أسباب تألق النجوم والمجرات ليلا ً

[فاطمة 0]

بسم الله الرحمن الرحيم

 

يمكننا بالعين المجردة مشاهدة حوالي 3000ٍ جسم سماوي تبدو كنقاط مضيئة تتلألأ في الكرة السماوية ، ولكن ماقد يبدو كنجمة أو نقطة مضيئة هي في الواقع مجرة بعيدة جدا ً تضم ملايين النجوم ، أما الأجسام السماوية القريبة منا كالنجوم أو مجموعاتها في مجرة درب التبانة ، فتبدو لنا أكثر وضوحا ً تتألق في السماء ، ولكن نلاحظ أيضا ً نجوما ً أخرى قليلة للغاية يظل ضوؤها ثابتا ً إلى حد ما ، وهي في الواقع كواكب خاملة من المجموعة الشمسية وليست نجوما ً ملتهبة تموج بالتفاعلات النووية ، وليس معنى ذلك أن الكواكب الخاملة لا تتألق في السماء – حيث إنها تعكس ضوء الشمس إلينا كالمرأة – ولكنها تتألق بصورة أقل من النجوم نظرا ً لقربها إلينا ، وطبقا ً للعوامل الجوية الأخرى .

 

ويظهر التألق أو تلألؤ النجوم Twinkling على هيئة تذبذبات أو تأرجحات متتابعة لقوة اللمعان حيث تزداد ثم تخفت شدة اللمعان في نبضات غير منتظمة ، ولذلك تعرف هذه الظاهرة أيضا ً بالوميض أو البريق Scintillation حيث يرسل النجم ومضات أو إشعاعات ضوئية متباينة وغير منظمة ، يمكن ملاحظة تأثيرها في قوة أو شدة اللمعان ، وكذلك في تغيير اتجاه مسار الضوء القادم من النجم ، وهذا التألق أو البريق الضوئي للنجوم له أسباب مختلفة منها ما يحدث بسبب طبيعة تكوين الغلاف الجوى للأرض عندما يخترقه ضوء النجوم حيث تتعرض الموجات للتشتت والاستقطابات والتلوين والتأين والإثارة وغيرها ، ومنها ما يحدث عند المنبع من استبعاد وامتصاص خاصة عند مرور الضوء خلال السحب الغازية ومادة مابين النجوم أو المجرات في المسافات البعيدة ، ويلاحظ هنا أن العوامل التي تؤدي إلى تغيير مسار ضوء لنجوم في الفضاء في الجاذبية أساسا ً وأيضا ً من الانكسار والزيغ .

والتألق الذي يحدث للتلسكوبات البصرية – بنوعيها العاكس والكاسر للضوء – يحدث بسبب طبيعة تركيب الغلاف الجوي للأرض ، فالطبقية الهوائية الكثيفة والتي لا يزيد ارتفاعها عن 30 م من سطح الأرض تحدث تألقا ً في اتجاه الضوء القادم من النجم ، أما التغييرات التي تحدث في تألق قوة أو شدة الضوء القادم إلينا فسببها تركيب الطبقة الأولى من الغلاف الجوي للأرض والتي تعرف باسم (( التروبوسفير )) والتي تمتد حتى ارتفاع 12 كم حيث الرياح الدائمة والسحب والغبار والعالق ، ولذلك فهي منطقة موصلة للحرارة وناقله له على سطح الأرض .

 

والتشتت الضوئي Ligh Scattering من أسباب ظاهرة التألق حيث يتوزع الضوء في اتجاهات مختلفة بسبب الجسيمات الصغيرة ، ويعرف تشتت ضوء الشمس بسبب الجسيمات الصغيرة في الطبقات العليا للغلاف الجوي باسم (( تشتت رايلي )) حيث تشتت الموجات الضوئية الزرقاء القصيرة الموجة فلا تصل إلينا ، ولذلك تبدو السماء زرقاء بالنسبة لنا على سطح الأرض ، كما تبدو السماء سوداء اللون داكنة على سطح القمر لأنه غلاف جوي، ولذلك فإن جميع الموجات الضوئية القادمة من الشمس تصل إلى سطح القمر دون أن يحدث لها تشتت ، وما يصلنا على سطح الأرض هي الموجات الحمراء طويلة الموجة التي تخترق هذه الجسيمات الصغيرة دون تشتت ولكن قد تلاحظ هذه الموجات الحمراء عند غروب الشمس في مستوى الأفق ، حيث تنعكس هذه الموجات على السحب فتظهر لنا حمراء اللون ، أما بالنسبة للجسيمات الكبيرة فإن التشتت يصعب معالجته عند الرصد ، ويعتمد على طول الموجة الضوئية . وهناك حسابات رياضية خاصة لذلك ، حيث أن قوة التشتت الضوئي تزداد كلما صغرت أطوال الموجات الضوئية طبقا ً لقانون خاص يؤخذ فيه معامل التشتت ويحدث التشتت الضوئي أيضا ً بسبب البلازما Plasma وهي الغازات التي تأينت بالكامل في درجة حرارة عالية ، أو اكتساب بعض منها ليس في تركيب الذرة أصلا ً ، ويحدث تأين الغازات في درجات حرارة عالية حيث يمكن أن يتم التأين باصطدام الجسيمات أو بامتصاص كم ضوئي يظهر على هيئة إشعاع ضوئي عند هدم التأين ، وكلما زادت درجة التأين – أي نسبة الذرات المتأينة – زادت نسبة الإليكترونات الحرة التي تتسبب في ظاهرة التشتت الضوئي ، ومن م التألق .

 

كما يحدث التألق بسبب ظاهرة الإثارة الضوئية Photo-Excitation التي تحدث بسبب امتصاص ذرة الهيدروجين في السحب الغازية أو في طبقات الجو العليا للضوء – كم ضوئي أي فوتون – والإثارة بالنسبة للذرة تحدث أما بالتصادم بين الجسيمات أو امتصاص كم ضوئي ، وفي الحالة الأخيرة تكتسب الذرة طاقة أعلى ، حيث ينتقل الإليكترون السالب الذي يدور حول النواة – البروتون الموجب في حالة ذرة الهيدروجين – من مستوى مداره إلى مدار أعلى حول النواة حيث يدور بسرعة أكبر ، ولكن الطاقة الممتصة ليست كافية لأن تجعل الإليكترون ينفصل تماما ً عن النواة بالتأين فيظل في مداره الجديد الأعلى قلقا ً وغير مستقر تماما ً لجزء من مائة مليون جزء من الثانية ، حيث يعود الإليكترون مرة أخرى إلى مداره الطبيعي الأدنى ، وخلال ذلك يطلق شعاعا ً ضوئيا ً يسمى (( شعاع الإثارة )) قوته تساوي تماما ً قوة الكم الضوئي أو الفوتون الذي امتصته الذرة منذ البداية ، وظاهرة الإثارة الضوئية تحدث في طبقات الجو العليا للأرض ، أو الغلاف الجوي للنجوم ، أو في السحب الغازية مابين المجرات أو النجوم ، وتسبب في ظاهرة التألق عند تصادف مرور الموجات الضوئية القادمة إلينا من الأجسام السماوية أثناء حدوثها .

 

 

يتبع

 

تحياتي

وشكرا ً

[فاطمة 0]

بسم الله الرحمن الرحيم

 

الاستقطاب Polarization فيحدث للموجات الضوئية بسبب تأثيرها بمجال مغناطيسي قوي أو كهرومغناطيسي حيث يتجه الضوء نحو ناحية منفصلة عن الناحية الأخرى ، ويتسبب ذلك في تشتت الضوء ، وخاصة عند مرورها على جسيمات مشحونة ، أو خلال سحب ساخنة من الغازات المتأينة فنجد أن أضواء النجوم القادمة إلينا تتهجه إلى جانب أكثر من الجانب الآخر ، لهذا السبب.

 

والاستبعاد Extinction يؤثر أيضا ً على ضوء النجوم والمجرات القادمة إلينا ، حيث تضعف قوة الضوء بالتشتت أو التداخل ، خاصة ما يحدث للموجات الضوئية عند مرورها بالغلاف الجوي للأرض بسبب جزئيات الغبار العالق قرب سطح الأرض ، وهناك جداول خاصة بقيمة الخفوت الذي يحدث للضوء عند مروره على هذه الطبقات المعتمة من الغلاف الجوي يجب أخذها في الاعتبار ، حيث تضاف قيمتها عند قياس قوة اللمعان الظاهري أو المطلق وتتدرج قيمة الاستبعاد البصري في الجدول بالنسبة لزاوية الرصد الفلكي نفسه مابين الوضع الأفقي وحتى الوضع الرئيسي ، حيث يضاف فرق اللمعان بالمقدار في الجدول إلى القياسات الموقعة بالرصد الفلكي وطبقا ً لزاوية الرصد .

 

كما أن الامتصاص Absorption يؤثر أيضا ً على التألق حيث إن قوة اللمعان تضعف إلى حد مابسبب مرور الإشعاعات والموجات الضوئية خلال طبقة غازية كثيفة سواء في الطبقات العليا للأرض أو غازات ومادة مابين النجوم والمجرات ، وتتحول الطاقة الضوئية – الكم الضوئي الذي تم امتصاصه – إلى طاقة حرارية أو طاقة تأين أو طاقة إثارة للذرات المكونة للسحب الغازية ، وأغلبها من الهيدروجين ، ولكن الإشعاع لايتحول إلى طاقة أخرى وإنما يتم تشتته فقط وفي اتجاهات مختلفة تظهر واضحة في الراديو – تليسكوب .

وهناك قوانين خاصة لذلك لحساب معامل الامتصاص طبقا ًلأطوال الموجات القادمة إلينا ، ويجب إضافتها لقياسات عمليات الرصد الفلكي حتى يمكن معرفة قوة اللمعان الظاهري والمطلق – الحقيق للنجم .

 

وظاهرة التلوين Reddening تتسبب أيضا ً في التألق حيث إن شدة اللمعان لضوء الجسم السماوي تتغير أيضا ً بسبب الامتصاص الذي يحدث غالبا ً في غبار مابين النجوم – وليس الغازات – وهو ما يعرف باسم الاستبعاد أو الامتصاص الانتخابي ، أي إن الامتصاص أو الاستبعاد يختلف في قوته طبقا ً لأطوال موجات الضوء القادم إلينا . وهناك قانون خاص يحدد العلاقة بين اللون أو طول الموجة وحجم جسيمات الفوتونات الضوئية ، والتي تقوم بحمل الطاقة الضوئية من النجم إلينا .

 

أما التألق الراديوي Radio- Scintillation الذي يحدث للراديو – تليسكوب فيحدث بسبب اختراق الإشعاعات القادمة من الأجسام السماوية لطبقة ذات كثافة عالية من الجسيمات الحرة المشحونة ، وهي الطبقة الثالثة ((الأيونوسفير )) من طبقات الغلاف الجوي والتي تبدأ من ارتفاع 80 كم وتمتد حتى ارتفاع 650 كم ، ولذلك تتغير قوة الإشعاع القادم وكذلك اتجاهه من جانب عن الآخر ، كما يحدث التألق الراديوي أيضا ً بسبب مرور الإشعاعات في غاز مابين الكواكب داخل المجموعة الشمسية أو غاز مابين النجوم في مسارها البعيد ، لوجود إليكترونات حرة ذات كثافات متباينة في هذه الغازات تؤثر على الإشعاعات أو الموجات الضوئية التي تمر بها ، والتألق البصري أو الراديوي يمثل مشكلة كبرى عند القيام بعمليات الرصد الفلكية ، إذ يضع حدا ً لقوة التليسكوب كما يحد من عمليات تكبير الصورة لمزيد من التفاصيل حتى بالنسبة للكواكب أو القمر أو الشحن ، التي ليس لها تألق بالعين المجرد ، ولكن عند استخدام التليسكوبات يظهر تأثير التألق في عدم وضوح الصور الملتقطة .

 

راجع : موسوعة علم الفضاء الجزء الأول ، تأليف الدكتور جلال عبد الفتاح .

 

تحياتي

وشكرا ً

 

[غيمة مطر 0]

موضوع قيم حقا