فضا چقدر بزرگه؟
فاصله‌های کیهانی رو به چیزی تبدیل کن که بشه تصورش کرد: سال نوری رو درست بخون، خورشید رو اندازه‌ی یه توپ فوتبال کن و ببین چرا نگاه کردن به دوردست یعنی نگاه کردن به گذشته.
خط‌کش
سال نوری (Light-Year): فاصله‌ست، نه زمان
نور هر ثانیه حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر می‌ره و هیچ‌چی ازش سریع‌تر نیست. سال نوری (Light-Year) یعنی مسافتی که نور تو یه سال طی می‌کنه: تقریباً ۹٫۵ تریلیون کیلومتر. کیلومتر تو فضا دیگه جواب نمی‌ده، برای همین اخترشناس‌ها فاصله رو با این می‌سنجن که نور چقدر طول می‌کشه ازش رد بشه.
ماه حدود ۱٫۳ ثانیه‌ی نوری با ما فاصله داره. خورشید ۱۵۰ میلیون کیلومتر دورتره، یعنی حدود ۸ دقیقه‌ی نوری. نزدیک‌ترین ستاره بعد از خورشید، پروکسیما قنطورس، ۴٫۲ سال نوری فاصله داره.
سرعت نور = ۳۰۰٬۰۰۰ کیلومتر در ثانیه
ثانیه‌های یه سال = ۶۰ × ۶۰ × ۲۴ × ۳۶۵ = ۳۱٬۵۳۶٬۰۰۰
یه سال نوری = ۳۰۰٬۰۰۰ × ۳۱٬۵۳۶٬۰۰۰ کیلومترحدود ۹٬۴۶۰٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰ کیلومتر (۹٫۵ تریلیون کیلومتر)یه هواپیمای مسافربری با سرعت ۹۰۰ کیلومتر در ساعت بیشتر از یه میلیون سال طول می‌کشه تا یه سال نوری رو بره.
خودت رو امتحان کن
ندا خیال می‌کنه یه پیام رادیویی (موج رادیویی هم یه جور نوره) برای سیاره‌ای دور پروکسیما قنطورس می‌فرسته که ۴٫۲ سال نوری فاصله داره. اگه کسی اونجا همون لحظه جواب بده، ندا زودترین زمانی که جواب رو می‌شنوه کِیه؟
- ۴٫۲ سال بعد
- حدود ۸٫۴ سال بعد
- تقریباً همون لحظه، چون موج رادیویی تو فضای خالی زمان نمی‌خواد
- ۴٫۲ سال نوری بعد
جواب رو ببین
حدود ۸٫۴ سال بعد
درسته. پیام ۴٫۲ سال تو راهه تا برسه و جواب هم ۴٫۲ سال تو راهه تا برگرده. سال نوری فاصله رو می‌گه، و فاصله می‌گه چقدر باید صبر کنی.
خورشید رو اندازه‌ی یه توپ فوتبال کن
خورشید رو یه توپ فوتبال ۲۲ سانتی فرض کن و بقیه‌ی چیزها رو هم به همون نسبت کوچیک کن. زمین می‌شه یه دونه‌ی ۲ میلی‌متری، اندازه‌ی سر سنجاق، که ۲۴ متر اون‌ورتر دور توپ می‌چرخه. مشتری یه تیله‌ی درشته تو فاصله‌ی ۱۲۰ متری. نپتون یه دونه‌ی ریزه تو ۷۰۰ متری. بینشون؟ هیچی. جایی که این مدل جواب نمی‌ده: همه‌چی رو ثابت نشون می‌ده، در حالی که سیاره‌های واقعی با سرعت ده‌ها کیلومتر در ثانیه در حرکتن.
| تو مدل | اندازه | فاصله از توپ فوتبال |
|---|---|---|
| خورشید | توپ فوتبال، ۲۲ سانت | ۰ |
| زمین | دونه‌ی ۲ میلی‌متری | ۲۴ متر |
| مشتری | تیله‌ی ۲ سانتی | ۱۲۰ متر |
| نپتون | دونه‌ی ۸ میلی‌متری | ۷۰۰ متر |
| نزدیک‌ترین ستاره | یه توپ فوتبال دیگه | بیشتر از ۶٬۰۰۰ کیلومتر |
خودت رو امتحان کن
تو مدل توپ فوتبال، اگه خورشید وسط شهرت باشه، نزدیک‌ترین ستاره‌ی بعدی یه توپ فوتبال دیگه‌ست که یه جایی لبه‌ی همون شهره.
جواب رو ببین
نادرست
غلطه. کل منظومه‌ی شمسی تا نپتون تو دایره‌ای جا می‌شه که ۲۰ دقیقه‌ای می‌شه پیاده ازش رد شد، ولی توپ فوتبال بعدی بیشتر از ۶٬۰۰۰ کیلومتر دورتره؛ یعنی از تهران تا پکن و یه کم اون‌ورتر. فضای بین ستاره‌ها خیلی خالی‌تر از فضای بین سیاره‌هاست.
ماشین زمان
نگاه به دوردست یعنی نگاه به گذشته
نور زمان می‌بره تا برسه، پس هیچ‌وقت هیچ‌چی رو اون‌جوری که الان هست نمی‌بینی؛ اون‌جوری می‌بینیش که وقتی نور ازش راه افتاده بوده. برای دوستت اون‌ور اتاق این تأخیر چند میلیاردم ثانیه‌ست. برای آسمون، چند دقیقه‌ست یا چند سال یا چند میلیون سال. تلسکوپ یه راهه برای دیدن گذشته، و هر چی دورتر رو نگاه کنه، تصویرش قدیمی‌تره.
خورشیدی که می‌بینی خورشید ۸ دقیقه پیشه. پروکسیما قنطورس رو اون‌جوری می‌بینی که ۴٫۲ سال پیش بوده. کهکشان ما، راه شیری، حدود ۱۰۰ هزار سال نوری پهنا داره؛ یعنی نوری که از اون سرش میاد خیلی قبل از اختراع خط راه افتاده.
خودت رو امتحان کن
هر چیز رو به این وصل کن که تصویرش مال چند وقت پیشه
جواب رو ببین
- ماه → حدود ۱٫۳ ثانیه پیش
- خورشید → حدود ۸ دقیقه پیش
- پروکسیما قنطورس → حدود ۴٫۲ سال پیش
- کهکشان آندرومدا → حدود ۲٫۵ میلیون سال پیش
از کجا می‌دونیم: اندازه گرفتن فاصله‌ی ستاره با اختلاف‌منظر
- با شستت امتحان کن
دستت رو دراز کن، شستت رو بالا بگیر و یه بار با این چشم، یه بار با اون چشم نگاهش کن. شستت جلوی پس‌زمینه می‌پره. نزدیک‌ترش بیاری بیشتر می‌پره. اندازه‌ی این پرش فاصله رو بهت می‌گه.
- مدار زمین می‌شه دوتا چشم
اخترشناس‌ها از یه ستاره عکس می‌گیرن، شش ماه صبر می‌کنن و دوباره عکس می‌گیرن. تو این مدت زمین رفته اون‌ور مدارش، ۳۰۰ میلیون کیلومتر اون‌طرف‌تر.
- جابه‌جایی رو اندازه بگیر
ستاره‌ی نزدیک جلوی ستاره‌های خیلی دورتر پشت سرش یه ذره جابه‌جا می‌شه. به این جابه‌جایی می‌گن اختلاف‌منظر. حتی برای نزدیک‌ترین ستاره هم خیلی کمتر از یک‌هزارم درجه‌ست.
- مثلث رو حل کن
قاعده‌ی مثلث (پهنای مدار زمین) و زاویه رو داری. یه هندسه‌ی ساده فاصله رو می‌ده. تلسکوپ فضایی گایا این کار رو برای بیشتر از یه میلیارد ستاره انجام داده.
خودت رو امتحان کن
کیان دوتا عکس از یه تیکه از آسمون رو که با فاصله‌ی شش ماه گرفته شدن مقایسه می‌کنه. ستاره‌ی A جلوی پس‌زمینه یه ذره جابه‌جا شده. ستاره‌ی B که درست کنارشه، تا جایی که می‌شه اندازه گرفت اصلاً تکون نخورده. چه نتیجه‌ای می‌تونه بگیره؟
- ستاره‌ی A از ستاره‌ی B به ما نزدیک‌تره
- هر دو تو یه فاصله‌ن، چون تو عکس کنار همن
- ستاره‌ی B نزدیک‌تره، چون ثابت‌تره
- ستاره‌ی A از ستاره‌ی B پرنورتره
جواب رو ببین
ستاره‌ی A از ستاره‌ی B به ما نزدیک‌تره
آره. جابه‌جایی بیشتر یعنی جسم نزدیک‌تر؛ درست مثل شستت که بیشتر از یه درخت دور می‌پره. ستاره‌ی B اون‌قدر دوره که جابه‌جاییش دیده نمی‌شه.
سه تا اشتباه که باید کنار بذاری
- «سال نوری یه زمان خیلی طولانیه.» نه، فاصله‌ست؛ حدود ۹٫۵ تریلیون کیلومتر.
- «آسمون شب یه عکس از همین الانه.» هر نقطه‌ی نور یه قدمتی داره. بعضی ستاره‌هایی که می‌بینی ممکنه از وقتی نورشون راه افتاده خیلی عوض شده باشن.
- «فضا پر از ستاره‌ست.» ستاره‌ها توپ فوتبال‌هایی‌ان که هزاران کیلومتر از هم فاصله دارن. فضا تقریباً همه‌ش خالیه.
خودت رو امتحان کن
فرض کن خورشید همین ثانیه خاموش بشه. مینا سر ظهر بیرون وایساده. آسمونش کِی تاریک می‌شه؟
- همون لحظه، چون خورشیده که آسمون رو روشن می‌کنه
- بعد از حدود ۱٫۳ ثانیه
- تازه بعد از اینکه یه سال کامل گذشت
- حدود ۸ دقیقه بعد
جواب رو ببین
حدود ۸ دقیقه بعد
درسته. نوری که قبلاً راه افتاده تا حدود ۸ دقیقه همین‌جور می‌رسه، چون خورشید ۸ دقیقه‌ی نوری فاصله داره. مینا همیشه داره گذشته‌ی خورشید رو می‌بینه.
مرور درس
- سال نوری فاصله‌ست: حدود ۹٫۵ تریلیون کیلومتر، یعنی مسافتی که نور با سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه تو یه سال می‌ره.
- اگه خورشید یه توپ فوتبال باشه، زمین یه سر سنجاقه تو ۲۴ متری و نزدیک‌ترین ستاره یه توپ فوتبال دیگه‌ست تو بیشتر از ۶٬۰۰۰ کیلومتری.
- نور زمان می‌بره تا برسه، پس هر تصویری از آسمون تصویر گذشته‌ست: ۸ دقیقه برای خورشید، ۲٫۵ میلیون سال برای آندرومدا.
- فاصله‌ی ستاره‌های نزدیک رو با اختلاف‌منظر اندازه می‌گیریم: همون جابه‌جایی کوچیکی که ستاره نشون می‌ده وقتی زمین می‌ره اون‌ور مدارش.