Skip to main content
Global

1.4: الأرقام في علم الفلك

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    197549

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    في علم الفلك، نتعامل مع المسافات على مقياس ربما لم تفكر فيه من قبل، بأرقام أكبر من أي مقياس قد تواجهه. نعتمد نهجين يجعلان التعامل مع الأرقام الفلكية أسهل قليلاً. أولاً، نستخدم نظامًا لكتابة الأعداد الكبيرة والصغيرة يسمى الترميز العلمي (أو أحيانًا تدوين قوى العشرة). هذا النظام جذاب للغاية لأنه يزيل العديد من الأصفار التي قد تبدو مربكة للقارئ. في الترميز العلمي، إذا كنت تريد كتابة رقم مثل 500,000,000، فإنك تعبر عنه كـ\(5 × 10^8\). يتتبع الرقم الصغير المرتفع بعد الرقم 10، والذي يُطلق عليه الأس، عدد الأماكن التي كان علينا فيها نقل النقطة العشرية إلى اليسار لتحويل 500,000,000 إلى 5. إذا كنت تواجه هذا النظام لأول مرة أو ترغب في تجديد المعلومات، نقترح عليك إلقاء نظرة على الملحق C والمثال\(\PageIndex{1}\) لمزيد من المعلومات. الطريقة الثانية التي نحاول بها إبقاء الأرقام بسيطة هي استخدام مجموعة متسقة من الوحدات - النظام الدولي المتري للوحدات، أو SI (من النظام الفرنسي الدولي للوحدة). تم تلخيص النظام المتري في الملحق D (انظر المثال\(\PageIndex{2}\)).

    شاهد هذه الرسوم المتحركة المختصرة لـ PBS التي تشرح كيفية عمل الترميز العلمي وسبب فائدته.

    الوحدة الشائعة التي يستخدمها علماء الفلك لوصف المسافات في الكون هي السنة الضوئية، وهي المسافة التي يقطعها الضوء خلال عام واحد. نظرًا لأن الضوء ينتقل دائمًا بنفس السرعة، ولأن سرعته تبين أنها أسرع سرعة ممكنة في الكون، فإنه يمثل معيارًا جيدًا لتتبع المسافات. قد تشعر بالارتباك لأن «السنة الضوئية» تبدو وكأنها تعني أننا نقيس الوقت، ولكن هذا المزيج من الوقت والمسافة شائع في الحياة اليومية أيضًا. على سبيل المثال، عندما يسأل صديقك عن مكان السينما، قد تقول «حوالي 20 دقيقة من وسط المدينة».

    إذن، كم عدد الكيلومترات الموجودة في السنة الضوئية؟ ينتقل الضوء بوتيرة مذهلة تبلغ\(3 × 10^5\) كيلومترات في الثانية (km/s)، مما يجعل السنة الضوئية\(9.46 × 10^{12}\) كيلومترات. قد تعتقد أن مثل هذه الوحدة الكبيرة ستصل إلى أقرب نجم بسهولة، لكن النجوم بعيدة أكثر بكثير مما قد تقودنا خيالنا إلى تصديقه. حتى أقرب نجم يبعد 4.3 سنة ضوئية - أكثر من 40 تريليون كيلومتر. تقع النجوم الأخرى المرئية للعين المجردة على بعد مئات الآلاف من السنين الضوئية (الشكل\(\PageIndex{1}\)).

    بديل
    شخصية\(\PageIndex{1}\) أوريون نيبولا. تقع هذه السحابة الجميلة من المواد الخام الكونية (الغاز والغبار الذي تصنع منه النجوم والكواكب الجديدة) والتي تسمى Orion Nebula على بعد حوالي 1400 سنة ضوئية. هذه مسافة\(1.34 × 10^16\) كيلومترات تقريبًا - رقم كبير جدًا. يتم إضاءة الغاز والغبار في هذه المنطقة من خلال الضوء المكثف من عدد قليل من النجوم المراهقين النشيطين للغاية.
    مثال\(\PageIndex{1}\): الترميز العلمي

    في عام 2015، بلغ صافي ثروة أغنى إنسان على كوكبنا 79.2 مليار دولار. قد يقول البعض أن هذا مبلغ فلكي من المال. عبّر عن هذا المقدار بالتدوين العلمي.

    الحل

    يمكن كتابة 79.2 مليار دولار 79,200,000,000 دولار. يتم التعبير عنها بالتدوين العلمي\(\$7.92 × 10^{10}\).

    مثال\(\PageIndex{2}\): التعرف على السنة الضوئية

    كم عدد الكيلومترات الموجودة في السنة الضوئية؟

    الحل

    ينتقل الضوء إلى\(3 \times 10^5 \text{ km}\) الداخل\(1\text{ s}\). لذلك، دعونا نحسب المدى الذي سيصل إليه الأمر في السنة:

    • هناك\(60 (6 \times 10^1)\text{ s}\) في الداخل\(1\text{ min}\)،\(6 \times 10^1 \text{ min}\) وفي الداخل\(1\text{ h}\).
    • اضرب هذه معًا وستجد أنها موجودة\(3.6 \times 10^3\text{ s/h}\).
    • وبالتالي، أغطية خفيفة\(3 \times 10^5\text{ km/s } \times 3.6 \times 103\text{ s/h } = 1.08 \times 109 \text{ km/h}\).
    • هناك 24 أو\(2.4 \times 10^1 \text{ h}\) في اليوم،\(365.25 (3.65 \times 10^2)\text{ days}\) وفي الداخل\(1\text{ y}\).
    • نتاج هذين الرقمين هو\(8.77 \times 10^3\text{ h/y}\).
    • ضرب هذا\(1.08 \times 10^9\text{ km/h}\) بالعطاء\(9.46 \times 10^{12}\text{ km/light-year}\).

    هذا ما يقرب من 10,000 مليون كيلومتر يغطيه الضوء في السنة. لمساعدتك على تخيل طول هذه المسافة، سنذكر أن سلسلة طولها سنة ضوئية واحدة يمكن أن تناسب محيط الأرض 236 مليون مرة.