قدر ظاهری چیست

قدر ظاهری

قدر ظاهری چیست: به روشنایی یا درخشندگی ظاهری ستارگان و سایر اجرام آسمانی از دید ناظر زمینی، قدر ظاهری (apparent magnitude) می‌گویند. وقتی به ستارگان پرشمار آسمان شب می‌نگریم، درخشندگی بسیاری از آن‌ها یکسان به نظر می‌رسد. اما واقعیت معمولا چیز دیگری است. فاصله ستاره‌ها و یا کهکشان‌ها و نیز سایر اجرام آسمانی از ما یکسان نیست و ضمنا اندازه آن‌ها و میزان نورافشانی و تابندگی‌شان با هم فرق دارد. دو ستاره را تصور کنید که یکی کوچکتر و به‌ما نزدیکتر و دیگری بزرگتر و از ما دورتر است. وقتی از زمین این‌دو ستاره را رصد می‌کنیم، شاید روشنایی ظاهری یا اصطلاحا «قدر ظاهری» آن‌ها یکسان به‌نظر برسد، اما تابندگی درونی یا قدر مطلق آن‌ها با هم فرق دارد. پس قدر ظاهری یک جرم آسمانی به فاصله ناظر از آن شیء بستگی دارد. یعنی هرچه فاصله ناظر از شیء تابنده بیشتر باشد، قدر ظاهری آن شیء کمتر خواهدبود و بالعکس. نقطه مقابل قدر ظاهری را قدر مطلق یا تابندگی درونی می‌گوییم. در ادامه با جزییات بیشتری توضیح می‌دهیم که قدر ظاهری چیست و چگونه محاسبه می‌شود.

توضیح: مأخذِ تصویرِ سربرگ، تارنمای رسمی رصدخانه ملی ایران: ino.org.ir است.

قدر ظاهری چیست و چگونه محاسبه می‌شود

قدر ظاهری یک جرم آسمانی مثل ستاره یا سحابی، میزان درخشندگی آن جرم از دید ما ناظران زمینی را مشخص می‌کند. ما قدر ظاهری را با یک عدد نشان می‌دهیم.

مقیاس قدر ظاهری، پس‌رونده و لگاریتمی است. یعنی هرچه عدد قدر ظاهری بزرگتر باشد بدین‌معنا است که شیء مفروض از دید ناظر، کم‌نورتر است. بالعکس، هرچه عدد کوچکتر و منفی‌ باشد، یعنی روشنایی ظاهری بیشتر است. پس برای مثال، ستاره‌ای که قدر ظاهری آن ۱- است، درخشان‌تر از ستاره‌ای دیده می‌شود که قدر ظاهری آن ۳+ است.

هرچه فاصله ناظر تا آن شیء آسمانی کمتر باشد، قدر ظاهری یا درخشندگی ظاهری آن شیء بیشتر خواهدبود، یعنی درخشان‌تر به‌‌نظر می‌رسد. ضمنا باید توجه داشته باشیم که قدر ظاهری، الزاما و همیشه از دید ناظری زمینی نیست. یعنی مثلا شما می‌توانید قدر ظاهری یک ستاره یا کهکشان را از روی کره ماه نیز محاسبه کنید. به عبارت دیگر، می‌توانید هر نقطه‌ای از آسمان را مبدا در نظر بگیرید و سپس قدر ظاهری یک جرم آسمانی (مثلا ستاره) را نسبت به آن نقطه بسنجید. اما چون ما قاعدتا روی زمین زندگی می‌کنیم، قدر ظاهری اجرام مختلف را نسبت به زمین می‌سنجیم.

تصویر ۱. (سمت چپ): دو ستاره «الف» و «ب» قدر ظاهری یکسانی دارند، یعنی تابندگی ظاهری آن‌ها از دید ما یکسان به‌‌نظر می‌رسد. (سمت راست): اما قطر مطلق آن‌دو ستاره در اصل متفاوت است. ستاره «الف» بسیار تابنده‌تر است اما چون در مقایسه با ستاره «ب» بسیار از ما دورتر است، تابندگی ظاهریش مثل ستاره «ب» است.

قدر ظاهری به چه چیزهایی بستگی دارد

سه عامل در قدر ظاهری یا درخشش ظاهری یک جرم آسمانی موثر هستند:

1. تابندگی خود آن شیء
2. فاصله آن شیء از ناظر
3. میزان جذب و پراکنش نور آن شیء توسط غبارهای موجود بین ما و آن شیء (این پدیده را اصطلاحا خاموشی می‌نامند)

از دید ناظر، دو شیء در دو حالت می‌توانند قدر ظاهری یکسانی داشته باشند:

• هم فاصله‌شان از زمین و هم تابندگی‌شان یکسان باشد
• هم فاصله‌شان از زمین و هم تابندگی‌‌شان متفاوت باشد

توضیح مورد نخست (فاصله و تابندگی یکسان): فهم این مورد، ساده‌ است زیرا بدیهی است که مثلا دو ستاره با درخشندگی یکسان و فاصله یکسان از زمین، از نظر ما تابندگی یکسانی خواهندداشت.

توضیح مورد دوم (فاصله و تابندگی متفاوت): برای درک مورد دوم، دو ستاره را تصور کنید که یکی کم‌نورتر اما به زمین نزدیک‌تر است و دیگری پرنورتر اما از زمین دورتر است. در این‌صورت، ممکن است درخشندگی این‌دو ستاره برای ما ساکنان زمین یکسان به نظر برسد، در حالی‌که واقعیت چنین نیست.

نحوه اندازه‌گیری قدر ظاهری

قدر ظاهری اجرام آسمانی را با روشی موسوم به شیدسنجی (photometry) اندازه می‌گیرند. شیدسنج ابزاری است که روی تلسکوپ نصب می‌شود و درخشش ظاهری ستارگان و اجرام آسمانی را مشخص می‌کند.

نحوه محاسبه

قدر ظاهری را با علامت m نشان می‌دهند. نقطه مقابل قدر ظاهری، قدر مطلق است که آن‌را با علامت M نشان می‌دهند و منظور از آن، میزان درخشندگی واقعی یک جرم آسمانی است. اگر قدر ظاهری یک شیء آسمانی را بدانیم می‌توانیم با معادله (۱) قدر مطلق آن را نیز محاسبه کنیم:

m – M = 5log (d/10)

معنی علائم در معادله مذکور:

• m: قدر ظاهری
• M: قدر مطلق
• d: فاصله (برحسب پارسک)
• m – M: ضریب فاصله

تفاوت تابندگی و درخشش ظاهری

قبل از این‌که تلسکوپ و ابزارهای رصدگری اختراع شوند، انسان‌‌ها با چشم غیرمسلح به آسمان می‌نگریستند و فقط درخشش ظاهری آن‌ها را می‌دیدند. می‌دانیم که هرچه فاصله ما از منبع نور بیشتر باشد، آن منبع، کم‌نورتر به‌نظر می‌رسد. درخشش (Magnitude) با تابندگی (Luminosity) تفاوت دارد. درخشش یک ستاره به فاصله آن از ما بستگی دارد اما تابندگی ستاره، نورافشانی خود آن ستاره است و لذا به فاصله ما از آن ستاره ارتباطی ندارد. میزان انرژی منتشرشونده از یک ستاره در واحد زمان را تابندگی (luminosity) آن ستاره می‌نامیم. در سوی دیگر، درخشندگی (magnitude)، میزان انرژی (نور) ستاره در واحد مساحت است.

فرض کنید شب‌هنگام چراغ قوه‌ای در دست دارید و آن‌را رو به دیوار گرفته‌اید. اگر به دیوار نزدیک‌ باشید، نور چراغ قوه ناحیه کوچکی از دیوار را روشن می‌کند. اما هرچه از دیوار دورتر شوید، نور چراغ قوه ناحیه بیشتری از دیوار را می‌پوشاند و البته شدت روشنایی آن روی دیوار نیز کاهش می‌یابد.

ستارگان و سایر اجرام درخشان آسمان نیز چنین هستند. نوری که از ستاره منتشر می‌شود، هرچه مسافت بیشتری بپیماید، ناحیه بزرگتری از فضای مقابل را پوشش می‌دهد اما میزان درخشش آن «با توان منفی ۲» کاهش می‌یابد. یعنی اگر فاصله ما از ستاره ۲ برابر شود، میزان انرژی یا قدر ظاهری ستاره از دید ما ۴ برابر کاهش می‌یابد.

جدول قدر ظاهری خورشید و چند ستاره‌ دیگر