ماه بدر و شب چهاردهم

بدر و ماه شبِ چهارده

بدر و ماه شبِ چهاردهم

ماه کامل و شب چهاردهم

ماه کامل و شب چهارده

«سلام. ببخشید مزاحمتون شدم. من متوجه چیز عجیبی شدم. الان از نظر ماه قمری ۱۲ هست اما میتونم در آسمون ماه کامل ببینم. به نظرم الان باید شب ۱۳ ماه باشه و فردا شب ۱۴هم ماه یا شب مهتاب، می‌خواهم بدونم درسته حدسم؟»

«سلام. امشب مگه شبِ ششم ماه رمضان نیست؟ ماه هم به صورت یک نصف دایره هست. مگه نباید شب هفتم ماه به صورت نیمه باشه؟ به نظر میاد که اول ماه رو یک روز دیر اعلام کردند»

سوال‌های بالا نمونه‌ای از سوال‌هایی است که عموما در میانه ماه رمضان از ما پرسیده می‌شود.

خدا را شکر می‌کنم که وجود ماه رمضان باعث می‌شود افراد بیشتری به آسمان شب و حداقل ماه دقت کنند و پیوندی جدید با آن داشته باشند. و البته باعث سوال، ابهام و تناقض هم برای آن‌ها می‌شود.

در چند مرحله به پاسخ این سوال و ابهام‌های مشابه می‌پردازم:

مطلب اول:

ماه تنها قمر زمین است و در یک مدار بیضی شکل (نزدیک به دایره) در گردش به دور زمین است. بنابراین فاصله آن تا زمین همواره ثابت نیست و بین یک حداقل و حداکثر تغییر می‌کند. نقطه‌ای از مدار که کمترین فاصله را تا زمین دارد حضیض؛ و نقطه مقابلش که بیشترین فاصله را از زمین دارد، نقطه اوج مداریِ ماه می‌گویند.

مطلب دوم:

حرکت ماه هم در مدارش تابع قوانین نیروی گرانش است (همان قوانین کپلر). که یکی از آثار آن متفاوت بودن سرعت حرکت ماه در مدارش است. بدین صورت که هرگاه ماه در حضیض یا نزدیک آن باشد، سرعتش بیشتر و هنگامی که در اوجِ مداری‌اش قرار دارد، سرعتش کمتر است.

مطلب سوم:

هنگامی ماه به صورت قرص کامل (بدر) دیده می‌شود که در مدارش به دور زمین دقیقا در طرف مقابل خورشید قرار بگیرد. از نظر محاسباتی زمانی که جدایی زاویه‌ای ماه با خورشید ۱۸۰ درجه شود؛ که زمان رسیدن ماه به چنین وضعیتی قابل محاسبه و اندازه‌گیری است. در این حالت است که تقریبا ۱۰۰ % قرص ماه روشن است، ولی در زمان‌های قبل و بعد از آن میزان بخش روشن آن کمتر از ۱۰۰ درصد خواهد بود.

نکته: از لحاظ ظاهری نمی‌توان به وسیله چشم تفاوت‌های اندک بین وضعیت قرص ماه را در زمان‌های اندکی قبل و بعد از ماه بدر تشخیص داد. به همین دلیل است که به طور معمول در سه شبِ ۱۳ و ۱۴ و ۱۵ می‌توان ماه را نسبتا کامل دید؛ ولی قطعا در شب‌های ۱۲ و ۱۶ قرص ماه کامل نخواهد بود.

مطلب چهارم:

هنگامی که ماه به صورت نیمدایره دیده می‌شود را به اصطلاح «تربیع» می‌گویند. که یکبار در نیمه اول ماه اتفاق می‌افتد و یکبار هم در نیمه دوم. از نظر محاسباتی هم زمانی ماه بدین صورت دیده می‌شود که جدایی زاویه‌ای بین ماه با خورشید ۹۰ درجه شود.

معمولا تربیع اول در شبِ هفتم ماه اتفاق می‌افتد، اما حتی بین شب‌های پنجم تا هشتم هم تربیع اول مشاهده شده است.

تربیع اول ماه

تربیع اول ماه

توضیح جواب:

از ابتدای ماه که اولین هلال در شب اول دیده می‌شود، باید شب‌های متوالی بگذرد تا ماه به آن طرف زمین برود و به حالت بدر برسد. حالا با توجه به این که ممکن است در این مدت، ماه از قسمت حضیض یا اوج یا فاصله بین آن‌ها بگذرد، می‌تواند زمان رسیدن ماه به حالت بدر را متفاوت کند.

اگر در این مدت، از حضیض خود عبور کند چون سرعت بیشتری دارد، سریعتر به زاویه ۱۸۰ درجه با خورشید می‌رسد. این یعنی زودتر از شبِ چهاردهم ماهِ بدر را خواهیم دید. حتی ممکن است در روزِ ۱۲ هم ماه به حالت بدر برسد. (دقت کنید روزِ دوازدهم، نه شبِ دوازدهم)

حال اگر در این مدت از نقطه اوج مدارش عبور کند، چون با سرعت کمتری در مدارش حرکت کرده، پس دیرتر به زاویه ۱۸۰ درجه با خورشید می‌رسد؛ و همین باعث می‌شود که شبِ ۱۴ یا ۱۵ بتوان ماه را به صورت کامل مشاهده کرد. حتی امکان دارد که در روز ۱۵ هم به حالت بدر برسد!

البته مواردی که خیلی با شبِ ۱۴ فاصله دارند، مثل روز ۱۲ و ۱۵ خیلی به ندرت اتفاق می‌افتند.

در مورد تربیع اول هم وضعیت به همین صورت است، تفاوت سرعت حرکت ماه در مدارش می‌تواند موجب تغییر در زمانِ رسیدن آن به تربیع شود.

از طرفی به این نکته هم باید توجه داشت که:

هنگامی که ماهِ قبلی سی روزه تمام شود، از همان ابتدای ماه، میزان ضخامت هلال مقداری بیشتر از زمانی است که ماه قبلی ۲۹ روزه تمام شده باشد. بنابراین طبیعی است که در این فرآیند افزایش ضخامت ماه، کمی زودتر از زمان دقیق شبِ چهاردهم به حالت بدر درآید.

و یک مورد دیگر که باید به آن دقت کرد: وضعیت یک ماهِ کامل خاص در نقاط مختلفِ کره زمین با هم متفاوت است. دقیقا مثل رویت پذیری هلال ماهِ نو، که وابسته به مکان جغرافیایی روی کره زمین است.

نتیجه‌گیری:

بنابراین می‌بینیم این باور که حتما و فقط در شبِ چهاردهم ماه قمری، ماه به صورت کامل خواهد بود، قطعیت و عمومیت ندارد. بلکه موارد زیادی خواهد بود که ماه زودتر یا حتی دیرتر به بدر برسد.

همین نتیجه‌گیری به شبِ هفتم و ماه تربیع (نیم‌دایره) هم مربوط می‌شود.

نکته نهایی:

با در نظر گرفتن توضیحات بالا مشخص می‌شود که سیمای ظاهری ماه در شب‌های مختلفِ ماه‌های قمری ارتباطی به رویت هلال در شبِ اول آن ماه ندارد و همان‌طور که همه متخصصین تقویم و رویت هلال می‌گویند: زمانی که ماه به حالت تربیع و بدر می‌رسد، نمی‌تواند اثبات کننده ابتدای ماهِ قمری باشد.

 

نویسنده: محمد همایونی

داستان سیاه چاله قسمت سه

داستان سیاه‌چاله‌ها ـ ۳

داستان سیاه‌چاله‌ها

قسمت سوم

 

داستان سیاه چاله قسمت سوم

به نام خدا

… ادامه‌ی داستان

 براساس ویژگی‌هایی که برای نیروی جاذبه (گرانش) بیان کردیم نتیجه می‌‌گیریم که هرچقدر جرم یک جسم نجومی (مثلا یک سیاره، قمر یا یک ستاره) بیشتر و بزرگتر باشد، آن کره با قدرت و جاذبه بیشتری اجسام دیگر را به سوی خود جذب می‌کند.

این کاملا مشخص و ثابت شده است که کره‌ای کوچک همچون ماه با نیروی کمی اجسام را به سوی خودش جذب می کنند ولی زمین با نیروی قوی‌تر و بزرگتر.

به همین صورت سیاره غول پیکر مشتری، گرانش قوی‌تری دارد و در نهایت شدت و قدرت گرانش هیچکدام از کره‌های موجود در منظومه شمسی به پای جاذبه خورشید نخواهد رسید.

حال

اگر بخواهیم به صورت فرضی جسم کوچکی نظیر یک توپ را از سطح هر کدام از کره‌هایی که نام بردیم به سمت «بالا» پرتاب کنیم تا در نهایت از دام گرانش و جاذبه آن کره خارج شود و از آن جدا شود؛ نیاز به قدرت‌ها یا نیروهای متفاوتی داریم.

واضح است که بیشترین قدرت و نیرو را باید بر سطح خورشید به آن توپ کوچک وارد کنیم تا بتواند از قید جاذبه خورشید فرار کند.

اخترشناسان اصطلاحی به کار می‌برند که «سرعت فرار» از سطح یک جسم نام دارد.

این سرعت فرار عبارت است از کمترین سرعتی که باید به یک جسم (مانند همان توپ) بر سطح یک کره (مثلاً زمین، سیاره‌ها، خورشید و حتی ستاره‌ها) بدهیم تا آن جسم به صورت عمودی از سطح آن کره جدا شود و از قید گرانش آن فرار کند؛ البته با فرض این‌که نیروی مقاومت هوا یا اتمسفر وجود نداشته باشد.

نمی‌دانم که خود نیوتن در مورد محاسبه سرعت فرار یا قوانین آن فعالیتی کرده است یا خیر؛ اما در زمان‌های بعد از او برای دانشمندان مشخص شده بود که سرعت فرار از سطح یک کره به دو ویژگی آن بستگی دارد:

  1. شعاع آن کره
  2. مقدار جرم کره

هر چقدر شعاع کره کوچک‌تر و مقدار جرم آن بیشتر باشد، سرعت فرار هم از سطح آن بیشتر خواهد بود (و برعکس).

به عنوان مثال سرعت فرار از سطح ماه ۲٫۴ کیلومتر بر ثانیه است و مقدار آن در سطح زمین به ۱۱٫۲ کیلومتر بر ثانیه می‌رسد و در نهایت برای فرار از جاذبه قدرتمند خورشید، باید به سرعت ۶۱۷٫۵  کیلومتر بر ثانیه در سطح خورشید رسید تا از قید جاذبه آن رها شد!

اجازه دهید کمی به زبان آدمیزاد بیان کنم:

در مورد زمین، اگر آن توپ مورد نظرمان را با ضربه‌ای بسیار محکم به بالا (عمودی) پرتاب کنیم به شرطی که سرعتش هنگام پرتاب ۴۰٫۲۷۰ کیلومتر بر ساعت (= ۱۱٫۲ کیلومتر برثانیه) بشود، آن وقت می‌تواند از جاذبه زمین فرار کند و دیگر به زمین بازنگردد. (البته حواسمان باشد که اثر مقاومت هوای موجود در جوّ را در نظر نگرفتیم و در واقع باید کمی بیش از این مقدار به آن توپ سرعت بدهیم!)

احتمالا کمی دچار تعجب شده‌اید! ولی همین است دیگر، خاصیت نیروی جاذبه است و زمین هم یک کره‌ی بسیار بزرگ و سنگینی است برای خودش!

دیگر خودتان سرعت فرار از سطح خورشید را مقایسه کنید که چقدر زیاد و عظیم خواهد بود!

حالا تصور بکنید که ستاره‌هایی که چندین برابر خورشید سنگین‌تر و فشرده‌تر هستند چه سرعت فرار بزرگ و غیرقابل تصوری خواهند داشت.

و این‌جا جایی است که آرام آرام، سر و کله‌ی سیاه‌چاله‌های مرموزمان پیدا خواهد شد.

زمانی که در قرن هجدهم میلادی (به صورت دقیق در ۱۷۸۳ میلادی) یک دانشمند انگلیسی که علاقه و تجربه زیادی به مطالعه و پژوهش در مورد نیروی گرانش داشت، فرض عجیبی را مطرح کرد:

ستاره‌های تاریک

 

ادامه دارد … .

شنبه ۲۸ اردیبهشت ۱۳۹۸

نویسنده: محمد همایونی

داستان سیاه‌چاله‌ها ـ ۲

داستان سیاه‌چاله‌ها

قسمت دوم

 

معرفی سیاه چاله ها قسمت 2

به نام ایزد دانا

… ادامه‌ی قسمت قبل

ویژگی نیروی جاذبه (گرانش) این است که هر چه مقدار ماده موجود در جسم بیشتر و بیشتر باشد، شدت و قدرت نیروی جاذبه اش هم بیشتر و بزرگتر خواهد شد. معمولا در آموزش‌هایی که می‌دهم وقتی به این موضوع می‌رسم، افراد تصور می‌کنند که نیروی گرانش فقط در مورد زمین وجود دارد و نهایتا آن را برای ماه و خورشید و سیاره‌ها تصور می‌کنند!

اما …

 نیروی جاذبه یا گرانش بین همه اجسام و چیزهایی که در این طبیعتِ بیکران هستند وجود دارد، از خردترین ذره زیرِاتمی گرفته تا بزرگترین ستاره‌ها و کهکشان‌های عالم، همه و همه در حال جذب یکدیگر هستند و نمی‌توان جسمی را یافت که این نیرو را نداشته باشد.

بنابراین همه اجسامی هم که در زندگی روزمره‌ی خود با آن‌ها سروکار داریم، نیروی جاذبه دارند و دیگر اجسام را به سوی خودشان جذب می‌کنند؛

ولی،

اندازه و قدرتِ این نیرو در اجسامِ مختلف، متفاوت است.

 نیروی گرانشِ اجسامِ ریز و معمولی به قدری ضعیف و ناچیز است که نمی‌توانیم به راحتی آن را احساس کنیم و اندازه بگیریم. اما وقتی با اجسامِ کیهانی نظیر ماه، زمین، خورشید و سیاره‌ها و ستاره‌ها سروکارمان بیفتد، آثار جاذبه و گرانشِ آن‌ها را به راحتی می‌توانیم ببینیم.

 نیوتن براساس دست‌آوردهای دانشمندان پیشین (به ویژه کارهای گالیله و کپلر) و بررسی‌هایی که خودش انجام داده بود، به این نتیجه رسید که  نیروی گرانش (جاذبه) در اطراف یک اجسام، دو ویژگی دارد که عبارتند از:

  1. هرچقدر از جسم فاصله بگیریم از شدت و قدرت جاذبه بین آن‌ها کاهیده می‌شود. یعنی با افزایش فاصله از جسم، قدرتِ جاذبه‌اش کم می‌شود و با نزدیک شدن به آن قدرت جاذبه‌اش افزایش می‌یابد.
  2. هرچقدر جِرم یک جسم (به زبان آدمیزاد یعنی مقدار ماده‌ای که در جسم وجود دارد!) بیشتر شود قدرت نیروی گرانش و جاذبه‌اش هم بیشتر می‌شود. پس اجسام بزرگتری که ماده‌ی بیشتری هم دارند، جاذبه یا گرانش بیشتری هم خواهند داشت.

نیوتن این خاصیت‌ها را دانست و رابطه‌ی ریاضی بین آن‌ها را هم بیان کرد. او توانست از این قانون جهانیِ گرانش نتایج شگفتی هم بگیرد، و آن استخراج سه قانونی بود که «یوهانس کِپلِر» (آن منجم سخت‌کوشِ آلمانی) قبل از نیوتن در مورد حرکت سیاره‌ها به دور خورشید به دست آورده بود.

 

البته کپلر بر اساس رصدهای بسیاری که توسط «تیکوبراهه» و بعد خودش (که داستان مفصلی دارد) در بررسی حرکت سیاره‌ها در آسمان انجام شده بود، توانست آن سه قانون معروف را پس از سال‌ها تجزیه و تحلیل داده‌های رصدی استخراج کند؛ و این شاهکار کپلر بود!

برای من همیشه تلاش‌های بی‌نظیری که کپلر در تجزیه و تحلیل داده‌های رصدیِ حرکت سیاره‌ها انجام داده بود تا به استخراج قوانین حرکت سیاره‌ها انجامید؛ تحسین برانگیز و قابل ستایش بوده و همواره برای دانش‌آموزان و دانش‌جویانم عظمتِ کار او را بیان کرده‌ام.

کپلر، واقعا پژوهشگری استوار و باعظمت بوده است.

 

خب، برگردیم به سراغ نیوتن و قانون گرانش‌اش!

اهمیت کار نیوتن در این بود که با یک قانون ساده و روابط ریاضی توانست دقیقا همان قوانین تجربی و رصدی‌ای را که کپلر به دست آورده بود آشکار کند. این موفقیت نشان از قدرتمندی قانون جهانی گرانش و صحّت ادعاهای نیوتن داشت.

باید بر هر دوی آن بزرگ انسان‌ها تبریک گفت و پس از قرن‌ها آنها را ستود.

 

ادامه دارد … .

دوشنبه ۹ اردیبهشت ۱۳۹۸

نویسنده: محمد همایونی

 

داستان سیاه چاله ها

داستان سیاه‌چاله‌ها ـ ۱

داستان سیاه‌چاله‌ها

قسمت اول

داستان سیاه چاله ها

به نام ایزد دانا

 

یک عصر بهاری، هوای دلپذیر، و صداهای مختلفی که از پنجره به گوش می‌رسد: کودکانی که در کوچه‌ها یا خانه‌های مجاور در حال بازی هستند، گنجشک‌هایی که سرمست این هوای اردیبهشتی هستند. و هیاهوی ماشین‌های شهر و گاه گاهی غرّش‌های کوتاه بادهای بهاری.

کاغذی را برگوشه میز می‌بینم که چند روز قبل اطلاعاتی در مورد نخستین تصویری که از یک سیاه‌چاله منتشر شده بود، بر آن نوشته بودم. چهار عکس که در چهار روز از سیاه‌چاله اَبَرپرجرم مرکزی در کهکشان غول‌پیکر M87 ثبت و منتشر شده بود. به یادم آمد آن هیجانی که منجمین و علاقه‌مندان نجوم در آن چهارشنبه خاطره‌انگیز و روزهای بعد از انتشار به دست آورده بودند.

سیاه چاله ابرپرجرم در مرکز کهکشان M87

اولین تصویر مستقیم از سیاه چاله مرکزی کهکشان M87

این اتفاق برای خودم هم سرشار از هیجان و شگفتی بود! چرا که شاهد انتشار یکی از دستآوردهای مهم علمیِ اخترشناسان و جامعه علمی این زمانه بودم؛ البته همراه با سوال‌های فراوانی هم بود. سوال‌هایی که هم برای خودم پیش می‌آمد و هم پرسش‌هایی که دیگران می‌پرسیدند:

سیاه‌چاله چیست؟

مگر چه اتفاقی افتاده بود که این همه کنفرانس‌های خبری در کشورهای مختلف گذاشته بودند تا نخستین عکسِ آن را به همگان نشان دهند؟

و

چرا تاکنون عکسی از سیاه‌چاله‌ها نداشتیم؟

این عکسِ به این سادگی چه اهمیتی داشت؟

چه چیز خارق‌العاده‌ای در آن بود مگر؟!

نورهای خمیده چیستند؟

پس این همه عکس‌هایی که در کتاب‌ها و مجلات و سایت‌ها بودند، چه بودند؟ واقعی نبودند؟

در سیاه‌چاله چه اتفاقی می‌افتد؟

آیا کهشکان‌ها در سیاه‌چاله‌ها بلعیده خواهند شد؟ و ….

تا این سوال  که:

اصلا این عکس چه فایده‌ای برای انسان‌ها و مردم دارد؟

 

از این‌رو تصمیم گرفتم که چند سطری در مورد ماجرای سیاه‌چاله‌ها و انتشار اولین عکسِ یکی از آن‌ها بنویسم؛ ولی این نوشتن به صفحه‌های زیادی منجر شد… .

 

اصلا، ماجرای سیاه‌چاله‌ها چیست و نخستین عکسِ آن از چه حکایت می‌کند؟

شاید بتوان گفت سرگذشت سیاه چاله‌ها از آن زمان شروع شد که نیوتن، آن دانشمند فرهیخته در قرن هفدهم گفت هر آنچه در طبیعت وجود دارد نیرویی ذاتی در خودش دارد از جنس جاذبه و جذب کردن به نام «گرانش» یا همان جاذبه، که باعث می‌شود همه اجسام اطراف خودش را به سمت خود جذب کند.

نیوتن این ویژگی را  به نام «قانونِ جهانی گرانش» معرفی کرد و ادعا کرد همان‌طور که یک سیب از درخت رها می‌شود و به سطح زمین می‌افتد (جذب می‌شود) به همین دلیل هم کره ماه به دور زمین می‌گردد و در گردش است، و حتی به همان دلیل است که سیاره‌ها به گرد خورشید در گردش‌اند؛ و حتی آن را به دنیاهای احتمالی در ورای منظومه شمسی هم تعمیم داد.

 

ادامه دارد … .

شنبه ۷ اردیبهشت ۱۳۹۸

نویسنده: محمد همایونی