مقاله نجوم
نجوم
ماه زمین رادرسفرش درفضاهمراهی میكند’و در هر3/27روز مداری تقریبأ دایره ای را به دور سیاره زمین طی میكند. مواضع نسبی خورشید’ زمین وماه به طور پیوسته درنتیجه حركت ماه به دورزمین وزمین به دورخورشیدتغییر میكنند’وپدیده بسیارزیبایی راكه اهمیت عملی دارد ایجاد میكنند.ولی به خاطر این كه اندازه شعاع وجرم ماه درمقایسه با سیاره زمین استثنایی است ’تأثیرشدیدی بررویكارهای عملی مردم اعمال میكند.
درمنظومه شمسی هیچ قمری به اندازه ماه به سیاره مادرنزدیك نمی گردد.اندازه بزرگ ماه سبب میشودكه گهگاه سایه بزرگی برروی قسمتهای از زمین بیندازد وهنگامیكه دراثرتغییرمكانهای ماه وزمین’این دوجسم وخورشید بریك خط مستقیم قرارگیرند’پدیده ای تولیدمیشود كه به آن خورشیدگرفتگی می گویند.
سنگینی ماه كشش گرانشی قوی رابوجود می آوردكه در نتیجه آن مساحت های بزرگی از خشكی حاصل می گرددواقیانوس هادرامتدادخط زمین –ماه ازچندسانتیمترتاچند متربه سمت خارج بالا می آیندواین پدیده ای است كه به آن جزرومد گفته میشود.
اهله ماه نوری كه ازماه مشاهده می كنیم’نورمنعكسه خورشید میباشد نصف سطح ماه همیشه روبه خورشید است ولی صورت ماه دارای شكل متغییری است- زیرا همچنان كه ماه به دورزمین می گرددقسمتهای متغییری ازطرف آفتابگیرماه رامشاهده میكنیم.
هنگامی كه ماه بین زمین وخورشید قرار گیرد ’غیر قابل رؤیت میشود ’زیرا اولا طرف صورت زمین در سایه است ودرثانی موضع ماه در آسمان به خورشید نزدیك میشود ودر نتیجه ماه در تابش خورشید گم می گردد .موقعی كه ماه از خط زمین –خورشید كمی دور میشود ’قادریم هلال نازك لبه روشن ماه را ببینیم .هنگامی كه ماه در طرف مقابل زمین نسبت به خورشید واقع میشود’صورت آن كاملا روشن شده وآسمان را در بر میگیرد شكلهای متوالی كه از ماه ایجاد شده است ’به عنوان اهله آن شناخته میشود .
اهله ماه
از ماه نو تا هلال ’ربع اول ’محدب ’ماه كامل وسپس برای بقیه نصف دور در مرتبه عكس از محدب ’ربع سوم وهلال تا ماه نو دور میزند. در اهله تربیع ’دقیقا نصف صورت ماه قابل رؤیت ودرخشان است.به این دلیل ماه در اهله تربیع اش اغلب به عنوان نصف كامل یابه عنوان یك ماه نیمه معروف است.
همچنان كه ماه در نخستین نصفه دورش از ماه نوتا ماه كامل پیش میرود’ماه افزاینده’ودر نیمه دوم دورش ’ماه كاهنده نام گرفته است .این دوره 5/29 روز طول میكشد .
فضا نوردان كه از ماه زمین را مینگرند ’زمین هم به ترتیب همان اهله هایی را دارامیباشد كه ما از روی زمین در مورد ماه مشاهده میكنم . مع ذالك’هر اهله زمین درست نقطه مقابل اهله ماه خواهد بود.اگر ماه در اهله ربع سوم باشد ’فضانوردان زمین را در ربع اول خواهند دید.
طلوع وغروب ماه.
میتوان زمانهای طلوع وغروب ماه را بدست آورد.این زمانها به اهله ماه بستگی دارند . فرض كنید ماه در ربع اولش قرار دارد وناظر بر روی زمین در نقطه ای ایستاده كه خورشید مستقیما در بالای قطب شمال رؤیت شده است ’لذا زمین درجهت عكس حركت عقربه های ساعت می چرخند.همچنانكه زمین میچرخد ’ناظر طلوع ماه را در بالای افق شرقیش مشاهده میكند . ماه به صورت نیمه كامل كه نیمه روشن آن به سمت بالا است ظاهر میشودواینهمان است كه ناظر ماهرا مستقیمادربالای سرش در ساعت 6 بعد از ظهر میبیند. حدود نیمه شب ’ماه در افق غربی ناظر كه نیمه روشن آن به سمت پایین است ’غروب میكند.زمان واقعی غروب ماه’با توجه به این حقیقت كه خود ماه در جهت خلاف عقربه های ساعت به دور زمین حركت میكند تاخیر دارد ودر نتیجه ماه در خلال شب نسبت به ستارگان به سمت شرق عقب می افتد.
گرفتگیهای خورشیدی
موقعی كه ماه ازبین خورشیدعبورمیكند’دربعضی ازنواحی زمین جلوی تمام یاقسمتی ازپرتوهای خورشیدرامی گیرد.این واقعه’گرفتگی خورشیدنام گرفته است ودرصورتیكه تمام رتوهای خورشیدازدیدناظرمحوشده باشند’پدیده ای پرحرمت ترازتمام پدیده هاینجومی اتفاق می افتد.
همچنانكه ماه ازروی قرص خورشید می لغزد’یك تاریكی غیرطبیعی برروی زمین ایجادمیكند’ودرطی آن پرندگان وراجی خودراقطع میكنند.به مدت چندیندقیقه’ماه تمام خورشیدراسیاه میكند’دمای هواكم میشودوتاج خورشیدی-جوخارجی خورشید-به صورت یك مرواریدظاهرمیشود’وهاله ضعیفی به دورقرص سایه سیاه ماهایجادمی گردد.
دراین زمان ستارگان وسیارات درآسمان روشنتررؤیت میشوند.همانطوركه ماهمسیرش راادامه می دهد’درخلال ساعت بعدی مجدداصورت خورشیدآشكارمیشود’یعنی ازیك هلال نازك به درخشندگی كامل رشد میكند.
گرفتگیهابه صورت منادی حوادث مهم’موردتوجه قدمابود.مجامع زیادی ازقدمایادداشتهای دقیقی ازگرفتگیهاراثبت میكردند’ولی دربین آنهاستاره شناسان بابلی مستثنی بودند’زیراكه آنهاوقتشان رابه جمع آوری این حوادث اختصاص داده بودند.بامراجعه به ثبت گرفتگیهادركتیبه های میخی لوحه های بابلیها’فهمیده میشودكه تاریخ ثبت به دومین دوره هزارساله قبل ازمیلادبرمیگردد.
یك مثال مربوط به گرفتگی’لوحه ای است كه حوادث غیرمعمولی به روی آن ثبت شده است.نظیرظهوریك زن خاردار’یك گوسفندچهارشاخ ویك لاشه درحال صحبت.لوحه ای رادراین سری نشان می دهد.حادثه ای كه درلوحه توضیح داده میشود’میتواندبه صورت كاملا مساوی از یك رعدوبرق یایك گرفتگی تعبیرشود’امابقیه لوحه به حوادث واقعی واستثنایی مربوط میگردد.
ستاره شناسان با دقت بسیارزیادی تاریخ وقوع گرفتگیها رادرطول هزاران سال درگذشته ونیزدرآینده می توانند حساب كنند.آنهامدارهای زمین وماه رابادقت كافی می شناختندوقادربودندزمانهایی كه ازیك نقطه بخصوصی برروی زمین ’خورشیدوماه دریك امتدادقرارمیگیرندراتعیین كنند.
گرفتگیهای كلی
مسیرماه به دورزمین بیضی میباشد كه هرماه یكبار دربیشترین فاصله404800كیلومترودركمترین فاصله353600كیلومترقرارمیگیرد.اگرگرفتگی موقعی رخ دهدكه ماه نزدیك زمین باشد’قطرظاهری آن به اندازه كافی بزرگ شده ودرنتیجه تمام پرتوهای خورشیدگرفته میشود’چنین گرفتگی ای’گرفتگی كلی نام دارد.
چگونگی این تركیب’به طورمتوسط درهردویاسه سال درهرنقطه ای اززمین یكبارصورت می پذیرد.دریك قسمت مشخصی اززمین فقط یكباردرهر360سال گرفتگی كلی رامیتوان دید.
دوره تناوب كلی یك گرفتگی خورشیدمعمولادویاسه دقیقه است ونمی تواندبیش از7دقیقه ادامه پیداكند.یك خورشید گرفتگی كلی درایالات متحده در7مارس1970م.رخ دادكه این گرفتگی درعرض كمانی از خلیج مكزیكوتابالای ساحل شرقی مرئی بود.
دوره گرفتگی كلی درامتدادخط مركزی مسیر ’سه دقیقه بود.یك گرفتگی خورشیدمرئی دیگردرایالات متحده درسال 1979م.رخ داده است.
گرفتگی حلقوی
اگر هنگامی كه ماه در بیشترین فاصله اش از زمین قرار دارد یك گرفتگی خورشیدی رخ دهد ’قطر ظاهری ماه كوچكتر ازقطر خورشید خواهد بود و حاشیه قرص خارجی خورشید در سرتاسر گرفتگی حتی برای محلی از زمین كه دقیقا در خط بین مراكز ماه وخورشید قرار دارد مرئی باقی می ماند . ازچنین محلی كه ماه از وسط زمینو خورشید عبور میكند ماه بصورت قرص سیاهی كه توسط حلقه روشن لایه های خارجی خورشید احاطه شده است ظاهر میگردد .این نوع گرفتگی ’گرفتگی حلقوی نامیده میشود .
گرفتگی جزئی هنگامی رخ میدهد كه ماه به خط خورشید – زمین نزدیك باشد ولی نه به آن اندازه نزدیك كه بتوان جلو تمام پرتوهای خورشید را از هر ناحیه ای از زمین بگیرد .در آن نواحی از زمین كه در داخل مسیر گرفتگی جزئی قرار دارد قرص ماه در داخل خورشید در گیر خواهد شد ولی هرگز به طور كامل پوشانده نخواهد شد. گرفتگی های جزئی به تعداد بیشتری از گرفتگی های حلقوی و كلی رخ میدهد.
گرفتگی های قمر
گرفتگی های قمری ’هنگامی كه زمین ماه وخورشید در یك خط مستقیم قرار دارد وماه در پشت زمین قرار میگیرد ’یعنی در در صورت ماه كامل رخ میدهد . در هر مكانی بر روی زمین كه در ان ماه رویت میشود ’ گرفتگهای قمری مرئی هستند ’در صورتی كه گرفتگی خورشید فقط در نوار باریكی از سطح زمین كه كمتر از 160 كیلومتر است رویت میشود .
در خلال یك گرفتگی كلی قمری ماخ هیچ نوری را به استسناء آن نورهایی كه از اطراف لبه های زمین توسط شكست در جو صورت میگیرد’دریافت نمیكند واین نورها به صورت عدسی عمل كرده ونور خورشید را به سمت ماه كانونی میكند
.مولفه نور آبی شكسته شده ودر اثر پراش در سطح زمین شدت آن كم میگردد و لذا ماه به وسیله نور خورشید كه در آن طول موجنور آبی وجود ندارد ’روشن گردیده وآن را به رنگ مسی-قرمز تیره ظاهر می سازد .
همچنان كه گرفتگی قمری ادامه پیدا میكند سایه زمین عرض صورت ماخه را با تندی حدود 3200كیلومتر بر ساعت جاروب میكند.یونانی ها در 2400سال پیش به این حقیقت كه سایه زمین بر روی ماه دایره شكل است پی برده وسپس فهمیدند زمین كروی است .
فصول گرفتگی
اهله های ماه به طور متوسط در هر شش ماه در خلال فصول گرفتگی نیمه سالیانه رخ میدهد. در بیشتر ایام سال ماه در ماه نوودرماه كامل در خارج صفحه مدار زمین قرار دارد وگرفتگی نمیتواند به وقوع بپیوندددر هر ماه دو بار ماه از میان صفحه مدار زمین عبور میكند نقاطی را كه ماه از میان این صفحه عبور میكند به A,Bنشان میدهند كه گره های مدار نام دارد و خط A,Bرا خط گره ها مینامندهمچنان كه زمین ماه به دور خورشید گردش میكنند صفحه مدار ماه در فضا ثابت است
جذر مد
همان طور كهع مته مدارش را دور میزند نیروی گرانشی بر روی تمام قسمت های زمین خواهد داشت و این نیرو به اندازه كمی احساس میشود و أنها در فواصل مختلفی از ماه قرار دارد چون این نیرو با افزایش فاصله كاهش می یابد كشش ماه بر روی طرف نزدیك زمین بزرگتر است نتیجه أن برامده شدن طرفی از زمین است كه در مقابل ماه قرار دارد و أن را جذرومد قمری نامیده میشود.
ارتفاع جذرومد در اقیانوس باز یا دریا تقریبا 6/0متر میباشد در خلیج فاندی ,در مرز بین ماین و كانادا ارتفاع جذرومد به 15متر میرسد .هنگامی كه قارهای جلوی ماه قرار میگیرد صخره جامد أن در مقابل گرانی ماه مقاومت میكند.تاثیر كشش ماه بر روی قاره ها كه جذرومد خشكی نامیده میشود معمولا بیش از 20سانتیمتر ارتفاع ندارد .همچنین بر أمدگی مدی در طرف مقابل زمین كه دور از ماه است برابر با ارتفاع مد در طرف دیگر زمین میباشد.ماه قویا طرفی از زمین را كه در مقابل أن قرار دارد می كشد اما درون زمین را با قدرت كمی میكشد ,و كمترین كشش مربوط به قسمت دور از ماه میباشد.
جذرومد خورشیدی
خورشید مانند ماه مدی را بر روی زمین ایجاد میكند. اگرچه خورشیدبسیار وزین تر از ماه است اما بسیار دور تر از أن نیز می باشد در نتیجه قدرت نیروی مد خورشید كمتر ازنصف قدرت ماه است در هر ماه دو بار خورشید و ماه برای تولید جذرو مد های بزرگ استسنایی تشریك مساعی میكند این اتفاق در ماه نو روخ می دهد ماه خورشید در یك طرف زمین و در ماه بدر یعنی وقتی كه خورشید ماه در دوطرف مقابل زمین قرار دارند صورت میگیرند كه این حادثه جذرومد بهاری است .
چون نیروی جذرومدی خورشید به اندازه ماه قوی نیست لذا هنوز جذرومد قمری رخ میدهد لكن كمتر از أن وقتی خواهد بود كه خورشید مقداری أب را به خارج نمیكشیدجذر مدهای حاصل كمترین جذرومدها نامیده شده.
اثر جذرومدها بر روی چرخش زمین.
همچنان زمین در خلال شبانه روز به دور محورش میچرخد جزر ومد به سمت ماه جهت داده میشود بنابراین زمین در زیر جذرومد مچرخد یا از نقطه نظر شخصی كه بر روی سطح زمین قرار دارد جذر ومد از میان سطح زمین به سمت عقب حركت مكند.
حركت روزانه جذرومدها در عرض اقیانوس ها و دریاها درست نظیر حركت أنها از میان یك جسم جامد بر روی خشكی سبب ایجاد مقدار زیادی اصطكاك میشود اگر این انرژی می توانست برای مقاسد مفیدی مجددا به كار رود برای تهیه قدرت الكتریكی مورد نیاز چندین برابر كل جهان كافی بود .
جذر ومدها به عنوان ترمزی بر روی چرخش زمین می كند و چرخش أن را به میزان ثابتی كند میكند جذرومدها سبب افزایش طول روز میشود چون زمین خیلی بزرگ است اثر جذرومدها بر روی طول روز كوچك می باشد این اثر نا چیز به دوران های مربوط به زمین شناسی یعنی 300000000 سال پیش در عصر دیوانیان بر میگردد كه روز فقط 22ساعت طول داشت .
أسمان متغیر شب
در یك شب صاف پاییزی در بیشتر مكانهای ایالات متحده روشنترین ستارگان أسمان دارای ظاهری میباشد كه 3ستاره دجاجه ,نسر واقع ونسر مثلث بر جسته ای را در بالای سر تشكیل میدهند ودو نمونه از ستارگان نزدیك به افق به شكلهای مشخص به نام صور فلكی بزغاله وقوس گروه بندی شده اند .
اما در یك شب بهاری در همان مكان اكثر این ستارگان رفته اند ومكانهای أنها توسط گروه متفاوتی مانند شعرای یمانی وصور فلكی كلب اصغر ,دو پیكر ,اسد ,جبار وكلب اكبر پر شده است.
در زمستان صورت فلكی كلب اكبر ظاهر ودر تابستان نا پدید می شود وسایر صور فلكی اسد به جای أن ظاهر می گردد .در هر شب انسان فضاراكمی در جهت مخالف شب قبل مشاهده میكند تغییر جهت فقط یك درجه زاویه ای در هر 24 ساعت است واثرش بر رویموضع ستاره أنقدر ناچیز است كه با چشم غیر مسلح از یك شب تا شب بعد مشاهده نمیشود .
پس از شش ماه زمین به طرف دیگر مدارش منتقل میشود وناظر أسمان شب قسمت مختلفی از جهان را نظاره مكند .در هر شب یك ستاره دقیقه زود تر طلوع می كند كه این در نتیجه اختلاف بین روزهای نجومی و خورشیدی میباشد مجموع 4 دقیقه ها در 6ماه به 12 ساعت میرسد ,یعنی ستاره در أسمان شب شش ماه در أسمان روز مرئی وشش ماه بعد درأسمان شب ظاهر خواهد شد.
محتویات كهكشان
ظاهر كهكشان
همانطور كه سیارات به دور خورشید میگردند ستارگان نیز مركز كهمشان را دور مزند.خورشید نیز در250000000سال یك دور می زند كهكشان بر اثر چرخش به صورت قرص مسطحی در أمده كه ضخامتش تقریبأ یك بیستم قطراش میباشد.
توده كروی كوچكی از ستارگان موسوم به هسته كهكشان در مركز كهكشان به شكل یك برأمدگی قرار دارد كهكشان های مذكور طوری در فضا قرار گرفته ما أنها را از زوایای مختلف می بینیم اگر شما بتوانید به خارج از كهكشان باستید كهكشان را به طور نیم روخ نگاه كنید خیلی شبیه NGC4565به نظر خواهد أمد هنگامی كه از صفحه قرص كهكشانی به فضا نگاه می كنیم تعداد زیادی از ستارگان را می بینیم كه به صورت یك نوار ممتد وتابنده در عرض أسمان خود نمایی می كند مسیرهای تاریك و نا منظمی كه از میان مركز راه شیری می گذرد به علت ابرهای زیادی از گازوغبار به وجود أمدهاند كه در مركز صفحه كهكشان متمركز شده و نور بسیاری از ستارگان را سد می كنند
تهی بودن كهكشان
برای فهم تهی بودن كهكشان از تشابه أن با دركی كه از اندازه منظومه شمسی داشتیم استفاده می كنیم فرض كنید قطر خورشید از 6/1میلیون كیلو متر به اندازه یك پرتقال كاهش یافته باشد .
در این مقیاس كهكشان خوشهای از صد بیلیون پرتقال است كه هر كدام به فاصله متوسطی بیشتر از 1600كیلو متر نسبت به همسایگانش قرار گرفته است در فضای بین أنها توزیع رقیقی از اتم ها و چندتایی ملكول و ذرات گاز و غبار وجود دارد كه این تهی بودن فضا در كهكشان می باشد .
فواصل بین ستارگان,سال نوری
هر یك از ستارگان داخلی كهكشان به فاصله متوسط 48تریلیون كیلو متر از دیگری قرار گرفته است برای دوری از تكرار چنین شماره های بزرگ از واحد سال نوری استفاده می شود یعنی مصافت طی شده توسط یك پرتوی نور در مدت یك سال كه با سرعت 300000كیلو متر بر ثانیه سیر میكند با استفاده از این واحد فاصله خورشید تا ألفا قنطورس 3/4سال نوری فاصله متوسط كهكشان 5سال نوری وقطر كهكشان 100000سال نوری میباشد.
نسل ستارگان
فرض كنید هر نقطه ای بر روی نمودار نمایش دهنده یك ستاره در اسمان است در این نمودار دمای سطحی در امتداد محور افقی و تا بندگی مطلق در امتداد محور عمودی قرار دارد .این منحنی با یك منحنی بایك منحنی قد در مقابل وزن برای نسلی از مردم قابل مقایسه خواهد بود .از این چه انتظاری خواهیم داشت؟ ایا نقاط نشان دهنده نسل كل ستار گان هستند كه در سراسر منحنی پراكنده شده اند؟یا اینكه همانند خصوصیات قد ووزن نسلی از مردان وزنان نزدیك یك خط قرار خواهند داشت ؟
برای پیدا كردن پاسخ این سوال اجازه دهید تابندگی ودمای سطحی تمام ستارگان همسایه خورشید را رسم كنیم .فاصله ستاره را باید دانست تا بتوان تابندگی مطلق را از تابندگی ظاهری أن محاسبه نمود . باید به خاطر سپرد كه برای اهداف منحنی ,تابندگی ظاهری بی ارزش است زیرا أن خاصیت ذاتی ستاره نبوده بلكه تنها به فاصله ان از خورشید بستگی دارا وتابندگی مطلق است كه خاصیت فیزیكی بنیادی ستاره را نشان می دهد .
در تهیه این منحنی تابندگی ذاتی ودمای سطحی را برای تمام ستارگانی كه در داخل محدوده 10 سال نوری از خورشید قرار دارند رسم می كنیم . در داخل این حجم از فضا 12 ستاره وجود دارد كه شامل خورشید نیز بوده وفاصله أنها مشخص شده است.
قبل از پرداختن به تفسیر منحنی دو ویژگی أنرا باید مورد توجه قرار داد .
یكی این كه دما در امتدادمحور پایین از سمت راست به چپ افزایش پیدا میكند كه بر خلاف انتظار میباشد .ویژگی دیگر أنكه هم دما وهم تابندگی در مقیاس لگریتمی رسم شده , این نوع منحنی كه به نام ترسیم log-log” " نامیده میشود , به دلیل تغیرات وسیع در روشنایی ودمای ستارگان لازم است.
به طور متوسط رابطه ای بین تابندگی ذاتی ودمای سطحی یك ستاره وجود دارد به علاوه ,میتوان دید كه ارتباط طوری است كه داغترین ستارگان , روشنترین أنها بوده وسرد ترین ستارگان ,ضعیف ترین انها هستند یعنی هر چه جسم تابش كننده داغتر باشد ,انرژی بیشتری را گسیل می دارد .
خط چین رسم شده روی منحنی بیانگر رابطه ای بین روشنائی ودما است . این خط را میتوان رشته اصلی خصوصیات اساسی نسل ستارگان ویا حد اقل برای ستارگانی كه نزدیك ما در كهكشان واقع شده اند ؤ نامید .
اكثر ستارگان در ترسیم دقیقا برروی خط قرار ندارند ؤبلكه آنها در دو طرف خط با فاصله نا چیزی قرار می گیرند . دو دلیل برای این انحرافات وجود دارد .
اول آنكه ستارگان مقداری در تركیباتشان تغییر میكنند واین تغییر با وجود آنكه چندان بزرگ نیست برای تاثیر گذاشتن بر خواص آنها كافی است . تا حدی پراكندگی در نقاط روی منحنی بیانگر تفاوت در تركیبات ستارگان است .
دوم اینكه منحنی بر اساساندازه گیری هایی بوده كه با دشواری انجام گرفته ودر معرض خطاهای اتفاقی بوده كه نقاط روی منحنی را پراكنده می سازد .چنان چه امكان اندازه گیریهابا دقت بی نهایت زیاد وجود میداشتنقاط روی منحنیاحتمالا در امتداد خط نزدیكتر به یكدیگر قرار میگرفتند تا آنچه كه در عمل دیده می شود .
احتمالا هیچ كس نمی توانست از خط رشته اصلی قد ووزن در نسل انسانی به قدری منحرف باشد كه این ستاره ازرشته اصلی ستارگان در روشنایی ودما انحراف دارد كشف چنین ستارهای درپایین نمودار به اندازه ای تعجب انگیز است كه مثلا شخصی با 180 سانتیمتر قد وفقط چند كیلو گرم وزن یا 120 سانتیمتر قد و 450 كیلوگرم وزن وجود داشته باشد .
چون 12 ستاره تعداد زیادی نیستند لذا با ترسیم 50 یا 100 ستاره ممكن است چندین رشته اصلی موازی بر روی منحنی ظاهر ساخت كه این بیانگر خا نواده های مختلف ستارگان میباشد آنگاه ستاره دور افتاده قابل توضضیح بوده .
ا این ایده حجم اطراف خورشید را به كره ای به شعاع 20 سال نوری كه شامل 90 ستاره از جمله خورشید است افزایش خاهیم داد .
تعداد قابل توجه ای از ستارگان گر چه هنوز كم هستند كاملا دور از رشته اصلی واقعند ستاره بخصوصی كه در پایین نمودار قرار داشت حالا به چندین ستاره دیگر پیوسته كه همگی در زیررشته اصلی واقع گردیده اند .
اكثر ستارگان اطراف ما فوق العاده ضعیف هستند انتظار داریم كه روشنترین ستارگان آسمان همسایگان ما باشد اما این طور نبوده و تنها یك دو جین از 90 ستاره موجود در فهرست میتوانند با چشم غیر مسلح در شرایط عادی دیده شوند .
هر چند كه ستارگان روشنتر از خورشید نسبتا كمیاب بوده اما فوق العاده جالب اند زیرا آنها جرم وتابندگی غولهای اسمانند ستارگان غیر عادی مسیری را به طرف بالا وبه سمت راست در منطقه ای ادامه می دهند كه ستارگان انها دارای دماهای سطحی خیلی كم بوده وبنابراین قرمز رنگ هستند . معمولا یك ستاره با رنگ قرمز در مقایسه با خورشید خیلی ضعیف است .
كوتوله ها وغولها
ستارگانی كه در ناحیه پایین وطرف چپ و آنهایی كه درناحیه بالا وطرف راست واقع شده اند انقدر قابل توجه اند كه اسامی خاصی را به خود اختصاص داده اند .
ستارگان طرف چپ پایین كوتوله های سفید نامیده می شوند وبه این دلیل كوتوله لقب گرفته اند چون خیلی كوچك و ضعیف میباشند وبه خاطر داغ بودن سفید به نظر میرسند .ستارگان سمت بالابه غولهای قرمز معروفند وغول نام گرفته اند چون فوق العاده بزرگ وتابنده اند وقرمز اندیك نمونه كوتوله سفید قطری در حدود 32000 كیلومتر یعنی تنها دو برابرقطر كره زمین را دارا میباشد .
كوتوله های سفید ستارگان چگال و فشرده ای هستند كه یك قاشق چایخری از ماده آن در حدود ده تن وزن دارد .
از طرف دیگر غولهای قرمز بسیار بزرگ هستند كه به طور نمونه دارای قطر 139 میلیون كیلومتر یا حدود 100 برابر قطر خور شید میباشند اما این ستارگان حجیم در اغلب حالات تقریبا همان جرم خورشید را دارند .
ستارگان حاصل از پیش ستارگان
مسیر تحول یك پیش ستاره منقبض شونده همانطور كه در نمودار هرتسپرونگ –راسل ظاهر میشود نشان داده شده است این مسیر ستاره ای با جرمی معادل با جرم خورشید میباشد عمر پیش ستاره به صورت نقاط متوالی در امتداد نمودار علامت گذاری شده است .
سه سال بعد از شروع شكل گیری اولیه ابر گازی وخاتمه آن كه نمایش دهنده برای 10 میلیون سال عمر پیش ستاره میباشد میتوان دریافت كه در ابتدا پیش ستاره به طور سریع وسپس خیلی آهسته به طرف پایین نمودار H-R حركت می كند .
بعد از 27 میلیون سال كه كره گازی شروع به فر ریختن می كند به همسایگی رشته اصلیمی رسد مسیر رسم شده پیش ستاره در نمودار H-R بر اساس مشاهدت مستقیم پیشستارگان پایه گذاری نشده .
همانطور كه در بالا اشاره شد یك پیش ستاره در طول سالهای اولیه عمرش با سرعت زیادی تابش میكند .
ستارشناسان نظری با استفاده از ماشین های الكترونیكی سریع قادر به محاسبه اندازه روشنایی وتوزیع دمای یك ستاره منقبض شونده می باشند .اگر چنین كوششی با دست وبا ماشینهای حساب رو میزی توسط 3000 ریاضیدان صورت میگرفت 5 سال به طول میانجامید
پیش ستاره از زمان شكل گیری اش ابتدا به سرعت وسپس آهسته تر همانطور كه چگال شده و اتمهای متحرك با مقاومت افزایش یافته ای به طرف مركز مواجه شده اند فرو ریخته است.
بعد از 10میلیون سال پیش ستاره ازقطراولیه اش كه تریلیون كیلومتر است به قطری حدود4/2میلیون كیلومتر فشرده شده است .به طور همزمان دمای مركز پیش ستاره به ده میلیون درجه كلوین افزایش یافته است برای اولین بار در این دما پروتون ها در مركزپیش ستاره باسرعت زیاد درحال حركت وبرخورد میباشند تا به مانع الكتریكی نفوذ كرده وبه داخل بیایند تابه نیروی هسته ای جازبه برسند.دراین حال پیش ستاره یك ستاره شده است.با رها شدن انرژی هسته ای در مركز’ستاره تااندازه ای گرمتر وبیشتر تابنده میشود.
همانطور كه این وقایع صورت می گیرد ستاره به طرف بالا وبه سمت چپ نمودار H-R حركت می كند تا اینكه 17میلیون سال بعدازشروع جوش هسته ای و27میلیون سال بعد ازفرو ریختن پیش ستاره به محل استراحتش برروی رشته اصلی می رسد.
رشته اصلی
همجوشی هسته های هیدروژن’هلیوم راتولیدمیكنند.این واكنش’طولانی ترین مرحله منفرداز تاریخ یك ستاره رادربرمی گیردكه حدود90%اززندگی اش برای حالتی باجرمی معادل نورخورشید,میباشد.خورشیددرنیمه این مرحله است,حدود6/4بیلیون سال قبل به رشته اصلی أمدوبرای4یا5سال دیگرقبل ازاینكه بمیرد,درأنجا باقی می ماند.خورشید هیدروژن اش رابه أهستگی می سوزاند,زیراتحول زندگی روی زمین نیزیك فرایند خیلی أهسته است.بر طبق مدارك سنگواره ای,اشكال ساده حیات نظیر باكتری ها زمانی در اولین بیلیون سال وجود منظومه شمسی در روی زمین ظاهر شدند واشكال پیشرفته حیات تا چند بیلیون سال بعد از أن پدیدار نشدند .
به فرض أنكه عمر خورشید 100میلیون سال یا كمتر بوده باشد مشكوك به نظر می رسد كه مخلوقات با هوش زمین را هرگز اشغال كرده باشند .اگرچه خورشید حدود 10بیلیون سال عمر خواهد كرد ستارگان دیگر با زمانهای كوتاهی نظیر یك میلیون سال عمر می كنند و هنوز ستارگان دیگری ممكن است برای زمان طولانی نظیر یك تریلیون سال یا بیشتر نیز عمر كنند .
بزرگترین ستارگان عمركوتاهی دارند أنها سوخت بیشتری برای سوزاندن دارند .اما خیلی سریع تر از ستارگان كوچكتر أن را میسوزانند .چرا یك ستاره سنگین سوختش را خیلی سریعتر از یك ستاره ستاره سبكتر می سوزاند ؟
وزن زیاد چنین ستاره ای دمای بیشتر ی را در مركز تولید می كند وسبب می شود كه پروتونهاخیلی شدید تر از پروتنها در یك ستاره سبكتر برخود كنند .
در اثر شدت این برخورد ها سد الكتریكی بین پروتونها خیلی ساده تر نفوذ پذیر میشود و میزان واكنش هسته ای بالا می رود .
در ستارگان سنگینتر میزان واكنش با افزایش دما بالا می رود به نحوی كه با دوبرابر شدن دما میزان واكنش در سازه 30000 ضرب می گردد .از طرف دیگر ستاره ای به جرم1/0 خورشید باید برای یك تریلیون سال عمر كند كه ستاره بارنارد یك نمونه از أن است .این ستاره باید بعد از نابودی خورشید برای مدت طولانی درخشان باشد .
تجربیات دردرون یك ستاره
چگونه ستاره شناسان می توانند با اطمینان بیان كنندكه خورشید به مدت 10 بیلیون سال هیدروژن را می سوزاند ؟پاسخ در بر گیرنده یك فرق اساسی بین نجوم و سایر حوزه های دیگر تجسسی علمی می شوداكثر شاخه های علم در تجربیات أزمایشگاهی استوار است به نحوی كه دانشمندان رفتار یك شی را تحت شرایط دقیق مطالعه میكند شی ممكن است یك الكترون,یا یك ویروس باشد.
اجرام تحت مطالعه اغلب كهكشان ها ستارگان یا سیارات می باشند كه برای أوردن به أزمایشگاه یا بسیار بزرگند یا در حالت طبیعی كشف شدند .
تعریف جدید تحول ستاره ای تقریبأ به همانند اندازه كه به تلسكوب و طیف نما وابسته است به چنین تجربه هایی بر اساس استفاده از ماشین حسابگر نیز بستگی دارد.
یك تجربه ای عددی بر روی یك ستاره با مجموعه ای از قوانین یا فرمول ها نظیر قوانین نیوتون شروع میشود كه طی أن شی مورد مطالعه راتوصیف میكند وبیان می دارد كه چگونه شی تحت تاثیر نیرو های طبیعی قرار میگیرد . ستاره شناس با این فرض كه ستاره توزیع كروی از ماده توسط گرانی را نگه می دارد
تجربه عددی مربوط می سازد .ستاره شناس برنامه كامپیوتری را همراه با عداد نمایش دهنده جرم ستاره مقدار ثابت جهانی گرانی میزان های اندازه گیری شده از واكنش گوناگون هسته ای به حافظه ماشین حسابگر وارد می كند.
ماشین حسابگر تمام حساب لازم را خیلی سریع انجام میدهد سر انجام توصیف كاملی از ستاره شامل دما چگا لی تركیب داخلی تابندگی ودمای سطحی اش را تولید میكند .
چون سوختن هیدروژن منبع انرژی ستاره است لذا وقتی كه مقدار هیدروژن تغییر می كند تمام خواص ستاره نیز تغییر می كند .اساسأ , شرایط در درون ستاره به علت 1پایین أمدن مداوم مقدار هیدروژن در هر ثانیه تغییر می كند . به هر حال در طول زندگی ستاره وقتی كه هیدروژن را میسوزاند ساختارش أنقدر أهسته تغییر می كند كه توصیف ثانیه به ثانیه أن ضروری نمی باشد دوره سوختن هیدروژن خورشید 10بیلیون سال طول می كشد .
ستاره شناس به عنوان نتیجه ای از محاسبه اش, تقریبا می داند چگونه شرایط در ستاره بر أن فاصله زمانی 50 میلیون سال خاص تغییر كرده است. به این طریق او تحول ستاره را در مرحله سوختن هیدروژن از زندگی اش در طول 50 میلیون سال رد یابی مكند.
حفره های سیاه در فضا
با تشخیص ارتباط بین ستارگان نوترونی, تپ اخترها وابرنواخترها تعدادی از ستاره شناسان احساس كردند كه أخرین صفحات داستان زندگی ستاره گان را نوشته اند .اما, شواهد اخیر سوظنی ایجاد كرده است كه ستاره نوترونی یا تپ اختر مرحله نهائی فشردگی ماده ستاره ای نیست تحت شرایطی خاص هسته یك ستاره ممكن است به ابعادی كمتر از 16كیلومتر كه حد ستاره نو ترونی است منقبض شود این مقدار به شعاعی معادل 2/3كیلو متر میرسد.
شكل گیری یك حفره سیاه
بر اساس نظریه اینشتین وقتی ابعاد ستاره حدود 6/1میلیون كیلو متر (قطر) باشد ,نیروی گرانی در سطح أن برای نگه داشتن پرتوها نور فراری كافی نخواهد بود ,در نتیجه این پرتوها ستاره را با انرژی كمتری ترك می كنند.اما اگر ماده ستاره در حجم كوچكی فشرده باشد ,نیروی گرانی در سطح أن بسیار بزرگ خواهد بود .این حالت,می تواند برای هسته ستاره ای كه نتیجه انفجار ابرنواختر است ,اتفاق بیافتد .
خواص یك حفره سیاه
نیروی گرانی یك حفره سیاه نه تنها مانع از فرار نور می شود ,بلكه از خروج كلیه اجرام فیزیكی از حفره جلوگیری می كند .
واین پیش بینی دیگری از نظریه اینشتین است كه اظهار می دارد هیچ شیئی نمیتواند سریعتر از نور حركت كند .
هر پرتو نوری یا شی فیزیكی كه از خارج به حفره سیاه وارد می شود
نیز محبوس می گردد و هرگز نمی تواند مجددأ خارج شود.
داخل حفره سیاه كاملا از جهان خارج جدا شده است یعنی می تواند اجرام و تابش را بگیرد ولی نمی تواند چیزی را پس بدهد.
