مختصات بر خورشید

 منبع : مجله نجوم- شماره 225

 نويسنده : حامد الطافی    ایمیل : hamed.altafi2@gmail.com

 نوشته شده در تاريخ : 1395/11/02   ( آخرين ويرايش : 1395/11/30 )
وقتی جرمی را در آسمان رصد می‌کنیم علاوه بر دانستن این‌که چه چیز را می‌بینیم، آگاهی از این‌که کجا را می‌بینیم اهمیت دارد. عموماً منجمان آماتور به مورد اول توجه می‌کنند، اما دومی را نادیده می‌گیرند؛ درحالی‌که اگر ثبت دقیق رصدها به منظور مراجعه و استفاده‌ بعدی، یا اشتراک‌گذاریِ آن‌ها با دیگر رصدگران باشد، لازم است دقیق‌تر از این حرف‌ها به راستاهایی اشاره کنیم که در میدان دید ابزارمان می‌بینیم. تعیین نسبی جهت‌های شمال و جنوب، و شرق و غرب میدان دید در رصدهای شبانه کار پیچیده‌ای نیست، اما رصدگرانی که خورشید را مرتب و به‌دقت رصد می‌کنند باید این راستاها را با دقت بیش‌تری مشخص کنند؛ زیرا تعیینِ مختصاتِ خورشیدیِ عوارضِ سطحی، مستلزم آگاهی از این راستاهاست.
 
 
 
  تعیین اولیه‌ جهت‌ها
برای این‌که از مکان تقریبی جهات چهارگانه‌ خورشید در رصد با چشم غیرمسلح آگاه شویم، کافی است قرص خورشید را بر کره‌ آسمان تصویر کنیم. به‌سادگی نیمه‌ای از قرص خورشید که در امتداد قطب شمال سماوی یا راستای شمال جغرافیایی قرار می‌گیرد را  نیم‌کره‌ شمالی خورشید و سوی مخالف آن را نیم‌کره‌ جنوبی فرض می‌کنیم. لبه‌ شرقی خورشید متمایل به راستای شرق جغرافیایی و لبه‌ غربی آن نیز رو به مغرب جغرافیایی خواهد بود. پس با کمی دقت معلوم می‌شود که جهت‌های شرق و غرب بر قرص خورشید برعکس جهت‌های جغرافیایی بر روی زمین است (شرق در سمت چپِ نقطه‌ شمال و غرب در سمت راست آن واقع می‌شود).
تعیین جهت‌ها در رصد با تلسکوپ نیز تقریباً به همین آسانی است. در یک تلسکوپ ثابت (با موتور خاموش و بدون قابلیت ردیابی خودکار) به علت حرکت وضعی زمین، ابتدا لبه‌ غربی خورشید از میدان دید خارج می‌شود. هم‌چنین در اثر چرخش وضعی شرق به غرب خورشید، عوارض سطحی آن به‌مرور پشت لبه‌ غربی پنهان می‌شوند. راستای مخالف، لبه‌ شرقی است و عوارض سطحی خورشید ابتدا از این سمت پدیدار می‌شوند. برای تعیین شمال و جنوب هم کافی است کمی لوله‌ تلسکوپ را در راستای شمال (یا جنوب) آسمان تکان دهیم. اشاره‌ جزییِ لوله به‌سمت شمال، موجب خروجِ نیم‌کره‌ جنوبی خورشید از میدان دید می‌شود؛ و برعکس.
 
 
 اثرات حاصل از انحراف مداری زمین و خورشید
اما جهت‌های تقریبی که به این ترتیب تعیین می‌شوند صرفاً تصویر راستاهای سماوی بر قرص خورشید هستند و محل دقیق شمال و جنوب و شرق و غرب خورشید را نشان نمی‌دهند. علت این است که اولاً محور دوران خورشید نسبت به دایرةالبروج تمایلی هفت‌درجه‌ای دارد و ثانیاً محور دوران زمین بر صفحه‌ منظومه‌ی شمسی عمود نیست. این دو اثر سبب می‌شود زمین دقیقاً در امتداد صفحه‌ی استوایی خورشید به دور آن نگردد. زمین که در مدارش به دور خورشید در حال حرکت است، نماهای گوناگونی از خورشید می‌بیند و نقطه‌ شمال و جنوبِ حقیقی خورشید در طول سال کمی رو به زمین یا پشت به آن قرار می‌گیرد. به این ترتیب از دید ناظر زمینی، نواحی قطبی خورشید در طول سال با حرکتِ نوسانیِ پیوسته‌ای به طرف زمین خم و سپس از آن دور می‌شود. این اثر، مشابهِ رخگردِ شمالی‌ـ‌جنوبی ماه است که موجب می‌شود گاهی قسمت‌هایی از نواحی قطبی ماه که پشت به زمین است نیز ‌دیده شود. قطبی‌هاي حقیقیِ خورشید ممکن است تا 7 درجه و 15 دقیقه متمایل به زمین باشند. علاوه بر این، راستای محور چرخشی خورشید نیز ممکن است حداکثر تا 26 درجه و 21 دقیقه به طرف شرق یا غرب سماوی تمایل زاویه‌ای داشته باشد. اگر به این دو مورد اخیر چرخش تفاضلی خورشید(Differential Rotation)
را هم اضافه کنیم و به خاطر بیاوریم که خورشید بر خلاف تصویر ساده‌ اولیه‌مان، یک قرص چسبیده به آسمان نیست بلکه شکلی کروی دارد، تعیین محل عوارض سطحی آن به نظر پیچیده‌تر هم می‌آید. تا حدودی هم همین‌طور است! اما خورشیدشناسان روش‌هایی تدوین کرده‌اند که با به‌کارگیری آن‌ها می‌توان در چند گام محل عوارض خورشید را با دقت خوبی استخراج کرد. این دقت در نزدیکی مرکز قرص خورشید بیش‌ترین مقدار است؛ حدود 1 درجه. اما با دورشدن از مرکز و حرکت به‌سمت لبه‌ها از دقت زاویه‌سنجی کاسته می‌شود.
 
 
  مشخصه‌های اساسی خورشید
تعیین محل یک عارضه روی خورشید و بیان آن به صورت زاویه‌های طول و عرض خورشیدی، نیازمند دانستن سه پارامتر مهم درباره‌ خورشید است که به تاریخ و زمان انجام رصد بستگی دارند. نخستین پارامتر همان تمایل محور شمالی‌ـ‌جنوبیِ خورشید نسبت به زمین است که با Bo نشان داده می‌شود و به طوری که در ادامه خواهیم دید بیان‌گر عرضِ خورشیدیِ مرکز قرص خورشید است (شکل كناري). اگر محورهای دَوَرانی زمین و خورشید بر صفحه‌ دایرة‌البروج عمود ‌بودند، جهت شمال خورشید همواره در بالاترین نقطه‌ لبه‌ شمالی آن واقع می‌شد و در نتیجه مرکز قرص خورشید همیشه منطبق بر خط استوای خورشید قرار می‌گرفت که مرجع سنجش زاویه‌ عرض خورشیدی است و مقدار عددی آن صفر می‌شد. در‌حالی‌که متمایل‌شدن قطب شمال خورشید به‌طرف زمین باعث پایین‌تر آمدنِ استوای خورشید نسبت به حالت قبل می‌شود و این‌بار مرکز قرص ظاهری خورشید چند درجه بالاتر از استوای آن قرار می‌گیرد. بنابراین عرضِ خورشیدیِ نقطه‌ مرکزیِ قرص، مقداری مثبت به خود می‌گیرد. بیش‌ترین مقدار این عرض خورشیدی مثبت، 3/7 درجه است و در اواسط شهریور ماه هر سال رخ می‌دهد. مخالف این حالت در نیمه‌ دوم فروردین اتفاق می‌افتد؛ یعنی قطب جنوب خورشید رو به زمین واقع می‌شود و علاوه بر این‌که بخشی از ناحیه‌ قطبی جنوبی آن رؤیت‌پذير می‌شود، استوای فرضی خورشید تا 3/7 درجه بالاتر از مرکز قرص قرار می‌گیرد و زاویه‌ عرض خورشیدی آن 3/7-  می‌شود. فقط در بازه‌ زمانی محدودی در اواخر خرداد و آذر هر سال است که مقدار این زاویه صفر می‌شود و ما مستقیم از روبه‌رو به مرکز قرص خورشید نگاه می‌کنیم.
پارامتر دوم، در تغییرات راستای شمال‌ـ‌جنوب خورشید نسبت به محور دورانی زمین ریشه دارد. این پارامتر را زاویه‌ موقعیت می‌نامیم و با P نشان می‌دهیم. بازه‌ زاویه‌ای تغییرات آن 6/52 درجه است؛ 3/26 درجه در هر دو سوی شرق و غرب محور دوران خورشید. اگر تمایل به سمت شرق خورشید باشد مقادیر را با علامت + نشان می‌دهیم. بیشینه‌ تمایل شرقی در نخستين دهه‌ فروردین است، درحالی‌که در ابتدای دی‌ماه راستای شمال‌ـ‌جنوب خورشید با محور چرخشی زمین هم‌راستا و زاویه‌ موقعیت صفر می‌شود. از اين پس زاویه‌ موقعیت مقادیر منفی به ‌خود می‌گیرد و در اواخر اسفند به 3/26- می‌رسد. سپس حرکت معکوس می‌شود و زاویه‌ موقعیت دوباره در نیمه‌ دوم تیرماه صفر می‌شود و این روند ادامه می‌یابد.
دو پارامتر Bo و P برای تعیین عرض جغرافیایی در خورشید کفایت می‌کنند. پارامتر سوم، به تعیین طول خورشیدی عوارض مربوط است و لازمه‌ آن دانستن محل خط فرضی محور چرخش خورشید است. این خط مرجعْ نصف‌النهار مرکزی خورشید نامیده می‌شود و زاویه‌ طول خورشیدی آن، Lo، در آغاز هر دوره‌ چرخش جدید خورشید صفر می‌شود. دقت کنید که منظور از دوره‌ چرخش در این‌جا، حرکت وضعی خورشید است که ماهیتی دیفرانسیلی یا تفاضلی دارد، نه دوره‌های بلند‌مدت چرخه‌ی خورشید که به فعالیت مغناطیسی آن مربوط است. از آن‌جا که خورشید جسمِ صُلب نیست، عرض‌های مختلف آن با سرعت‌های متفاوتی به دور محورش می‌چرخند، به‌طوری که چرخش مناطق استوایی 26 روز و مناطق نزدیک قطب‌هاي آن30 روز طول می‌کشد. تعداد دورهای چرخش خورشید با عددی موسوم به عدد کارینگتون مشخص می‌شود که مبدأ سنجش آن نوامبر سال 1853 (آبان 1232 شمسی) است. هر بار که یک دوره‌ چرخش وضعی جدید خورشید آغاز می‌شود، یک واحد به شماره‌های عدد کارینگتون افزوده می‌شود. عدد چرخش کارینگتون برای روز اول دی‌ماه امسال، 2131 است. طول خورشیدی از شرق به غرب آن و به‌صورت افزایشی اندازه‌گیری می‌شود و چون خورشید در جهت شرق به غرب حول محورش دوران می‌کند، طول خورشیدی نصف‌النهار مرکزی به‌مرور کاهش می‌یابد؛ از صفر یا 360 درجه به 350، 340، و... در واقع زاویه‌ مربوط به پارامتر Lo هر روز 2/13 و هر ساعت 55/0 درجه کم‌تر می‌شود. برای این‌که بتوانیم مختصات مربوط به عارضه‌ خورشیدی خاصی را به‌درستی حساب کنیم، لازم است مقادیر مربوط به این سه پارامتر را بدانیم. جداولی موسوم به سال‌نامه (Ephemeris) [برابر دکتر حیدری ملایری: روزیج (=زیج روزانه)] از سوی مراکز مختلف نجومی چاپ و منتشر می‌شود که در کنار سایر اطلاعات مربوط به ستاره‌ها و سیاره‌ها، مقادیر سه‌گانه‌ روزانه‌ خورشید، یعنی Bo و P و Lo، را نیز ارایه می‌دهند. این سالنامه‌ها به‌صورت اینترنتی نیز مي‌توان ‌دریافت كرد. علاوه بر این پایگاه‌های اینترنتی مختلفی هستند که می‌توانند این مقادیر را برای هر روز دلخواه محاسبه کنند و ارایه دهند. همه‌ این‌ها را می‌توان از پایگاه bass2000.obspm.fr، قسمت tools- Ephemerids به ‌دست آورد. کافی است تاریخ و ساعت مورد نظرتان را وارد کنید تا محاسبات لازم انجام شوند و مقادیر مورد نظر در دسترس‌تان قرار بگیرد. مثلاً مقادیر متناظر با ساعت 20 روز اول دی به‌صورت جدول زیر است:
 
 
بعد از دانستن این سه پارامتر است که کار یک رصدگر برای تعیین مختصات عارضه‌ای بر خورشید آغاز می‌شود! 
 
ادامه مقاله را در نجوم 225 بخوانید: http://yon.ir/bt87