آسمان بالای سرمان رازهای نادیده و کشف نشده زیادی دارد و دانشمندان در تلاشند تا اطلاعات بیشتری از منظومه شمسی و کیهان ارائه دهند.
یکی از جذاب‌ترین بخش‌های علم مربوط به نجوم و ستارگان است که انگار در دنیایی غیرقابل دسترس ما قرار دارند. آسمان بالای سرمان رازهای نادیده و کشف نشده زیادی دارد و دانشمندان در تلاشند تا اطلاعات بیشتری از منظومه شمسی و کیهان ارائه دهند. در این گزارش به تعدادی از این رموز کشف شده می‌پردازیم.
چرا ستاره‌ها چشمک می‌زنند؟
نوسانات موجود در اتمسفر باعث شکست نور حاصل از ستارگان می‌شود و این گونه به نظر می‌رسد که ستاره‌ها در حال چشمک زدن هستند.
تنها ستاره نزدیک به سیاره زمین خورشید است؛ بنابراین تمام ستارگان، به جز خورشید، در فاصله بسیار زیادی از سیاره ما قرار گرفته‌اند و مانند نقطه‌ای نورانی دیده می‌شوند. وقتی به آسمان نگاه می‌کنید و یک ستاره می‌بینید، تلاطم موجود در اتمسفر باعث شکسته شدن نور ساطع‌شده از آن ستاره در جهات مختلف می‌شود. این امر باعث می‌شود درخشندگی و موقعیت ستاره به چشم انسان تغییر کند و طوری به نظر برسد که گویی ستاره چشمک می‌زند.
شکست نور یک پدیده نورشناسی است که در آن نور رسیده از یک منبع نورانی مانند لامپ، خورشید و ستاره به دلیل تغییر سرعت در دو محیط با ضریب شکست متفاوت تغییر مسیر می‌دهد. هنگامی که شخص به این نور نگاه می‌کند گویی که نور دچار شکست شده است. سرعت نور در محیط‌های شفاف مختلف یکسان نیست، بیشترین سرعت آن در خلأ بوده که برابر ۲۹۹٬۷۹۲٬۴۵۸ متر بر ثانیه (نزدیک ۳۰۰٫۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه) است.
در محیط‌های دیگر مثل آب و شیشه سرعت نور کمتر از این مقدار است؛ بنابراین هنگامی که محیط حرکت نور از نظر غلظت تغییر می‌کند سرعت آن نیز تغییر و با افزایش غلظت سرعت کاهش پیدا می‌کند و برعکس. به این ترتیب علت شکست نور تغییر سرعت آن هنگام وارد شدن به محیط شفاف دوم است. با ورود نور از محیط رقیق به غلیظ (هوا به آب)، با فرض بر این که یک خط عمود بر روی مرز آب و هوا که یک طرف آن در آب و طرف دیگر در هواست، نور به خط عمود نزدیک‌تر می‌شود و برعکس از محیط غلیظ به رقیق باشد (شیشه به هوا) از خط عمود دور‌تر می‌شود و اگر نور مستقیم بتابد شکستی رخ نمی‌دهد.
آسمان سیارات فراخورشیدی چه رنگی است؟
عوامل بسیاری در رنگ آسمان یک سیاره دخیل هستند. این عوامل باعث می‌شوند که رنگ آسمان در سیاره ما اغلب آبی، اما در مریخ اغلب سرخ باشد.
رنگ آسمان در یک سیاره به عوامل زیادی از جمله فشار، تراکم و ترکیبات شیمیایی اتمسفر آن سیاره بستگی دارد. حضور یا عدم ذرات گردوغبار، بخار و ابر، طیف ستاره اصلی سیاره، اندازه، ترکیب، رنگ و حتی زیست‌شناسی سیاره از دیگر عوامل موثر در رنگ آسمان در یک سیاره فراخورشیدی به شمار می‌روند. سیارات فراخورشیدی به سیاراتی گفته می‌شود که به دور ستاره‌ای به جز خورشید می‌چرخند.
روی سیاره زمین آسمان غالباً آبی است، اما در هنگام طلوع و غروب خورشید به رنگ نارنجی یا قرمز نیز درمی‌آید. در مریخ وضعیت برعکس زمین است، یعنی آسمان غالباً به رنگ نارجی و قرمز بوده و در هنگام طلوع و غروب خورشید به رنگ آبی درمی‌آید. این تفاوت به دلیل ترکیبات و گاز‌های پراکنده در اتمسفر و نحوه جذب نور خورشید توسط آنهاست. پراکندگی ترکیبات اساسی‌ترین عامل در اتمسفر به شمار می‌رود، از آنجایی که مولکول‌ها طول موج کوتاه را به بهترین شکل پراکنده می‌کنند، در نتیجه رنگ بیشتر آسمان‌ها آبی است.
وجود مقدار زیادی گردوغبار در اتمسفر رنگ آسمان را روشن‌تر و گاه قرمز می‌کند. رنگ قرمز آسمان مریخ به دلیل وجود ذرات گردوغبار اکسید آهن در اتمسفر آن است. اتمسفر‌های دارای فشار بالا که بسیار سبک‌تر از اتمسفر‌های دارای فشار پایین هستند و می‌توانند به رنگ زرد یا سفید درآیند. باتوجه به تعداد زیاد عوامل دخیل در رنگ آسمان یک سیاره، ممکن است آسمان سیارات فراخورشیدی به هر رنگی از آبی، فیروزه‌ای و سبز گرفته تا بنفش، قهوه‌ای و نارنجی باشد.
وزن ستارگان چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟
ستارگان در فاصله بسیاری دوری از سیاره زمین قرار دارند با این حال دانشمندان موفق به کشف روش‌های متنوعی برای اندازه‌گیری وزن این اجرام آسمانی شده‌اند.
ستارگان برای انسان‌های روی زمین نقاط کوچک و درخشنده‌ای در آسمان به شمار می‌روند، اما درواقع هر ستاره جسمی فوق‌العاده بزرگ از جنس گاز‌های فوق‌العاده داغ است؛ بنابراین سوال اینجاست که بشر چگونه می‌تواند وزن این اجرام آسمانی را از راه دور اندازه‌گیری کند؟
یکی از روش‌های محاسبه وزن یک ستاره کشف ارتباط میان جرم ستاره و قدرت گرانشی است که تولید می‌کند. در ستارگان دارای سیارات، قدرت گرانش مشخص می‌کند که یک سیاره با چه سرعتی چرخش در مدار را کامل می‌کند. سپس با استفاده از قانون گرانش نیوتن می‌توان جرم ستاره را محاسبه کرد. روش مشابهی برای اندازه‌گیری جرم سیستم ستارگان دوگانه (دو ستاره که به دور یکدیگر می‌چرخند) استفاده می‌شود.
محاسبه ستارگان منفرد دشوارتر است، اما این امر نیز با روش‌های خاصی امکان‌پذیر است. متخصصان حوزه اخترفیزیک ارتباطی موفق به کشف ارتباطی میان توان خروجی یک ستاره و جرم آن شده‌اند، بدین‌ترتیب با محاسبه درخشندگی یک ستاره می‌توان وزن آن را به صورت تقریبی به دست آورد.
یک روش دیگر برای اندازه‌گیری جرم ستارگان، محاسبه اثرات ظریف گرانش بر نور است. براساس نظریه گرانش اینشتین، جرم با تحریف بستر فضا زمان باعث ایجاد گرانش می‌شود. این امر بر اشعه‌های نوری که از نزدیکی اجرام عبور می‌کنند، اثر گذاشته و مانع از عبور مستقیم آنها می‌شود. در سال ۲۰۰۴ یک تیم از ستاره‌شناسان آمریکایی با استفاده از نظریه اینشتین انحرافات نوری یک ستاره سرخ کوچک که در هزار و ۸۰۰ سال نوری با زمین فاصله داشت را شناسایی کردند.
فضا چه رنگی است؟
باور عموم بر این است که فضا سفید رنگ است چراکه ستارگان بسیاری در کهکشان‌ها وجود دارند، اما درواقع جهان هستی رنگی تیره دارد.
اگر تمام نور‌های ساطع‌شده از کهکشان‌ها، ستاره‌های درون آنها، ابر‌های گازی و گردوغباری در کیهان را در نظر بگیرید، درنهایت به رنگی نزدیک به سفید می‌رسید که کمی رنگ بژ نیز در آن دیده می‌شود.
این رنگ بژ در کل آسمان رقیق شده و تقریباً سیاه رنگ به نظر می‌رسد. با توجه به عظمت جهان هستی و فراوانی ستارگان، تعجب‌آور است که آسمان سفید روشن نیست. این امر به این دلیل است که جهان عمر محدودی دارد، بنابراین نور ستارگان دوردست هنوز به ما نرسیده است.
