فهرست مطالب و جلد کتاب مبانی ستارهشناسی
فهرست مطالب:
مقدمهی دکتر نعمتاله ریاضی..................................... 13
پیشگفتار مترجم............................................................ 14
فصل 1: درآمد.................................................................. 15
1-1 جایگاه ستارهشناسی............................................... 15
1-2 اجسام مورد پژوهش در ستارهشناسی..................... 17
1-3 مقیاس جهان......................................................... 19
فصل 2: نجوم کروی........................................................ 21
2-1 مثلثات کروی......................................................... 21
2-2 زمین..................................................................... 24
2-3 کره سماوی........................................................... 26
2-4 دستگاه افقی.......................................................... 26
2-5 دستگاه استوایی..................................................... 27
2-6 زمان طلوع و غروب............................................... 30
2-7 دستگاه دایرةالبروجی.............................................. 31
2-8 مختصات کهکشانی............................................... 32
2-9 اختلالهای مختصات............................................ 32
2-9-1 حرکت تقدیمی............................................ 32
2-9-2 رقص محوری.............................................. 34
2-9-3 اختلافمنظر................................................. 34
2-9-4 ابیراهی......................................................... 35
2-9-5 شکست........................................................ 35
2-10 نجوم موقعیتی..................................................... 37
2-11 صورتهای فلکی................................................ 40
2-12 فهرستها و نقشههای ستارگان.......................... 41
2-13 زمان خورشیدی و نجومی................................... 44
2-14 دستگاههای زمان در ستارهشناسی....................... 47
2-15 تقویمها............................................................... 50
2-16 مثالها................................................................. 54
2-17 تمرین................................................................. 58
فصل 3: رصد و ابزار آن................................................. 59
3-1 رصد از درون اتمسفر............................................. 59
3-2 تلسکوپهای نوری................................................ 61
3-2-1 اپتیک هندسی.............................................. 62
3-2-2 تلسکوپ شکستی......................................... 64
3-2-3 تلسکوپ بازتابی............................................ 66
3-2-4 شیوههای نصب تلسکوپ............................. 69
3-2-5 تکنیکهای جدید......................................... 72
3-3 آشکارسازها و تجهیزات.......................................... 73
3-3-1 صفحهی عکاسی.......................................... 73
3-3-2 فتوکاتد و فتومالتیپلایر................................ 74
3-3-3 نورسنج و قطبشسنج................................... 74
3-3-4 تشدیدکنندهی تصویر................................... 75
3-3-5 دوربین سیسیدی....................................... 76
3-3-6 طیفنگار...................................................... 78
3-3-7 تداخلسنج................................................... 78
3-4 تلسکوپهای رادیویی............................................ 79
3-5 دیگر نواحی طولموجی......................................... 85
3-5-1 تابش گاما..................................................... 85
3-5-2 پرتو ایکس................................................... 85
3-5-3 تابش فرابنفش.............................................. 87
3-5-4 تابش فروسرخ.............................................. 88
3-6 انرژی در شکلهای دیگر...................................... 88
3-6-1 پرتوهای کیهانی........................................... 89
3-6-2 نوترینو......................................................... 89
3-6-3 تابش گرانشی............................................... 90
3-7 مثالها................................................................... 91
3-8 تمرین................................................................... 92
فصل 4: مفاهیم نورسنجی و قدرها............................. 93
4-1 شدت، چگالی شار و درخشندگی............................ 93
4-2 قدر ظاهری........................................................... 96
4-3 دستگاههای قدر..................................................... 97
4-4 قدر مطلق.............................................................. 99
4-5 خاموشی و ضخامت اپتیکی.................................... 99
4-5-1 اضافهرنگ.................................................. 101
4-5-2 خاموشی جوی........................................... 101
4-6 مثالها................................................................. 102
4-7 تمرین................................................................. 104
فصل 5: سازوکارهای تابش......................................... 105
5-1 تابش اتم و مولکول............................................. 105
5-2 اتم هیدروژن....................................................... 107
5-3 پروفایل خط........................................................ 109
5-3-1 پهنشدگی دوپلری.................................... 109
5-4 اعداد کوانتومی، قواعد گزینش، اعداد جمعیت...... 110
5-4-1 اعداد کوانتومی........................................... 110
5-4-2 قواعد گزینش............................................ 111
5-4-3 اعداد جمعیت............................................. 112
5-5 طیف مولکولی..................................................... 112
5-6 طیف پیوسته....................................................... 112
5-7 تابش جسمسیاه................................................... 113
5-8 دما....................................................................... 115
5-9 سازوکارهای دیگر تابش...................................... 118
5-9-1 مِیزر و لِیزر................................................. 118
5-9-2 تابش سنکروترون....................................... 118
5-10 انتقال تابشی..................................................... 119
5-11 مثالها.............................................................. 120
5-12 تمرین............................................................... 122
فصل 6: مکانیک سماوی............................................ 123
6-1 معادلات حرکت................................................... 123
6-2 حل معادلهی حرکت............................................ 124
6-3 معادلهی مدار و قانون اول کپلر............................ 126
6-4 عناصر مداری...................................................... 127
6-5 قوانین دوم و سوم کپلر........................................ 129
6-6 منظومههایی با چند جسم.................................... 131
6-7 تعیین مدار........................................................... 132
6-8 موقعیت در مدار................................................... 132
6-9 سرعت فرار......................................................... 134
6-10 قضیه ویریال..................................................... 135
6-11 حد جینز............................................................ 136
6-12 مثالها.............................................................. 137
6-13 تمرین............................................................... 140
فصل 7: منظومه شمسی.............................................. 141
7-1 آرایش سیارهها.................................................... 143
7-2 مدار زمین و رؤیتپذیری خورشید...................... 144
7-3 مدار ماه............................................................... 146
7-4 گرفت و اختفا...................................................... 150
7-5 ساختار و سطح سیارهها....................................... 151
7-6 جو و مغناطیسسپهر........................................... 156
7-7 سپیدایی (آلبدو)................................................... 161
7-8 نورسنجی، قطبشسنجی و طیفنمایی................ 163
7-8-1 اثر مقابله.................................................... 164
7-8-2 قدر سیارکها............................................. 165
7-8-3 مشاهدات قطبشسنجی............................. 165
7-8-4 طیفنمایی سیارهای................................... 165
7-9 تابش گرمایی سیارات.......................................... 166
7-10 عطارد................................................................ 167
7-11 زهره................................................................. 170
7-12 زمین و ماه........................................................ 173
7-12-1 ماه........................................................... 177
7-13 مریخ................................................................. 181
7-14 مشتری............................................................. 184
7-15 زحل................................................................. 189
7-16 اورانوس و نپتون............................................... 193
7-16-1 اورانوس................................................... 193
7-16-2 نپتون....................................................... 195
7-17 اجرام کوچک در منظومه شمسی....................... 196
7-17-1 سیارههای کوتوله..................................... 197
7-17-2 سیارکها................................................. 198
7-17-3 دنبالهدارها................................................ 203
7-17-4 شهاب‌وارهها............................................. 205
7-17-5 غبار بینسیارهای...................................... 206
7-17-6 باد خورشیدی.......................................... 207
7-18 پیدایش منظومه شمسی.................................... 207
7-19 مثالها.............................................................. 211
7-20 تمرین............................................................... 215
فصل 8: طیف ستارهای............................................... 217
8-1 اندازهگیری طیفها............................................. 218
8-2 طبقهبندی طیفی هاروارد..................................... 219
8-3 طبقهبندی طیفی یِرکز........................................ 222
8-4 طیفهای خاص.................................................. 224
8-5 نمودار هرتسپرونگ-راسل................................... 225
8-6 اتمسفرهای مدل................................................. 226
8-7 مشاهدات به ما چه میگویند؟............................. 227
8-8 تمرین................................................................. 229
فصل 9: ستارههای دوتایی و جرم ستارگان............ 231
9-1 دوتایی چشمی..................................................... 232
9-2 دوتایی اخترسنجی............................................... 233
9-3 دوتایی طیفنمودی............................................. 233
9-4 دوتایی نورسنجی................................................. 234
9-4-1 ستارههای الگُل.......................................... 235
9-4-2 ستارههای بتا شلیاق................................... 235
9-4-3 ستارههای دبلیو دباکبر............................. 235
9-5 مثالها................................................................. 236
9-6 تمرین................................................................. 237
فصل 10: ساختار ستارگان......................................... 239
10-1 شرایط تعادل داخلی........................................... 239
10-1-1 تعادل هیدرواستاتیک................................ 239
10-1-2 توزیع جرم............................................... 240
10-1-3 تولید انرژی.............................................. 240
10-1-4 گرادیان دما.............................................. 240
10-1-5 شرایط مرزی........................................... 242
10-2 حالت فیزیکی گاز.............................................. 242
10-3 منابع انرژی ستارگان......................................... 244
10-3-1 زنجیره پروتون-پروتون............................ 245
10-3-2 چرخه کربن............................................. 247
10-3-3 واکنش سه آلفا......................................... 247
10-3-4 واکنشهای آلفا........................................ 247
10-3-5 سوختن کربن.......................................... 248
10-3-6 سوختن اکسیژن...................................... 248
10-3-7 سوختن سیلیسیوم.................................... 248
10-4 مدلهای ستارهای............................................. 249
10-5 مثالها.............................................................. 251
10-6 تمرین............................................................... 253
فصل 11: تحول ستارهای............................................ 255
11-1 مقیاسهای زمانی تحول................................... 255
11-1-1 مقیاس زمانی هستهای............................. 255
11-1-2 مقیاس زمانی گرمایی.............................. 255
11-1-3 مقیاس زمانی دینامیکی............................ 256
11-2 انقباض ستارگان بهسمت رشتهی اصلی............ 256
11-3 مرحلهی رشتهی اصلی...................................... 259
11-3-1 رشتهی اصلی بالایی............................... 259
11-3-2 رشتهی اصلی پایینی................................ 261
11-4 مرحلهی غول.................................................... 261
11-4-1 شاخهی غول مجانبی............................... 262
11-4-2 پایان مرحلهی غول.................................. 263
11-5 مراحل پایانی تحول.......................................... 264
11-6 تحول ستارههای دوتایی نزدیک........................ 265
11-7 همسنجی با مشاهدات...................................... 269
11-8 پیدایش عناصر.................................................. 271
11-9 مثال.................................................................. 274
11-10 تمرین............................................................ 274
فصل 12: خورشید....................................................... 275
12-1 ساختمان داخلی................................................. 275
12-1-1 مسئله نوترینوی خورشیدی..................... 277
12-1-2 چرخش خورشید...................................... 277
12-2 اتمسفر.............................................................. 278
12-2-1 شیدسپهر................................................. 278
12-2-2 فامسپهر................................................... 279
12-2-3 تاج خورشیدی......................................... 280
12-3 فعالیت خورشیدی............................................. 281
12-3-1 لکههای خورشیدی.................................. 281
12-3-2 فعالیتهای دیگر...................................... 284
12-3-3 گسیل رادیویی خورشید........................... 285
12-3-4 تابش فرابنفش و پرتو ایکس.................... 286
12-4 مثال.................................................................. 286
12-5 تمرین............................................................... 286
فصل 13: ستارگان متغیر........................................... 287
13-1 ردهبندی........................................................... 287
13-2 متغیرهای تپنده................................................. 289
13-2-1 قیفاووسیها............................................. 290
13-2-2 ستارگان دبلیو سنبله................................. 291
13-2-3 ستارههای آرآر شلیاق............................... 291
13-2-4 متغیرهای میرا......................................... 291
13-2-5 دیگر متغیرهای تپنده............................... 292
13-3 متغیرهای فورانی.............................................. 292
13-3-1 ستارههای شرارهای.................................. 293
13-3-2 متغیرهای سحابی.................................... 293
13-3-3 نواختر.................................................... 295
13-3-4 ابرنواختر................................................ 296
13-4 مثالها.............................................................. 298
13-5 تمرین............................................................... 299
فصل 14: ستارگان فشرده........................................... 301
14-1 کوتوله سفید .................................................... 301
14-1-1 متغیرهای کاتاکلیزمیک............................ 302
14-2 ستاره نوترونی................................................... 303
14-2-1 تپندهها.................................................... 305
14-2-2 مگنتارها................................................... 306
14-2-3 فوران‌های پرتو گاما................................. 307
14-3 سیاهچاله............................................................ 309
14-4 دوتاییهای پرتو ایکس...................................... 313
14-4-1 تپندههای پرتو ایکس............................... 313
14-4-2 فورانگرهای پرتو ایکس........................... 313
14-4-3 نواخترهای پرتو ایکس............................. 314
14-4-4 ریزاختروشها.......................................... 314
14-5 مثالها.............................................................. 315
14-6 تمرین............................................................... 316
فصل 15: محیط بینستارهای.................................... 317
15-1 غبار بینستارهای .............................................. 317
15-1-1 سحابیهای تاریک.................................. 322
15-1-2 سحابیهای بازتابی.................................. 324
15-1-3 دمای غبار................................................ 326
15-1-4 ترکیب شیمیایی و منشأ غبار................... 326
15-2 گاز بینستارهای................................................ 327
15-2-1 هیدروژن اتمی......................................... 328
15-2-2 خط 21 سانتیمتر هیدروژن...................... 330
15-2-3 نواحی ............................................ 332
15-3 مولکولهای بینستارهای.................................. 334
15-3-1 هیدروژن مولکولی................................... 334
15-3-2 طیفنمایی رادیویی................................. 334
15-4 تشکیل پیشستاره............................................. 337
15-5 سحابی سیارهای................................................ 338
15-6 باقیماندههای ابرنواختری................................. 339
15-7 تاج داغ کهکشان راه شیری............................... 341
15-8 پرتوهای کیهانی و میدان مغناطیسی بینستارهای 342
15-8-1 پرتوهای کیهانی...................................... 342
15-8-2 میدان مغناطیسی بینستارهای................. 343
15-9 مثالها.............................................................. 344
15-10 تمرین............................................................ 345
فصل 16: خوشهها و جمعهای ستارهای.................. 347
16-1 جمع ستارهای.................................................... 347
16-2 خوشههای ستارهای باز...................................... 349
16-3 خوشههای ستارهای کروی................................ 351
16-4 مثال.................................................................. 352
16-5 تمرین............................................................... 352
فصل 17: راه شیری.................................................... 353
17-1 شیوههای اندازهگیری فاصله.............................. 355
17-1-1 اختلافمنظر مثلثاتی................................ 355
17-1-2 حرکت خورشید نسبت به ستارگان نزدیک. معیار محلی سکون 355
17-1-3 اختلافمنظر آماری.................................. 356
17-1-4 انطباق رشتهی اصلی............................... 357
17-1-5 اختلافمنظر نورسنجی............................ 357
17-2 آمار ستارهای..................................................... 357
17-2-1 تابع درخشندگی ستارهای......................... 357
17-2-2 معادله بنیادی آمار ستارهای، چگالی ستارهای 358
17-2-3 توزیع اجسام درخشان............................... 359
17-2-4 جمعیتهای ستارهای............................... 361
17-3 چرخش راه شیری............................................. 362
17-3-1 چرخش تفاضلی، روابط اورت................... 362
17-3-2 توزیع مادهی بینستارهای........................ 364
17-3-3 چرخش، توزیع جرم و جرم کلی راه شیری 366
17-4 مؤلفههای ساختاری راه شیری.......................... 367
17-4-1 قرص ضخیم........................................... 367
17-4-2 میلهی کهکشان....................................... 367
17-4-3 ساختار مارپیچ.......................................... 368
17-4-4 مرکز کهکشان......................................... 369
17-5 پیدایش و تحول راه شیری............................... 370
17-5-1 سن ستارگان........................................... 370
17-5-2 غنیسازی شیمیایی................................. 370
17-5-3 پیدایش راه شیری................................... 371
17-6 مثالها.............................................................. 372
17-7 تمرین............................................................... 372
فصل 18: کهکشانها.................................................. 375
18-1 دستهبندی کهکشانها...................................... 375
18-2 درخشندگی و جرم............................................ 379
18-2-1 فاصله....................................................... 379
18-2-2 درخشندگی.............................................. 380
18-2-3 جرم......................................................... 381
18-3 ساختارهای کهکشانی....................................... 382
18-3-1 بیضویها و برآمدگیهای کهکشانی........ 382
18-3-2 قرص....................................................... 384
18-3-3 محیط بینستارهای.................................. 384
18-4 دینامیک کهکشانها......................................... 386
18-4-1 سیستمهایی با چرخش آهسته................. 386
18-4-2 منحنی چرخش........................................ 386
18-4-3 ساختار مارپیچ.......................................... 387
18-5 سن ستارگان و فراوانی عناصر در کهکشانها.... 388
18-6 منظومههای کهکشانی...................................... 388
18-6-1 برهمکنش کهکشانها............................. 389
18-6-2 گروه........................................................ 389
18-6-3 خوشه...................................................... 389
18-6-4 ابرخوشه................................................... 390
18-7 کهکشانهای فعال و اختروشها....................... 390
18-7-1 کهکشانهای سایفرت............................. 391
18-7-2 کهکشانهای رادیویی............................. 392
18-7-3 اختروش................................................... 393
18-7-4 مدلهای متحد........................................ 394
18-7-5 عدسی گرانشی........................................ 395
18-8 مبدأ و تحول کهکشانها................................... 395
18-8-1 تحول درخشندگی و چگالی..................... 396
18-8-2 کهکشانهای دور.................................... 397
18-8-3 تحول هستهی فعال کهکشانی................ 398
18-8-4 تاریخچهی تشکیل ستاره در جهان.......... 398
18-9 تمرین............................................................... 398
فصل 19: کیهانشناسی............................................. 399
19-1 رصدهای کیهانشناختی................................... 399
19-1-1 ناسازنمای اولبرز....................................... 399
19-1-2 فضای فراکهکشانی.................................. 400
19-1-3 قانون هابل.............................................. 400
19-1-4 تابش گرمایی زمینهی ریزموج................. 402
19-1-5 همسانگردی ماده و تابش........................ 403
19-1-6 سن جهان............................................... 403
19-1-7 فراوانی نسبی هلیوم................................. 403
19-2 اصل کیهانشناختی.......................................... 403
19-3 جهانهای همگن و همسانگرد......................... 405
19-4 مدلهای فریدمن............................................. 406
19-5 آزمایشهای کیهانشناختی............................... 408
19-5-1 چگالی بحرانی......................................... 408
19-5-2 آزمایش قرمزگرایی-قدر........................... 409
19-5-3 آزمایش قرمزگرایی-قطر زاویهای............. 409
19-5-4 سنتز هستهای آغازین.............................. 410
19-5-5 سن......................................................... 410
19-5-6 مدل «هماهنگ».................................... 410
19-6 تاریخ جهان....................................................... 411
19-6-1 دوره لپتونی.............................................. 411
19-6-2 دوره تابش............................................... 412
19-6-3 واجفتیدگی تابش. دوره ماده..................... 412
19-7 تشکیل ساختار.................................................. 413
19-7-1 توصیف آماری ساختار بزرگمقیاس......... 413
19-7-2 رشد اختلالات......................................... 413
19-7-3 افتوخیزهای زمینه ریزموج کیهانی......... 415
19-7-4 ساختار در مقیاس خیلی بزرگ................. 416
19-7-5 باز هم مدل هماهنگ.............................. 417
19-8 آینده جهان....................................................... 417
19-9 مثالها.............................................................. 420
19-10 تمرین............................................................ 421
فصل 20: اخترزیستشناسی..................................... 423
20-1 حیات چیست؟................................................... 423
20-2 شیمیِ حیات..................................................... 424
20-3 پیشنیازهای زندگی.......................................... 426
20-4 خطرها.............................................................. 427
20-5 پیدایش حیات................................................... 428
20-6 آیا ما مریخی هستیم؟....................................... 431
20-7 حیات در منظومه شمسی.................................. 432
20-8 سیارههای فراخورشیدی.................................... 433
20-9 شناسایی حیات.................................................. 434
20-10 سِتی – شناسایی حیات هوشمند.................... 435
20-11 تعداد تمدنها.................................................. 436
20-12 تمرین............................................................ 437
پیوست الف: ریاضیات................................................. 439
الف-1: هندسه............................................................ 439
الف-2: مقاطع مخروطی.............................................. 440
الف-3: سری تِیلُر (Taylor Series)........................ 440
الف-4: حساب برداری................................................. 441
الف-5: ماتریس........................................................... 443
الف-6: انتگرالهای چندگانه........................................ 444
الف-7: حل عددی یک معادله..................................... 446
شیوه 1: تکرار مستقیم............................................ 446
شیوه 2: نصفکردن فاصله...................................... 446
پیوست ب: نظریهی نسبیت....................................... 447
ب-1: مفاهیم پایه....................................................... 447
ب-2: تبدیل لورنتس. فضای مینکوفسکی................... 448
ب-3: نسبیت عام........................................................ 449
اصل همارزی......................................................... 449
انحنای فضا............................................................. 449
ب-4: آزمونهای نسبیت عام...................................... 450
پیوست ج: جدولها..................................................... 451
پاسخ تمرینها............................................................. 473
منابع پیشنهادی برای مطالعهی بیشتر.................. 477
واژهنامهی فارسی به انگلیسی................................... 481
واژهنامهی انگلیسی به فارسی.................................... 501
نمایه............................................................................... 521
بنام آفریدگار بی همتا