كيف تقاس المسافة بين الأجرام السماوية

دائما يتردد السؤال . كيف يقيس الفيزيائيون المسافات بين الارض ومختلف الاجرام السماوية ؟

اربع طرق لذلك ستفهمنا الامر

1- انعكاس موجات الرادار:

تعد هذه الطريقة دقيقة جدا لدرجة أنها مكنتنا من قياس الوحدة الفلكية و.ف. (وهي متوسط المسافة بين الأرض والشمس) إلى خانتين بعد الفاصلة (1 و.ف. = 149,597,870.61 كم). تعمل هذه الطريقة كالتالي، يقوم الفلكيون بإرسال نبضة لاسلكية بواسطة الرادار وعندما تصطدم تلك النبضة بالهدف يرتد جزء منها ليتم رصدها عند عودتها من الهدف وحساب زمن عودتها.
وباستخدام معادلة حساب المسافة حيث d المسافة تساوي c سرعة الضوء ضرب t زمن الرحلة  (ذهابا وإيابا) قسمة 2 إلا أن هذه الطريقة تعد محدودة داخل مجموعتنا الشمسية فقط، فبعد مسافة 10 و.ف تقريبا تصبح الموجات المرتدة باهتة جدا ويستحيل رصدها، لذا يلجأ الفلكيون إلى الطريقة التالية.

 2– التخاطل الرياضي:

عندما تقوم بمد يدك ورفع إبهامك وتغلق إحدى عينيك ثم تفتحها وتغلق الأخرى وتعاود الكرة مرارا وتكرارا ستجد أن إبهامك يتحرك يمينا ويسارا. هذا بالضبط مايحدث مع فكرة التخاطل إلا أن الفلكيين يستخدمون بدلا من ذلك نصف مسار حركة الأرض حول الشمس (على مدار ستة أشهر)، حيث يتم رصد نجم في فصل الصيف مثلا ثم يتم رصده مرة أخرى في فصل الشتاء ويقومون بقياس زاوية التخاطل ليتمكنوا باستخدام علم المثلثات من حساب المسافة إلى النجم
إلا أن هذه الطريقة أيضا محدودة داخل مجرتنا درب اللبانة، إذ تصبح النجوم خارج مجرتنا ثابتة تقريبا ويستحيل قياس زاوية التخاطل، لذا يلجأ الفلكيون إلى الطريقة الثالثة.

3- الشموع القياسية

تستخدم هذه الطريقة لمعرفة بعد الأجرام السماوية خارج مجرتنا، حيث تعرّف الشموع المعيارية بأنها نجوم ذات سطوع معروف من على مسافة معينة. تقوم فكرة الشموع المعيارية كالتالي، لنفرض أن لديك مصباح كهربائي ذو إضاءة معلومة وطلبت من صديقك أن يأخذ المصباح ويبتعد عنك، ستلاحظ أن سطوع المصباح يقل مع زيادة المسافة. وقد وجد العلماء أن هناك علاقة بين المسافة والسطوع حيث إن السطوع يتناسب عكسيا مع مربع المسافة (قانون التربيع العكسي)، وبمقارنة السطوع الأصلي للمصباح والسطوع الذي تستقبله من صديقك تستطيع تحديد المسافة بينك وبين صديقك

 4- الإزاحة الحمراء وقانون هابل:

إذا وقفت بجانب الطريق وكانت هناك سيارة تقترب منك ستسمع صفارتها وهي قادمة نحوك يزداد حدة كلما اقتربت إليك وبمجرد عبورها منك سينخفض صوت الصفارة (البوق) بشكل مفاجئ، يعرف هذا النوع من الظواهر بتأثير دوبلر حيث إن موجات الصوت تنضغط بينما يتجه مصدر الصوت نحوك فيزداد تردده، ويتمدد بينما يبتعد المصدر عنك ويقل تردده. يحدث الشيء ذاته مع الضوء، إلا أن الضوء يغير لونه (الطيف) بدلا من حدته. فإن كان هناك مصدر ضوء يتجه نحوك فإن الطول الموجي لطيفه يتقلص (يزداد تردده) ويتغير لونه نحو الأزرق (الإزاحة الزرقاء)، أما إن كان المصدر يبتعد عنك فإن الطول الموجي لطيفه يتمدد (يقل تردده) ويتغير لونه نحو الأحمر (الإزاحة الحمراء)

فإذا قمنا برصد طول موجي لمجرة ما فإن الطول الموجي المرصود يختلف عن الطول الموجي المنبعث من المجرة، وبمقارنة كلا الطولين الموجيين نحصل على مقدار الإزاحة الحمراء. وفي عام 1929، قام الفلكي الشهير إدوين هابل بقياس الإزاحة الحمراء لخمسين مجرة تقريبا واستطاع بواسطتها تقدير بعد بعض منها ليكتشف أن الكون في حالة اتساع. حيث قام برسم بياني للإزاحة الحمراء مقابل المسافة  ليتوصل إلى علاقته الخطية الشهيرة المعروفة بقانون هابل .