مقالات

چشم غیرمسلح از چه فاصله ای نور شمع را تشخیص می دهد؟

نور شمع و قدرت دید
نوشته شده توسط عرفان کسرایی

آیا چشم انسان قادر است شعله شمع را از فاصله ۱۶ کیلومتری ببیند؟
یادداشتی درباره فیزیک اپتیک و ستاره شناسی…

تیزر تبلیغات تلویزیونی یک تولید کننده قرص ویتامین ادعا می کرد که چشم انسان قادر است شعله شمع را از فاصله ۱۶ کیلومتری ببیند. آیا چنین ادعایی اساسا می تواند درست باشد؟
۱۶ کیلومتر فاصله البته چندان هم زیاد نیست. به خصوص در تاریکی مطلق؛ شاید هم درست باشد. این مقدار از دید اخترفیزیکدانان اما یک مقدار زیاد به نظر می رسد. نور شهرها؛ نور یک استادیوم فوتبال؛ نور یک کشتی از دور در اقیانوس را می شود پذیرفت. اما اینکه مثلا نور شمع را هم بتوان از چنین فاصله ای دید؛ مشخص نیست! به هر حال این موضوع را باید بیشتر و دقیق تر بررسی کرد.
خوشبختانه ستاره شناسان بهتر از هر کسی می توانند در این زمینه به ما اطلاعات بدهند. آنها ابزارها و روش هایی در اختیار دارند که می توانند تعیین کنند چه چیزی؛ در چه فاصله ای و به چه میزان می درخشد!
به همین جهت کوین کریسکویناس Kevin Krisciunas و دون کارونا und Don Carona از دانشگاه تگزاس A&M ؛ تلاش کردند ادعای این تبلیغ تلویزونی را به محک آزمون بسپارند. این دو پژوهشگر نتایج یافته های خود را اخیرا با عنوان  „چشم انسان از چه فاصله ای می تواند نور شمع را تشخیص دهد“ (۱) منتشر کردند.
چیدمان آزمایش‌ آنها نسبتا ساده بود. آنها در ابتدا روشنایی ستاره وگا (Vega) یا همان نسر واقع را با استفاده از یک دوبین CCD اندازه گیری کردند. وگا را با چشم غیرمسلح نیز می توان دید. هر چند که در واقع ۲۵ سال نوری از ما فاصله دارد. اما وگا که شمع نیست؛ ستاره ای است داغ و بسیار بزرگ که ۳۷ مرتبه از خورشید ما درخشنده تر است.  به همین جهت وگا یکی از پرنورترین ستارگانی است که انسان می تواند در آسمان ببیند. وگا را می توان هر شب در آسمان نیمکره شمالی مشاهده کرد؛ قدر ظاهری آن تقریبا معادل صفر بوده که به عنوان مهمترین معیار مقیاس قدر ظاهری مورد استفاده قرار می گیرد. قدر ظاهری یک مقیاس مشهور در بین ستاره شناسان است که معیاری برای تعیین روشنایی ستارگان از دید ناظر زمینی است. این معیار که در زبان انگلیسی به آن Apparent Magnitud می گویند متناسب است با درخشندگی ستاره و فاصله اش از ناظر.
دو ستاره شناس دانشگاه تگزاس با همان تنظیمات و با همان دوربین؛ شمعی را از فاصله ۳۳۸ متری مورد مشاهده قرار دادند. پس از بررسی داده ها و اطلاعات این پژوهش به این نتیجه رسیدند که قدر ظاهری شمع به میزان  ۲.۴۲۳  بیشتر از ستاره وگا یا همان ٬نسر واقع٬ است. البته باید قبل از هر چیز بدانیم که مفهوم مقیاس و معیارهای ستاره شناسان برای میزان روشنایی یک ستاره به چه معناست. در مقیاس ستاره شناسان؛ هر چه این عدد کمتر باشد نورانی بودن ستاره بیشتر است. ستارگان درخشان قدرظاهری بین صفر تا یک دارند؛ در حالیکه قدر ظاهری ستارگانی که سخت تر دیده می شوند حدود ۵ یا ۶ است. البته بسته به شرایط ممکن است بیشتر از این را هم بتوان دید. نکته دیگر آنکه قدر ظاهری معیاری است که نشان می دهد یک شیء آسمانی به چه میزان برای ما روشن به نظر می رسد. رابطه آن با روشنایی یا شار دریافتی از ستاره نیز خطی نیست و بلکه لگاریتمی است.
با این تفاسیر ؛ تفاوت قدر ظاهری به میزان ۲.۴۲۳ بین نور شمع و ستاره وگا به این معناست که نور شمع ؛ ۹.۳۱۵ بار بیش از نوری است که از ستاره وگا به ما می رسد. تا اینجای کار ؛ این پژوهش به پرسش اصلی مان پاسخ نمی دهد که بالاخره نور شمع از چه فاصله ای قابل مشاهده است! اندازه گیری و مقایسه با ستاره وگا می تواند اما پاسخ این سوال را پیدا کند.
بدین منظور بایستی اثر درجه حرارت را نیز در نظر گرفت. اثری که در ستاره وگا (با درجه حرارت سطحی ۱۰ هزار درجه سانتیگراد) به مراتب از حرارت شعله یک شمع بیشتر است! همچنین عواملی مانند حساسیت دوربین و چشم غیر مسلح نیز باید لحاظ شود. حتی این مساله که انسان در روشنایی روز؛ قادر به دیدن رنگ ها و به عبارتی طیف موج وسیع تری است تا شب.
همچنین بایستی یک معیار میانگین برای میزان روشنایی تعریف کرد که در آن روشنایی ؛ بتوان یک شیء را برای چشم غیرمسلح؛ قابل رویت نامید.  البته این معیار از فرد تا فرد متفاوت است و به عوامل بیرونی هم بستگی دارد. معمولا قدر ظاهری حدود ۶ به عنوان مرز روشنایی در نظر گرفته می شود که تقریبا بیش از آن را نمی توان با چشم غیرمسلح مشاهده کرد.
از موضوع اصلی دور نشویم. نتایج این پژوهش نشان داد که نور یک شمع را حداکثر در فاصله ۲.۶ کیلومتری می توان مشاهده کرد. اگر اظهارات آن تبلیغ تلویزیونی قرص ویتامین در خصوص قابل مشاهده شدن شمع از فاصله ۱۶ کیلومتری درست بود؛ قدر ظاهری شمع بایستی ۹.۹۸ باشد. چیزی که تیزبین ترین انسان ها هم از عهده اش بر نمی آیند و خوردن قرص ویتامین هم کمکی به آن نمی کند! برای مشاهده چنین نورهای ضعیفی دست کم بایستی یک دوربین چشمی در اختیار داشت.
این پژوهش اگرچه یک پژوهش انقلابی در علم نبود اما لااقل از این جهت خوب است که در آن مساله میزان قابل مشاهده بودن نور شمع از دیدگاه ستاره شناسی توضیح داده شده است. انجام چنین پژوهش عجیبی همچنین نشان دهنده آن است که دانشمندان با تفکر نقادانه به جهان نگاه می کنند و در پی آن هستند که برای هر ادعایی دلیل و مدرک قانع کننده ای پیدا کنند.

 

درباره نویسنده

عرفان کسرایی

کسرایی، عضو انجمن فلسفه علم آلمان و پژوهشگر مطالعات علم و فناوری در دانشگاه کاسل است
زمینه های پژوهشی او عبارتند از:
-فلسفه فیزیک؛ منطق مدلسازی در ریاضیات مهندسی
-ارتباطات علم و جامعه شناسی شبه علم در ایران
-تاریخ فیزیک مدرن در قرن بیستم

دیدگاه شما چیست