1-غلامحسین رستگارنسب، 2-دکتر چاتیف کونجایا، 3-هنده مجدی، 4-دکتر زهرا ارزجانی، -5 منصوره بنازاده
1، مدیر پژوهش سرای محمدبن زکریای رازی آموزش و پرورش ناحیه یک شهر ری
2، استاد نجوم و عضو هیئت علمی علوم طبیعی و ریاضی انستیتو تکنولوژی، دانشکاه باندونگ، اندونزی
3و4و5، مربی نجوم پژوهش سرای دانش آموزی محمدبن زکریای رازی ناحیه یک شهر ری
rastegarnasab@yahoo.com
چكيده
آنچه در اين پژوهش مورد بررسي قرار گرفت، بررسي اختلالات مداري سياره زهره از طريق گذر است. اين بررسي به صورت مقايسه بين پيش بيني زمان كنتاكتها از طريق محاسبات قبل از رصد، توسط نرم افزار و رصد تجربي انجام گرفت. نتايج حاصله نشان داد، به جز كنتاكت اول كه با سه ثانيه اختلاف همراه بود، در سه كنتاكت بعدي، مغايرتي بين محاسبات نرم افزار و رصد تجربي مشاهده نشد. چنانچه اختلاف در كنتاكت اول جزو خطاي رصدي در نظر گرفته شود، مدار سياره زهره در زمان گرفت داراي اختلال نبوده است.
لغات كليدي: اختلالات مداري- گذر سياره زهره- كنتاكتها
مقدمه
گذرهای سیاره زهره از مقابل خورشید، از پدیده‌های کمیاب آسمان می باشد. در واقع صفحه مداری سياره زهره با صفحه دايرةالبروج، حدود 3.9 درجه انحراف دارد. تقریباً در هر 584 روز يك بار سياره زهره از بين زمين و خورشيد عبور می کند، در اين هنگام، زهره از بالا یا پایین صفحه ی خورشید عبور می کند و ناظر زمینی، هنگامي مي تواند اين پديده را مشاهده كند كه سياره از بين زمين و خورشيد عبور كند و علاوه بر هم راستا بودن ، هم خط نيز باشد. بر اساس مستندات تاريخي، ابن سينا اولين كسي بود كه گذر زهره را مشاهده كرد1. بعضي از نتايج رصد گذر زهره تا كنون عبارت از: تعيين شعاع زمين، اندازه گيري شعاع زاويه اي خورشيد، اندازه گيري فاصله زمين با خورشيد، و اثبات جو در سياره زهره و ديگر موارد بوده است. در اين پژوهش سعي شده تا با استفاده از گذر سياره زهره، اختلالات مداري اين سياره در زمان رصد از طريق اندازه گيري زمان كنتاكتها به دست آيد.
گذرهاي ثبت شده: پس از اختراع تلسكوپ، 8 گذر اتفاق افتاده، كه رصد و ثبت شده است (جدول شماره يك)
جدول شماره يك: گذرهاي سياره زهره
همانطور كه در جدول شماره يك مشاهده مي شود، اين گذرها به صورت دو بار پشت سر هم و با فاصله هشت سال اتفاق مي افتد. پس از دومين گذر، گذر بعدي، با فاصله هاي 122 و 125 سال به صورت يك در ميان تا كنون اتفاق افتاده است.2
تا كنون سه گذر در ايران ثبت شده است. گذر اول در سال1874م توسط ميرزا عبدالغفار خان نجم الدوله در تهران3 ، گذر دوم در سال 2004م و گذر سوم در سال2012م توسط غلامحسين رستگارنسب در شهر ري4، به همراه ساير گروه هاي رصدي ثبت شده است.
برخي اثرات نيروي گرانش: گرانش ضمن اينكه ضعیف‌تر ين نيروي بنيادي است، اما مي تواند بر پدیده‌هایی با ابعاد بسيار بزرگ مانند، ساختار کهکشان ها، سیاه‌چاله ها یا انبساط جهان تاثیرگذار باشد. همچنین گرانش، پدیده‌های آسمانی در ابعاد کوچکتر مانند: گردش سيارات به دور ستارگان، مدار دنباله دارها، جذر و مد، دور شدن ماه از زمين و كند شدن چرخش زمين را باعث مي شود. و مدار ساير اجرام در كيهان را باعث مي شود5.
فرض مسئله: امروزه قبل از رصد گذر زهره، زمانسنجي كنتاكتها، توسط نرم افزارهاي خاص، محاسبه و پيش بيني مي شود. سوال اين است كه، آيا محاسبات پيش از رصد با رصد تجربي يكسان است و يا ممكن است بين اين دو تفاوت ديده شود. شيوه عمل به اين صورت است كه ابتدا زمان كنتاكتها محاسبه مي شود. سپس با رصد تجربي مقايسه مي شود. اگر هيچگونه تغييري مشاهده نشد، اختلالي در مدار سياره نيست و يا براي ما قابل مشاهده نبوده است. اگر سياره زودتر از زمان محاسبه شده در كنتاكت اول، به لبه ي خورشيد رسيد، احتمالا سياره به سمت مدار زمين متمايل شده است يا به زمين نزديك شده است. در اين حالت اندازه زاويه اي آن بزرگ شده و زودتر به خورشيد رسيده است. اما اگر زمان كنتاكت اول سپري شد و سياره هنوز با خورشيد مماس نشده بود، احتمالا سياره در اثر نيروي گرانشي به سمت خورشيد رفته و از زمين فاصله گرفته است. پس اندازه زاويه اي آن كوچك تر شده و ديرتر از زمان محاسبه با خورشيد مماس خواهد شد
در اين تحقيق، ابتدا محاسبات پيش رصدي ويژه گذر زهره با استفاده از منابع معتبر تعيين شد و سپس با اطلاعات رصد تجربي مقايسه شد.
توضيح كنتاكتها: كنتاكت اول: لحظه‌ای که قرص سیاره از بیرون با خورشید مماس می‌شود. از این زمان گذر آغاز می‌شود. كنتاكت دوم: حدود هفده دقيقه بعد که قرص سیاره از درون با خورشید مماس می‌شود. كنتاكت سوم: زمانی که قرص سیاره به لبه دیگر خورشید می‌رسد. كنتاكت چهارم: سرانجام سیاره با خورشید از بیرون مماس می‌شود و گذر به پایان می‌رسد.
جدول محاسبات پيش رصدي كنتاكتها
جدول2: زمان کنتاکتها بر اساس محاسبات پیش رصدی
براي به دست آوردن زمان كنتاكتهاي پيش رصدي، ويژه گذر سياره زهره، ابتدا از نرم افزارهاي موجود در مراكز نجومي و در نهايت از اينترنت 6 استخراج شد.
زمان سنجي كنتاكتها به صورت تجربي
مكان رصد: كشور اندونزي- جزيره مانادو – دانشگاه مانادو
رصدگر: غلامحسین رستگارنسب
مختصات جغرافيايي مكان رصد : N=01 : 27 : 31 E=124 : 49 : 34
اختلاف ساعت جزيره مانادو نسبت به زمان بين المللي: 9+
امكانات به كار گرفته شده: تلسكوپ 20 سانتيمتري كاسگرين ژاپني- فيلتر شيشه اي خورشيدي- دوربين فيلم برداري و عكاسي- زمان سنج دقيق، كرنومتر دقيق چند زمانه
شيوه كار: در روز 16 خرداد 1391 اجزاي تلسكوپ توسط غلامحسین رستگارنسب و با كمك يك دانشجوي رشته اختر فيزيك دانشگاه باندونگ به نام Gerhana Puan نصب شد و تنظيمات آن انجام گرفت. با غروب خورشيد، تلسكوپ به بالاي ساختمان 12 طبقه دانشكده رياضي منتقل شد. با تاريك شدن هوا، قطبي كردن تلسكوپ انجام شد. صبح، دقايقي پس از طلوع خورشيد كار رصد شروع شد. رصد از حدود ساعت 7.17 صبح لغايت حدود 13.50 ظهر به وقت محلي طول كشيد.
زمان كنتاكتهاي تجربي: زمان كنتاكتهاي تجربي در جدول شماره 3 نوشته شده است.
جدول3: زمان کنتاکتها بر اساس رصد های تجربی
بحث:
مقايسه جدول شماره 2 با جدول شماره 3
همانطور كه ديده مي شود، زمان كنتاكت دوم و سوم و چهارم در دو جدول شماره 2 و 3 يكسان است. اما كنتاكت اول در دو جدول يكسان نيست. در جدول محاسبات پيش رصدي، زمان كنتاكت اول، به وقت محلي، 07:14:01 است. در حالي كه كنتاكت اول بر اساس رصد تجربي، 07:14:04 مي باشد. در واقع 3 ثانيه بين زمان كنتاكت بر اساس محاسبات پيش رصدي با زمان كنتاكت رصد تجربي اختلاف است. در واقع بايستي لبه خارجي سياره زهره در ساعت07:14:01 با لبه بيروني خورشيد مماس مي شد، در حالي كه مماس شدن سياره زهره با خورشيد، در ساعت07:14:04 اتفاق افتاده است. بنابر اين، قطر زاويه اي سياره كوچكتر شده و به همين دليل ديرتر از زمان پيش بيني شده به خورشيد رسيده است. نكته مهم اين است كه: در صورت اختلاف، بايستي در سه زمان كنتاكت ديگر نيز اين اختلاف مشاهده مي شد در حالي كه سه زمان سنجي يكي است و فقط كنتاكت اول اختلاف دارد. بنابر اين مي توان نتيجه گرفت كه زمان سنجي كنتاكت اول با خطا همراه بوده است. همچنين نكته اي كه اكثر منجمين و آماتورها به آن اذهان دارند اين است كه: زمان سنجي كنتاكت اول گاهي با مشكل رو به رو است. چون با همه تلاشي كه راصد در دقت در مشاهده انجام مي دهد، ولي به دليل ديده نشدن سياره، مشاهده كنتاكت اول، قدري مشكل است و احتمال خطا وجود دارد. با توجه به موارد ذكر شده و پذيرفتن خطا در زمان سنجي كنتاكت اول، زمان سنجي چهار كنتاكت بر اساس محاسبه پيش رصدي با زمان سنجي كنتاكتها بر اساس رصد تجربي يكسان بوده است و نيروهاي گرانشي در منظومه شمسي، اثري در اختلالات مداري سياره زهره ندارند.
نتيجه گيري
زمان سنجي بر مبناي محاسبات پيش رصدي با زمان سنجي بر مبناي رصد تجربي در اين پروژه يكسان بود و اختلاف قابل توجهي مشاهده نشد. چند دليل براي اين نتيجه پيشنهاد مي شود. دليل اول: مدار سياره زهره در منظومه شمسي از ثبات برخوردار بوده و اختلالي در آن نيست. دليل دوم: نيروهاي گرانشي واقعا بي اثر بر مدار اين سياره نيستند بلكه، مدت زمان كم بين، توليد و استفاده كردن از نرم افزارهاي پيش بيني كننده مدار سيارات، در مقايسه با رصد تجربي آنقدر كم است كه اين اثر گرانشي بر مدار قابل مشاهده نيست. دليل سوم، بررسي اختلالات در مدار سيارات بسيار مهم و پيچيده است و براي سياره زهره و از طريق رصد گذر، بايستي رصدهاي مدون بيشتري و در نقاط متنوع تري انجام شود. دليل چهارم: (ممكن است كه تمام اختلالات احتمالي در مدار سياره، در نرم افزار استفاده شده، توسط منجمين پيش بيني شده باشد و اين باعث شود اندازه گيريها يكسان شود7).
تذكر مهم: با توجه به دليل چهارم، مكاتباتي با ساير دانشگاه هاي داخلي و خارج از كشور در حال انجام است تا مشخص شود كه آيا از قبل، اختلالات مداري در نرم افزار پيش بيني شده بود يا خير.
منابع:
1 fa.wikipedia.org
2 http://astro.ukho.gov.uk
3 http://www.asiac.ir
4 http://razi.teo.ir
5 زيليك-گرگوري، نجوم و اختر فيزيك مقدماتي، ترجمه دكتر جمشيد قنبري- ناشر، دانشگاه امام رضا، مشهد
6 http://www.pierpaoloricci.it/eventi/transito06-06-2012_eng.htm
7 مصاحبه با دكتر محمدتقي ميرترابي، استاد نجوم و عضو هيئت علمي گروه فيزيك دانشگاه الزهرا
1، مدیر پژوهش سرای محمدبن زکریای رازی آموزش و پرورش ناحیه یک شهر ری
2، استاد نجوم و عضو هیئت علمی علوم طبیعی و ریاضی انستیتو تکنولوژی، دانشکاه باندونگ، اندونزی
3و4و5، مربی نجوم پژوهش سرای دانش آموزی محمدبن زکریای رازی ناحیه یک شهر ری
rastegarnasab@yahoo.com
چكيده
آنچه در اين پژوهش مورد بررسي قرار گرفت، بررسي اختلالات مداري سياره زهره از طريق گذر است. اين بررسي به صورت مقايسه بين پيش بيني زمان كنتاكتها از طريق محاسبات قبل از رصد، توسط نرم افزار و رصد تجربي انجام گرفت. نتايج حاصله نشان داد، به جز كنتاكت اول كه با سه ثانيه اختلاف همراه بود، در سه كنتاكت بعدي، مغايرتي بين محاسبات نرم افزار و رصد تجربي مشاهده نشد. چنانچه اختلاف در كنتاكت اول جزو خطاي رصدي در نظر گرفته شود، مدار سياره زهره در زمان گرفت داراي اختلال نبوده است.
لغات كليدي: اختلالات مداري- گذر سياره زهره- كنتاكتها
مقدمه
گذرهای سیاره زهره از مقابل خورشید، از پدیده‌های کمیاب آسمان می باشد. در واقع صفحه مداری سياره زهره با صفحه دايرةالبروج، حدود 3.9 درجه انحراف دارد. تقریباً در هر 584 روز يك بار سياره زهره از بين زمين و خورشيد عبور می کند، در اين هنگام، زهره از بالا یا پایین صفحه ی خورشید عبور می کند و ناظر زمینی، هنگامي مي تواند اين پديده را مشاهده كند كه سياره از بين زمين و خورشيد عبور كند و علاوه بر هم راستا بودن ، هم خط نيز باشد. بر اساس مستندات تاريخي، ابن سينا اولين كسي بود كه گذر زهره را مشاهده كرد1. بعضي از نتايج رصد گذر زهره تا كنون عبارت از: تعيين شعاع زمين، اندازه گيري شعاع زاويه اي خورشيد، اندازه گيري فاصله زمين با خورشيد، و اثبات جو در سياره زهره و ديگر موارد بوده است. در اين پژوهش سعي شده تا با استفاده از گذر سياره زهره، اختلالات مداري اين سياره در زمان رصد از طريق اندازه گيري زمان كنتاكتها به دست آيد.
گذرهاي ثبت شده: پس از اختراع تلسكوپ، 8 گذر اتفاق افتاده، كه رصد و ثبت شده است (جدول شماره يك)
جدول شماره يك: گذرهاي سياره زهره
همانطور كه در جدول شماره يك مشاهده مي شود، اين گذرها به صورت دو بار پشت سر هم و با فاصله هشت سال اتفاق مي افتد. پس از دومين گذر، گذر بعدي، با فاصله هاي 122 و 125 سال به صورت يك در ميان تا كنون اتفاق افتاده است.2
تا كنون سه گذر در ايران ثبت شده است. گذر اول در سال1874م توسط ميرزا عبدالغفار خان نجم الدوله در تهران3 ، گذر دوم در سال 2004م و گذر سوم در سال2012م توسط غلامحسين رستگارنسب در شهر ري4، به همراه ساير گروه هاي رصدي ثبت شده است.
برخي اثرات نيروي گرانش: گرانش ضمن اينكه ضعیف‌تر ين نيروي بنيادي است، اما مي تواند بر پدیده‌هایی با ابعاد بسيار بزرگ مانند، ساختار کهکشان ها، سیاه‌چاله ها یا انبساط جهان تاثیرگذار باشد. همچنین گرانش، پدیده‌های آسمانی در ابعاد کوچکتر مانند: گردش سيارات به دور ستارگان، مدار دنباله دارها، جذر و مد، دور شدن ماه از زمين و كند شدن چرخش زمين را باعث مي شود. و مدار ساير اجرام در كيهان را باعث مي شود5.
فرض مسئله: امروزه قبل از رصد گذر زهره، زمانسنجي كنتاكتها، توسط نرم افزارهاي خاص، محاسبه و پيش بيني مي شود. سوال اين است كه، آيا محاسبات پيش از رصد با رصد تجربي يكسان است و يا ممكن است بين اين دو تفاوت ديده شود. شيوه عمل به اين صورت است كه ابتدا زمان كنتاكتها محاسبه مي شود. سپس با رصد تجربي مقايسه مي شود. اگر هيچگونه تغييري مشاهده نشد، اختلالي در مدار سياره نيست و يا براي ما قابل مشاهده نبوده است. اگر سياره زودتر از زمان محاسبه شده در كنتاكت اول، به لبه ي خورشيد رسيد، احتمالا سياره به سمت مدار زمين متمايل شده است يا به زمين نزديك شده است. در اين حالت اندازه زاويه اي آن بزرگ شده و زودتر به خورشيد رسيده است. اما اگر زمان كنتاكت اول سپري شد و سياره هنوز با خورشيد مماس نشده بود، احتمالا سياره در اثر نيروي گرانشي به سمت خورشيد رفته و از زمين فاصله گرفته است. پس اندازه زاويه اي آن كوچك تر شده و ديرتر از زمان محاسبه با خورشيد مماس خواهد شد
در اين تحقيق، ابتدا محاسبات پيش رصدي ويژه گذر زهره با استفاده از منابع معتبر تعيين شد و سپس با اطلاعات رصد تجربي مقايسه شد.
توضيح كنتاكتها: كنتاكت اول: لحظه‌ای که قرص سیاره از بیرون با خورشید مماس می‌شود. از این زمان گذر آغاز می‌شود. كنتاكت دوم: حدود هفده دقيقه بعد که قرص سیاره از درون با خورشید مماس می‌شود. كنتاكت سوم: زمانی که قرص سیاره به لبه دیگر خورشید می‌رسد. كنتاكت چهارم: سرانجام سیاره با خورشید از بیرون مماس می‌شود و گذر به پایان می‌رسد.
جدول محاسبات پيش رصدي كنتاكتها
جدول2: زمان کنتاکتها بر اساس محاسبات پیش رصدی
براي به دست آوردن زمان كنتاكتهاي پيش رصدي، ويژه گذر سياره زهره، ابتدا از نرم افزارهاي موجود در مراكز نجومي و در نهايت از اينترنت 6 استخراج شد.
زمان سنجي كنتاكتها به صورت تجربي
مكان رصد: كشور اندونزي- جزيره مانادو – دانشگاه مانادو
رصدگر: غلامحسین رستگارنسب
مختصات جغرافيايي مكان رصد : N=01 : 27 : 31 E=124 : 49 : 34
اختلاف ساعت جزيره مانادو نسبت به زمان بين المللي: 9+
امكانات به كار گرفته شده: تلسكوپ 20 سانتيمتري كاسگرين ژاپني- فيلتر شيشه اي خورشيدي- دوربين فيلم برداري و عكاسي- زمان سنج دقيق، كرنومتر دقيق چند زمانه
شيوه كار: در روز 16 خرداد 1391 اجزاي تلسكوپ توسط غلامحسین رستگارنسب و با كمك يك دانشجوي رشته اختر فيزيك دانشگاه باندونگ به نام Gerhana Puan نصب شد و تنظيمات آن انجام گرفت. با غروب خورشيد، تلسكوپ به بالاي ساختمان 12 طبقه دانشكده رياضي منتقل شد. با تاريك شدن هوا، قطبي كردن تلسكوپ انجام شد. صبح، دقايقي پس از طلوع خورشيد كار رصد شروع شد. رصد از حدود ساعت 7.17 صبح لغايت حدود 13.50 ظهر به وقت محلي طول كشيد.
زمان كنتاكتهاي تجربي: زمان كنتاكتهاي تجربي در جدول شماره 3 نوشته شده است.
جدول3: زمان کنتاکتها بر اساس رصد های تجربی
بحث:
مقايسه جدول شماره 2 با جدول شماره 3
همانطور كه ديده مي شود، زمان كنتاكت دوم و سوم و چهارم در دو جدول شماره 2 و 3 يكسان است. اما كنتاكت اول در دو جدول يكسان نيست. در جدول محاسبات پيش رصدي، زمان كنتاكت اول، به وقت محلي، 07:14:01 است. در حالي كه كنتاكت اول بر اساس رصد تجربي، 07:14:04 مي باشد. در واقع 3 ثانيه بين زمان كنتاكت بر اساس محاسبات پيش رصدي با زمان كنتاكت رصد تجربي اختلاف است. در واقع بايستي لبه خارجي سياره زهره در ساعت07:14:01 با لبه بيروني خورشيد مماس مي شد، در حالي كه مماس شدن سياره زهره با خورشيد، در ساعت07:14:04 اتفاق افتاده است. بنابر اين، قطر زاويه اي سياره كوچكتر شده و به همين دليل ديرتر از زمان پيش بيني شده به خورشيد رسيده است. نكته مهم اين است كه: در صورت اختلاف، بايستي در سه زمان كنتاكت ديگر نيز اين اختلاف مشاهده مي شد در حالي كه سه زمان سنجي يكي است و فقط كنتاكت اول اختلاف دارد. بنابر اين مي توان نتيجه گرفت كه زمان سنجي كنتاكت اول با خطا همراه بوده است. همچنين نكته اي كه اكثر منجمين و آماتورها به آن اذهان دارند اين است كه: زمان سنجي كنتاكت اول گاهي با مشكل رو به رو است. چون با همه تلاشي كه راصد در دقت در مشاهده انجام مي دهد، ولي به دليل ديده نشدن سياره، مشاهده كنتاكت اول، قدري مشكل است و احتمال خطا وجود دارد. با توجه به موارد ذكر شده و پذيرفتن خطا در زمان سنجي كنتاكت اول، زمان سنجي چهار كنتاكت بر اساس محاسبه پيش رصدي با زمان سنجي كنتاكتها بر اساس رصد تجربي يكسان بوده است و نيروهاي گرانشي در منظومه شمسي، اثري در اختلالات مداري سياره زهره ندارند.
نتيجه گيري
زمان سنجي بر مبناي محاسبات پيش رصدي با زمان سنجي بر مبناي رصد تجربي در اين پروژه يكسان بود و اختلاف قابل توجهي مشاهده نشد. چند دليل براي اين نتيجه پيشنهاد مي شود. دليل اول: مدار سياره زهره در منظومه شمسي از ثبات برخوردار بوده و اختلالي در آن نيست. دليل دوم: نيروهاي گرانشي واقعا بي اثر بر مدار اين سياره نيستند بلكه، مدت زمان كم بين، توليد و استفاده كردن از نرم افزارهاي پيش بيني كننده مدار سيارات، در مقايسه با رصد تجربي آنقدر كم است كه اين اثر گرانشي بر مدار قابل مشاهده نيست. دليل سوم، بررسي اختلالات در مدار سيارات بسيار مهم و پيچيده است و براي سياره زهره و از طريق رصد گذر، بايستي رصدهاي مدون بيشتري و در نقاط متنوع تري انجام شود. دليل چهارم: (ممكن است كه تمام اختلالات احتمالي در مدار سياره، در نرم افزار استفاده شده، توسط منجمين پيش بيني شده باشد و اين باعث شود اندازه گيريها يكسان شود7).
تذكر مهم: با توجه به دليل چهارم، مكاتباتي با ساير دانشگاه هاي داخلي و خارج از كشور در حال انجام است تا مشخص شود كه آيا از قبل، اختلالات مداري در نرم افزار پيش بيني شده بود يا خير.
منابع:
1 fa.wikipedia.org
2 http://astro.ukho.gov.uk
3 http://www.asiac.ir
4 http://razi.teo.ir
5 زيليك-گرگوري، نجوم و اختر فيزيك مقدماتي، ترجمه دكتر جمشيد قنبري- ناشر، دانشگاه امام رضا، مشهد
6 http://www.pierpaoloricci.it/eventi/transito06-06-2012_eng.htm
7 مصاحبه با دكتر محمدتقي ميرترابي، استاد نجوم و عضو هيئت علمي گروه فيزيك دانشگاه الزهرا