السنة الضوئية – الوحدة المستخدمة لقياس المسافات في الفضاء

hanan2021-09-02

299 3 دقائق

عندما نتحدث عن المسافات بين الأجرام الموجودة في الفضاء، فإننا نستخدم وحده السنة الضوئية لتقدير هذه المسافة، نقصد بالسنة الضوئية المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ خلال سنة أرضية واحدة، تقدر هذه المسافة بحوالي 9 تريليون كيلو متر (حوالي 6 ترليون ميل)، هذه المسافة كبيرة جدًا وهي الرقم 9 وبجانبه 12 صفرًا.

وحدة السنة الضوئية هي واحدة من مجموعة وحدات تستخدم لقياس المسافات في الفضاء وعادة ما تستخدم لقياس المسافات داخل المجرة.

ظهر مصطلح السنة الضوئية بعد عدة سنوات من أول قياس صحيح وناجح للمسافة بين الأرض ونجم آخر غير الشمس، وذلك من قبل عالم الفيزياء الألماني فريدريش فيلهيلم بيسل (Friedrich Wilhelm Bessel) عام 1838.

تعريف السنة الضوئية

بحسب تعريف الاتحاد الفلكي الدولي، فإن السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء بسرعة (299.792.458 متر في الثانية) خلال سنة يوليانية (تبلغ مدة السنة اليوليانية 365.25 يومًا وهي تختلف قليلًا عن السنة الميلادية التي تبلغ .2425365 يومًا).

اختاره الاتحاد الفلكي الدولي اختصارًا لوحدة السنة الضوئية هو ly.

1 سنة ضوئية = 9.460.730.472.580.800 متر بالضبط.
≈ 9.461 تريليون كيلومتر (5.879 تريليون ميل)

الاختصارات المستخدمة للسنوات الضوئية ومضاعفات السنوات الضوئية هي:

ly: سنة ضوئية واحدة.
Kly: ألف سنة ضوئية.
Mly: مليون سنة ضوئية.
Gly: مليار سنة ضوئية.

لأن وحدة السنة الضوئية تتضمن كلمة “سنة”، فإن الكثيرين يعتقدون أن هذه الوحدة تستخدم لقياس الزمن، لكنها في الحقيقة وحدة لقياس المسافة.

إذا نظرنا إلى الفضاء فإننا نعود في الزمن

حين نستخدم التلسكوبات الحديثة والقوية لرؤية الأشياء البعيدة في الفضاء، فإننا في الحقيقة نعود بالزمن للوراء ونرى هذه الأشياء كما كانت في الماضي. كيف يحدث ذلك؟

يتحرك الضوء بسرعه كبيرة جدًا تقدر بحوالي 300 ألف كيلومتر في الثانية الواحدة، لكن الكثير من الأشياء الموجودة في الفضاء بعيدة جدًا عنا لدرجة أن الضوء الذي يصدر منها يحتاج إلى الكثير من الوقت حتى يصل إلينا، وكلما كان الشيء الذي ننظر إليه أبعد، فإننا نعود أكثر الى الماضي.

لنأخذ الشمس على سبيل المثال، وهي أقرب النجوم إلى كوكب الأرض، تبعد الشمس عن الأرض حوالي 149 مليون كيلومتر (حوالي 93 مليون ميل)، ويستغرق الضوء للوصول منها إلى الأرض حوالي 8.3 دقائق، يعني ذلك أننا نرى الشمس دائمًا كما كانت قبل 8.3 دقائق.

يبعد نظام ألفا سنتورى وهو أقرب نظام نجمي إلينا ويتكون من نجمين مسافة 4.34 سنة ضوئية، وحين ننظر إليه، فإننا نراه كما كان منذ 4.34 سنة.

أقرب نجم إلينا هو قنطور الأقرب Proxima Centauri، وهو يبعد عنا مسافة 4.3 سنة ضوئية. هذا يعني أنه لو انفجر هذا النجم الأن. فإننا لن نعرف ذلك إلا حين يصل ضوء الانفجار إلينا بعد 4.3 سنة.

تتجمع النجوم مع بعضها البعض في مجموعات مشكلة المجرات، وكل مجرة يمكن أن تحتوي على ملايين أو مليارات النجوم، أقرب مجرة إلينا هي مجرة المرأة المسلسلة (أندروميدا)، والتي تبعد عنا مسافة 2.5 مليون سنة ضوئية، وحين ننظر إلهيا، فإننا نرى صورة قبل مليونين ونصف المليون سنة.

في عام 2016، نظر العلماء من خلال تلسكوب هابل الفضائي التابع لوكالة ناسا الأمريكية للفضاء إلى أبعد مجرة تمت مشاهدتها، أطلق على هذه المجرة اسم GN-z11، وهي تبعد مسافة 13.4 مليار سنه ضوئية. إنها واحدة من أوائل المجرات التي تشكلت في الكون، وربما تكون قد اختفت منذ زمن بعيد، لكننا ما نزال نراها لأننا ننظر الى الماضي.

إن النظر إلى المجرات البعيدة جدًا والتي تشكلت في أول عمر الكون يمكن أن يساعدنا في فهم كيفية تشكل الكون.

تبعد الشمس 8.3 دقيقة ضوئية.
يبعد النجم القطبي (نجم الشمال Polaris) 320 سنة ضوئية.
تبعد مجرة أندروميدا 2.5 مليون سنة ضوئية.
يقع أقرب نجم للأرض وهو قنطور الأقرب Proxima Centauri على بعد 4.3 سنة ضوئية.
يبعد مركز درب التبانة 26000 سنة ضوئية.
تبعد مجرةGN-z11 وهي أبعد مجرة تم رؤيتها بالتلسكوب مسافة 13.4 مليار سنة ضوئية.

وحدات أخرى لقياس المسافات في الفضاء

السنة الضوئية ليست الوحدة الوحيدة التي يستخدمها العلماء لقياس المسافات في الفضاء، هناك وحدات أخرى تستخدم منذ زمن بعيد مثل:

الوحدة الفلكية

يرمز للوحدة الفلكية بالرمز AU، وهي تمثل متوسط المسافة التي تفصل بين كوكب الأرض والشمس وتقدر بحوالي ثماني دقائق ضوئية.

وحدة فلكية واحدة = 149.597.870,691 كيلومتر (بدقة ± 3 متر).

الفرسخ الفلكي

مصطلح الفرسخ الفلكي Parsec عمره يزيد قليلًا عن مئة عام، ظهر هذا المصطلح لأول مرة في ورقة بحثية كتبها عالم الفلك الإنجليزي فرانك واتسون دايسون Frank Watson Dyson عام 1913.

يبلغ طول الفرسخ الفلكي الواحد حوالي 30 تريليون كيلومتر (حوالي 19 ترليون ميل)، أي أنه يزيد قليلًا عن 3 سنوات ضوئية.

أقرب نجم إلى الشمس هو قنطور الأقرب، وهو يبعد مسافة تزيد قليلًا عن فرسخ فلكي واحد.

من أجل قياس المسافات البعيدة جدًا في الفضاء، يستخدم علماء الفلك مصطلحات مثل ميغا بارسيك (مليون فرسخ فلكي) وجيجا بارسيك (مليار فرسخ فلكي).

متى نستخدم الوحدة الفلكية والسنة الضوئية الفرسخ الفلكي؟

يمكن استخدام هذه الوحدات لقياس المسافات التي تفصل بين أي أجسام في الكون. لكن وبشكل عام، من الشائع تقدير المسافات بين الأجرام من المجموعة الشمسية (الكواكب والكواكب القزمة والكويكبات والمذنبات والمركبات الفضائية وغيرها) باستخدام الوحدة الفلكية. في حين يستخدم العلماء السنة الضوئية لقياس المسافات بين النجوم داخل المجرة نفسها.

يعتبر الكثير من علماء الفلك أن وحده السنة الضوئية ليست مفيدة لقياس المسافات الكبيرة جدًا، لذلك عادة ما يستخدمون وحده الفرسخ الفلكي لقياس المسافات التي تفصل بين المجرات.

الوحدة الفلكية: تستخدم لقياس المسافات بين الأجرام في المجموعة الشمسية.
السنة الضوئية: تستخدم لقياس المسافات بين النجوم في نفس المجرة.
الفرسخ الفلكي: يستخدم لقياس المسافات التي تفصل بين المجرات.