به گزارش خبرنگار ایمنا، مکانیک سماوی شاخه‌ای از دانش ستاره‌شناسی است که به مطالعه اجرام آسمانی می‌پردازد؛ این رشته از علم می‌کوشد تا قوانین فیزیک را با رفتار ستاره‌ها و سیارات منطبق کند. دانشمندان در این علم به مطالعه مدارهای قمرهای مصنوعی یا مدار ماه نیز می‌پردازند. مکانیک سماوی از قدمت بسیاری برخوردار است و در مسائل مختلفی نیز کاربرد دارد. برای شناخت بیشتر مکانیک سماوی و بررسی قوانین و کاربردهای آن با محسن منتظری، منجم و ستاره‌شناس گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید:
قدمت مکانیک سماوی به چه زمانی باز می‌گردد؟
اگر بخواهیم قدمت مکانیک سماوی را در نظر بگیریم، باید دوران پیش از اسلام و نجوم باستان را دنبال کنیم. در آن زمان برای مسیریابی از اسطرلاب استفاده می‌شد و برای تشخیص زمان نیز ساعت‌های آفتابی طراحی شده بود.
در نجوم اسلامی مباحث ستاره‌شناسی بسیار گسترش یافت و ساعت‌های آفتابی و اسطرلاب نیز پیشرفته‌تر شد؛ از طرفی دانشمندانی نظیر خوارزمی، ابن‌سینا، ملاصدرا و شیخ‌بهایی در این زمینه فعال بودند و تعداد دانشمندان نجوم شهرهای کوچک ایران مانند شهر لار به‌قدری زیاد بود که منطقه‌ای در مریخ به نام شهر لار ثبت شده است.
مکانیک سماوی چگونه پایه‌گذاری شد؟
علم نجوم در بین دانشمندان اسلامی بسیار مورد توجه قرار گرفته بود و گسترش یافت، دانشمندان غربی نیز با استناد به دانش و کتاب‌های دانشمندان اسلامی توانستند مکانیک سماوی مدرن را پایه‌گذاری کنند که برای نخستین بار قوانین مکانیک سماوی توسط «کپلر» تدوین شد و عملاً آغازکننده این قوانین کپلر بود.
قانون اول کپلر به چه موضوعی اشاره دارد؟
قوانین کپلر از سه قانون بسیار معروف تشکیل شده است که طبق نخستین مورد آن، تمام اجرامی که دور مرکز جرم یک منظومه در حرکت هستند، از مداری بیضوی برخوردارند. طبق این قانون، مدار دایره‌ای تنها در تئوری می‌تواند وجود داشته باشد و در عمل اکثر اجرام دارای مداری بیضی است.
قانون دوم کپلر چیست؟
طبق قانون دوم کپلر اگر حرکت زمین به دور خورشید یا حرکت هر جرمی دیگری را به دور مرکز کانونی در نظر بگیریم هنگامی که در یک مقطع زمانی مشخص مسافتی را در بخشی از مدارش طی می‌کند، اگر دو سمت این مسافت را به یکدیگر متصل کنیم، مساحتی ایجاد خواهد شد که این مساحت با مساحت حرکت همان جرم در نقطه دیگر و در همان فاصله زمانی مشخص شده، برابر است.
درواقع اگر در یک مقطع زمانی جرمی در دو نقطه متفاوت از مدار خود حرکت کند، به دلیل وجود مدار بیضوی مسافت‌هایی که طی می‌شود، یکسان نیست، اما اگر دو سمت مسافت را به مرکز کانونی جرم متصل کنیم، مساحت‌های ایجاد شده برابر خواهد بود؛ این قانون برای تمام اجرام و منظومه‌های ستاره‌ای و سیاره‌ای صدق می‌کند و مورد استفاده قرار می‌گیرد.
قانون سوم کپلر چه چیزی را مشخص می‌کند؟
قانون سوم کپلر مشخص می‌کند که اگر دوره تناوب (یعنی زمان گردش سیاره‌ای به دور ستاره مادر) را به توان دو برسانیم حاصل آن با فاصله جرم تا مرکز کانونی به توان سه متناسب است؛ درواقع اگر دوره تناوب سیاره زمین را در نظر بگیریم به توان دو این مسافت با فاصله زمین تا خورشید به توان سه تناسب دارد.
مکانیک سماوی نیوتونی چیست؟
نیوتون تصمیم داشت برای تمام اجرام کیهان یک قانون ثابت وضع کند، زیرا می‌دانست که تمام اجرام توسط نیروی گرانش با استحکام یافته است؛ درواقع جهان ما به کمک نیروی گرانش پایدار مانده است و به همین دلیل نیوتون تصور می‌کرد که می‌توان به واسطه نیروی گرانش فرمول کلی نوشت که تمام جهان از این فرمول پیروی کند، اما این فرمول به‌صورت واقعی و دقیق ثابت نخواهد ماند.
چرا نظریه نیوتون صحیح نبود؟
در مقیاس‌های بزرگ ما با انحنای فضا و زمان مواجه خواهیم شد که آلبرت انیشتین در اصلاحاتی که روی این فرمول انجام داد، انحنای فضا و زمان را نیز در نظر گرفت؛ درواقع انیشتین این موارد را به‌صورت کاملاً دقیق با استفاده از هندسه نااقلیدسی حساب کرد و محاسبات دیگری تحت عنوان نسبیت خاص و عام انجام داد که در حال حاضر این محاسبات قوانین کل جهان را توسط گرانش شبیه‌سازی می‌کند و امروزه دستگاه‌های نسبیتی یکی از دستگاه‌های معروفی است که در رصدخانه‌های جهان استفاده می‌شود.
چه قوانین دیگری در مکانیک سماوی کاربرد دارد؟
از جمله قوانین دیگری که در مکانیک سماوی کاربرد دارد می‌توان به قوانین کوانتوم اشاره کرد؛ این قوانین برای میکروها و ذرات بسیار ریز استفاده می‌شود و البته جزو مکانیک سماوی نیست، اما به مرور با این قوانین نیز تناسب پیدا خواهد کرد، زیرا اکنون انرژی هسته‌ای مطرح شده است که هسته اتم یکی از مقیاس‌های کوانتوم به‌شمار می‌رود و قوانین آن با نسبیت همخوانی ندارد به همین دلیل قوانین کوانتوم در این هنگام مورد توجه قرار خواهد گرفت.
چرا قوانین نسبیت با کوانتوم همخوانی ندارد؟
درواقع قوانین نسبیت نمی‌تواند ماده تاریک، انرژی خلأ و تابش هاوکینگ را توضیح دهد و به همین دلیل به قوانین کوانتوم نیاز خواهیم داشت؛ این قوانین باعث شده است که مکانیک سماوی به مرور گسترش یابد و دقیق‌تر شود، علاوه بر این‌ها فرمول E=mc2 نیز یکی دیگر از مسائل مهم پیرامون نور است که بحث زمان را مطرح می‌کند و به مرور درگیر مکانیک سماوی خواهد شد.
کاربرد و اهمیت مکانیک سماوی چیست؟
پرتاب ماهواره‌ها، موشک‌ها و به طور کلی هر محموله‌ای به فضا با مکانیک سماوی و قوانین آن مرتبط است؛ درواقع برای تشخصی شتاب، اندازه‌گیری زاویه، برد و مسافت، یافتن زمان مناسبی برای پرتاب و اندازه‌گیری انرژی مورد نیاز و جاذبه زمین از جمله مباحثی است که مکانیک سماوی در آن‌ها دخالت دارد.
نظر شما