Read on Twitter
هل تساءلت كيف يمكن لنا معرفة كل المعلومات عن النجوم من حرارة و تركيب و كثافة ونحن لم نرصد سوى ضوئها في السماء؟
في هذا السلسلة سأقوم بتبسيط الطريقة العلمية لواحدة من أهم أدوات العلوم و بالأخص علم الفلك ،فنسمع ماذا يحكي لنا هذا الضوء عن الكون و الكثير من الفيزياء و الفلك.
في هذا السلسلة سأقوم بتبسيط الطريقة العلمية لواحدة من أهم أدوات العلوم و بالأخص علم الفلك ،فنسمع ماذا يحكي لنا هذا الضوء عن الكون و الكثير من الفيزياء و الفلك.
في القرن التاسع عشر قال الفيلسوف الفرنسي Auguste Comte بأننا لن نتمكن من معرفة مكونات النجوم أبدا مهما فعلنا و ذلك بسبب بعدها السحيق عنا.
حتى وصلنا لأداة تسمى
التحليل الطيفي - Spectroscopy
لتثبت خطأ الفيلسوف وتفتح لنا آفاق الكون و تقرّب الينا النجوم
حتى وصلنا لأداة تسمى
التحليل الطيفي - Spectroscopy
لتثبت خطأ الفيلسوف وتفتح لنا آفاق الكون و تقرّب الينا النجوم
كبداية، أحد مفاهيم الضوء انه عبارة عن موجة كهرومغناطيسية، و عند تحليل الموجة الكهرومغناطيسية نراها تنقسم حسب الطول الموجي .. من أشعة جاما و مرورا بالأشعة السينية و الطيف المرئي و انتهاءً بأطول الموجات وهي الراديوية
و نلاحظ ان الضوء المرئي يشغل حيز بسيييط جدا من هذه الحزمة.
و نلاحظ ان الضوء المرئي يشغل حيز بسيييط جدا من هذه الحزمة.
ماهو التحليل الطيفي؟
ببساطة هو تفاعل الضوء مع المادة
و في علم الفلك ، يقوم التحليل الطيفي بتحليل الضوء القادم من الاجرام السماوية بعد ان يمر في المواد (مثل الغازات) و يقطع هذه المسافات حتى يصل الينا.
ببساطة هو تفاعل الضوء مع المادة
و في علم الفلك ، يقوم التحليل الطيفي بتحليل الضوء القادم من الاجرام السماوية بعد ان يمر في المواد (مثل الغازات) و يقطع هذه المسافات حتى يصل الينا.
هناك ٣ أنواع للتحليل
١- الطيف المستمر continues spectrum :
و هو تحليل الضوء القادم من جسم حار ذو كثافة عالية، فعتد تحليله نحصل على مثل الطيف الموجود بالصورة
مثال ذلك التنجستين في لمبة الانارة
١- الطيف المستمر continues spectrum :
و هو تحليل الضوء القادم من جسم حار ذو كثافة عالية، فعتد تحليله نحصل على مثل الطيف الموجود بالصورة
مثال ذلك التنجستين في لمبة الانارة
٢- طيف الخط المنبعث emission line spectrum:
تحليل الضوء القادم من سحابة حارة ذات كثافة منخفضة
مثال ذلك السدم
تحليل الضوء القادم من سحابة حارة ذات كثافة منخفضة
مثال ذلك السدم
٣- الطيف الممتص absorption spectrum:
تحليل الضوء القادم من جسم حار و مروره بسحابة ذات كثافة منخفضة
حسب قوانين كيرشوف، عندما يصدر ضوء من جسم حار و يمر بسحابة باردة نسبيا ، فان الذرات بداخل السحابة قادرة على امتصاص بعض الألوان (الأطوال الموجية) و يصل الينا ما تبقى من هذا الضوء.
تحليل الضوء القادم من جسم حار و مروره بسحابة ذات كثافة منخفضة
حسب قوانين كيرشوف، عندما يصدر ضوء من جسم حار و يمر بسحابة باردة نسبيا ، فان الذرات بداخل السحابة قادرة على امتصاص بعض الألوان (الأطوال الموجية) و يصل الينا ما تبقى من هذا الضوء.
الخبر المهم انه النجوم بما فيهم شمسنا دائما نستقبل منهم النوع الثالث من الطيف و هو الطيف الممتص.
فعلى الرغم من ان الحرارة الداخلية للنجوم عالية جدا ، الا ان الغلاف الخارجي لها بارد نسبيا فبالتالي ينطبق عليها النوع الثالث من الطيف الذي نستقبله
فعلى الرغم من ان الحرارة الداخلية للنجوم عالية جدا ، الا ان الغلاف الخارجي لها بارد نسبيا فبالتالي ينطبق عليها النوع الثالث من الطيف الذي نستقبله
الشيئ المهم الاخر الذي يحب معرفته هو
المركبات الكيميائية للغازات
عند دراسة الطيف المنبعث من الغازات بعد استثارتها نحصل على ألوان(أطوال موجية) مميزة لكل غاز.
و هذه الانبعاثات مثل البصمة عند الانسان ، فهي مميزة فريدة لكل غاز عن الآخر مثل الصورة.
المركبات الكيميائية للغازات
عند دراسة الطيف المنبعث من الغازات بعد استثارتها نحصل على ألوان(أطوال موجية) مميزة لكل غاز.
و هذه الانبعاثات مثل البصمة عند الانسان ، فهي مميزة فريدة لكل غاز عن الآخر مثل الصورة.
الآن ، كيف يمكن لما سبق ان يعرفنا بحرارة و كثافة و مركبات النجوم؟
* مركبات النجم
عند تحليل الضواء القادم من الشمس نحصل على مثل هذه الصورة، حيث الخطوط السوداء تمثل أطوال موجية معينة، و لأننا نعلم الطول الموجي لكل غاز يمكننا معرفة المكونات الداخلية للشمس.
* مركبات النجم
عند تحليل الضواء القادم من الشمس نحصل على مثل هذه الصورة، حيث الخطوط السوداء تمثل أطوال موجية معينة، و لأننا نعلم الطول الموجي لكل غاز يمكننا معرفة المكونات الداخلية للشمس.
بنفس الطريقة، عندما نرصد السدم الخلابة في الكون و نحلل الضوء القادم منها يمكننا معرفة مكونات السديم فنلاحظ التالي:
عبارة عن الكبريت
نتيروجين و هايدروجين
الأوكسجين
عبارة عن الكبريتنتيروجين و هايدروجين الأوكسجين
* كيف نعرف حرارة النجم
عند تحليل الضوء القادم من النجم ، فشدة الاضاءةالتي يتم رصدها ليست متساوية في كل الأطوال الموجية بل تختلف من طول موجي الى اخر
و هذا مثال لتوزيع شدة الاشعاع للشمس. فنلاحظ كل انواع الموجات موجودة و لكن بشدة مختلفة
عند تحليل الضوء القادم من النجم ، فشدة الاضاءةالتي يتم رصدها ليست متساوية في كل الأطوال الموجية بل تختلف من طول موجي الى اخر
و هذا مثال لتوزيع شدة الاشعاع للشمس. فنلاحظ كل انواع الموجات موجودة و لكن بشدة مختلفة
بناء على ما سبق، نستطيع الآن استخدام wien's law لحساب درجة الحرارة مباشرة.
درجة الحرارة = 0.00289/الطول الموجي لأعلى شدة اضاءة
في حالة الشمس الطول الموجي الأعلى شدة = 501.7 nm
و بالتعويض البسيط نحصل على
درجة حرارة الشمس = 5776
درجة الحرارة = 0.00289/الطول الموجي لأعلى شدة اضاءة
في حالة الشمس الطول الموجي الأعلى شدة = 501.7 nm
و بالتعويض البسيط نحصل على
درجة حرارة الشمس = 5776
ومن هنا نستطيع ايضا تصنيف النجوم في هذا الكون حسب حرارتها.
مثلا النجوم
M= الحمراء 2400 الى 3700 كلفن
K=البرتقالية 3700 الى 5200 كلفن
G=الصفراء 5200 الى 6000 كلفن
A=البيضاء 7500 الى 10000 كلفن
O=الزرقاء ( أي نجم أعلى من 30000 كلفن)
مثلا النجوم
M= الحمراء 2400 الى 3700 كلفن
K=البرتقالية 3700 الى 5200 كلفن
G=الصفراء 5200 الى 6000 كلفن
A=البيضاء 7500 الى 10000 كلفن
O=الزرقاء ( أي نجم أعلى من 30000 كلفن)
*مستوى كثافة النجم
الصورة تبين مقارنة للضوء القادم من نجمين قريبين من بعض بدرجة الحرارة ولكن مختلفين بالكثافة، بين نجم قزم أبيض (كثافة عالية جدا) مع نجم عملاق أزرق (كثافة منخفضة)
نلاحظ في القزم الأبيض ان الخطوط ثخينة نوعا ما و هذا بسبب التصادمات الناتجة من الكثافة العالية
الصورة تبين مقارنة للضوء القادم من نجمين قريبين من بعض بدرجة الحرارة ولكن مختلفين بالكثافة، بين نجم قزم أبيض (كثافة عالية جدا) مع نجم عملاق أزرق (كثافة منخفضة)
نلاحظ في القزم الأبيض ان الخطوط ثخينة نوعا ما و هذا بسبب التصادمات الناتجة من الكثافة العالية
بينما في العملاق الأزرق نلاحظ الخطوط رفيعة و دقيقة أكثر و هذا يدل على تصادمات اقل للذرات مما يعني مستويات كثافة اقل في النجم.
التحليل الطيفي ليس مقتصر على علوم الفلك و الفيزياء بل يمتد للكيمياء حيث يتم الاستفادة منه لفهم طبيعة و تركيب المركبات الطبيعية و غيره من العلوم
و بذلك نرى ان آفاق كثيرة فتحت للانسان لفهم هذا الكون بمجرد فهمنا لطبيعة الضوء و القدرة على تحليله حتى و ان كان قادم من النجوم.
انتهى.
و بذلك نرى ان آفاق كثيرة فتحت للانسان لفهم هذا الكون بمجرد فهمنا لطبيعة الضوء و القدرة على تحليله حتى و ان كان قادم من النجوم.
انتهى.
