جهت مشاهده مطالب کارشناسان و کاربران در این موضوع کلیک کنید   

موضوع: چرا شب هنگام آسمان تاريک است؟

  1. #1

    تاریخ عضویت
    جنسیت اسفند ۱۳۸۶
    نوشته
    915
    تشکر:
    1
    حضور
    50 دقیقه
    دریافت
    219
    آپلود
    14
    گالری
    0

    مطلب چرا شب هنگام آسمان تاريک است؟




    پاردوکس ا ُلبرس (1)
    چرا شب هنگام آسمان تاريک است؟

    چرا شب هنگام آسمان تاريک است؟!! اين پرسشي ايست که اخترشناسان را چندين قرن بخود مشغول داشته است.
    در سال 55 قبل از ميلاد ، لاکرسيوس (2) در شعرش «طبيعت جهان» انديشه ي جديد جهان نامحدود را مطرح کرد. در سال 1576 توماس گيگز (3) مطرح کرد که هرچند جهان نامحدود است ، ستاره هاي دور براي ديده شدن بسيار کم نورند. با توجه به اينکه ستاره ها همه جا هستند کم نورترين آنها روزنه تاريکي در آسمان شب ايجاد مي کنند. در سال 1610 کپلردر پاسخ به کتاب «پيامبر پر ستاره» (4) نوشته گاليله نوشت که اگر جهان نامحدود بود ما بايد در تمام جهات ستاره مي ديديم و آسمان شب هرگز تاريک نمي بود. بنابراين او نتيجه گرفت که چون آسمان شب تاريک ديده ميشود جهان محدود است. ادموند هالي (5) آسمان تاريک شب را از نظرگاه رياضي مورد بحث قرار داد. هالي يک جهان نامحدود را در نظر گرفت اما نشان داد بسياري از ستارگان دوردست آنقدر کم نورندکه حتي با بزرگترين تلسکوپها هم قابل ثبت نيستند ، بنابراين ، ناحيه تاريک بين ستارگان همان گونه که ديده شده بايد وجود داشته باشد! اين استدلال نمي تواند درست باشد زيرا اگر تعداد ستارگان بينهايت باشد ، مجموع نور ستارگان ضعيف بايد آسماني درخشان و روشن را نتيجه دهد. مانند اين واقعيت که ما نمي توانيم سقوط يک الکترون به لايه هاي پايين تر را در يک اتم منفرد مشاهده کنيم اما در تعدادبسيار زيادي از اتم ها نور بسادگي قابل رويت است.
    در سال 1744 اخترشناس سويسي ، جين فيليپ (6) ، مسئله آسمان تاريک را مورد مطالعه قرار داد. وي اظهار داشت که ناحيه کل آسمان 180000 بار بزرگتر از خورشيد مشاهده شده است. او استنتاج کرد که اگر نور ستاره اي از تمام ستارگان به زمين برسد آسمان شب بايد 180000 بار روشنتر از خورشيد باشد!! او معتقد بود تاريکي آسمان شب بواسطه مواد جاذبي است که ميان ما وستارگان دور قرار دارد.
    روشن است که لرد کلوين (7) نيز در اين مسئله دچار اشتباه شده است. اما منبع مناسبي براي کارش يافت نشده است. نهايتا ً در سال 1826 اخترشناس ويني ، هنريک البرس (8) بار ديگر اين سوال بسيار اساسي اما دشوار را مطرح کرد که چرا آسمان شب تاريک است ؟ اين پرسش اينک نام او را دنبال مي کشد.
    در ابتدا به عنوان يک سوال ساده پاسخ بديهي مضحک و خنده دار به نظر ميرسد ، «زيرا ما در شب پشت به خورشيد داريم». به هر حال سوال عميق است و پاسخ فراتر از بديهيات است.
    جواب اولي که در بالا بيان شد به شرط آن که کسي بتواند اثبات نمايد که شدت نور ستارگان شب آنقدر کم است که سبب تاريکي آسمان ميشود ؛ ميتواند درست باشد. البرس با تعجب دريافت که اين جواب صدق نمي کند. دلايل او بدين شرح است :
    1- جهان در فضا تا بينهايت گسترده شده است.
    2- سن جهان بينهايت است.
    3- جهان شامل ستارگاني است که بطور مساوي پراکنده شده اند و همگي تقريبا ً درخشندگي يکساني دارند.
    4- هيچ ماده تيره کننده اي ميان ما و ستارگان وجود ندارد.
    براي يافتن درخشندگي آسمان شب ، ابتدا بايد ميزان نور دريافتي از تمام اجسام درخشان را محاسبه کرد. اجازه دهيد در اينجا n به عنوان اشياي مورد نظر در واحد حجم باشد (n چگالي است) و بگذاريد هر يک از آنها انرژي نوراني E را از خود ساطع کند. ما فضا را به تعدادي پوسته نازک کروي هم مرکز تقسيم مي کنيم که ضخامت هر يک t و مرکز همه آنها زمين است. از آنجا که مساحت کره اي به شعاع r برابر است با 4лr^2 حجم چنين پوسته اي برابر 4лtr^2 است.
    اگر چگالي اشياي نوراني درون هر پوسته n باشد بنابراين تعداد کل اين اشيا درون پوسته بايد 4лtnr^2=N
    باشد.
    حال اجازه دهيد بپرسيم دقيقا ً چه مقدار انرژي از چنين پوسته اي به زمين ارسال ميشود. از آنجا که ضخامت پوسته ها کم است منطقي است که همه پوسته ها را در فاصله r از زمين فرض کنيم. شدت I حاصل تقسيم انرژي E که از منبع در فاصله r انتشار مي يابد بر مساحت مفروض است (از قانون عکس مجذوري تبعيت مي کند) شدت کل دريافتي بر روي زمين از ستارگان I= E/4лr^2 واقع در پوسته اي به فاصله r واحد دورتر برابر است با حاصلضرب شدت هر منبع نوري در تعداد کل اين منابع T= IN با جانشيني مقدار N که قبلا ً در بالا محاسبه شد خواهيم داشت ؛T= tnE مي بينيم که انرژي دريافتي از هر پوسته دلخواه به فاصله آن از ما بستگي ندارد (r در رابطه مشاهده نميشود). کل انرژي دريافتي از همه پوسته ها برابر مجموع سهم تک تک پوسته هاست. اگر M پوسته وجود داشته باشد انرژي کل برابر است با : S= MtnE .
    اما بينهايت پوسته وجود دارد و بنابراين شدت کل بر روي زمين بايد بينهايت شود. پس آسمان شب بايد بطور خيره کننده اي روشن باشد!!
    اين نتيجه دانشمندان را بيش از يک قرن سردرگم کرده بود. واضح است که فرض يا فرض هاي غلطي بکار گرفته شده که اين نتيجه حاصل شده است. بنظر ميرسد که نبايد بطور ساده روي سهم همه پوسته هاي هم مرکز جمع بست چرا که ستارگان دقيقا ً نقطه اي نيستند و مسلما ً آنهايي که نزديکترند ستارگان دورتر را از نظر پنهان مي کنند. اگر اين درست باشد ، آسمان شب فقط بايد به اندازه ميانگين روشنايي سطحي يک ستاره نوعي روشن باشد. اين لازم است اما کافي نيست و حال آسمان از روشنايي بينهايت به روشنايي يک ستاره نمونه ، بعنوان مثال خورشيد ، تقليل مي يابد.
    ترديدي نيست که در عالم ، مواد تاريک وجود دارد و در وهله اول مي توان استدلال کرد که اين مواد از روشنايي محاسبه شده آسمان مي کاهد. اين ايده تامل آور است چرا که مواد تيره کننده ، هر جا که قرار دارند ، مي توانند توسط انرژي اي که از منابع دوردست جذب مي کنند داغ شوند و در آن ِ واحد خودشان انرژي تابش کنند. اگر عالم از نظر وسعت بينهايت نباشد ؛ پس پوسته ها نيز نمي توانند بينهايت باشند و از روشنايي آسمان کاسته ميشود. اگر چه هنوز هيچ مدرکي دال براينکه جهان کراندار و محدود است وجود ندارد. در غياب چنين مشاهداتي ما نمي توانيم مطمئن باشيم که فرض اول البرس نادرست است. فرض کنيد که عالم سن نامحدود ندارد. فرض کنيد که از X سال پيش آمده باشد. بنابراين سن عالم کران دارد. انرژي اي که ما دريافت مي کنيم نمي تواند از فاصله اي دورتر از اين انبساط آمده باشد. قبل از عقيده جهان منبسط شونده ، اين حد بنياد نهاده شده بود که برابر cX است که cدر اينجا سرعت حرکت نور است. در هر رويداد اين مسئله مقدار کل انرژي را محدود مي کند اما محاسبات نشان ميدهد که اين هم هنوز نمي تواند يک آسمان شب روشن را ايجاد کند. حل پارادوکس البرس از آنجا ناشي ميشود که جهان در حال انبساط است ، فاصله مجموعه هاي کهکشاني از ما در حال افزايش است. اين ادعا در کاهش نور اين منابع دور که توسط قانون عکس مجذوري محاسبه ميشوند تاثير مي گذارد. بعلاوه نور ستارگان دورشونده قرمزگرايي دارد و انرژي نور قرمز از انرژي نور آبي در يک شدت يکسان کمتر است ؛ بنابراين بخاطر اين قرمزگرايي نه تنها نور قابل رويت کمتري به ما ميرسد بلکه انرژي کل نيز کمتر خواهد بود. دو اثر آخر سهم نوري کهکشان هاي دور را به حد ناچيزي تقليل ميدهند و تنها ستارگان نزديک را که ما آنها را بصورت نقاط روشني در آسمان تاريک مي بينيم باقي مي گذارد.
    پاسخ سوال اصلي ما : چرا آسمان شب تاريک است؟ آسمان شب تاريک است زيرا جهان در حال انبساط است. بايد بپذيريم که اين يک پاسخ تکان دهنده براي چيزي است که در ابتدا سوالي ساده و کهنه و بديهي بنظر مي رسيد.
    در محدوده اي وسيع تر ، آسمان در تمام طول موج ها واقعا ً تاريک نيست. تابش زمينه کيهاني ، نشان دهنده گستره ي نوري در ناحيه ريزموج (9) ، براستي بصورت همگن و سيل آسا همه جهان را فراگرفته است. بهرحال ما در دماي 2.8 درجه کلوين هستيم ، طبق قانون وين اين دما انرژي کمتري را بالغ مي شود و بنابراين ما نمي سوزيم و برشته نمي شويم. و آسمان شب همچنان تاريک است!!

    1- Olbers Paradox
    2- Lucretius
    3- Thomas Gigges
    4- Starry Massenger
    5- Edmund Halley
    6- Jean Philippe Loys de Cheseaux
    7- Lord Kelvin
    8- Heinrich Olbers
    9- Microwave
    ویرایش توسط MOHAMMAD REZA : ۱۳۸۸/۰۴/۰۶ در ساعت ۲۳:۵۹


  2.  

اطلاعات موضوع

کاربرانی که در حال مشاهده این موضوع هستند

در حال حاضر 1 کاربر در حال مشاهده این موضوع است. (0 کاربران و 1 مهمان ها)

کلمات کلیدی این موضوع

اشتراک گذاری

اشتراک گذاری

مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست کنید.
  • شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید
  •  
^

ورود

ورود