عملية “القدر” لقياس شدة سطوع النجم والجرم السماوي

2006 موسوعة علم الفلك والفضاء2

شوقي محمد صالح الدلال

KFAS

علم الفلك

قياس لشدة سطوع نجم أو أي جرم سماوي آخر .

يقل القدر بازدياد سطوع النجم ، ويحسب في مجال الأشعة المرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة والأشعة فوق البنفسجية القريبة .

يرمز للقدر الظاهري بـ (m)، وهو قياس لسطوع جرم ما عند رصده من الأرض ، ويعتمد القدر على سطوع النجم (أي إشعاعه الذاتي) وبعده ومقدار ما يمتص من إشعاعه بواسطة المواد البينجمية الواقعة بين الجرم والراصد .

 

قسمت أقدار النجوم الظاهرية إلى 6 فئات: فأشد النجوم سطوعاً هو من القدر الأول. أما تلك التي تقع في حدود حساسية العين البشرية فهي من القدر السادس ، وقد طور هذا النظام بعد اكتشاف نجومٍ غاية في الخفوت باستخدام مقاريب أكثر قوة وأجهزة باستطاعتها قياس القدر الظاهري بدقة كبيرة.

وقد وجد في الخمسينيات من القرن التاسع عشر أن استجابة العين من الناحية النفسية لمحفز فيزيائي تتناسب مع لوغاريتم تلك المحفز (قانون وبر – فكنر ، Weber-Fechner law) ، فيتناسب القدر الظاهري لنجمين إلى الفرق في لوغاريتم سطوعيهما، أي إلى لوغاريتم نسبة سطوعيهما .

ولجعل قياس القدر أكثر دقة فقد اقترح بوغسون (N.R. Pogson) عام 1856 أن يكون الفرق بخمسة أقدار مساوياً تماماً نسبة 100 إلى 1.

 

فإذا كان الاختلاف بين سطوع نجمين يساوي قدراً واحداً فتساوي نسبة سطوعيهما 1 : (100)^1/5؛ أي نسبة تساوي 2.512 ، وتسمى نسبة بوغسون (pogson ra-tio)*.

وبالمثل إذا قل سطوع نجم بمقدار قدرين بالنسبة إلى نجم آخر فيكون أشد منه سطوعاً بـ (2.512)² أو 6.3 أضعاف ، وهكذا ، ويحسب القدران الظاهريان m₁ وm₂  لنجمين يبلغ سطوعها الظاهري  من العلاقة :

يستخدم مقياس بوغسون ، الذي يعتمد على نسبة بوغسون ، في جميع أنحاء العالم بوصفه مقياساً للقدر (انظر الجدول).

 

ويتم تحديد الصفر في هذا المقياس بإعطاء قدر لمجموعة من النجوم القياسية الواقعة بالقرب من القطب السماوي الشمالي تعرف بتتابع القطب الشمالي  *(North Polar Sequence)، وتم تحديدها حديثاً باستخدام قياسات كهروضوئية .

وقد وجد أن فئة النجوم من القدر الأول تشمل نطاقاً واسعاً من النجوم مختلفة السطوع ، وبناءً على ذلك فقد استحدث القدر صفر والأقدار السالبة حيث يزداد القدر السالب بزيادة السطوع . كما مدد المقياس في الاتجاه الموجب لأخذ الأجرام الخافتة التي يتم اكتشافها في الاعتبار .

كان القدر الظاهري يقاس قديماً بالعين – القدر البصري ويستخدم في ذلك عادة جهاز للمساعدة على مقارنة السطوع .

 

ويقاس القدر حالياً بصورة أدق باستخدام تقنيات المضوائية الحديثة ، وكان القدر يقاس قبل ذلك بطرق التصوير الضوئي *(photographic magnitude, m_p) حيث يتم تسجيل الصورة على فلم حساس للون الأزرق .

أما الأقدار الضوئية البصرية (photovisual magnitudes m_pv) فتقاس باستخدام فلم حساس للضوء الأخضر الضارب إلى الصفرة ؛ أي اللون الذي يتوافق مع الحساسية العظمى للعين البشرية .

كان هذان القدران يقاسان في نظام اللون الدولي (International Colour System) البدائي باستخدام فلم له حساسية عظمى عند طول الموجة 425 نانومتراً ، و570 نانومتراً ويتساوى هذان القدران في نجوم الزمرة الطيفية A0.

 

ويمكن اختيار طول موجة الضوء أو أي إشعاع آخر باستخدام مرشح مناسب ثم قياس شدته باستخدام خلية ضوئية .

وتكون هذه الأقدار الكهروضوئية *(photoelectric magnitude) وحيدة اللون *(monochromatic) عند اختيار حزمة ضيقة جداً من الإشعاع ، أو متعددة الألوان (heterochromatic) عند اختيار حزمة عريضة نوعاً.

ويعتمد نظام UBV لأقدار النجوم على المضوائية الكهروضوئية ، ويعد خليفة للنظام الدولي (International System). يرمز للأقدار الكهروضوئية بالرموز U وB  و V، وتقاس عند ثلاث حزم عريضة كالتالي :

(الإشعاع فوق البنفسجي، Ultraviolet) ، ويتركز عند طول الموجة 365 نانومتراً ، ويرموز له بـ 

(الأزرق ، Blue) ، ويتركز عند طول الموجة 440 نانومتراً ، ويرمز له بـ 

(المرئي ، Visual) ، ويتركز عند طول الموجة 550 نانومتراً ، ويرمز له بـ  

 

ويمكن كتابة هذه الأقدار كذلك: تعرف نقطة الصفر في نظام UBV بدلالة نجوم قياسية لها قدرٌ تَمَّتْ دراسته وتحديده بدقة (انظر uvby system) .

وُسِّعَ نظام UBV ليستخدم للأقدار عند أطوال الموجات الحمراء وتحت الحمراء ، ويكون الرمز المضوائي في هذه الحالة :

  R (0.7 µm)،  I (0.9 µm)،  J (1.25 µm)،  H (1.6 µm)،  K (2.2 µm)، L (3.4 µm)،  M (5.0 µm)،  N (10.0 µm)،  Q (21 µm).

أما الرمز (J-Q) فيشير إلى نوافذ الغلاف الجوي *(atmospheric windows).

 

وللأجرام السماوية شديدة السطوع أقدار سالبة . فيبلغ قدر الشمس  -26.8، والقمر عندما يكون بدراً -12.5، والزهرة في أوج سطوعها -4.3، والمشتري عند المقابلة  -2.3، والشعرى اليمانية  -1.6، والنسر الواقع 0.2، والنجم القطبي 21.

والقدر الظاهري هو قياس للإشعاع في مجال حزمة معينة من أطوال الموجة ، كالضوء الأزرق الصادر من جرم سماوي عل سبيل المثال ، والقدر الظاهري الإشعاعي (bolometric magnitude mbol) هو قياس للإشعاع الكلي الذي يصدر من الجرم السماوي .

أما التصحيح الإشعاعي (bolometric correction, BC) فهو الفرق بين القدرين الإشعاعي (bolometric) والمرئي (Visual, V) سواءً كانا ظاهريين أو مطلقين – ويساوي هذا المقدار صفراً في النجوم التي لها درجة حرارة سطحية مماثلة لتلك التي للشمس .

 

ولا يدل القدر الظاهري لجرم سماوي على شدة تألقه *(luminosity)، فقد يكون لنجم شديد السطوع القدر الظاهري نفسه لنجم قريب ضعيف السطوع .

ويعرف السطوع بدلالة القدر المطلق M الذي يساوي القدر الظاهري لجسم ما عندما يكون على مسافة قياسية تساوي 10 بارسك (32.6 سنة ضوئية) . ويرتبط القدر الظاهري والقدر المطلق لجسم ما بالعلاقتين :

حيث d المسافة بالبارسك ، واختلاف المنظر السنوي *(annual parallax) مقيساً بالقوس ثانية ، وA الانطفاء البينجمي *(interstellar extinction.

 

وكما هو الحال بالنسبة إلى القدر الظاهري ، فهناك أيضاً مضوائية مطلقة : وقدر إشعاعي مطلق: وأقدار تصويرية ضوئية مطلقة : ويمكن تحديد تألق جسم ما من معرفة قدره الإشعاعي المطلق ، وتحسب كثافة الفيض لجسم ما بالجانسكي *(jansky) من معرفة قيمة القدر المطلق عند أحد قيم المضوائية :  J – Q.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]