قياس المسافة العادية لن تُجدى عند استخدامها لتقدير المسافات بين النجوم ؛ اجهتد علماء الفلك في اكتشاف طرق قياس جديدة يُمكنها أن تقيس المسافات الشاسعة بين النجوم وبعضها البعض بسهولة [2] ، وهي :
الوحدات الفلكية
غالبًا ما يتم الاعتماد في قياس المسافات في النظام الشمسي على الوحدات الفلكية التي يُشار إليها بالاختصار AU ، وتم الإشارة إلى الوحدة الفلكية على أنها متوسط المسافة بين الأرض والشمس ، حيث أن :
1 وحدة فلكية AU ـ= 1.496 × 108 كم = 93 مليون ميل
و بالاعتماد على هذا القياس ؛ فإن المسافة بين كوكب المشتري والشمس تكون حوالي 5.2 وحدة فلكية ، والمسافة بين نجم الشمس ومركز مجرة درب التبانة يكون حوالي 1.7 × 109 وحدة فلكية .
السنة الضوئية
كما يتم الاعتماد على السنة الضوئية أيضًا في قياس المسافة بين النجوم وبعضها البعض ، وتم تعريف السنة الضوئية Light Year والمعروفة اختصارًا بـ ly على أنها المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة في الفراغ .
حيث أن سنة ضوئية واحدة = 9.5 × 1012 كم = 63240 وحدة فلكية .
وعلى سبيل المثال ؛ فإن المسافة بين نجم قنطور الأقرب أو بروكسيما سنتوري Proxima Centauri وكوكب الأرض تبلغ حوالي 4.2 سنة ضوئية ؛ وهو بذلك يُعتبر ثاني أقرب نجم من الأرض بعد الشمس ، وهذا يُعني أن الضوء الصادر من نجم قنطور الأقرب يستغرق حوالي 4.2 عامًا ( أي 50 شهرًا ) حتى يصل إلى الأرض .
الفرسخ الفلكي
كما أن العديد من علماء الفلك أيضًا يُفضلون الاعتماد على الفرسخ الفلكي Parsecs (البارسيك) والمعروف اختصارًا بـ PC في القياسات الفلكية الخاصة بالنجوم ، لأنه مرتبط بقدر كبير بأحد طرق قياس المسافات بين النجوم وهو الوحدة الفلكية ، حيث أن الفرسخ هو المسافة التي ترسم خلالها الوحدة الفلكية زاوية قوسية واحدة .
قياس المسافات الشاسعة بين النجوم
كما يوجد مجموعة من طرق القياس التي يتم الاعتماد عليها أيضًا عند الرغبة في تقدير المسافات الفلكية التي تتخطى ملايين السنوات الضوئية [3] ، مثل :
حركات النجوم
جميع النجوم في حالة حركة مستمرة ، ويُمكن إدراك هذه الحركة في بعض الأحيان في حالة النجوم الأقرب إلى كوكب الأرض فقط ومن خلال بعض الأجهزة مثل التلسكوب وغيره ، مما يعني أن النجوم التي يُمكن رصد حركتها بشكل أكبر هي الأقرب إلينا ، ومن خلال قياس الحركة الخاصة بأكثر من نجم ؛ يُمكننا هنا استنتاج متوسط البعد من خلال حساب متوسط الحركة .
العناقيد النجمية
تتحرك النجوم معًا في شكل عنقودي يُعرف باسم العناقيد النجمية المتحركة ، ومن أشهرها نجم الثريا وغيرهم ، ومن خلال رصد وتحليل حركة النجوم الظاهرية ؛ يُمكننا استنتاج معدل ابتعاد النجم والمسافة بين النجوم .
التربيع العكسي
وهذه الطريقة من الطرق الرياضية نوعًا ما ؛ حيث أنها تُشير إلى أن معدل شدة وسطوع ولمعان النجم الظاهر إلينا يتناسب تناسبًا عكسيًا مع المسافة ، بمعنى أنه كلما ابتعد النجم عنا كلما قلت درجة سطوعه ولمعانه الظاهرة لنا ، وهذا دليل على أن نجم الشمس هو أقرب النجوم إلى الأرض ؛ لأننا نستطيع أن نلاحظ الضوء والحرارة التي يبثها أكثر من أي نجوم أخرى ؛ وبالتالي ، فإن الاعتماد على اللمعان الظاهري للنجم الذي يُعرف في عالم الفلك باسم القدر الظاهري ؛ يُساعدنا على التعرف على بُعد النجم من خلال تطبيق قانون التربيع العكسي .
الخطوط النجمية
المسافات الفاصلة بين النجوم لا تكون فارغة ؛ وإنما تحتوي على مجموعة من الخطوط الضوئية الصادرة من النجوم وهي تعرف باسم الخطوط بين النجمية ، وهي عبارة عن توزيعات صغيرة من الغازات المنبعثة من النجوم ، وكلما كانت هذه الخطوط أكبر ؛ كلما كانت المسافة بين النجوم وبعضها البعض أو بين النجوم وكوكب الأرض أكبر .
مدة لمعان النجوم
تضيء النجوم دائمًا في شكل لامع مميز ، ومن خلال تقدير مدة كل نبضة لمعان يُمكن حساب قوة لمعانها ومن ثم تحديد القدر الظاهري (apparent magnitude) لكل نجم ؛ وبذلك نتمكن من حساب بُعد النجوم .
تعريف النجوم
إن النجوم Stars التي نراها في كل يوم في شكل كرات وقوالب صغيرة ضوئية جميلة لامعة ومتلألئة في السماء ؛ هي عبارة عن كرات مضيئة من الغاز ، والنسبة الأكبر من العناصر الداخلة في تكوين النجوم هي كل من غاز الهيليوم وغاز الهيدروجين ، ويتم في باطن النجوم عدد كبير جدًا من تفاعلات الإندماج النووي ؛ وهذه التفاعلات هي التي تجعل النجوم مقاومة بشكل كبير للجاذبية الأرضية ، وتقوم النجوم بإنتاج فوتونات الضوء وتبث الحرارة والطاقة الضوئية ، كما أنها تحتوي على بعض العناصر الكيميائية الأخرى الثقيلة ، ويُعتبر نجم الشمس هو أقرب النجوم إلى الكرة الأرضية .
ويعتمد لون النجم على درجة حرارته ؛ حيث أن النجوم ذو درجة الحرارة المرتفعة جدًا تبعث لون أزرق ؛ في حين أن النجوم الأكثر برودة تبعث لون أحمر ، كما أن حرارة النجوم واللون المنبعث منها يعتمد على كتلتها أيضًا ، ويُعد أكبر النجوم كتلة هو نجم R136a1 أو المعروف باسم نجم ولف رايت Wolf-Rayet star وهو أكبر من كتلة نجم الشمس بـ 256 مرة [1] .
طريقة تكوين النجوم
وقد أشار العلماء وفقًا لنظرية التكوين الانية إلى أن النجوم قد تكونت بفعل الارتفاع الكبير في درجة الحرارة في الغازات في الفضاء ؛ حيث أنه عندما تصل درجة حرارة الغاز إلى 10 مليون درجة على مقياس كلفن ( 18 مليون درجة على مقياس فهرنهايت) ؛ تبدأ نواة ذرة عنصر الهيدروجين في الاندماج مع نواة ذرة عنصر الهيليوم ؛ وبذلك يتولد النجم بالشكل الذي نراه عليه ، ونتيجة الانصهار النووي فإن النجوم تشع حولها قدر كبير من الطاقة والحرارة التي تصل إلى كل ما حولها خلال مدد زمنية مختلفة .
طريقة حساب المسافة بين الشمس والأرض
المسافات بين النجوم وبين الشمس والأرض تُعتبر مسافات شاسعة وكبيرة جدًا ؛ لا يُمكن تقديرها بالكيلو متر أو الأميال بأي حال من الأحوال ؛ لأننا نكون بذلك كما لو كنا نقيس محيط الكرة الأرضية باستخدام الملليمتر ، ومن هنا اعتمد العلماء على طريقة أخرى من أجل تقدير المسافات بين النجوم بشكل دقيق وفعلي .
وبذلك تم الاعتماد على سرعة الضوء التي تعادل 186 ألف ميل في الثانية ؛ حيث أن سرعة الضوء تُعد هي أكبر سرعة معروفة حتى يومنا هذا ، وباستخدام هذا القياس ؛ أشار العلماء إلى أن ضوء أقرب نجم إلى الأرض وهو الشمس يبدأ رحلته من الشمس إلى الأرض في مسافة زمنية قدرها 4 سنوات ، مما يعني أن الضوء الذي نراه في سمائنا اليوم قد بدأ رحلته إلى الأرض منذ ما يقرب من أربع سنوات .
قياس المسافات بين النجوم
نظرًا إلى أن وحدات قياس المسافة العادية لن تُجدى عند استخدامها لتقدير المسافات بين النجوم ؛ اجهتد علماء الفلك في اكتشاف طرق قياس جديدة يُمكنها أن تقيس المسافات الشاسعة بين النجوم وبعضها البعض بسهولة [2] ، وهي :
الوحدات الفلكية
غالبًا ما يتم الاعتماد في قياس المسافات في النظام الشمسي على الوحدات الفلكية التي يُشار إليها بالاختصار AU ، وتم الإشارة إلى الوحدة الفلكية على أنها متوسط المسافة بين الأرض والشمس ، حيث أن :
1 وحدة فلكية AU ـ= 1.496 × 108 كم = 93 مليون ميل
و بالاعتماد على هذا القياس ؛ فإن المسافة بين كوكب المشتري والشمس تكون حوالي 5.2 وحدة فلكية ، والمسافة بين نجم الشمس ومركز مجرة درب التبانة يكون حوالي 1.7 × 109 وحدة فلكية .
السنة الضوئية
كما يتم الاعتماد على السنة الضوئية أيضًا في قياس المسافة بين النجوم وبعضها البعض ، وتم تعريف السنة الضوئية Light Year والمعروفة اختصارًا بـ ly على أنها المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة في الفراغ .
حيث أن سنة ضوئية واحدة = 9.5 × 1012 كم = 63240 وحدة فلكية .
وعلى سبيل المثال ؛ فإن المسافة بين نجم قنطور الأقرب أو بروكسيما سنتوري Proxima Centauri وكوكب الأرض تبلغ حوالي 4.2 سنة ضوئية ؛ وهو بذلك يُعتبر ثاني أقرب نجم من الأرض بعد الشمس ، وهذا يُعني أن الضوء الصادر من نجم قنطور الأقرب يستغرق حوالي 4.2 عامًا ( أي 50 شهرًا ) حتى يصل إلى الأرض .
الفرسخ الفلكي
كما أن العديد من علماء الفلك أيضًا يُفضلون الاعتماد على الفرسخ الفلكي Parsecs (البارسيك) والمعروف اختصارًا بـ PC في القياسات الفلكية الخاصة بالنجوم ، لأنه مرتبط بقدر كبير بأحد طرق قياس المسافات بين النجوم وهو الوحدة الفلكية ، حيث أن الفرسخ هو المسافة التي ترسم خلالها الوحدة الفلكية زاوية قوسية واحدة .
قياس المسافات الشاسعة بين النجوم
كما يوجد مجموعة من طرق القياس التي يتم الاعتماد عليها أيضًا عند الرغبة في تقدير المسافات الفلكية التي تتخطى ملايين السنوات الضوئية [3] ، مثل :
حركات النجوم
جميع النجوم في حالة حركة مستمرة ، ويُمكن إدراك هذه الحركة في بعض الأحيان في حالة النجوم الأقرب إلى كوكب الأرض فقط ومن خلال بعض الأجهزة مثل التلسكوب وغيره ، مما يعني أن النجوم التي يُمكن رصد حركتها بشكل أكبر هي الأقرب إلينا ، ومن خلال قياس الحركة الخاصة بأكثر من نجم ؛ يُمكننا هنا استنتاج متوسط البعد من خلال حساب متوسط الحركة .
العناقيد النجمية
تتحرك النجوم معًا في شكل عنقودي يُعرف باسم العناقيد النجمية المتحركة ، ومن أشهرها نجم الثريا وغيرهم ، ومن خلال رصد وتحليل حركة النجوم الظاهرية ؛ يُمكننا استنتاج معدل ابتعاد النجم والمسافة بين النجوم .
التربيع العكسي
وهذه الطريقة من الطرق الرياضية نوعًا ما ؛ حيث أنها تُشير إلى أن معدل شدة وسطوع ولمعان النجم الظاهر إلينا يتناسب تناسبًا عكسيًا مع المسافة ، بمعنى أنه كلما ابتعد النجم عنا كلما قلت درجة سطوعه ولمعانه الظاهرة لنا ، وهذا دليل على أن نجم الشمس هو أقرب النجوم إلى الأرض ؛ لأننا نستطيع أن نلاحظ الضوء والحرارة التي يبثها أكثر من أي نجوم أخرى ؛ وبالتالي ، فإن الاعتماد على اللمعان الظاهري للنجم الذي يُعرف في عالم الفلك باسم القدر الظاهري ؛ يُساعدنا على التعرف على بُعد النجم من خلال تطبيق قانون التربيع العكسي .
الخطوط النجمية
المسافات الفاصلة بين النجوم لا تكون فارغة ؛ وإنما تحتوي على مجموعة من الخطوط الضوئية الصادرة من النجوم وهي تعرف باسم الخطوط بين النجمية ، وهي عبارة عن توزيعات صغيرة من الغازات المنبعثة من النجوم ، وكلما كانت هذه الخطوط أكبر ؛ كلما كانت المسافة بين النجوم وبعضها البعض أو بين النجوم وكوكب الأرض أكبر .
مدة لمعان النجوم
تضيء النجوم دائمًا في شكل لامع مميز ، ومن خلال تقدير مدة كل نبضة لمعان يُمكن حساب قوة لمعانها ومن ثم تحديد القدر الظاهري (apparent magnitude) لكل نجم ؛ وبذلك نتمكن من حساب بُعد النجوم .
