Physics of Astronomy PDF

‫الفيزياء الفلك َّية‬ ‫ُ‬ ‫‪1‬‬ ‫اﻫﺪاف‪:‬‬ ‫ف المجموعةَ ال َّ‬ ‫شمسيّة‪.‬‬ ‫٭ ٭ َّ‬ ‫يتعر ُ‬ ‫ئيسي‬ ‫٭ ٭يستد ُّل على مصد ِر الطّاقة ّ‬ ‫الر ّ‬ ‫في الن ُّجوم‪.‬‬ ‫تحو ِل الهيدروجين إلى‬ ‫٭٭‬ ‫ُ‬ ‫يشرح آليةَ ّ‬ ‫الهليوم‪.‬‬ ‫٭ ٭يبي ّ َن استخدامَ فع ِل دوبلر في َّ‬ ‫الضوء‬ ‫ِ‬ ‫جرات‪.‬‬ ‫والم َّ‬ ‫ل...

‫الفيزياء الفلك َّية‬ ‫ُ‬ ‫‪1‬‬ ‫اﻫﺪاف‪:‬‬ ‫ف المجموعةَ ال َّ‬ ‫شمسيّة‪.‬‬ ‫٭ ٭ َّ‬ ‫يتعر ُ‬ ‫ئيسي‬ ‫٭ ٭يستد ُّل على مصد ِر الطّاقة ّ‬ ‫الر ّ‬ ‫في الن ُّجوم‪.‬‬ ‫تحو ِل الهيدروجين إلى‬ ‫٭٭‬ ‫ُ‬ ‫يشرح آليةَ ّ‬ ‫الهليوم‪.‬‬ ‫٭ ٭يبي ّ َن استخدامَ فع ِل دوبلر في َّ‬ ‫الضوء‬ ‫ِ‬ ‫جرات‪.‬‬ ‫والم َّ‬ ‫لمعرفة حركة الن ُّجوم َ‬ ‫انزياح الطّيو ِ‬ ‫ف الذّ ّريّة‬ ‫ف‬ ‫٭ ٭ َّ‬ ‫يتعر ُ‬ ‫َ‬ ‫للن ُّجوم‪.‬‬ ‫فردة‬ ‫٭٭‬ ‫يشرح أنوا َ‬ ‫ُ‬ ‫ع الن ُّجوم ُ‬ ‫الم َ‬ ‫والثُّنائيّة‪.‬‬ ‫ف قانو َن هابل‪.‬‬ ‫٭ ٭ َّ‬ ‫يتعر ُ‬ ‫يحسب أبعادَ الن ُّجوم باالعتما ِد على‬ ‫٭٭‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫يفي لها‪.‬‬ ‫االنزياح الط ّ‬ ‫ف توس َع الكو ِن و نظريَّةَ‬ ‫٭ ٭ َّ‬ ‫يتعر ُ‬ ‫االنفجا ِر األعظم‪.‬‬ ‫ف سرعةَ اإلفالت‪.‬‬ ‫٭ ٭ َّ‬ ‫يتعر ُ‬ ‫وأفق‬ ‫السوداء‬ ‫٭ ٭ َّ‬ ‫يتعر ُ‬ ‫ف الث ّ َ‬ ‫قوب ّ‬ ‫َ‬ ‫الحدث‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫السوداء‪.‬‬ ‫٭ ٭ َّ‬ ‫يتعر ُ‬ ‫ف رص َد الثّقوب ّ‬ ‫اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﻤﻔﺘﺎﺣﻴﺔ‪:‬‬ ‫سماوي‬ ‫٭ ٭جرم ٌ‬ ‫ّ‬ ‫الكوكب‬ ‫٭٭‬ ‫ُ‬ ‫جم‬ ‫٭ ٭الن ّ ُ‬ ‫المجرة‬ ‫٭٭‬ ‫َّ‬ ‫طيوف الن ُّجوم‬ ‫٭٭‬ ‫ُ‬ ‫وجي‬ ‫٭٭‬ ‫االنزياح َ‬ ‫ُ‬ ‫الم ّ‬ ‫٭ ٭تم ُّددُ الكو ِن‬ ‫٭ ٭سرعة ُ اإلفالت‬ ‫نصف قطر شفارتزشيلد‪.‬‬ ‫٭٭‬ ‫ُ‬ ‫‪254‬‬ ‫الســماءُ تفكيــر اإلنســان منــ ُذ ِ‬ ‫شــغل َ ِ‬ ‫القــدم‪ ،‬وحــاولَ دراســتَها مــن خــا ِل‬ ‫ت ّ‬ ‫َ‬ ‫مواقـ ِع األجــرام المُنيــرة فيهــا ِ‬ ‫وربطهــا بأشــكا ٍل تخيُّليّــة ترافقَــت فــي كثيـ ٍر مــن‬ ‫أكثــر وضوحــاً فــي القــر ِن‬ ‫األحيــان َ‬ ‫مــع األســاطير‪ ،‬لكــن ّ‬ ‫الصــورة أصبحَــت َ‬ ‫العشــرين بعـ َد ظهــو ِر النَّظريّـ ِ‬ ‫ـات الحديثـ ِـة كالنّســبيّة ّ‬ ‫العامــة مثـا ً وبعـ َد أن أمكــنَ‬ ‫الجــوي مــن خــال تلســكوبا ٍ‬ ‫ٍ‬ ‫ضخمــة‬ ‫ت‬ ‫ج الغــاف‬ ‫رصــ ُد الكــو ِن مــن خــار ِ‬ ‫ّ‬ ‫ٍ‬ ‫الصناعيّــة كتلســكوب هابــل‪.‬‬ ‫ـار ّ‬ ‫ـدور حــولَ األرضٍ فــي مــدارات كمــا األقمـ ُ‬ ‫تـ ُ‬ ‫ما الذي نراه ُ في السماء؟‬ ‫ث‬ ‫الســماء فــي ليلـ ٍـة غي ـ ِر غا ِئمـ ٍـة فــي مــكا ٍن ال يوج ـ ُد فيــه تلــو ٌ‬ ‫•أنظـ ُـر إلــى َّ‬ ‫ِ‬ ‫اإلضــاءة ِ‬ ‫أصــف مــا أرى‪ ،‬هــل لألجــرام ِ المُنيــرة ِش َّ‬ ‫نفســها؟‬ ‫ضوئــي‪،‬‬ ‫ــدة َ‬ ‫ٌّ‬ ‫ُ‬ ‫ـع األجــرام فــي‬ ‫•أكـ ّـر ُر ُمراق َب ـة َ َّ‬ ‫الســماء فــي أكث ـ ِر مــن يــومٍ‪ ،‬هــل تبقــى جميـ ُ‬ ‫الموق ـ ِع ِ‬ ‫نفســه؟‬ ‫نفســه؟ وهــل يبقــى توزُّعُهــا َ‬ ‫كنقــاط ُم ٍ‬ ‫ٍ‬ ‫كواكــب فــي مجموع ِتنــا ال َّشمســيّة‪،‬‬ ‫ضيئــة هــي‬ ‫بعــض مــا أراه‬ ‫إنّ‬ ‫َ‬ ‫ٌ‬ ‫ــز بينَهــا؟‬ ‫وغيــر ذلــك‪،‬‬ ‫ات‬ ‫وبعضهــا نجــومٌ‪،‬‬ ‫جــر ٌ‬ ‫وبعضهــا مَ َّ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫كيــف أميّ ُ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫الن ُ‬ ‫ّتائج‬ ‫ِ‬ ‫أكثر ثباتاً من إشعا ِع الن ُّجوم‪.‬‬ ‫•إشعاعُ الكواكب يبدو َ‬ ‫مواقــع الكواكــ ِ‬ ‫ب متغيّــرة ّأمــا الن ُّجــوم فتبقــى فــي تشــكيالت‬ ‫•‬ ‫ُ‬ ‫تبــدو ثابتــة‪.‬‬ ‫الكواكــب فــي مجــا ٍل ُمعيَّــن بالنّســبة لمُ ِ‬ ‫راقــ ٍ‬ ‫ب علــى‬ ‫تتحــر ُك‬ ‫ُ‬ ‫• ّ‬ ‫الســماويّة‪.‬‬ ‫األرضِ ّأمــا الن ُّجــومُ فهــي تنتشـ ُـر علــى امتــدا ِد القبـ ِـة َّ‬ ‫أكثــر وضوحــ ًا‪ ،‬أمَّــا‬ ‫•باســتخدام ِ التّلســكوب تبــدو‬ ‫ُ‬ ‫الكواكــب َ‬ ‫الن ُّجــومُ فتبقــى نقاطـاً ُمضيئـةً‪ ،‬وباســتخدام التّلســكوبات َّ‬ ‫الدقيقة‬ ‫يُ ِ‬ ‫ـن التّمييـ ُـز بيــنَ الن ُّجــوم ِ والمَجـ َّـرات‪.‬‬ ‫مكـ ُ‬ ‫ُ‬ ‫املجموعة َّ‬ ‫الشمس ّية‬ ‫أعلــم َّ‬ ‫ـب المجموعـ ِـة ال َّ‬ ‫شمســي ّ ِة ثمانيـة ٌ‪ ،‬أربعـة ٌ منهــا غازي ّـة ٌ والباقــي صخري ّـة ٌ‪ِّ ،‬‬ ‫الكواكب‬ ‫أحددُ أي َّهــا الغازيّة‪ ،‬أهــي‬ ‫أن كواكـ َ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ـرب مــن ال َّ‬ ‫شــمس أم األبعـ ُد عنها؟‪.‬‬ ‫األقـ ُ‬ ‫مصدر الطّاقة ال ّذي تعطيه ال َّشمس؟‬ ‫ما‬ ‫ُ‬ ‫أف ِّك ُر‪:‬‬ ‫أعلــم َّ‬ ‫أن ال َّ‬ ‫ـكل‬ ‫شــمس كمــا الن ُّجــوم األخــرى تحــوي بشـ ٍ‬ ‫ُ‬ ‫ـ‬ ‫ـي الهدروجيــن والهليــوم‪ ،‬ومـ َع مــرو ِر الزَّمــن تــزدادُ‬ ‫رئيس ّ‬ ‫ـم أ ّن كتلـةَ‬ ‫كميّــة الهليــوم و تقـ ُّل ّ‬ ‫ّ‬ ‫كميّــة الهدروجيــن‪ ،‬وأعلـ ُ‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫ُّ‬ ‫ـن ذلــك؟‬ ‫ـ‬ ‫بي‬ ‫ط‬ ‫ـ‬ ‫أرب‬ ‫ـف‬ ‫ـ‬ ‫كي‬ ‫ـن‪،‬‬ ‫ـ‬ ‫َّم‬ ‫ز‬ ‫ال‬ ‫ر‬ ‫ـرو‬ ‫ـ‬ ‫م‬ ‫ع‬ ‫ـ‬ ‫م‬ ‫ل‬ ‫ـ‬ ‫تق‬ ‫ـمس‬ ‫ـ‬ ‫ش‬ ‫ال‬ ‫ِ‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫َ‬ ‫أستنتج‬ ‫ـق عالقـ ِـة‬ ‫ـج الهدروجيـ‬ ‫فــي الن ُّجــوم يندمـ ُ‬ ‫ـص فــي الكتلـ ِـة نتيجـةَ ذلــكَ إلــى طاقـ ٍـة وفـ َ‬ ‫ـي الهليــوم‪ ،‬ويتحـ َّو ُل النَّقـ ُ‬ ‫ـن ليعطـ َ‬ ‫‪2‬‬ ‫آينشــتاين فــي النّســبية الخاصة ‪DE = Dmc‬‬ ‫تطبيق (‪:)1‬‬ ‫ٌ‬ ‫عــرض ألشــ ّعة ال َّ‬ ‫ٍ‬ ‫شــمس‪ ،‬باعتبــا ِر أ ّن‬ ‫ض وســطيّاً ‪ 6.3 # 10 4 J‬فــي ك ّل‬ ‫يتل ّقــى ك ُّل ‪ 1m 2‬مــن‬ ‫ســطح األر ِ‬ ‫ثانيــة عنــ َد الت ّ ُّ‬ ‫ِ‬ ‫‪ 47%‬مــن أش ـ ّع ِة ال َّ‬ ‫ـاف الجــويُّ أو يرت ـ ُّد عنــه إلــى الفضــاء‪.‬‬ ‫ض والباقــي‬ ‫ـطح األر ِ‬ ‫ُّ‬ ‫يمتصــه الغـ ُ‬ ‫شــمس تص ـ ُل إلــى سـ ِ‬ ‫ـص فــي كتلـ ِـة ال َّ‬ ‫احسـ ِ‬ ‫همــل بُعـ ُد‬ ‫ـت أ ّن بُعدَهــا عــن األر ِ‬ ‫شــم ِ‬ ‫س فــي ك ِّل ثانيـ ٍـة‪ ،‬إذا علمـ َ‬ ‫ب النَّقـ َ‬ ‫ض ‪ 150‬مليــون كيلومتـ ٍر (ي ُ َ‬ ‫ُ‬ ‫ِ‬ ‫ـطح األرض)‬ ‫الغــاف الجـ ّ‬ ‫ـوي عــن سـ ِ‬ ‫‪255‬‬ ‫الحل‪:‬‬ ‫الم َّ‬ ‫قدمة لكل ‪ 1 m‬من األرض‪:‬‬ ‫الطّاقة ُ ُ‬ ‫‪2‬‬ ‫‪100‬‬ ‫‪E 1 = 6.3 # 10 4 # 47 ( E 1 = 13.4 # 10 4 J‬‬ ‫الم َّ‬ ‫مركزهــا ال َّ‬ ‫الصــادرةُ عــن ال َّ‬ ‫ـف‬ ‫ـطح كـ َّـر ٍة‬ ‫شــم ِ‬ ‫ُ‬ ‫فتكــو ُن الطّاقـة ُ الكلّي ّـة ُ ّ‬ ‫ـمس ونصـ ُ‬ ‫قدمــة لسـ ِ‬ ‫س خــا َل ثانيـ ٍـة هــي الطّاقــة ُ‬ ‫شـ ُ‬ ‫قط ِرهــا ‪ 150‬مليــون كيلومتــر‪.‬‬ ‫)‪DE = 4rr 2 . E 1 = 4r (150 # 10 6 # 10 3) 2 . (6.3 # 10 4‬‬ ‫‪DE . 38 # 10 27 J‬‬ ‫ِ‬ ‫ناتجة ٌ عن النَّقص في ِ‬ ‫كتلة ال َّ‬ ‫هذه الطّاقة ُ ِ‬ ‫وفق‬ ‫عالقة آينشتاين ‪DE = Dm c 2‬‬ ‫شمس َ‬ ‫‪DE‬‬ ‫‪c2‬‬ ‫‪38 # 10 27‬‬ ‫= ‪Dm‬‬ ‫‪(3 # 10 8) 2‬‬ ‫‪Dm = 4.22 # 10 11 kg‬‬ ‫= ‪Dm‬‬ ‫ص في كتلة ال َّ‬ ‫شمس في ك ِّل ٍ‬ ‫ثانية واحدة‪.‬‬ ‫وهو‬ ‫مقدار النَّق ِ‬ ‫ُ‬ ‫تح ُّو ُل الهدروجين إلى هليوم في الن ُّجوم (ال َّشمس مثالً)‪:‬‬ ‫يفسـ ُـر العلمــاء ُ تولي ـ َد الن ُّجــوم للطَّاقــة مــن خــا ِل العــودة إلــى كيفيّـ ِـة نشـ ِ‬ ‫ـق نظريّـ ِـة السَّ ــديم (‪)Nebula Theory‬‬ ‫ِّ‬ ‫ـأتها وفـ َ‬ ‫ِ‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫َّ‬ ‫والجســيمات (وهــي‬ ‫ـار ســحابة ٌ مُكوَّنـة ٌ مــن الغــا ِز‬ ‫التــي تنـ ُّ‬ ‫ـص علــى أنّــه يبــدأ التّفاعُــل النـ ّ‬ ‫ُ‬ ‫ـووي داخـ َل النجــم عندَمــا تنهـ ُ‬ ‫َّ‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫ـن‬ ‫الســديم) تحـ َ‬ ‫ّ‬ ‫ـت تأثيــر الضغــط النّاتـ ِ‬ ‫ـج عــن جاذبيَّتهــا فيول ّـ ُد هــذا االنهيــار كـ َّـر ًة كبيــر ًة مــن الضــوء ويبــدأ ُ االندمـ ُ‬ ‫ـاج بيـ َ‬ ‫ِّ‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ّ‬ ‫ـج الهدروجيــن الــذي يشــك ُل النّســبةَ األكبــر مــن النَّجــم‬ ‫ـ‬ ‫فيندم‬ ‫ـن‪،‬‬ ‫ـ‬ ‫ي‬ ‫ع‬ ‫رتف‬ ‫الم‬ ‫ة‬ ‫ـرار‬ ‫ـ‬ ‫والح‬ ‫ـط‬ ‫ـ‬ ‫غ‬ ‫الض‬ ‫ر‬ ‫ـ‬ ‫تأثي‬ ‫ـت‬ ‫ـ‬ ‫تح‬ ‫ت‬ ‫ا‬ ‫ر‬ ‫ذ‬ ‫ِ‬ ‫َ‬ ‫ُ َ‬ ‫ُ‬ ‫ال ـ ّ‬ ‫ـق عالقـ ِـة آينشــتاين‪.‬‬ ‫ـدر الطّاقــة نتيج ـةَ النَّقـ َ‬ ‫ـص فــي الكتل ـةَ وفـ َ‬ ‫ليتح ـ َّو َل إلــى هيليــوم‪ ،‬وتصـ ُ‬ ‫إضاءة‬ ‫ِّ‬ ‫الســوريّة نشــاطا ٍ‬ ‫تنوعـةً لهــوا ِة الفلـ ِ‬ ‫ـب‪ ،‬مــن هــذه‬ ‫ـم الجمعيَّــة الفلكيّــة ُّ‬ ‫ك وك ِّل مَــن يرغَـ ُ‬ ‫ت مُ ّ‬ ‫تنظـ ُ‬ ‫النَّشــاطا ِ‬ ‫الرصـ ِد‪.‬‬ ‫ت ليالــي َّ‬ ‫ُ‬ ‫َّجمي‪:‬‬ ‫اإلشعاع الن ّ‬ ‫أفكر‬ ‫ُ‬ ‫نفسه؟‬ ‫هل للن ُّجوم ِ اللّو ُن ُ‬ ‫الضـ ِ‬ ‫باعتبــا ِر َّ‬ ‫ـف لــو ُن‬ ‫ـوء مَوج ـة ٌ كهرطيســيّة‪ ،‬كيـ َ‬ ‫ـف يختلـ ُ‬ ‫َّ‬ ‫الضــوء؟‬ ‫هل يتعل ّ ُق ذلك بتركي ِ‬ ‫ب النَّجم؟‬ ‫َّ‬ ‫اســتخدامها فــي حســا ِ‬ ‫ِ‬ ‫ب‬ ‫قوانيــن كبلــر وكيفيَّــة‬ ‫ــر‬ ‫َ‬ ‫أتذك ُ‬ ‫كتلــة الن ُّجــوم‪.‬‬ ‫‪256‬‬ ‫أستنتج‬ ‫ِ‬ ‫حظـ ِـة ودراسـ ِـة ِ‬ ‫يُ ِ‬ ‫طيفــه‬ ‫بمال َ‬ ‫ـي‪ ،‬وع ـ ّد ِة خصائـ َ‬ ‫ـص أخــرى ُ‬ ‫مكـ ُ‬ ‫ـن تحدي ـ ُد كتلــة النَّجــم‪ ،‬وعم ـ ِره‪ ،‬وتركيبِ ــه الكيميائـ ّ‬ ‫وشـ َّ‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫وحركتــه‪.‬‬ ‫ـدة إضاءَتــه‬ ‫نحو األحم ِر‬ ‫ُ‬ ‫االنزياح َ‬ ‫خــا َل رص ـ ِده للمجـ َّـرا ِ‬ ‫ـم "هابــل"‬ ‫ت البعيــد ِة دُ ِهـ َ‬ ‫ـش العا ِلـ ُ‬ ‫عندَمــا الحــ َ‬ ‫ِ‬ ‫نحــو األحمــ ِر‬ ‫جــرات‬ ‫انزيــاح‬ ‫ظ‬ ‫َ‬ ‫طيــف َ‬ ‫الم ّ‬ ‫َ‬ ‫كلّمــا كانَــت أبعــد‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫جرات؟‬ ‫ماذا يعني ذلك؟ هل لهذا عالقة ٌ‬ ‫الم َّ‬ ‫بحركة َ‬ ‫أعلــم َّ‬ ‫أن َّ‬ ‫المرئــي مــن األمــواج‬ ‫يــف‬ ‫ُّ‬ ‫الضــوء َ هــو الط ّ ُ‬ ‫ُ‬ ‫ـجي إلــى األحمـ ِر‬ ‫ـ‬ ‫البنفس‬ ‫ـن‬ ‫ـ‬ ‫م‬ ‫ـه‬ ‫ـ‬ ‫ن‬ ‫ألوا‬ ‫ج‬ ‫ـدر‬ ‫ـ‬ ‫تت‬ ‫ة‪،‬‬ ‫ـي‬ ‫ـ‬ ‫الكهرطيس‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫ّ ُ‬ ‫ّ‬ ‫ّ‬ ‫ُ‬ ‫ـرب‬ ‫(ألــوان قــو ِ‬ ‫ـي اقتـ َ‬ ‫س قــزح)‪ ،‬وكلمــا زادَ الطــو ُل َ‬ ‫الموجـ ّ‬ ‫َّ‬ ‫ـن األحمــر‪.‬‬ ‫اللــون ِمـ َ‬ ‫المجـ َّـرا ِ‬ ‫ـاح طيـ ِ‬ ‫ت نحـ َـو األحمــر؟‬ ‫ـف َ‬ ‫إذا ً مــاذا يعنــي انزيـ ُ‬ ‫أتتحـ َّـر ُك مُ ِ‬ ‫بتعــد ًة عنّــا أم مُقت ِربــة منّــا؟‬ ‫تأثير دوبلر يو ِّ‬ ‫ح لنا ذلك‪.‬‬ ‫ض ُ‬ ‫إ ّن َ‬ ‫)‪10-12 (cm‬‬ ‫ﺃﺷﻌﺔ ﻏﺎﻣﺎ‬ ‫‪10-10‬‬ ‫ﺃﺷﻌﺔ ‪X‬‬ ‫‪10-8‬‬ ‫‪10-4‬‬ ‫‪10-2‬‬ ‫ﻓﻮﻕ‬ ‫ﺑﻨﻔﺴﺠﻴﺔ‬ ‫ﺗﺤﺖ‬ ‫ﺍﻟﺤﻤﺮﺍﺀ‬ ‫ﺃﻣﻮﺍﺝ‬ ‫ﺍﻟﻤﻜﺮﻭﻳّﺔ‬ ‫‪1‬‬ ‫‪102‬‬ ‫ﺃﻣﻮﺍﺝ‬ ‫ﺍﻟﺮﺍﺩﺍﺭﻳﺔ‬ ‫ﺃﻣﻮﺍﺝ‬ ‫ﺍﻟﺮﺍﺩﻳﻮﻳﺔ‬ ‫ﺍﻟﻀﻮﺀ ﺍﻟﻤﺮﺋﻲ‬ ‫‪ 400‬ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮ‬ ‫‪ 700‬ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮ‬ ‫تأثير دوبلر‬ ‫ُ‬ ‫اختــاف صــو ِ‬ ‫أالحــ ٌ‬ ‫ت بــو ِ‬ ‫تمــر‬ ‫ق السَّ ــيّارة عندَمــا‬ ‫ظ‬ ‫َ‬ ‫ُّ‬ ‫وتتابــع مُ ِ‬ ‫ــبب؟‬ ‫بجانبــي‬ ‫ُ‬ ‫بتعــد ًة عنّــي‪ ،‬مــا السَّ ُ‬ ‫َّ‬ ‫ث عندَمــا يبتعــ ُد‬ ‫أعلــم أن الصَّ‬ ‫ــوت مَوجــة ٌ‪ ،‬فمــاذا يحــد ُ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫ِّ‬ ‫الم ِ‬ ‫راقــب؟‬ ‫االهتزاز)عــن‬ ‫(منبــع‬ ‫ة‬ ‫وجــ‬ ‫الم‬ ‫د‬ ‫ــ‬ ‫المول‬ ‫المنبــع‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫ﺟﻬﺔ ﺣﺮﻛﺔ ﻣﻨﺒﻊ اﻻﻫﺘﺰاز‬ ‫ﻃﻮل اﳌﻮﺟﺔ‬ ‫للم ِ‬ ‫ِ‬ ‫راقــب ت ُشــغ ُل‬ ‫المنبــع‬ ‫عندَمــا يكــو ُن‬ ‫ُ‬ ‫ســاكناً بالنّســبة ُ‬ ‫الموجــة ُ مَســافة ‪: m‬‬ ‫َ‬ ‫‪v‬‬ ‫‪m= f‬‬ ‫باعتبار ‪ f‬توات ُر االهتزاز‪ v ،‬سرعة الموجة‪ m ،‬طول الموجة‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫الم ِ‬ ‫المنبع مُ ِ‬ ‫الموجة ُ مسافةَ ‪: ml‬‬ ‫راقب‬ ‫يتحر ُك‬ ‫عندَما َّ‬ ‫ُ‬ ‫بسرعة ‪، vl‬تشغ ُل َ‬ ‫بتعدا ً عن ُ‬ ‫‪v + vl‬‬ ‫‪ml = f‬‬ ‫‪v + vl‬‬ ‫‪ml = v‬‬ ‫‪m‬‬ ‫‪vl‬‬ ‫‪ml = (1 + v ) m‬‬ ‫هذا يعني َّ‬ ‫أكبر من ‪m‬‬ ‫أن ‪ml‬‬ ‫ُ‬ ‫موجة َّ‬ ‫ِ‬ ‫الض ِوء؟‬ ‫ث عندَما يزدادُ طو ُل‬ ‫ما الّذي يحد ُ‬ ‫‪257‬‬ ‫أستنتج‬ ‫ب فـ َّ‬ ‫ـي يــزدادُ‪ ،‬وبمــا أ ّن َّ‬ ‫ـي عــن مُ ِ‬ ‫راق ـ ٍ‬ ‫ـي‬ ‫الموجـ َّ‬ ‫عندَمــا يبتع ـ ُد منب ـ ٌع مَوجـ ٌّ‬ ‫الضــوء َ ذا الطّــو ِل َ‬ ‫ـإن الطــو َل َ‬ ‫الموجـ ّ‬ ‫ـع َّ‬ ‫راق ـ ِ‬ ‫الم ِ‬ ‫ـف نحـ َـو األحمــر‪.‬‬ ‫األكبــر هــو األحمـ ُـر‪ ،‬فعندَمــا يبتع ـ ُد المنبـ ُ‬ ‫الضوئـ ُّ‬ ‫ـزاح الطّيـ ُ‬ ‫ب ينـ ُ‬ ‫ـي عــن ُ‬ ‫ثابت هابل‬ ‫نشاط (‪:)1‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫)‬ ‫ِ‬ ‫ــر‬ ‫المجــا ِو ِر‬ ‫أعتمــ ُد علــى التَّمثيــ ِل‬ ‫ِّ‬ ‫ُ‬ ‫البيانــي ُ‬ ‫وأجيــب‪ :‬يعب ّ ُ‬ ‫التَّمثيـ ُل البيانــي عــن سـ ِ‬ ‫المجـ َّـرا ِ‬ ‫ت بداللـ ِـة بُع ِدهــا عنّــا‬ ‫ـرعة َ‬ ‫ّ‬ ‫ـق دراسـ ِـة العالــم هابــل‪.‬‬ ‫وفـ َ‬ ‫أي ُّهــا أكبـ ُـر‪ ،‬ســرعة ُ ابتعــا ِد المجـ َّـرات القريبـ ِـة منّــا أم ِ البعيــدةِ‬ ‫عنّا ؟‬ ‫َّ‬ ‫أيعنــي ذلــك أن هابــ َل وجــ َد انزياحــاً‬ ‫نحــو األحمــ ِر أم‬ ‫َ‬ ‫‪20 25‬‬ ‫)‪d (Mpc‬‬ ‫المجـ َّـرا ِ‬ ‫انزياحـاً نحـ َـو األزر ِ‬ ‫ت األكثـ ِر بعــداً؟ )ﺑُﻌﺪ ﺍﻟﻤﺠﺮﺓ ﻋﻨّﺎ(‬ ‫ق فــي طيــف َ‬ ‫مكــن اعتبــار َّ‬ ‫المجــرا ِ‬ ‫بشــكل‬ ‫َّــر‬ ‫أن ســرعةَ‬ ‫َّ‬ ‫ٍ‬ ‫ُ‬ ‫هــل ي ُ ِ ُ‬ ‫ت تتغي ُ‬ ‫مُ ِ‬ ‫تناســ ٍ‬ ‫مــع بُع ِدهــا تقريبــاً؟‬ ‫ب ِ‬ ‫ِ‬ ‫بين ‪. d ، H 0 ، v‬‬ ‫ناسب (الميل) التَّقريبي بـ ‪، H 0‬‬ ‫ُ‬ ‫وأوجد العالقةَ َ‬ ‫أرمز لثابِ ت الت َّ ُ‬ ‫‪V (Km.s‬‬ ‫)ﺳﺮﻋﺔ ﺍﻟﻤﺠﺮﺓ ﺑﺎﻟﻨﺴﺒﺔ ﻟﻨﺎ(‬ ‫‪1500‬‬ ‫‪15‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1000‬‬ ‫‪650‬‬ ‫‪500‬‬ ‫‪0‬‬ ‫نتيجة‪:‬‬ ‫ِ‬ ‫ِ‬ ‫ّ‬ ‫ـي‪ ،‬وهــذا يعنــي‬ ‫الح ـظَ هاب ـ ُل انزيـ َ‬ ‫ـاح طي ـف المَجـ َّـرات األكث ـ ِر بُعــداً عنّــا نحـ َـو األحم ـ ِر؛ أي ازديــاد فــي الطــول المَوجـ ّ‬ ‫ـرعة المجـ َّـر ِ‬ ‫ـرعة االبتعــا ِد عنّــا‪ ،‬وبدراسـ ِـة زيـ ِ‬ ‫ـق دوبلــر زيــاد ًة فــي سـ ِ‬ ‫ات بداللـ ِـة بُع ِدهــا عنّــا َّ‬ ‫توصـلَ هابــل إلــى أنّ‬ ‫وفـ َ‬ ‫ـادة سـ ِ َ‬ ‫ـق العَالقــة‪v = H . d :‬‬ ‫المَجـ َّـرة َ كلَّمــا كانَــت أبعـ َد كانَــت ســرعة ُ ابتعا ِدهــا أكبـ َـر وفـ َ‬ ‫جرة عنّا‪.‬‬ ‫حي ُ‬ ‫جرة بالنّسبة لنا‪ُ H ،‬‬ ‫ث ‪ v‬سرعة ُ الم َ َّ‬ ‫ثابت هابل‪ d ،‬بع َد الم َ ّ َ‬ ‫‪0‬‬ ‫تطبيق (‪:)2‬‬ ‫ٌ‬ ‫المســتخدَمة فــي التَّمثيــل البيانــي السَّ ــابق‪ ،‬ث ـ َّم بداللـ ِـة الواحــدا ِ‬ ‫ت ال ُّدوليّـ ِـة‬ ‫ـب ثابِ ـ َ‬ ‫‪1 .1‬أحسـ ُ‬ ‫ـت هابــل بداللـ ِـة الواحــدات ُ‬ ‫ّ‬ ‫ِعلم ـاً َّ‬ ‫ـي‪ ،‬ويُســاوي ‪ 3.26‬ســنةً ضوئيَّ ـةً‪.‬‬ ‫أن )‪ pc (parsec‬هــو الفرس ـ ُ‬ ‫خ الفلكـ ُّ‬ ‫ُّ‬ ‫ـب بُعـ َد مجـ َّـر ٍة ر ِصـ َد خـ ُّ‬ ‫ـاح طــو ِل َ ِ‬ ‫ـط طيـ ِ‬ ‫ـي‬ ‫ـف الهيدروجيــن فيهــا فكانَــت نســبة ُ انزيـ ِ‬ ‫‪2.2‬أحسـ ُ‬ ‫ُ‬ ‫الموجــة إلــى الطــول األصلـ ّ‬ ‫‪. 1/30‬‬ ‫ق َّ‬ ‫جرة؟‪.‬‬ ‫الم َّ‬ ‫‪3.3‬كم سنةً يستغر ُ‬ ‫الضوء ُ للوصو ِل إلينا من تلكَ َ‬ ‫الح ُّل‪:‬‬ ‫الصفر و‬ ‫بين ّ‬ ‫‪1 .1‬آخ ُذ البُع َد َ‬ ‫وبالواحدا ِ‬ ‫ت ال ُّدوليّة‪:‬‬ ‫‪258‬‬ ‫‪ 10 MPC‬مثال ً فأج ُد َّ‬ ‫الصفر و ‪680 km/s‬‬ ‫بين ُّ‬ ‫أن ُّ‬ ‫السرعةَ ُ‬ ‫المقابِ لةَ هي َ‬ ‫‪v‬‬ ‫‪H0 = d‬‬ ‫‪680‬‬ ‫‪H 0 = 10 = 68km.s -1 / M pc‬‬ ‫ِ‬ ‫يقطعها َّ‬ ‫الخالء خال َل ٍ‬ ‫‪ِ 2.2‬‬ ‫سنة‬ ‫الضوء ُ في‬ ‫لنحسب‪ّ ،‬أوال ً‪ ،‬السَّ نةَ الضّ وئيّةَ وهي المسافة ُ التي‬ ‫ُ‬ ‫‪Light year = 3 # 10 8 # 60 # 60 # 24 # 365.25 = 9.46728 # 10 15 m‬‬ ‫‪pc = 3.26 # 9.46728 # 10 15 . 3 # 10 16 m‬‬ ‫‪68 # 10 3 m.s -1‬‬ ‫‪68‬‬ ‫‪H0 = 6‬‬ ‫‪= 3 # 10 -19 s -1‬‬ ‫‪10 (3 # 10 16) m‬‬ ‫‪vl‬‬ ‫‪ml = (1 + c ) m 3.3‬‬ ‫‪vl‬‬ ‫‪ml = m + c m‬‬ ‫‪vl‬‬ ‫‪ml - m = c m‬‬ ‫‪Dm vl‬‬ ‫‪= c‬‬ ‫‪m‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪vl‬‬ ‫‪30 = 3 # 10 8‬‬ ‫‪vl = 10 7 m.s -1‬‬ ‫ومن قانون هابل ‪vl = H 0 .d‬‬ ‫‪68‬‬ ‫‪10 7 = 3 # 10 -19 d‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪d = 68 # 10 26 m‬‬ ‫‪d‬‬ ‫‪c = t 4 .4‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪# 10 26‬‬ ‫‪68‬‬ ‫‪8‬‬ ‫= ‪3 # 10‬‬ ‫‪t‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪t = 68 # 10 18 s‬‬ ‫قاساً بالسَّ نوا ِ‬ ‫ت‪:‬‬ ‫َّمن مُ َ‬ ‫فيكو ُن هذا الز ُ‬ ‫‪1‬‬ ‫‪# 10 18‬‬ ‫‪68‬‬ ‫‪t = 60 # 60 # 24 # 365.25 = 0.466 # 10 9 years‬‬ ‫أي َّ‬ ‫جرة تبع ُد عنّا ‪Light years 0.466 # 10 9‬‬ ‫الم َّ‬ ‫إن تلكَ َ‬ ‫وهذا يعني أيضاً َّ‬ ‫حدث من ُذ ‪ 0.466‬مليار ٍ‬ ‫سنة‪.‬‬ ‫جر ِة اليومَ قد‬ ‫الم َّ‬ ‫َ‬ ‫أن مانراهُ في تلكَ َ‬ ‫أنواعُ الن ُّجوم‪:‬‬ ‫شمســي نجمـاً واحــدا ً مُفـ َـردا ً هــو ال َّ‬ ‫يحــوي نظامُنــا ال َّ‬ ‫ـع الن ُّجــوم ِ‬ ‫ـمس‪ ،‬فهــل جميـ ُ‬ ‫شـ ُ‬ ‫ّ‬ ‫فــي الكــون مُفـ َـردةً؟‬ ‫َّ‬ ‫إ ّن التّلســكوبا ِ‬ ‫ـدور‬ ‫ت أظهـ َـرت لنــا أن الكثيـ َـر مــن الن ُّجــوم ِ ثُنائيّـ ِـة ‪ Binary stars‬تـ ُ‬ ‫حــو َل ِ‬ ‫المجـ َّـردة كالنَّجــم‬ ‫بعضهــا البعــض‪ .‬بعـ ُ‬ ‫ـض الن ُّجــوم ِ الثّنائيّــة قــد تُــرى بالعيـ ِن ُ‬ ‫ـع نجمــان‪ ،‬أحدهــا‬ ‫ض الـ ّد ِّ‬ ‫الــذي يُشـ ّكل االنحنــاء َ فــي ِمقبـ ِ‬ ‫ب األكبـ ِر إنّــه فــي الواقـ ِ‬ ‫الســها(‪ ،)Alcor‬وهمــا قريبــان‬ ‫يُدعــى اإلزار (‪ ،)Mizar‬واألخــف لمعان ـاً يُدعــى ُّ‬ ‫علــى ِ‬ ‫تحتــاج لبصــ ٍر حــادٍّ جــ ّدا ً للتَّفريــ ِق بينَهمــا (كا َن‬ ‫ث‬ ‫بعضهمــا جــ ّدا ً بحيــ ُ‬ ‫ُ‬ ‫ص ق ـوَّة النَّظ ـ ِر)‬ ‫يســتخدم ُ ذلــكَ فــي الماضــي لفح ـ ِ‬ ‫‪Mizar‬‬ ‫‪Alcor‬‬ ‫‪259‬‬ ‫ُ‬ ‫نظرية االنفجارِ األعظم‪:‬‬ ‫أف ِّك ُر‬ ‫ـاح نحـ َـو األحمـ ِر لطيــو ِ‬ ‫المجـ َّـرا ِ‬ ‫ت تبتعـ ُد عــن ِ‬ ‫تــد ُّل ظاهــرةُ االنزيـ ِ‬ ‫المجـ َّـرات أ َّن ك َّل َ‬ ‫ف َ‬ ‫بعضهــا‪ ،‬فالفضــاء ُ‬ ‫الكونــي يتمـ َّ‬ ‫خ‪.‬‬ ‫ـددُ كبالــو ٍن يُن َفـ ُ‬ ‫ّ‬ ‫كيف كا َن الكو ُن في الماضي السَّ حي ِق ٭؟‬ ‫زمني‪،‬‬ ‫بتراجع‬ ‫َّلت المشه َد‬ ‫لو تخي َ‬ ‫ٍّ‬ ‫َ‬ ‫ٍ‬ ‫هل لهذا الكو ُن بدايةَ (لحظة والدة)؟‬ ‫أستنتج‬ ‫•إ َّن مــن أكث ـ ِر النَّظريّــات قبــوال ً حــولَ نشـ ِ‬ ‫ـأة الكــو ِن نظريّ ـة ُ االنفجــا ِر األعظ ـم ِ ‪ ،Big Bang‬التــي تقــو ُل إ َّن‬ ‫ـنة‪ .‬فــي تلــك اللّحظـ ِـة‪ ،‬كان َ الكــونُ عبــار ًة عــن نقطـ ٍـة ُمنفـ ِر ٍدة صغيـ ٍ‬ ‫الكــون َ نشـأ َ قبـلَ حوالــي ‪ 13.8‬مليــار سـ ٍ‬ ‫ـرة‬ ‫ـم‪.‬‬ ‫ج ـ ّداً‪ ،‬ذات كثافـ ٍـة عاليـ ٍـة ج ـ ّداً مــن المــادَّة و الحــرارة ال ّتــي تفــو ُق الخيــالَ‪ .‬ث ـ َّم حــد َ‬ ‫ث االنفجـ ُ‬ ‫ـار العظيـ ُ‬ ‫ِ‬ ‫زيئــات‬ ‫والج‬ ‫الج‬ ‫وبــدأَت المــادّةُ تأخــ ُذ أشــكال َها‪ ،‬فتشــ َّكل َْت فــي‬ ‫ُ‬ ‫ثــم الــذ ّّر ُ‬ ‫ُ‬ ‫ات ُ‬ ‫البدايــة ُ‬ ‫ســيمات األوليّــةُ‪ّ ،‬‬ ‫ـع الكــو ِن إلــى ِ‬ ‫يومنــا هــذا‪.‬‬ ‫والمجـ ًّـر ُ‬ ‫ـتمر تو ُّسـ ُ‬ ‫ـي‪ ،‬فالن ُّجــومُ ً‬ ‫والغبـ ُ‬ ‫ات‪ ،‬واسـ ّ َ‬ ‫ـار الكونـ ّ‬ ‫سس الفيزيائيّة ُ لنظريّ ِة االنفجا ِر األعظم‪:‬‬ ‫األ ُ ُ‬ ‫نحو األحم ِر ِلط َ ِ‬ ‫•‬ ‫المجرات‪.‬‬ ‫يف‬ ‫َّ‬ ‫ُ‬ ‫االنزياح َ‬ ‫وبالشـ َّ‬ ‫ـع ات ّجاهــا ِ‬ ‫ش ضعيــفٍ لموجــا ِ‬ ‫ِ‬ ‫ـد ِة‬ ‫ت الكــون‪،‬‬ ‫•وجــودُ تشــوي ٍ‬ ‫ت راديويَّــة قادمــة بشـ ٍ‬ ‫ـكل مُنتظ َـم ٍ تمام ـاً مــن جميـ ِ‬ ‫ِ‬ ‫المتوقَّعــة فــي ِ‬ ‫ـعاع االنفجــا ِر األعظ ـمِ‪.‬‬ ‫وقتنــا الحاض ـ ِر إلشـ ِ‬ ‫نفســها ُ‬ ‫هائلـ ٍـة مــن الهيدروجيــن والهليــوم فــي الن ُّجــوم‪ ،‬فمثـا ً تبيَّــن َّ‬ ‫ت ِ‬ ‫كميّــا ٍ‬ ‫شمســنا‬ ‫كميَّـةَ الهليــوم ِ التــي تحويهــا‬ ‫أن ِ ّ‬ ‫•وجــودُ ّ‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫َّ‬ ‫ب ال َّ‬ ‫ـاج الهيدروجيــن فــي قل ـ ِ‬ ‫أكبـ ُـر بثالثـ ِـة أضعــا ٍ‬ ‫الكميَّــة التــي ي ُ ِ‬ ‫شــمس‪ ،‬وهــذا‬ ‫ـن أن تتول ـ ُد نتيج ـةَ اندمـ ِ‬ ‫ف مــن ِ ّ‬ ‫مكـ ُ‬ ‫س‪ ،‬إنَّهــا َّ‬ ‫حرارتــه أعلــى بكثيـ ٍر مــن درجـ ِـة حــرار ِة ال َّ‬ ‫ِ‬ ‫ـق األولــى‬ ‫ـل آخـ َـر درجـة ُ‬ ‫شــم ِ‬ ‫يســتدعي وجــودَ مصــد ٍر هائـ ٍ‬ ‫الدقائـ ُ‬ ‫مــن بَـد ِْء االنفجــا ِر األعظـمِ‪.‬‬ ‫تطبيق (‪:)3‬‬ ‫ٌ‬ ‫‪68‬‬ ‫عمر الكو ِن التّقريبي اعتمادا ً على قانو ِن هابل‪ ،‬باعتبا ِر ثاب ِ‬ ‫ت هابل تقريبا ً‪H 0 = 3 # 10 -19 s -1 :‬‬ ‫احسب َ‬ ‫ّ‬ ‫الح ّل‪:‬‬ ‫المجـ َّـرة منـ ُذ حــدو ِ‬ ‫ث كانَــت‬ ‫ث االنفجــا ِر األعظـم ِ حيـ ُ‬ ‫‪ d‬هــي بُعـ ُد مجـ َّـر ٍة مــا عنّــا‪ ،‬وهــي أيضـاً المســافة ُ التــي قطعتْهــا َ‬ ‫ـن الــذي مضــى علــى حــدو ِ‬ ‫ت مُتكثَّفـةً فــي النِّقطـ ِـة ِ‬ ‫المجـ َّـرا ِ‬ ‫ث االنفجــا ِر األعظــم‬ ‫َّ‬ ‫مجرت ُنــا وجميـ ُ‬ ‫نفســها‪ ،‬نسـ ّ‬ ‫ـع َ‬ ‫ـمي الزَّمـ َ‬ ‫‪d‬‬ ‫‪ ، t‬عمــر الكــون ‪v = t‬‬ ‫لك َّن ‪v = H 0 . d‬‬ ‫‪d‬‬ ‫‪t = H0 . d‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪= 68 # 10 19 s‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪t = H = 68‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪-19‬‬ ‫‪3 # 10‬‬ ‫عمر الكون التّقريبي بالسَّ نوات ‪:‬‬ ‫فيكو ُن ُ‬ ‫‪260‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪# 10 19‬‬ ‫‪68‬‬ ‫‪t = 60 # 60 # 24 # 365.25 . 14 # 10 9 years‬‬ ‫جر ِ‬ ‫ات في الكو ِن‪:‬‬ ‫توزُّعُ الم َ َّ‬ ‫ـل ِمــن الن ُّجــوم ِ و الغبــار والغــازا ِ‬ ‫ت التــي ترتبـ ُ‬ ‫ط معـاً بقــوى‬ ‫•المجـ َّـرةُ ‪ Galaxy‬هــي نظــام ٌ كونـ ٌّ‬ ‫ـع هائـ ٍ‬ ‫ـي مُكـ َّو ٌن ِمــن تجمُّـ ٍ‬ ‫تجــاذُ ٍ‬ ‫ـتر ٍك‪.‬‬ ‫ب مُتبادَلــة‪ ،‬وتـ ُ‬ ‫ـدور حــو َل مرك ٍز مُشـ َ‬ ‫أن هنــاك حوالــي ‪ 10 10‬إلــى ‪ 10 12‬مجـ َّـرة تقريبـاً فــي الكــو ِن المنظــو ِر‪َّ ،‬‬ ‫ـدر العلمــاء َّ‬ ‫إن أبعـ َد مجـ ّـرا ٍ‬ ‫تصويرهــا‬ ‫ت تـ َّم‬ ‫•يقـ ِّ ُ‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫ت القزمـ ِـة التــي ال يتعـ َّ‬ ‫ِ‬ ‫المجـ َّـرا ِ‬ ‫تبعـ ُد حوالــي ‪ 10‬إلــى ‪ 13‬مليــا ِر سـ ٍ‬ ‫ـراوح فــي‬ ‫ـنة ضوئيّـ ٍـة‪ ،‬تتـ‬ ‫ـدى عــددُ‬ ‫ـن َ‬ ‫ُ‬ ‫أحجامهــا بيـ َ‬ ‫ِ‬ ‫نجومهــا ‪ 10 7‬نجـم ٍ وتكــو ُن مســاحتُها حوالــي بضعــة آال ِ‬ ‫ـنة ضوئيَّــة‪ ،‬و المجـ َّـرا ِ‬ ‫ف سـ ٍ‬ ‫ت العمالقـ ِـة التــي تحتــوي علــى‬ ‫ـف مليــو ِن سـ ٍ‬ ‫وحجمهــا يصـ ُل إلــى نصـ ِ‬ ‫ـنة ضوئيَّــة‪.‬‬ ‫أكثـ ِر مــن ‪ 10 12‬نجمـ ٍـة‬ ‫ُ‬ ‫مَجرتُنا‪:‬‬ ‫درب التبّانــة‪ ،‬ويوجـ ُد فيهــا أكثـ ُـر مــن‬ ‫•تسـمَّى مجرت ُنــا‬ ‫َ‬ ‫‪11‬‬ ‫قطرهــا بحوالــي ‪ 100‬ألـ ِ‬ ‫ـف‬ ‫‪ 2 # 10‬نجـمٍ‪ ،‬ويقـ ِد ُّر العلمــاء ُ َ‬ ‫ت النَّجميّــة‪ ،‬بمــا فيهــا المجموعـة ُ ال َّ‬ ‫ـنة ضوئيَّــة‪ ،‬وتحــوي الكثيـ َـر مــن التّجمُّعــا ِ‬ ‫سـ ٍ‬ ‫شمســيّة‪ ،‬والتــي ينتمــي إليهــا كوكبُنــا‬ ‫ـب األرض‪.‬‬ ‫كوكـ ُ‬ ‫إثراء‪:‬‬ ‫•تكريماً للعالم هابِ ل ُسمِّ َي التلسكوب الفضائي العمال ‬ ‫ق‬ ‫ـارج الغــا ِ‬ ‫ف‬ ‫ـدور خـ َ‬ ‫باســمه‪ ،‬هــذا التلســكوب الّــذي يـ ُ‬ ‫الجـ ّ َّ‬ ‫ِ‬ ‫ـاهم‬ ‫ـوي‪ ،‬والــذي أعطــى صــوراً ُمذهلـ ًة للكون‪ ،‬وسـ َ‬ ‫ِ‬ ‫إثبات ِ‬ ‫نظرية هابِ ل ِ‬ ‫نفسه‪.‬‬ ‫في‬ ‫صــو ِر المُ ِ‬ ‫تلســكوب هابِ ــل‬ ‫ذهلــة التــي أعطاهــا‬ ‫•مــن ال ُّ‬ ‫ُ‬ ‫صــورة َ ســديم ِ رأسِ الحصــا ِن الــذي يظهـ ُـر بالتّلســكوب فــي مجموعـ ِـة نطــا ِق الجبــار‪ ،‬تلــك الن ُّجــوم الثّــاث‬ ‫ـتقامة واحـ ٍ‬ ‫ـك بالعي ـ ِن المُجـ َّـر ِدة علــى اسـ ٍ‬ ‫ـدة‪.‬‬ ‫التــي تظهـ ُـر لـ َ‬ ‫‪261‬‬ ‫السوداء‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫الثقوب َّ‬ ‫أف ِّك ُر‬ ‫•أعلم أنّه بزياد ِة ِ‬ ‫كتلة الجسم ِ تزدادُ ق َّو َة جذبِ ه‪ ،‬كما تزدادُ أيضاً بنقصا ِن البُع ِد عن الجسمِ‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫الذي يصف ذلك؟‬ ‫العالمي‬ ‫•ما قانو ُن نيوت ُن‬ ‫ُ‬ ‫ّ‬ ‫مك ُن أن تكو َن ق َّوةُ الجذ ِ‬ ‫•كيف ي ُ ِ‬ ‫ب تلكَ ال نهائيَّة؟‬ ‫•ما سرعة ُ اإلفال ِ‬ ‫وفق قوانين نيوت ُن؟‬ ‫ت من تلكَ الجاذبيَّة َ‬ ‫أتذ َك ُر‬ ‫ِ ُ‬ ‫ـح القــوة‬ ‫ـع البُعـ ِد بينَهمــا‪ ،‬فتُصبـ ُ‬ ‫ـب طــردا ً مــع كتلتَيهمــا‪ ،‬وعكسـاً مـ َع مربَّـ ِ‬ ‫ـن جســمي ِن تتناسـ ُ‬ ‫ـي بيـ َ‬ ‫•قـ َّوةُ التّجــاذُب الكتلـ ّ‬ ‫ـق قوانيــن نيوتــن)‪.‬‬ ‫ـن الكتلتَيــن إلــى ّ‬ ‫الصفــر (وفـ َ‬ ‫النهائيَّــة عندَمــا يتناهــى البُعـ ُد بيـ َ‬ ‫ـت مــن جــذ ِ‬ ‫ِ‬ ‫ـق فــي الفضــاء‪،‬‬ ‫ب األرض‬ ‫ـرض أنّــي علــى ســطح األرض‪ ،‬وأريـ ُد إلقــاء َ جسـم ٍ لألعلــى حتَــى يفلـ َ‬ ‫وينطلـ َ‬ ‫•أفتـ ُ‬ ‫ـب إعطــاؤه طاقـةً حركي ّـةً أكبـ َـر مــن طاقـ ِـة الجــذ ِ‬ ‫ِ‬ ‫الكامنــة لــه‪:‬‬ ‫ب‬ ‫فيجـ ُ‬ ‫‪Ek = E p‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2 mv = Fc r‬‬ ‫‪mM‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2 mv = G r 2 r‬‬ ‫‪2GM‬‬ ‫=‪v‬‬ ‫‪r‬‬ ‫ث‪ : v :‬سرعة ُ اإلفال ِ‬ ‫(السرعة الكونيّة الثّانية)‪.‬‬ ‫ت من األر ِ‬ ‫حي ُ‬ ‫ض ّ‬ ‫ت التّجاذُ ِ‬ ‫العالمي‪.‬‬ ‫ب‬ ‫‪ : G‬ثابِ ُ‬ ‫ّ‬ ‫ض (الجسم الجا ِذب)‪.‬‬ ‫‪ : M‬كتلة ُ األر ِ‬ ‫نصف قط ِر األرض‪.‬‬ ‫‪:r‬‬ ‫ُ‬ ‫ضمن مدا ٍر حو َل الجسم ِ الجاذب‪.‬‬ ‫يدور‬ ‫الجسم‬ ‫السرعة ُ المداريّة ُ التي تجع ُل‬ ‫السرعة ُ الكونيّة األولى هي ّ‬ ‫• ّ‬ ‫َ‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫تطبيق (‪:)4‬‬ ‫ٌ‬ ‫ض‪ ،‬علمـاً َّ‬ ‫احسـ ِ‬ ‫ع الجاذبيّـ ِـة األرضيّـ ِـة‬ ‫ـار َ‬ ‫ـف قطـ ِر األر ِ‬ ‫الســرعةَ الكوني ّـةَ الثّانيـةَ لــأر ِ‬ ‫أن نصـ َ‬ ‫ب ّ‬ ‫ض يُعتبَـ ُـر ‪ ، 6400 km‬و تسـ ُ‬ ‫ـر ‪g = 10 m.s -2‬‬ ‫علــى ســطح األر ِ‬ ‫ض يُعتبَـ ُ‬ ‫الح ُّل‪ :‬أعلم َّ‬ ‫أن ق َّو َة جذ ِ‬ ‫‪Fc = W‬‬ ‫ض للجسم ت ُعتبَ ُر ثقلَه‬ ‫ب األر ِ‬ ‫ُ‬ ‫‪m. M‬‬ ‫‪= m. g‬‬ ‫‪r2‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪g=G 2‬‬ ‫‪r‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪r. g = G r‬‬ ‫•فتكو ُن سرعة ُ اإلفال ِ‬ ‫(السرعة الكونيّة الثّانية)‪:‬‬ ‫ت ّ‬ ‫‪262‬‬ ‫‪G‬‬ ‫‪2GM‬‬ ‫‪r‬‬ ‫‪v = 2gr‬‬ ‫‪v = 2 # 10 # 6400 # 1000‬‬ ‫‪v = 8 2 # 10 6 m.s -1‬‬ ‫=‪v‬‬ ‫أتساء ُل‬ ‫ض (الجسم الجا ِذب)؟‬ ‫•ماذا لو صغ َُر‬ ‫نصف قط ِر األر ِ‬ ‫ُ‬ ‫َّ‬ ‫ِ‬ ‫لسرعة الجسم ِ المجذو ِ‬ ‫ليتمك َن من اإلفالت؟‬ ‫ب‬ ‫ث‬ ‫•ماذا سيحد ُ‬ ‫ِ‬ ‫ماهي؟‬ ‫لسرعة الجسمِ‪،‬‬ ‫•لكن هنا َك حدودا ً‬ ‫َ‬ ‫نصف قط ِر الجسم ِ الجا ِذ ِ‬ ‫ب عند َِئ ٍذ؟‬ ‫•ما‬ ‫ُ‬ ‫أستنتج‬ ‫•كلَّمــا نقُــص نصــف قط ـ ِر الجس ـم ِ الجــا ِذب وزادَت كثافتُــه‪ ،‬ازدادَت ســرعة ُ اإلفـ ِ‬ ‫ـات ّ‬ ‫الل ِزمــة للت َّحـ ُّـر ِر مــن‬ ‫ُ‬ ‫َ‬ ‫سـ ِ‬ ‫ـطحه‪.‬‬ ‫ِ‬ ‫مكــن أليِّ جسـم ٍ أن تتجــاوز َ ســرعتُه ســرعة َ َّ ِ‬ ‫ـف قطـ ِر‬ ‫•وبمــا أنّــه ال يُ ِ ُ‬ ‫الضــوء فــي الخــاء‪ ،‬فيكفــي أن يكــون َ نصـ ُ‬ ‫الجسـم ِ الجــا ِذب يُعطَــى بالعالقــة‪:‬‬ ‫‪2GM‬‬ ‫‪r‬‬ ‫‪2GM‬‬ ‫=‪r‬‬ ‫‪c2‬‬ ‫=‪c‬‬ ‫اإلفالت منه‪ ،‬حتَّى َّ‬ ‫•كيال ي ُ ِ‬ ‫الضوء‪ ،‬فيُسمَّى الثّقب األسود‪.‬‬ ‫مك ُن أليِّ جسم ٍ‬ ‫َ‬ ‫نصف القط ِر الّذي يحقِّ ُق العالقةَ السَّ ابقة‪ :‬نصف قط ِر شفارتزشيلد‪.‬‬ ‫•ويُسمَّى‬ ‫ُ‬ ‫•وت ُسمَّى الحدودُ التي ال ي ُ ِ‬ ‫اإلفالت من الجاذبيّة‪ :‬أفق الحدث‪.‬‬ ‫مك ُن بعدَها‬ ‫ُ‬ ‫ث ال ي ُ ِ‬ ‫مك ُ٭‬ ‫ن‬ ‫قب األسودُ‪ :‬حي ّ ٌز كثافتُه هائلة ٌ بحي ُ‬ ‫•الث ّ ُ‬ ‫لشـ ٍ‬ ‫ـات ِم ـ ٍن جاذبيّتــه حتّــى َّ‬ ‫الضــوء‪ .‬ولــه ق ـ َّوةٌ‬ ‫ـيء اإلفـ ُ‬ ‫جاذبي ّـة ٌ جبّــارةٌ يســتحي ُل علــى أيِّ شـ ٍ‬ ‫ـات مــن‬ ‫ـيء اإلفـ ُ‬ ‫جاذبيّتــه بمــا فــي ذلــك أشـ ّعة َّ‬ ‫الضــوء‪ .‬لــذا تبــدو هــذه‬ ‫ِ‬ ‫ــر مــن‬ ‫المنطقــة‬ ‫َ‬ ‫غيــر مرئي ٍَّــة فــي الفضــاء‪ .‬وهــو يُعتبَ ُ‬ ‫الن ُّجوم الّتي أ َ ِفلتَت‪.‬‬ ‫‪263‬‬ ‫أف ِّك ُر‬ ‫الضوءَ؟ هل َّ‬ ‫يجذب َّ‬ ‫مك ُن للثّق ِ‬ ‫•كيفَذ ي ُ ِ‬ ‫للض ِوء كتلة؟‬ ‫ب األسو ِد أن‬ ‫َ‬ ‫أتذ َك ُر‬ ‫ـس َّ‬ ‫للضــوء كتلـة ٌ ســكونيّة لكـ َّن لــه طاقـة ٌ تكافــئُ كتلـةً ت ُعطَــى بالعالقـ ِـة‪:‬‬ ‫•تكافـ ُـؤ الطّاقـ ِـة – كتلـة ٌ فــي النّســبيّة‬ ‫ّ‬ ‫الخاصــة‪ ،‬ليـ َ‬ ‫‪E = m.c 2‬‬ ‫الس ِ‬ ‫وداء‪:‬‬ ‫رص ُد الثّقوب َّ‬ ‫تبتلع َّ‬ ‫الرغم ِ من أنّه ال ي ُ ِ‬ ‫كيف ي ُ ِ‬ ‫الضوء؟‬ ‫مك ُن رؤيتُها فهي‬ ‫مك ُن رص ُد الثّقوب السَّ وداء على َّ‬ ‫ُ‬ ‫• َ‬ ‫ص فــي غرفـ ٍـة مُ ِ‬ ‫ظلمـ ٍـة تمامـاً وال تمتلــكُ َّ‬ ‫أي‬ ‫ـت وجــودَ شــخ ٍ‬ ‫المجــا ِورة للثّقــوب السَّ ــوداء‪ :‬إذا توق ّ ْعـ َ‬ ‫‪1 .1‬ســلو ُك األجســام ِ ُ‬ ‫َّ‬ ‫ـددَ مكانَــه؟ َّ‬ ‫إن ســلو َك األشـ ِ‬ ‫المحيطــة ي ُ ِ‬ ‫ـف ي ُ ِ‬ ‫ـن أن تتأ َّك ـ َد مــن وجــو ِده وت ُحـ ِّ‬ ‫ـن أن‬ ‫أدا ٍة ُّ‬ ‫للرؤيــا الليليّــة فكيـ َ‬ ‫ـياء ُ‬ ‫مكـ ُ‬ ‫مكـ ُ‬ ‫تدلَّــكَ كحركـ ِـة البــا ِ‬ ‫ِ‬ ‫وصوتــه أو حركـ ِـة السَّ ــتائر أو أيِّ حركـ ٍـة غي ـ ِر اعتياديَّـ ٍـة فــي الغرفــة‪.‬‬ ‫ب‬ ‫•هــذا مــا اعتمـدَه العلمــاء ُ فــي رصـ ِد الثّقــوب السَّ ــوداء مــن خــا ِل دراسـ ِـة الحــركا ِ‬ ‫المتوقَّعــة للنّجــوم أو الغبــار‬ ‫ت غيـ ِر ُ‬ ‫أو الغــازا ِ‬ ‫المحيطــة باألماكـ ِن غيـ ِر المرئيّــة‪.‬‬ ‫ت ُ‬ ‫المجــا ِورة واألجســام ُ األخــرى حــو َل الثّقـ ِ‬ ‫ـع درجـة ُ حــرار ِة‬ ‫‪2.2‬االنبعــا ُ‬ ‫ب األســود‪ ،‬وترتفـ ُ‬ ‫ث اإلشـ ُّ‬ ‫ـدور الن ُّجــوم ُ ُ‬ ‫ـعاعي‪ :‬تـ ُ‬ ‫ث‬ ‫ـتمر ال ّزيــادة فــي درجـ ِـة الحــرارة‪ ،‬وتــزدادُ ســرعة ُ دورانهــا‪ ،‬وتنبعـ ُ‬ ‫هــذه األجســام لمالييــن الدّرجــات المئويّــة‪ ،‬وتسـ ُّ‬ ‫ـن رصــد هــذه األشـ ّعة بوسـ ِ‬ ‫منهــا أشـ ّعة ســينية‪ .‬وي ُ ِ‬ ‫الســينيّة‪.‬‬ ‫ـاطة مراصــد األشـ ّعة ّ‬ ‫مكـ ُ‬ ‫ِ‬ ‫ث الجاذبيّــة انحنــاء ً فــي الفضــاء‪ ،‬فضــوء ُ الن ُّجــوم أو‬ ‫عدســة الجاذبيّــة‪:‬‬ ‫تأثيــر‬ ‫وفــق النّظريّــة النّســبيّة العامّــة ت ُحــ ِد ُ‬ ‫َ‬ ‫‪ُ 3.3‬‬ ‫ِ‬ ‫المجـ َّـرات الــذي يمـ ُّـر بجــوا ِر ثق ـ ٍ‬ ‫أماكنهــا بالنّســبة‬ ‫ب أســودَ ينحنــي فتبــدو تلــكَ الن ُّجــوم ُ أو المجـ َّـرات فــي غي ـ ِر‬ ‫ِ‬ ‫عدســة الجاذبيّــة ‪.gravitational lensing‬‬ ‫ف هــذه الظّاهــرة باســم ِ‬ ‫ُعــر ُ‬ ‫للتّلســكوبات األرضيّــة‪ ،‬ت َ‬ ‫إضاءة‬ ‫تم اإلعالن رسمياً عن أول صورة حقيقية للثقب األسود في ‪ 10‬نيسان ‪2019‬‬ ‫• ّ‬ ‫‪264‬‬