مكاننا في الفضاء

انظر إلى الأعلى في ليلة صافية وكل نجمة يمكنك أن ترى بعيونك الخاصة تنتمي لمجرة واحدة، درب التبانة. أنت تقف على كرة صخرية دوّارة، تدور حول نجمة عادية من بين بلايين النجوم. هذا الدرس يكتشف بالضبط أين.

كل نجم يمكنك أن ترى بعينيك الخاصتين ينتمي إلى درب التبانة.

انظر

قف بالخارج في ليلة صافية الأرض تحت أقدامك هي جزء من كرة صخرية بعرض 12,742 كيلومتر. تلك الكرة، الأرض، تدور مرة واحدة في اليوم وتسبق حول نجم، الشمس، مرة كل سنة.

الشمس كبيرة جداً لدرجة أن حوالي 1.3 مليون كوكب من الكواكب الأرضية يمكن أن تدخل داخلها. وهو ثقيل جدا بحيث أنه يحمل كل كتلة كل شيء تقريبا يدور حوله: الكواكب والأقمار والكواكب القزمة والكويكبات والمذنبات. معًا، الشمس وكل شيء تحتفظ به جاذبيتها هو نظام شمسي.

في الرسم أعلاه، النقطة الصفراء في المنتصف هي الشمس. اضغط على Play وشاهدي الكواكب تتحرك. كلما اقترب الكوكب من الشمس، كلما زاد سرعته في الدوران:

• الزئبق يستغرق 88 يوما.
• الأرض يستغرق سنة واحدة.
• نبتونأبعد الكواكب، يستغرق حوالي 165 سنة.

نظامنا الشمسي هو واحد من بلايين الأنظمة النجمية في حلقة عملاقة من النجوم تسمى الحلقة الدائرية. درب التبانة. في ليلة مظلمة جداً يمكنك رؤيتها كشريط ضئيل من الضوء عبر السماء. كل نجمة يمكنك أن ترى بعيونك الخاصة تنتمي إليها

فهمت

المسافات في الفضاء كبيرة جداً لدرجة أن الكيلومترات تصبح غير مريحة، لذا يستخدم الفلكيون مسافات أكبر.

الوحدة الفلكية (au) هو تقريبا متوسط المسافة بين الأرض والشمس. وبما أن 2012 له قيمة دقيقة: 149,597,870,700 متر، حوالي 149.6 مليون كيلومتر. وبذلك، يصبح من السهل تصور النظام الشمسي:

العالم	متوسط المسافة من الشمس
الزئبق	0.39 في المائة
الأرض	1.00 أو
المشتري	5.2 إلى
نبتون	30.1 في المائة

الوقت الضوئي هو الوقت الذي يحتاجه الضوء لتغطية مسافة. يتحرك الضوء بسرعة 299,792 كم في الثانية، لذا:

الزمن = المسافة ÷ سرعة الضوء

بالنسبة لـ 1 AU: 149,597,871 كم ÷ 299,792 كم/ث ≈ 499 ثانية، أو 8 دقائق و19 ثانية. عندما تنظر إلى الشمس (لا تنظر إليها أبداً مباشرة، فهي تلحق الضرر بعينيك)، ترى ضوءاً غادرها قبل ثماني دقائق تقريباً. يستغرق ضوء الشمس أكثر من أربع ساعات للوصول إلى نبتون.

The light-year هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة: حوالي 9.46 تريليون كيلومتر، أو 63,241 AU. ويبعد أقرب نجم بعد الشمس، بروكسيما سنتور، حوالي 4.2 سنة ضوئية. يبلغ طول مجرة درب التبانة حوالي 100,000 سنة ضوئية.

الماجستير

وكان يجري قياس النقطة المطلقة: فهي كانت تُعرف من خلال ثابت الجاذبية الغاوسي، وبالتالي كان طولها بالأمتار كمية يتعين على الفلكيين تحديدها. وقد أدى رصد الزهرة بالرادار وتعقب المركبات الفضائية في أواخر القرن العشرين إلى تضييق هذا المدى إلى أمتار قليلة. في عام 2012، جعله الاتحاد الفلكي الدولي رقمًا ثابتًا (القرار B2)، وبالتالي أصبحت الوحدة الفلكية الآن وحدة بحتة، مثل المتر.

ما نقيسه بالفعل بدقة كبيرة اليوم هو بارامترات الجاذبية الشمسية، GM☉ = 1.32712440041 × 10²⁰ m³ s⁻²، من حركة الكواكب والمركبات الفضائية. المنتج G × M معروف بشكل أفضل بكثير من G أو M وحدها، لأن G هو واحد من أقل الثوابت معرفة بدقة في الفيزياء. وهذا هو السبب في أن الميكانيكا المدارية تعمل مع μ = GM طوال الوقت ، كما سترون في مسار النافيغاتور .

وهناك نتيجتان عمليتان:

1. مسافة الأرض ليست ثابتة مدار الأرض له انحراف مركزي يبلغ حوالي 0.0167، لذلك تتراوح مسافة من الشمس من حوالي 147.1 مليون كيلومتر (أوائل كانون الثاني/يناير، نقطة الحضيض) إلى 152.1 مليون كيلومتر (أوائل تموز/يوليه، نقطة البعد). الفصول لا تسببها هذه العوامل: كانون الثاني/يناير هو شهر الشتاء في نصف الكرة الشمالي. السبب الحقيقي مغطى في درس الفصول.
2. الوقت الضوئي هو حد هندسي حقيقي. ويستغرق إرسال أمر لاسلكي إلى مركبة فضائية على المريخ ما بين 3 و22 دقيقة في الاتجاه الواحد، حسب موقع الكوكبين في مداريهما. ويجب أن تكون المركبات الفضائية البعيدة قادرة على التصرف بمفردها.