جواب فعالیت تکمیلی و جمع آوری اطلاعات صفحه ۱۳ زمین شناسی یازدهم

یادآوری از متن درس: کهکشان‌ها از تعداد بسیار زیادی ستاره، سیاره و فضای بین‌ستاره‌ای شامل گاز و گردوغبار تشکیل شده‌اند که به کمک نیروی گرانش در کنار یکدیگر قرار دارند.

سامانه خورشیدی ما در لبه یکی از بازوهای کهکشان راه شیری قرار گرفته است. طبق کتاب، راه شیری از بالا مارپیچی و از پهلو شبیه عدسی محدب است و قطر آن حدود ۱۰۰ هزار سال نوری و ضخامت آن حدود ۱۰ هزار سال نوری است.

پاسخ: خیر؛ تاکنون تصویر مستقیم و یکپارچه‌ای از کل کهکشان راه شیری از بیرون گرفته نشده است.

دلیل آن این است که زمین و منظومه خورشیدی خود در داخل کهکشان راه شیری قرار دارند. بنابراین نمی‌توانیم مانند مشاهده یک کهکشان دور، از راه شیری فاصله بگیریم و آن را از بالا یا بیرون به طور کامل عکس‌برداری کنیم.

تصویرهایی که راه شیری را به صورت یک کهکشان مارپیچی کامل از بالا نشان می‌دهند، معمولاً طرح شماتیک، بازسازی علمی یا تصویر هنری بر اساس داده‌های رصدی هستند؛ نه عکس مستقیم گرفته‌شده از بیرون کهکشان.

البته از داخل راه شیری می‌توان بخش‌های مختلف آن را در آسمان مشاهده و عکس‌برداری کرد؛ همان نوار روشن و مه‌آلودی که در شب‌های تاریک و دور از آلودگی نوری دیده می‌شود.

پاسخ: گرچه نمی‌توانیم راه شیری را از بیرون مشاهده کنیم، منجمان با نقشه‌برداری از ستارگان، گازها و غبارهای موجود در کهکشان توانسته‌اند ساختار آن را مشخص کنند.

برای این کار، موقعیت و فاصله تعداد بسیار زیادی از ستارگان اندازه‌گیری می‌شود. وقتی محل این ستارگان و به‌ویژه ستارگان جوان و نواحی ستاره‌زایی روی نقشه قرار می‌گیرد، مشخص می‌شود که بسیاری از آنها در امتداد بازوهایی مارپیچی قرار گرفته‌اند.

رصد گازهای میان‌ستاره‌ای با امواج رادیویی نیز به دانشمندان اجازه می‌دهد بخش‌هایی از کهکشان را که به علت وجود گردوغبار با نور معمولی دیده نمی‌شوند، بررسی کنند.

همچنین سرعت و جهت حرکت ستارگان و گازها به دور مرکز کهکشان اندازه‌گیری می‌شود. کنار هم قرار دادن این اطلاعات، ساختاری شبیه قرصی دارای بازوهای مارپیچی را نشان می‌دهد.

پاسخ کوتاه‌تر: منجمان با تعیین موقعیت، فاصله و حرکت ستارگان و توزیع گاز و غبار در بخش‌های مختلف راه شیری، نقشه آن را بازسازی کرده‌اند. این نقشه‌ها نشان می‌دهند که ستارگان و مواد میان‌ستاره‌ای در بازوهایی قرار گرفته‌اند که شکل کلی کهکشان را مارپیچی می‌کنند.

پاسخ: دانشمندان ابتدا فاصله ستارگان و دیگر اجرام موجود در جهت‌های مختلف کهکشان را اندازه‌گیری می‌کنند و سپس با مشخص کردن موقعیت سه‌بعدی آنها، حدود و ابعاد کهکشان را به دست می‌آورند.

برای ستارگان نزدیک‌تر می‌توان از روشی به نام اختلاف منظر یا پارالاکس استفاده کرد. در این روش، تغییر بسیار کوچک موقعیت ظاهری ستاره در زمان حرکت زمین به دور خورشید اندازه‌گیری و فاصله ستاره محاسبه می‌شود.

برای فاصله‌های بیشتر نیز از روش‌های دیگر اخترشناسی و اطلاعات حاصل از روشنایی ستارگان، امواج رادیویی، حرکت اجرام و نقشه‌برداری‌های فضایی استفاده می‌شود.

با مشخص شدن فاصله و پراکندگی ستارگان و مواد میان‌ستاره‌ای در امتداد صفحه کهکشان و در جهت عمود بر آن، می‌توان قطر و ضخامت تقریبی راه شیری را برآورد کرد.

اعداد موردنظر کتاب:

قطر کهکشان راه شیری: حدود ۱۰۰ هزار سال نوری
ضخامت کهکشان راه شیری: حدود ۱۰ هزار سال نوری

برای پاسخ درسی بهتر است همین اعداد کتاب رسمی نوشته شوند.

راهنمای انجام فعالیت: این فعالیت عملی است و پاسخ ثابت و واحدی ندارد. دانش‌آموز باید در صورت امکان در یک شب صاف و در مکانی دور از آلودگی نوری شهر، بخشی از آسمان شب را مشاهده و عکس‌برداری کند.

برای انجام بهتر فعالیت:

۱ــ مکانی تاریک و دور از چراغ‌های شهر انتخاب کنید.
۲ــ شبی صاف و بدون ابر را برای مشاهده انتخاب کنید.
۳ــ در صورت امکان از تلفن همراه یا دوربینی که قابلیت عکاسی در نور کم دارد استفاده کنید.
۴ــ دوربین را ثابت نگه دارید یا از سه‌پایه استفاده کنید.
۵ــ می‌توانید علاوه بر نوار راه شیری، از ماه، سیاره‌های قابل مشاهده یا صورت‌های فلکی نیز عکس بگیرید.
۶ــ همراه عکس، محل و زمان مشاهده و نام جرم یا بخش مورد مشاهده را نیز یادداشت کنید.

نمونه گزارش کوتاه برای ارائه در کلاس: در یک شب صاف و در مکانی دور از نورهای شهری، آسمان را مشاهده کردم. نواری کم‌نور و مه‌آلود از تعداد بسیار زیادی ستاره در آسمان دیده می‌شد که بخشی از کهکشان راه شیری است. آلودگی نوری هرچه کمتر باشد، این نوار و تعداد بیشتری از ستارگان با وضوح بیشتری دیده می‌شوند.

نکته مهم: تصویری که از نوار راه شیری در آسمان شب می‌گیریم، عکس کل کهکشان از بیرون نیست. ما از داخل راه شیری، بخشی از صفحه پرستاره کهکشان خودمان را مشاهده می‌کنیم.

جمع‌بندی صفحه ۱۳ زمین‌شناسی یازدهم: راه شیری کهکشانی مارپیچی است و منظومه خورشیدی در یکی از بازوهای آن قرار دارد. چون ما درون این کهکشان هستیم، نمی‌توانیم از کل آن مانند یک کهکشان خارجی عکس مستقیم بگیریم. منجمان با اندازه‌گیری موقعیت، فاصله و حرکت ستارگان و بررسی گازها و غبارهای میان‌ستاره‌ای، ساختار سه‌بعدی راه شیری را بازسازی می‌کنند. طبق کتاب زمین‌شناسی یازدهم، قطر راه شیری حدود ۱۰۰ هزار سال نوری و ضخامت آن حدود ۱۰ هزار سال نوری است.