مقدمه

سالهای متمادی ، دانشمندان در فکر سنجش فاصله ستارگان از زمین و همچنین ، از یکدیگر بودند. اما هیچ کس دقیقا نمی‌دانست که آنها چقدر دورند. اگر چه ، وقتی زمین به دور خورشید می‌گردد موضع آن به مقدار بسیار زیادی تغییر می‌کند! هنگامی که زمین در یک سمت خورشید است، یک ستاره نزدیک و یک ستاره دور با فاصله معینی از یکدیگر ، در آسمان دیده می‌شوند. و هنگامی که زمین در سمت دیگر خورشید است (شش ماه بعد) همان ستاره نزدیک ، با زاویه‌ای اندک متفاوت ، دیده می‌شود و به نظر می رسد که فاصله آن با همان ستاره دور اندکی تغییر کرده است. البته ستاره دور آن قدر دور است که تمامی جابجایی موضع زمین در قیاس با فاصله آن هیچ است. بنابراین موضع ستاره دور به هیچ وجه تغییر نمی‌کند. این تغییر موضع ستاره نزدیک ، نسبت به ستاره دور را که با تغییر موضع زمین در فضا دیده می‌شود، اختلاف منظر می‌نامند.

یک مثال ساده

برای پی بردن به این مفهوم انگشت خود را در 30 سانتیمتر جلو صورت خود بگیرید و ثابت نگه دارید. حال اگر چشم چپ خود را ببندید و با چشم راست نگاه کنید، انگشت خود را نزدیک به شیئی معین ، که در زمینه دید شما قرار گرفته است، خواهید دید. حال بدون اینکه انگشت خود را حرکت دهید، چشم چپ خود را باز کنید و چشم راستتان را ببندید و با چشم چپ خود که نسبت به چشم راست شما در موضع متفاوتی قرار دارد به انگشت خود نگاه کنید. در این صورت انگشت خویش را در موضع متفاوتی خواهید دید. جالب است بدانید که از مقدار جابجایی می‌توان فاصله انگشت از چشم را محاسبه کرد. ستاره شناسان توانستند با استفاده از همین روش ساده و از مقدار جابجایی ستاره نزدیک به هنگام چرخش زمین به دور خورشید ، فاصله آن ستاره را محاسبه کنند. اما اشکال کار در آن بود که حتی نزدیکترین ستارگان هم به قدری دور بودند که اختلاف منظر آنها بسیار جزئی بود.

مشاهدات جیمز برادلی

جیمز برادلی ستاره شناس انگلیسی ، یکی از دانشمندانی بود که این کار را انجام داد و با تلسکوپ خود متوجه شد که ضمن گردش زمین به دور خورشید ، موضع بعضی از ستارگان اندکی جابجا می‌شود. البته این جابجایی‌ها درست نبود. زیرا هنگامی که زمین در یک جهت حرکت می‌کند، تغییر موضع ستاره باید در جهت مخالف باشد. اما تغییر موضعی را که برادلی مشاهده می‌کرد چنین نبود. موضع ستاره در جهت دیگری تغییر می‌کرد، پس این نمی‌توانست اختلاف منظر باشد. اگر اختلاف منظر نبود، پس چه بود؟! برادلی سرانجام به نتیجه‌ای جالب رسید. فرض کنید که در باران ایستاده‌اید و قطرات باران مستقیما فرو می‌افتند.

اگر چتر داشته باشید، باید درست بالای سر خود چتر را قرار دهید. اما اگر در حال حرکت باشید باید چتر خود را کمی جلوتر بگیرید تا قطرات باران شما را خیس نکنند. حال هر چه سریعتر حرکت کنید، باید چتر را بیشتر به جلو کج کنید. زیرا در حرکت سریعتر باید از قطرات باران بیشتری جلوگیری کنید و حرکت سریعتر باعث نشود که وارد باران شوید. از طرف دیگر ، اگر قطرات باران آهسته‌تر ببارند، باید چتر را بیشتر به جلو کج کنید، زیرا در باران آهسته ، فرصت بیشتری برای گام برداشتن دارید تا در باران تند!

حال اگر سرعت راه رفتن خود و سرعت فرو افتادن قطرات باران را بدانید و آن دو را مقایسه کنید می‌توانید مقدار دقیقی که چتر را باید کج کنید، بدست آورید. برعکس اگر زاویه دقیق لازم برای کج شدن چتر و سرعت حرکت خود را بدانید، می‌توانید سرعت فرو افتادن قطرات باران را محاسبه کنید. برادلی پی برد که نور یک ستاره مانند قطرات باران بر زمین فرو می‌ریزد و زمین هم ثابت نیست و به دور خود در حرکت است. به این دلیل تلسکوپ را باید کمی کج کرد تا نور ستاره را بگیرد.

درست مانند چتر که برای گرفتن قطرات باران باید آن را کج کرد. چون زمین در حرکت خود به دور خورشید مسیر منحنی طی می‌کند، بنابراین جابجایی ستاره باید به همان صورتی که برادلی دیده بود باشد. او دقیقا می‌دانست که چه مقدار باید به تلسکوپ زاویه بدهد تا مشکل برطرف شود، زیرا این تغییر درست به اندازه تغییر مکان ستاره بود. او سرعت گردش زمین به دور خورشید را نیز می‌دانست، بنابراین با وجود دو رقم مهم توانست سرعت حرکت نور از ستاره به زمین را محاسبه کند.

محاسبه سرعت نور

رقمی که جیمز برادلی در سال 1748 میلادی برای سرعت نور گزارش داد 283 هزار کیلومتر بر ثانیه بود، این رقم از رقمهای پیشین که برای اندازه گیری سرعت نور ارائه شده بود، به رقم حقیقی سرعت نور ، که بعدها محاسبه شد، بسیار نزدیکتر بود و ستاره شناسان و دانشمندان را با واقعیت سرعت نور آشنا کرد. مدتها بعد دانشمندان به فکر اندازه گیری سرعت نور در آزمایشگاه افتادند. سرعت نور که به ظاهر مسأله‌ای بسیار ساده است، برای سالهای متمادی دانشمندان و ستاره شناسان را متحیر کرده بود.

مباحث مرتبط با عنوان

• ابزار نجومی
• انواع حرکات زمین
• سنجش فاصله ستارگان
• محاسبه فواصل نجومی
• محاسبه سرعت نور