دانش نجوم یا ستاره شناسی چیست؟

دانش نجوم یا ستاره شناسی چیست؟ در این نوشتار برآن شده‌ایم تا درباره دانش نجوم یا ستاره‌شناسی، مطالبی را شرح دهیم. با ما همراه باشید.

ستاره‌شناسی به ستارگان، سیارات و کهکشان‌ها و فرآیندهای شکل‌گیری، زندگی و مرگ آن‌ها می‌پردازد.

نجوم مطالعه علمی همه اجرام در فضا است. اخترفیزیک، که بخشی از نجوم است، فراتر می‌رود و قوانین فیزیک را به کار می‌گیرد تا به ما در درک منشاء جهان و اجرام موجود در آن کمک کند.

تعریف دانش نجوم یا ستاره شناسی

ستاره شناسی علم شناخت فضای فراتر از جو زمین است. این نام از ریشه یونانی astron به معنای ستاره و nomos برای ترتیب یا قانون گرفته شده است. نجوم به اجرام و پدیده‌های آسمانی (مانند ستارگان، سیارات، دنباله‌دارها و کهکشان‌ها) و هم‌چنین ویژگی‌های مقیاس بزرگ کیهان که به «تصویر بزرگ» نیز معروف است، می‌پردازد.

ستاره شناسان حرفه‌ای و آماتور، گیتی را رصد می‌کنند و نظریه‌ها و کاربردهایی را برای کمک به درک رفتار سیارات، ستارگان و کهکشان‌ها به وجود می‌آورند.

شاخه‌های نجوم

دو شاخه اصلی نجوم وجود دارد: نجوم نوری (مطالعه اجرام سماوی در طیف نور مرئی) و نجوم غیر نوری (استفاده از ابزار آشکارساز امواج الکترومغناطیسی در طیف غیر مرئی مانند امواج رادیو یا پرتوهای گاما). نجوم “غیر نوری” در محدوده‌های طول موج غیر مرئی، مانند نجوم مادون قرمز، نجوم پرتو گاما، نجوم رادیویی و غیره طبقه بندی می‌شود.

رصدخانه‌های نوری هم روی زمین و هم در فضا کار می‌کنند (مانند تلسکوپ‌های فضایی هابل و جیمز وب). برخی مانند HST نیز دارای ابزارهای حساس به طول موج‌های دیگر نور هستند. با این حال، رصدخانه‌هایی نیز وجود دارند که به محدوده طول موج خاصی مانند طول موج‌های رادیویی اختصاص داده شده‌اند. این ابزارها به اخترشناسان اجازه می‌دهند تصویری از جهان ما ایجاد کنند که کل طیف الکترومغناطیسی را در بر می‌گیرد، از سیگنال‌های رادیویی کم انرژی تا پرتوهای گاما با انرژی فوق العاده بالا. آن‌ها بینشی در مورد تکامل و فیزیک برخی از پویاترین اجرام و فرآیندهای کیهانی مانند ستاره‌های نوترونی، سیاهچاله‌ها، انفجارهای پرتو گاما و انفجارهای ابرنواختری ارائه می‌دهند. این شاخه‌های نجوم در ارتباط با هم کار می‌کنند تا ساختار ستارگان، سیارات و کهکشان‌ها را روشن سازند.

زیر شاخه‌های نجوم

حال در ادامه این مبحث که دانش نجوم یا ستاره شناسی چیست، باید بگوییم با توجه به انواع بسیاری از اجرام مورد مطالعه اخترشناسان وجود دارد، به راحتی می‌توان نجوم را به زیرشاخه‌های مطالعه تقسیم کرد.

نجوم سیاره‌ای

یکی از رشته‌ها نجوم سیاره‌ای نام دارد و محققان در این زیرشاخه مطالعات خود را بر روی سیارات، چه در داخل و چه در خارج از منظومه شمسی، و نیز اجرامی مانند سیارک‌ها و دنباله‌دارها متمرکز می‌کنند.

نجوم خورشیدی

نجوم خورشیدی مطالعه خورشید است. دانشمندانی که علاقه‌مند به دانستن چگونگی تغییر آن و درک چگونگی تأثیر این تغییرات بر روی زمین هستند، فیزیکدان خورشیدی نامیده می‌شوند. آن‌ها از هر دو ابزار زمینی و فضایی برای انجام مطالعات بی‌وقفه ستاره ما استفاده می‌کنند.

نجوم ستاره‌ای

نجوم ستاره‌ای مطالعه ستارگان از جمله ایجاد، تکامل و مرگ آنها است. ستاره شناسان این اجرام را در تمام طول موج‌ها مشاهده می.کنند و اطلاعات را برای ایجاد مدل‌های فیزیکی از ستارگان به کار می‌گیرند.

نجوم کهکشانی

نجوم کهکشانی بر روی اجرام و فرآیندهای در حال کار در کهکشان راه شیری تمرکز دارد. کهکشان راه شیری، سامانه‌ای بسیار پیچیده از ستاره‌ها، سحابی‌ها و غبار است. ستاره شناسان حرکت و تکامل کهکشان راه شیری را مطالعه می‌کنند تا بفهمند کهکشان‌ها چگونه شکل می‌گیرند.

فراتر از کهکشان ما تعداد بیشماری کهکشان وجود دارد و این‌ها در رشته نجوم برون کهکشانی مرکزی هستند. محققان چگونگی حرکت، شکل‌گیری، جدا شدن، ادغام و تغییر کهکشان‌ها در طول زمان را مطالعه می‌کنند.

کیهان‌شناسی

کیهان‌شناسی مطالعه منشا، تکامل و ساختار جهان به منظور درک آن است. کیهان‌شناسان معمولاً بر روی تصویر بزرگ تمرکز می‌کنند و سعی می‌کنند تا چند لحظه پس از انفجار بزرگ، کیهان را مدل کنند.

اخترسنجی

اخترسنجی علم اندازه‌گیری دقیق موقعیت ستارگان و سیارات است و با استفاده از دوربین‌های CCD و کامپیوترهای مدرن انجام می‌شود.

اخترفیزیک یا فیزیک نجومی

اخترفیزیک، که جهان و فیزیک اجزای آن (درخشندگی، دما، ترکیب شیمیایی و …) را مطالعه می‌کند.

تاریخچه ستاره‌شناسی

در ادامه این مبحث که دانش نجوم یا ستاره شناسی چیست، لازم است قدری به تاریخچه ستاره شناسی و برخی شخصیت‌های مهم آن بپردازیم.

ستاره‌شناسی به عنوان کهن‌ترین دانش بشری، در آغاز علم رصد حرکت ستارگان و سیارات بود و ستاره‌شناسان قدیم، مدل‌هایی را برای توصیف این حرکات طراحی و به شکل نظریه مطرح کرده بودند.

مانند بطلمیوس که نظریه زمین‌مرکز را مطرح نمود که اجرام سماوی در کره‌هایی تو در تو به دور زمین می‌گردند.

نجوم ابتدایی در حقیقت شامل دو بخش مهم بود: ترسیم موقعیت ستارگان به شکل صور فلکی و در نهایت مطالعه حرکت آن‌ها.

علوم و شبه علوم دیگری نیز از روی نجوم شکل گرفتند، مانند طالع بینی (Astrology)، که با استفاده از موقعیت ستارگان، برج‌های فلکی دوازده‌گانه و نیز موقعیت ماه و هلال‌های آن، به پیش‌بینی سرنوشت انسان‌ها، تمدن‌ها و جهان می‌پرداخت.

طالع‌بینی اگرچه صحت و سقم آن توسط علم جدید اثبات یا انکار نمی‌شود، بدین سبب که گزاره‌هایی ابطال‌پذیر و قابل تجربه ارائه نمی‌دهد، ولی یکی از قدیمی‌ترین و ژرف‌ترین علوم (در نگاه علمی امروز: شبه علم) و از رمزآلودترین پدیده‌های ذهنی بشر در طول تاریخ بوده است. هنوز هم افراد زیادی به آن باور دارند.

پیشرفت نجوم در تاریخ

به تدریج و با پیشرفت تمدن بشری و در پی آن پیشرفت دانش‌هایی چون فیزیک و شیمی، ستاره‌شناسان به این فکر افتادند که از این علوم نیز در مطالعه اجرام آسمانی استفاده کنند.

با استفاده از مکانیک نیوتنی، قوانینی برای حرکت سیارات شناسایی شدند. با به کارگیری خواص مواد در جذب و نشر نور، (شناسنامه طیف نوری مواد)، عناصر موجود در ستارگان و کهکشان‌ها کشف شدند.

با استفاده از دانش فیزیک هسته‌ای، مراحل شکل‌گیری ستارگان با استفاده از پدیده همجوشی هسته‌ای توضیح داده شد.

با استفاده از دانش فیزیک ذرات، و کشف ذرات زیراتمی چون نوترینو، بوزون، کوارک و … ، برهم‌کنش‌های میان ذرات اجرام آسمانی مورد بررسی قرار گرفت. هم‌چنین با استفاده از همین دانش، کیهان‌شناسی به عنوان شاخه‌ای از نجوم توسعه پیدا کرد.

هم‌چنین بشر از قرن بیستم بدین سو در پی آن است که به اجرام آسمانی دیگر مانند ماه، مریخ و … دست پیدا کند و با ساخت ابزارهایی و فرستادن آن‌ها به سطح یا مدار آن اجرام، تا حدودی به این آرزوی دیرین جامه عمل پوشانده است.

با برخی از پیشگامان نجوم آشنا شوید

در ادامه مبحث تاریخچه ستاره شناسی، به مشاهیر این رشته یا کسانی که به نحوی با این رشته مرتبطند می‌پردازیم.

در طول قرن‌ها، مبتکران بی‌شماری در ستاره شناسی وجود داشته‌اند. این افراد که به توسعه و پیشرفت این علم کمک کرده‌اند. امروزه بیش از 11000 ستاره شناس آموزش دیده در سراسر جهان به مطالعه کیهان مشغولند. مشهورترین ستاره شناسان تاریخی کسانی هستند که اکتشافات عمده‌ای انجام دادند که به سبب آن، ستاره شناسی رشد و گسترش پیدا کرد.

در ادامه با تعداد انگشت‌شماری از خیل این دانشمندان، به ترتیب سال تولدشان آشنا می‌شویم.

بطلمیوس (90 – 168)، دانشمند مصری – یونانی بود که مدل کیهانی زمین‌مرکز او به عنوان اولین نظریه علمی نجومی پذیرفته شد. هر چند که قرن‌ها بعد اشتباه بودن این مدل ثابت شد، اما تا سال‌ها پایه تحقیقات علمی منجمان قرار می‌گرفت.

ابن هیثم (965 – 1040)، دانشمند عرب بود. وی کارهایی در زمینه هندسه نور انجام داد که بعدها پایه کار دانشمندان اروپایی در زمینه علم اپتیک و نجوم شد.

ابوریحان بیرونی (973 – 1048)، دانشمند ایرانی بود. او موفق شد شعاع کره زمین را با دقت خوبی اندازه‌گیری کند.

عمر خیام نیشابوری (1048 – 1131)، ریاضیدان، شاعر و ستاره‌شناس ایرانی بود. مهم‌ترین کار او در زمینه نجوم، اصلاح گاهشماری (تقویم) خورشیدی با دقتی فوق‌العاده بالا بود. این گاهشماری با دقت بالایی منطبق با اعتدال‌های بهاری و پاییزی و نیز انقلاب‌های تابستانی و زمستانی در مدار گردش زمین است. قابل توجه است که هنوز تقویمی دقیق‌تر از تقویم تنظیم شده توسط عمر خیام در جهان ابداع نشده است.

نیکلاس کوپرنیک (1473 – 1543)، پزشک و وکیل لهستانی بود. شیفتگی او به اعداد و مطالعه حرکات اجرام آسمانی، او را به لقب «پدر مدل خورشید مرکزی کنونی» منظومه خورشیدی مفتخر کرد. او کسی بود که خط بطلانی بر نظریه زمین‌مرکز بطلمیوس کشید و نظریه خورشیدمرکز را مطرح ساخت.

تیکو براهه (1546 – 1601)، دانشمند و نجیب‌زاده دانمارکی بود که ابزارهایی را برای مطالعه آسمان طراحی و ساخت. ابزار اختراع شده توسط وی، تلسکوپ نبودند، بلکه “ماشین حساب‌ها”یی بودند که به او اجازه می‌دادند موقعیت سیارات و سایر اجرام آسمانی را با دقت بالایی ترسیم کند.

یوهانس کپلر (1571 – 1630)، که به عنوان شاگرد تیکو براهه شروع به کار کرد، کار براهه را ادامه داد و اکتشافات زیادی نیز انجام داد. او با توسعه سه قانون حرکت سیاره‌ای اعتبار زیادی در جهان دانش کسب کرده است.

گالیلئو گالیله (1564 – 1642)، اولین کسی بود که از تلسکوپ برای مطالعه آسمان استفاده کرد. او گاهی اوقات (به اشتباه) به عنوان خالق تلسکوپ شناخته می‌شود. این افتخار احتمالاً متعلق به هانس لیپرشی، بینایی‌شناس و دانشمند اپتیک هلندی است. گالیله اما، مطالعات دقیقی از اجرام آسمانی انجام داد. او اولین کسی بود که به این نتیجه رسید که ماه احتمالاً از نظر ترکیب شبیه به سیاره زمین است و سطح خورشید دارای تغییراتی است (یعنی حرکت لکه‌های خورشیدی روی سطح خورشید). او هم‌چنین اولین کسی بود که چهار قمر مشتری و هلال‌های زهره را دید. در نهایت، مشاهدات او از کهکشان راه شیری، به ویژه کشف ستاره‌های بی شماری بود که جامعه علمی را تکان داد. هم‌چنین ماجرای مشاجرات او با کلیسای کاتولیک بر سر نظریه خورشیدمرکز کوپرنیک معروف است.

اسحاق نیوتن (1642 – 1727)، یکی از بزرگ‌ترین ذهن‌های علمی تمام دوران به حساب می‌آید. او نه تنها قانون گرانش را استنباط کرد، بلکه به نیاز به نوع جدیدی از ریاضیات (حساب) برای توصیف آن پی برد. اکتشافات و نظریه‌های او برای بیش از 200 سال جهت علم را دیکته کردند و واقعاً عصر نجوم مدرن را آغاز کردند.

آلبرت انیشتین (1879 – 1955)، معروف به دلیل طرح نظریه‌های نسبیت خاص و عام، و نیز تصحیح قانون گرانش نیوتن. رابطه کشف شده وی بین انرژی و جرم (E=MC2) برای نجوم بسیار مهم است، زیرا مبنایی است که بر اساس آن می‌فهمیم که چگونه خورشید و سایر ستارگان، هیدروژن را به هلیوم برای ایجاد انرژی ترکیب می‌کنند.

ادوین هابل (1889 – 1953)، مردی مهم در تاریخچه ستاره شناسی است که جهان در حال گسترش را کشف کرد. هابل به دو مورد از بزرگترین سوالاتی که در آن زمان اخترشناسان را با خود درگیر کرده بود پاسخ داد. او مشخص کرد که سحابی‌های مارپیچی در واقع کهکشان‌های دیگری هستند و ثابت می‌کنند که جهان بسیار فراتر از کهکشان خودمان است. هابل سپس این کشف را با نشان دادن این‌که این کهکشان‌های دیگر با سرعتی متناسب با فاصله‌شان از ما دور می‌شوند، دنبال کرد.

استیون هاوکینگ (1942 – 2018)، یکی از دانشمندان بزرگ مدرن است. تعداد بسیار کمی از افراد به اندازه استیون هاوکینگ در پیشرفت رشته خود مشارکت داشته‌اند. کار او دانش ما را در مورد سیاهچاله‌ها و دیگر اجرام آسمانی عجیب و غریب بسیار افزایش داده است. علاوه بر این، و شاید مهم‌تر از همه، هاوکینگ گام‌های مهمی در پیشبرد درک ما از جهان برداشت.

کاربردهای نجوم

ستاره‌شناسی شاید امروز به اندازه گذشته برای بشر حیاتی نباشد، اما هنوز اهمیت خود را از دست نداده و شاید با مردمی و اقتصادی شدن سفرهای فضایی، دوباره به اهمیت گذشته برگردد.

در گذشته برای کشاورزی، نجوم اهمیت زیادی داشت. گاهشماری باعث حفظ فصول و تعیین زمان دقیق کشت و برداشت می‌شد.

دریانوردان با استفاده از شناسایی موقعیت ستارگان، با ابزار دقیقی به نام اسطرلاب، مسیر خود را در دریاها و اقیانوس‌ها پیدا می‌کردند.

کاربردهای ستاره شناسی در جهان امروز

برخی از کاربردهای مستقیم نجوم:

۱. تجهیزات و ماهواره‌های موقعیت‌یاب (GPS)، برای کارکرد بهینه، به موقعیت اجرام آسمانی دوردست تکیه دارند.

دستاوردهای نجوم برای سایر زمینه‌ها:

ممکن است ستاره شناسی امروز مانند گذشته کاربرد مستقیم نداشته باشد، اما باید دانست بسیاری از پیشرفت‌های امروز بشر در زمینه‌های گوناگون، نتیجه پیشرفت در ساخت تجهیزات مختلف برای کارهای رصدی است. برخی از این پیشرفت‌ها عبارتند از:

۱. اپتیک: لنزهای CCD موجود در دوربین‌های گوشی، که با استفاده از اثر فتوالکتریک، حرکت بارهای الکتریکی را به کدهای دیجیتالی تبدیل می‌کند، در آغاز برای دوربین‌های نجومی ساخته شده است.

۲. برنامه‌نویسی: برخی از زبان‌های برنامه‌نویسی، در آغاز برای اپراتور تلسکوپ‌ها و تجهیزات اخترشناسی نوشته شده‌اند و بعدها در زمینه‌های دیگر مورد استفاده قرار گرفته‌اند. مانند زبان برنامه‌نویسی Forth.

۳. ماهواره‌ها: تکنیک‌های هدایت تلسکوپ‌های فضایی، سبب پیشرفت در علوم ماهواره‌های دفاعی و تکنولوژیکی گشت.

۴. پزشکی: ترکیب تداخل‌سنجی یا دیافراگمی، در آغاز برای ایجاد تصویر واحد از پدیده‌های آسمانی استفاده می‌شد که توسط چند تلسکوپ گرفته شده بودند. از این مکانیزم هم‌اکنون در تصویربرداری پزشکی مانند سی‌تی‌اسکن استفاده می‌شود.

۵. انرژی: با شبیه‌سازی فرآیند تولید انرژی در ستاره‌ها (همجوشی هسته‌ای) که در آن اتم‌های هیدروژن با هم ترکیب شده و اتم‌های هلیوم به همراه مقدار زیاد انرژی به وجود می‌آورند، می‌توان در تولید انرژی پاک بر روی زمین استفاده کرد.

در این مقاله درباره این که دانش نجوم یا ستاره شناسی چیست، مطالبی را مطرح کردیم. با تشکر از مطالعه شما.

منابع

۱. تعریف دانش نجوم – ترجمه از انگلیسی

۲. کاربردهای نجوم