ساده‌ترین چیزهایی که از آسمان نمی‌دانید

با بازگشت سیاره پرنور زهره به آسمان شبانگاهی، خواستم با نوشتن این متن، از جورج لووی (George Lovi)، دوست خوب و اختر‌شناس و نویسنده مشهوری که در سال ۱۹۹۳ بدرود حیات گفت، یادی کرده باشم. شبی در جریان یکی از رصدهای عمومی رصدخانه کالج بروکلین، تلسکوپی سیاره زهره را نشانه رفته بود که از دریچه‌ آن، به‌شکل هلال ظریف و زیبایی دیده می‌شد. با این وجود اما دانش‌آموزی در چشمی تلسکوپ زل زده بود و اصرار داشت که این ماه است! وقتی جورج گفت اصلاً امشب ماه در آسمان نیست، آن دانش‌آموز در پاسخش گفت: «خب که چه؟ مگر تلسکوپ‌‌ همان چیزهایی را نشان نمی‌دهد که با چشم غیرمسلح اصلاً نمی‌شود تماشایشان کرد؟»

وقتی‌که رسانه‌ها اعلام می‌کنند که به‌زودی یک بارش شهابی رخ خواهد داد، در ذهن شنوندگان احتمالاً تصویر آسمانی پر از شهاب‌های درخشانی که مثل باران بهار از آن می‌بارند، مجسم می‌شود، اما متأسفانه بایستی گفت که واقعیت امر، با تقریباً تمامی حدسیات‌ شما راجع به یک بارش‌ شهابی تفاوت فاحش دارد.

معمولاً اگر در شبی کاملاً تاریک و صاف و معمولی، آسمان پرستاره را زیر نظر بگیریم، احتمالاً در هر ساعت، فرصت تماشای بیش از شش شهاب نصیبتان نخواهد شد، اما در بعضی شب‌های سال، این آمار افزایش چشمگیری می‌یابد، به‌طوری که ستاره‌شناسان در آن موارد ویژه می‌گویند که یک «بارش شهابی» در شرف وقوع است. مثلاً در میانه ماه آگوست (اواخر مردادماه) یا دسامبر (اواخر آذرماه)، می‌شود این افزایش آمار شهاب‌ها را به عینه تشخیص داد که آمار دقیقش می‌شود چیزی در حدود یک شهاب در دقیقه. در واقع این دو موقعیت خاص از سال، میزبان شلوغ‌ترین بارش‌های شهابی هر سال هستند؛ هرچند که شاید در این شب‌ها هم اصلاً معنی واژه «بارش» آنقدر‌ها برایتان مجسم نشود. (رجوع کنید به باران شهاب شب‌های پاییز)

این بارش‌های شهابی، وقایع نادری‌اند که در جریانشان، زمین، حین حرکتش به دور خورشید، از میان توده‌های غبارین و و غلیظی که به‌دنبال عبور یک دنباله‌دار، از گیسوی بلند غبارینش در مدار زمین‌‌ رها شده‌اند، رد می‌شود و آن‌وقت است که شهاب‌ها، با آرایشی که شبیه به رگه‌های آب یک دوش حمام است، از آسمان فرومی‌ریزند (سقوط دانه‌های برف را به شیشه روبه‌روی ماشینتان تصویر کنید). همان‌گونه که گفتم این وقایع، اندک و پراکنده‌اند. با این‌حال مثلاً در سی و یکم ماه مارس سال ۲۰۲۲ میلادی، ما احتمالاً شانس تماشای توفانی از شهاب‌ها را با نرخ هزاران عدد در ساعت، پیدا خواهیم کرد. در آن شب خاص، زمین از بین توده‌های غبارین بازمانده‌ از دنباله‌داری خواهد گذشت که در سال ۱۹۹۵ میلادی به چندین قطعه متلاشی شد.

شک نکنید! در واقع اکثر مردم تعجب می‌کنند اگر بشنوند که جسم نسبتاً کوچکی که در ارتفاع صد‌ها کیلومتری زمین در مدار قرار دارد را بدون استفاده از دوربین‌های دوچشمی و تلسکوپ بتوان مشاهده کرد. از زمان پرتاب اسپوتنیک-۱، نخستین قمر مصنوعی جهان در سال ۱۹۵۷ میلادی، آمار ماهواره‌های حاضر در فضا رشد چشمگیری داشته است، به‌طوری که تعدادشان هم‌اکنون به حدود ۱۰هزار عدد می‌رسد.

یک‌بار اختر‌شناس انگلیسی، دزموند کینگ-هل (Desmond King-Hele) گفته بود که یک ماهواره «مثل ستاره‌ای‌ست که کنترلش را از دست داده و تصمیم دارد از بخشی، به بخش دیگر آسمان نقل مکان کند». اگر در نزدیکی‌های غروب یا طلوع آفتاب از خانه خارج شوید و به‌دقت آسمان را جست‌وجو کنید، عجیب است اگر ۱۵ دقیقه صبر کنید و یک ماهواره هم نبینید. اغلبشان آنقدر کم‌نورند که با چشم غیرمسلح نمی‌توان تشخیصشان داد، اما چندصدتایشان بزرگ و نزدیک (البته با فاصله ۱۶۰ تا ۶۴۰ کیلومتری از سطح زمین) هستند و می‌توان تماشایشان کرد. البته این نکته را هم باید افزود که نور ماهواره‌ها، نه از خودشان، بلکه ناشی از بازتاب نور آفتاب از صفحات خورشیدی تأمین برق و یا سطح صیقل‌خورده‌شان است که به‌همین‌منظور حین جابه‌جایی در آسمان، افت و خیزهایی هم به تبع چرخش ماهواره، در درخشندگی ظاهریشان دیده می‌شود. زمانی‌که ماهواره به سایه زمین وارد می‌شود، آن را نمی‌شود دید، اما به‌محض ورود به قلمرو نور خورشید، باز آسمان را به‌شکل نور کوچک و غیرچشمک‌زن طی می‌کند.

رکورد درخشنده‌ترین قمر مصنوعی تاریخ، هم‌اکنون در دست ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) است. این ایستگاه، در مداری با فاصله متوسط ۳۵۵ کیلومتر از سطح زمین، به‌گرد سیاره‌مان می‌چرخد و مثل هواپیمای پرسرعت (اما غیرچشمک‌زن)، به‌مدت تقریباً دو دقیقه، در آسمان عصرگاهی و بامدادی دیده می‌شود. ISS را به‌راحتی می‌شود با یک هواپیمای معمولی اشتباه گرفت، هرچند که در اوج درخشندگی‌اش حتی گاهی می‌تواند از سیاره زهره هم باشکوه‌تر دیده شود.

قبل از پاسخ به این پرسش، این نکته را در نظر بگیرید: هیچوقت دیده‌اید که ماه، مثل یک شهاب درخشان از مقابل چشمتان رد شود؟ پاسختان البته خیر خواهد بود. با وجود اینکه ماه، با سرعتی در حدود سه‌هزار و ۲۰۰ کیلومتر بر ساعت به دور زمین می‌چرخد، با فاصله‌ سرسام‌آورش از ما (که به‌طور متوسط حدوداً ۳۸۲ هزار کیلومتر می‌شود)، حرکت مداری‌اش را نمی‌شود آشکارا حس کرد. در واقع ماه، هر ساعت به‌قدر پهنای خودش در آسمان، نسبت به ستاره‌ها به‌سمت شرق جابه‌جا می‌شود. به‌همین‌ترتیب، هرچند که یک دنباله‌دار درخشان با سرعتی در حدود ده‌ها هزار کیلومتر بر ساعت در جهت بخش داخلی منظومه شمسی در حرکت است، اما فاصله مجموعش با زمین، حدوداً ده‌ها میلیون کیلومتر می‌شود.

لذا با وجود اینکه یک دنباله‌دار در آسمان حرکت می‌کند، از آنجا که فاصله زیادی تا سیاره ما دارد، حرکت شبانه‌روزی‌اش در پس‌زمینه ثابت ستاره‌ها فوق‌العاده آهسته است. در نتیجه موضع یک دنباله‌دار هم به‌ه‌مان نحوی که ماه (و یا سیارات) در پهنه آسمان جابه‌جا می‌شوند، تغییر می‌کند، نه مثل شهابی که در ‌‌نهایت ۹۰ کیلومتر از ما فاصله دارد.

خیر! جالب اینجاست که زمین در اواسط تیرماه هر سال، در دور‌ترین فاصله مداری‌اش از خورشید به‌سر می‌برد، حال‌آنکه در اوایل دی‌ماه، در نزدیک‌ترین موضع خودش نسبت به خورشید است. تفاوت فاصله از زمین تا خورشید در این دو موقع از سال، حدود پنج میلیون کیلومتر، یا ۳. ۳ درصد فاصله متوسط زمین از خورشید است که در نتیجه آن، گرمای ورودی به زمین در حدود هفت درصد تغییر می‌کند.

پس شاید بتوان گفت این اختلاف فاصله باعث می‌شود که هوا در تابستان‌های نیمکره شمالی سرد‌تر و در زمستان‌هایش هم اندکی گرم‌تر شود، اما خشکی‌های به نسبت وسیع نیمکره شمالی، سرنوشت دیگری را رقم می‌زنند و زمستان‌های نیمه شمالی را سرد‌تر و تابستان‌هایش را گرم‌تر از نیمکره جنوبی زمین می‌کنند. البته بایستی توجه داشت که ساز و کار وقوع فصل‌ها، مربوط به انحراف محور چرخش زمین نسبت به صفحه منظومه شمسی است که باعث تغییر زاویه تابش خورشید در اوقات مختلف سال می‌شود، به‌طوریکه وقتی خورشید در نیمکره شمالی به‌طور عمود می‌تابد، در‌‌ همان لحظه نسبت به سرزمین‌های نیمکره شمالی، حالت مایل دارد و لذا در شمال تابستان، و در جنوب زمستان است. (رجوع کنید به هست در سالی شبی ایام را یلدا)

وقتی‌که هنوز بچه بودم، یکی از عمو‌هایم مرا در غروب دلچسب یک روز تابستانی بیرون برد و به ستاره آبی-سفیدی که دقیقاً در بالای سرم بود اشاره کرد و گفت: «اینو می‌بینی؟ این ستاره قطبیه.» (بعد‌ها متوجه شدم که این ستاره در واقع ستاره «نسر واقع» (یا وگا) بوده که پنجمین ستاره پرنور آسمان است.)

ستاره قطبی را شاید بتوان مهم‌ترین ستاره مرئی آسمان نیمکره شمالی دانست، اما اغلب مردم گمان می‌کنند این ستاره در واقع پرنور‌ترین ستاره آسمان هم هست. اگر دقیق بگویم، ستاره قطبی، در رده چهل و نهم از حیث درخشندگی ستارگان آسمان قرار دارد، اما اگر این شاخص درخشندگی نسبت به میزان فاصله ظاهری از قطب شمال سماوی بسنجیم، «پرنور‌ترین ستاره نزدیک به این نقطه» محسوب می‌شود. فاصله این ستاره تا نقطه دقیق شمال که باقی ستارگان آسمان،» ظاهراً «در اطرافش می‌چرخند، حدود ۱. ۵ برابر پهنای ماه کامل است. جالب اینجاست که به خاطر رقص محوری زمین (همانند فرفره‌ای که در عین چرخش به دور خودش، اندکی دچار انحراف محوری هم می‌شود)، نقطه فرضی قطب شمال سماوی در حال نزدیک‌تر شدن به ستاره قطبی‌ست (که در بیست و چهارم مارس سال ۲۱۰۰ به نزدیک‌ترین فاصله‌اش می‌رسد). بعد از آن، همانگونه که رقص محوری هرگز از پا نمی‌ایستد، نقطه شمال از ستاره قطبی دور و دور‌تر می‌شود و بعد از حدود ۱۲ هزار سال، نوادگان دورمان،‌‌ همان ستاره نسر واقع را به‌عنوان ستاره قطبی خواهند شناخت. عمویم اگر این را بشنود حتماً خوشحال خواهد شد.

واقعیتش را بگویم، ستاره قطبی جنوبی هم وجود دارد، اما برخلاف نمونه شمالی‌اش، فوق‌العاده کم‌نور است. این ستاره، سیگما-اوکنتانتیس نام دارد و متعلق به صورت فلکی دورافتاده‌ای به نام» هشتک «(اوکنانت) است. این ستاره در واقع‌‌ همان ستاره قطبی جنوبی‌هاست، هرچند که درخشندگی‌اش، تنها یک بیست و پنجم ستاره قطبی شمال است.

شمالی‌ها شاید بپرسند که پس چگونه ساکنین نیمکره جنوبی، بدون هیچگونه شاخصی در آسمان، راه جنوب را پیدا می‌کرده‌اند؟ باید گفت که آن‌ها، برای خودشان صلیبی موسوم به» صلیب جنوبی «دارند که می‌له طولانی‌ترش حدوداً در راستای قطب جنوب سماوی‌ست.

خیر، مگر این‌که قصد مسافرت نداشته باشید. به‌طور متوسط، یک خورشیدگرفتگی کلی را هر ۱۸ ماه می‌توان در یک نقطه از زمین مشاهده کرد که می‌شود تقریباً دو خورشیدگرفتگی کلی در هر سه سال. متأسفانه عادت بد مسیر سایه خورشیدگرفتگی‌های کلی هم این است که اغلب از نواحی دورافتاده زمین یا پهنه اقیانوس‌ها می‌گذرند. به‌علاوه، هرچند که طول یک مسیر سایه می‌تواند به چندین‌هزار کیلومتر یا حتی بیشتر برسد، اما عرض آن چیزی کمتر از ۱۵۰ کیلومتر است. پس نتیجه‌اش این می‌شود که هر نقطه به‌خصوص از سطح زمین، بایستی زمانی نسبتاً طولانی در حدود ۴۰۰ سال (و یا دقیق‌ترش ۳۷۵ سال) را منتظر رسیدن مسیر سایه بماند. اما این انتظار تقریباً چهار قرنی، تنها یک حالت متوسط آماری‌ست.

در واقعیت امر امکان دارد که مسیرهای سایه در بعضی نقاط زمین با هم تلاقی کنند و لذا در برخی نقاط انتظار زیادی هم نبایستی کشید. مثلاً مسیر سایه خورشیدگرفتگی کلی بیست و یکم آگوست ۲۰۱۷ و هشتم آوریل ۲۰۲۴، در منطقه‌ای که بخش‌هایی از جنوب شرق ایالت می‌سوری، جنوب ایلیونز و غرب کنتاکی را دربرمی‌گیرد، همدیگر را قطع می‌کنند. پس اگر خوش‌شانس بوده و اهل این مناطق باشید، در مدتی به‌طول کمتر از هفت سال قادر به تماشای دو خورشیدگرفتگی کلی خواهید شد!

شاید این جمله درست نباشد، مگر نه؟ منظورم این است که تا بوده، اولین روز فصل بهار را به‌عنوان روز اعتدال بهاری (در نیمکره شمالی) می‌شناخته‌اند و این روز نیز همان ۲۱ مارس بوده و نه مثلاً ۲۰ مارس. خب، حالا ناگهان اگر اعتدال بهاری در ۲۰ مارس رخ دهد، چطور می‌‌شود؟

طی قرن بیستم میلادی، در عرض جغرافیایی گرینویچ انگلستان، ۵۸ بار اعتدال بهاری در روز بیست و یکم مارس رخ می‌داده (که ۳۹ بارش در خلال سال‌های ۱۹۰۱ تا ۱۹۵۱ میلادی بود). در تمامی طول قرن بیست و یکم، اعتدال بهاری در سرزمین‌های آمریکای شمالی، هرگز پس از روز بیستم مارس رخ نخواهد داد. در سال ۲۰۱۲ اما برای کسانی‌که در مناطق زمانی "کوهستان" و "اقیانوس آرام" زندگی می‌کنند، فصل بهار، رسماً در نوزدهم مارس رخ خواهد داد (که تا ۱۱۶ سال آینده، بیشترین انحراف اعتدال بهاری از روز ۲۱ مارس خواهد بود).

عوامل زیادی در این تغییر زمان‌ها دخیل هستند، از جمله دگرگونی‌های نامحسوس تقویم گرگوری، رقص محوری زمین و فشار گرانشی ناشی از سایر سیارات، که به‌شکلی فوق‌العاده‌ آهسته‌تر حتی جایگاه زمین را در مدارش دچار تغییر می‌کنند. جالب اینجاست که در نیمکره شمالی، طول فصل بهار، هرساله حدود ۱ دقیقه کمتر می‌شود و زمستان‌ها نیز حدود ۱ دقیقه و سی ثانیه. زمان از دست رفته از بهار را تابستان تصاحب می‌کند و سی ثانیه از زمان رفته زمستان نیز هرساله به پاییز می‌رسد. زمستان، کوتاه‌ترین فصل سال است و با در نظر گرفتن این تغییرات کاهنده، در سال ۳۵۰۰ میلادی، به کمترین میزان خودش یعنی ۸۸.۷۱ روز خواهد رسید.

کاملاً منطقی‌ست که وقتی ۵۰ درصد از ماه روشن باشد (که در تربیع اول و سوم رخ می‌دهد و معمولاً می‌گوییم که ماه، حالت نیمه دارد)، درخشندگی ماه هم نصف حالت کاملش خواهد بود. در حقیقت اگر قرص ماه، مثل یک برگه کاغذ، یا پرده نمایش، حالت تخت و دوبعدی داشت، آنگاه درخشندگی‌اش هم توزیع همگنی داشت و این قضیه هم برایش صادق می‌بود، اما واقعیت اینجاست که ماه اینگونه نیست.

ماه، حالتی کروی دارد و لذا میزان بازتابش نور از سطحش به نسبت هر مترمربع، از لبه‌ها (نسبت به ما) تا خط سایه، کاهش پیدا می‌کند. در نزدیکی‌ها و تقریباً در راستای خط سایه، کوه‌ها و تخته‌سنگ‌های بلند سطح ماه، سایه‌های فوق‌العاده بلندی دارند. همین باعث می‌شود نزدیکی‌های لبه ماه، درخشنده‌ترین و نزدیکی‌های خط سایه هم کم‌نور‌ترین بخش روشن ماه باشد.

اما برعکس در حالت ماه بدر، خورشید دقیقاً به حالت عمود، همه‌جای ماه را (به‌جز نزدیکی‌های لبه) روشن کرده است و لذا هیچ سایه‌ای در کار نیست. قبول کنید یا خیر، نور ماه بدر، دقیقاً دو برابر نور ۲. ۴ شب پیش‌اش است، نه هفت شب پیش‌اش (که ماه نیمه بود). این درحالی است که درخشش ماه نیمه تنها نه درصد ماه بدر است! در تربیع سوم (و هنگامی که نیمه چپ ماه روشن است)، نورش از این هم حتی کمتر است- حدود هشت درصد- چراکه بخش اعظم این قسمت از ماه را، توده‌های تیره‌رنگ ماگمای منجمد پوشانده‌اند.

در سپیده‌دم یکی از روزهای ماه دسامبر سال ۱۹۷۳، گردهمایی ویژه‌ای در جنوب منهتن با هدف رصد دنباله‌دار تازه‌وارد کوهوتک (Kohoutek) برگزار شده بود. افراد مختلفی هم برای رصد این دنباله‌دار از طریق تلسکوپ دعوت شده بودند و پس از آن نیز آبگوشت، به‌عنوان صبحانه سرو می‌شد. متأسفانه دقیقاً در‌‌ همان روز و در‌‌ همان ساعات، آسمان ابری شد، حال‌آنکه چندین‌هزار نفر آنجا بودند و می‌خواستند این دنباله‌دار را با تلسکوپ‌های فراوانی که در آنجا بود، ببینند. ستاره‌شناسی با بلندگوی دستی اعلام کرد که امکان رصد دنباله‌دار فراهم نیست و از جمعیت خواست اگر سئوالی دارند، مطرح کنند. بلافاصله کسی گفت:» خب پس حالا چکار کنیم؟ «و آن ستاره‌شناس هم ساده پاسخ داد» «خب یک ظرف بیشتر بخورید!»

دقیقاً یک سال بعد، در دسامبر ۱۹۷۴، یک خورشیدگرفتگی جزئی در اکثر سرزمین‌های آمریکای شمالی به‌وقوع پیوست. در نیویورک، انجمن‌های مختلف نجوم نیز همه با تلسکوپ‌هایشان در بالکن طبقه ۸۶ ساختمان امپایر استیت، گرد هم آمده بودند. خبرنگاران زیادی هم آمده بودند تا خورشیدگرفتگی را گزارش کنند، اما متأسفانه به‌تدریج ابرهای سیاه آمدند و تمامی مواضع رصد خورشید را پوشاندند و حتی برخی مدعی شدند که این بخت بد، ناشی از وقوع خورشیدگرفتگی در روز سیزدهم ماه بوده است. خلاصه یکی از خبرنگاران وابسته به یکی از شبکه‌های رادیویی محلی، دقیقاً لحظاتی پیش از اوج گرفتگی خود را به آنجا رساند، راه خودش را از میان جمعیت گشود و وقتی‌که دیگر از نفس افتاده بود، پرسید از درون کدام تلسکوپ باید نگاه کند؟ وقتی که متخصصان برایش توضیح دادند که به‌واسطه حضور ابر‌ها نمی‌توان خورشید را دید، او باور نکرد و خشمگینانه گفت: «یعنی منظورتان این است که این‌همه راه را برای هیچ آمدم بالا؟»

البته او در انتهای آن گردهمایی، بالاخره خندید، خودش را جمع و جور کرد و سریعاً از طریق تلفن این خبر را مخابره کرد: «ابر‌ها، جلوی خورشیدگرفتگی امروز را گرفتند و من تعجب می‌کنم که حتی این تلسکوپ‌های فوق‌العاده هم از پس یک نیم‌نگاه برنمی‌آیند. اگر از من بپرسید که می‌گویم این بزرگ‌ترین پنهان‌کاری بعد از واترگیت است!»