عطارد یا تیر نخستین و نزدیکترین سیاره منظومه شمسی به خورشید است. از نظر اندازه نسبت به دیگر سیارات بعد از پلوتو کوچکترین آنها نیز به حساب می آید. قطر آن 4880 کیلومتر است. این سیاره در یک مدار بیضی شکل به دور خورشید می گردد که خروج از مرکز آن 0.2506 است. نزدیکترین فاصله آن ازخورشید تنها 9/45 میلیون کیلومتر دورترین فاصله آن 7/69 میلیون کیلومتر فاصله دارد. لذا همواره در اطراف خورشید حضور دارد و برای ما تنها در هنگام طلوع و غروب قابل رویت است. این سیاره بسیار گرم است و درجه حرارت سطح آن در هنگام روز به حدود 427 درجه سانتیگراد و در شب به 173 درجه زیر صفر کاهش می یابد. عطارد هر 88 روز یک بار یک دور به گرد خورشید می چرخد ( دوره تناوب نجومی ). در حالی که در مدت 5/58 روز یک دور به دور خود می چرخد ( حرکت وضعی ). در عطارد هیچ گونه جوی وجود ندارد، ولی برخی مطالعات وجود مقدار کمی گاز هلیوم را که گفته می شود از طریق بادهای خورشید به گرد این سیاره قرار گرفته اند اثبات می کند. شکل ظاهری این سیاره بسیار آبله گون است و چهره ای شبیه به کره ماه دارد. 

 
حفره های کوچک ویا بزرگ بسیاری در سطح آن دیده می شود که حکایت از برخورد شهاب سنگهای کوچک و بزرگ دارد البته قطر برخی از دهانه ها به ده ها کیلومتر می رسد. برخی از این دهانه ها محل خروج مواد مذاب است که امروزه با سنگهای مذاب پر شده اند و مانند کوه های آتشفشانی هستند. 
گرچه از گذشته نسبتاً دور، این سیاره با کمک تلسکوپ مورد مطالعه قرار می گرفت، ولی از سال 1974 میلادی با پرواز سفینه مارینر 10 از کنار عطارد چندین هزار عکس از دشتهای مسطح و گودالهای کم و بیش بزرگ، به ایستگاه های زمینی مخابره شد. مارینر 10 میدان مغناطیسی ضعیفی حدود 1 درصد میدان مغناطیسی زمین را در اطراف این سیاره کشف کرد. این سیاره به علت گرمای زیاد در روز و دمای بسیار پایین در شب و نبود جو و نداشتن آب به شکل مایع در سطح یا عمق آن هیچ گونه امکانی برای پیدایش شکلی از حیات ایجاد نکرده استدر عین حال عطارد هیچ قمر ی ندارد. در این حالت سنگهای این سیاره به شدت منبسط می شوند و پس از غروب آفتاب و شب طولانی آن دما به شدت پایین می رود. علت آن هم نبودن جو در اطراف این سیاره است که دما را تعدیل نمی کند. سرد و گرم شدن سنگها در شب و روز و استمرار این امر طی قرون و اعصار تنها یک نوع فرسایش مکانیکی در سطح این سیاره به وجود می آورد. که به متلاشی شدن سنگها می انجامد. اختلاف دما در دو سوی این سیاره در میان سیارات منظومه شمسی منحصر به فرد است. 
تنها طوفانهای مغناطیسی از سوی خورشید مقداری اتم های هلیوم باردار را در اطراف میدان مغناطیسی این سیاره به دام انداخته و فشار جوی ناچیزی (به میزان کمتر از یک میلیاردیم فشار جوی زمین) ایجاد کرده است. برای خنثی کردن جاذبه سطحی این سیاره در خارج شدن از سطح آن تنها به سرعتی به اندازه 4.25 کیلومتر بر ثانیه نیاز است. در حالی که در مورد زمین این مقدار حدود 11 کیلومتر بر ثانیه می باشد که به این سرعت سرعت گریز می گویند. 
نام کوئی پر، کاوشگر نامی سیارات نیز به یکی از گودالهای بزرگ سیاره عطارد به قطر 25 کیلومتر تعلق یافته است. 
دانشمندان معتقدند بر اثر برخورد سهمگین یک شهاب سنگ با این سیاره در گذشته بسیار دور، امروزه در نقطه مقابل این برخورد رشته کوه هایی ظاهر شده اند. در هر حال شهاب سنگها سطح این سیاره را در امان نگذاشته اند. محل اصابت این برخورد عظیم که امروزه رشته کوههای بلند و مدوری آن را احاطه کرده که به حوضه کالوریس به قطر 1300 کیلومتر شهرت یافته است. چگالی این سیاره به میزان 4/5 گرم بر سانتیمتر مکعب تخمین زده شده که اندکی بیشتر از چگالی زمین است. این حقیقت دانشمندان را بر آن داشته است که تصور کنند مرکز این سیاره از فلزات سنگینی مانند آهن تشکیل شده است که با توجه به حرکت آرام چرخشی این سیاره به دور خود میدان ضعیف مغناطیسی در خود ایجاد کرده است. فشار بادهای خورشیدی این میدان ضعیف را در جهت مقابل به خورشید بسیار فشرده کرده و در پشت آن بسیار گسترانده است. گروهی دیگر از دانشمندان پیدایش میدان مغناطیسی در عطارد را به وجود میدان مغناطیسی سنگواره ای نسبت می دهند که از روزگاران قدیم حاصل شده و باقی مانده است. در هر حال علت واقعی این میدان معلوم نیست. 


ویژگیهای عطارد 

همان گونه که قبلاً اشاره شد عطارد نزدیکترین سیاره به خورشید است که در کنار جرم بزرگی به نام خورشید با آن جاذبه وحشتناکش قرار گرفته است. عطارد برای آن که در دل خورشید سقوط نکند و جذب آن نشود دست به مقابله زده است. برای این کار عطارد با سرعت سرسام آوری به گرد خورشید می چرخد و سریعترین سرعت چرخشی به دور مرکز منظومه شمسی را از آن خود کرده است. این سرعت به حدی است که یک سال این سیاره کمتر از سه ماه به طول می انجامد. مدار این سیاره بیضی شکل است و با فاصله اندکی (به طور متوسط 9/57 میلیون کیلومتر) از خورشید و از روی زمین این سیاره در اطراف خورشید دیده می شود. گاهی کمی بعد از غروب خورشید در بالا دست خورشید و زمانی که به آن سوی این ستاره می رسد قبل از طلوع آفتاب در بالای افق شرقی دیده می شود. 
حداکثر فاصله زاویه ای که این سیاره با خورشید دارد حدود 28 درجه است ( از دید زمین ). هنگامی که زاویه کشیدگی این سیاره در حدود 10 درجه است، از درون تلسکوپ به صورت هلال باریکی دیده می شود. لیکن زمانی که می خواهد از پشت خورشید عبور کند قرص روشن خود را به ما نشان نمی دهد. با توجه به 7 درجه انحراف مدار گردش این سیاره به دور خورشید این سیاره در هر بار گردش از جلوی خورشید عبور نمی کند. بلکه از بالا یا پایین خورشید می گذرد. در طول 100 سال عطارد تنها دو بار همچون نقطه تاریک و سیاه رنگی از مقابل قرص خورشید عبور می کند. که به ترانزیت یا عبور معروف است که آخرین آن در سال 1383 بود. 

مقدمه

کره ماه که تنها قمر طبیعی زمین است، که پوشیده از سنگ بوده و قطرش یک چهارم قطر زمین می‌باشد. ماه ، نوری از خود ندارد اما نور خورشید را منعکس کرده و قابل رویت می‌شود. کره ماه پوشیده از غبار بوده ، آب و حیات در آن یافت نمی‌شوند. بخاطر جاذبه بسیار ضعیفش نمی‌تواند ذرات گاز را نگه دارد و بنابراین فاقد جو است. در سطح ماه هزاران گودال شهاب سنگی وجود دارند که گدازه آتشفشانی در بعضی از این گودالهای بزرگ تراوش کرده و باعث تشکیل دریا (ماریا) در سطح ماه شده است. 

 

چنین به نظر می رسد که ماه پیش از تشکیل ، پوسته‌اش حالتی مذاب داشته است. سن قدیمیترین سنگی که از ماه به زمین آورده شده نشان می‌دهد که این پوسته حدود 4.48 میلیارد سال پیش تشکیل شده است. طی 500 میلیون سال بعد از تشکیل پوسته ، بمباران شدید شهاب سنگها باعث شکستگی ، تغییر شکل و ذوب مجدد پوسته شد. ضربات ناشی از دو شهاب سنگ عظیم اخیر باعث تشکیل دو حوزه (دریا) ارینتال وایمبریوم شده اند. جو جاذبه سطحی ماه بقدری ضعیف است که نمی‌تواند مانع از فرار ذرات گاز به فضا شود. در نتیجه ، جرم کل جو کره ماه به اندازه جرم هوای درون یک استادیوم بسکتبال است. 

 

اندازه کره ماه در مقایسه با سایر اقمار منظومه شمسی متوسط است. بزرگترین قمر ، متعلق بهمشتری است که گانیمید نام داشته و قطرش 5262 کیلومتر است ، در حالیکه قطر ماه 3476 کیلومتر می‌باشد. از اقمار متعدد کوچکتر ، می‌توان از کردلیا ، قمر اورانوس ، نام برد که فقط 30 کیلومتر قطر دارد. 

 

شکل گیری ماه

ماه و زمین بطور همزمان و حدود 4.5 میلیارد سال پیش شکل گرفتند. اینکه ماه دقیقا چگونه بوجود آمده هنوز معلوم نشده است. ممکن است همراه با زمین در اوایل شکل گیری منظومه شمسی شکل گرفته باشد، یا اینکه بعدها جذب میدان جاذبه شده و در مدار قرار گرفته است. نظریه‌ای که بیش از سایر نظریه‌ها پذیرفته شده این است که ماه از برخورد یک سیارک به اندازهمریخ به زمین بوجود آمده است.

اثرات متقابل جاذبه‌های زمین و ماه بر همدیگر باعث افزایش مدت حرکت وضعی هر دو جسم شده است. بعنوان مثال ، زمانی مدت حرکت وضعی زمین (طول شبانه روز) فقط 10 ساعت بود، اما این زمان به 24 ساعت کنونی افزایش یافته است. اگر این روند همچنان ادامه پیدا کند، طول ماهها به 47 روز خواهد رسید. اما مقیاس زمانی این روند بسیار طولانیتر از طول عمر خورشید بوده ، بنابر این منظومه شمسی عمر کافی برای رسیدن به آن زمان را نخواهد داشت. قطر خورشید 400 برابر قطر ماه و فاصله آن از زمین نیز 400 برابر فاصله ماه از زمین است. این اتفاق تصادفی باعث می‌شود تا هم ماه و هم خورشید به یک اندازه به نظر رسیده و در هنگام کسوف تمام سطح خورشید گرفته شود. 

 

چرا ماه به روی زمین سقوط نمی‌کند؟

زمین با نیروی گرانش ماه را به سوی خود می‌کشد. اگر انسان ماه را که در حقیقت بی وقفه به دور سیاره ما می‌چرخد، از گردش باز می‌داشت، ماه فقط برای مدت کوتاهی ثابت می‌ایستاد، آنگاه با سرعتی فزاینده به سمت زمین می‌شتافت و در نهایت با آن برخورد می‌کرد. البته این عمل میسر نیست. ماه از هماه زمانهای اولیه با سرعتی برابر 3659 کیلومتر در ساعت به دور زمین در حال گردش بوده است. در اثر این حرکت گردشی ، یک نیروی گریز از مرکز به سمت خارج ایجاد می‌شود، که درست به اندازه نیروی گرانش زمین که به سمت داخل کشش دارد، است. این دو نیروی مخالف ، اثر یکدیگر را بطور متقابل خنثی می‌کنند، به نحوی که ماه هموراه بر مدار خود باقی می‌ماند. 

گودالها و دریاها

بیش از 3.5 میلیارد سال پیش ، سطح ماه به شدت توسط شهاب سنگها بمباران شد و گودالهای زیادی در سطح آن بوجود آمدند. وسعت بعضی از این گودالها به 300 کیلومتر (185 مایل) می‌رسد که توسط دیواره‌هایی از کوههای سنگی که بر اثر برخورد شهاب سنگها بوجود آمده اند، محصور شده اند. بعضی از گودالها ، دیوارهای تراس دار یا حلقه‌های کوهستانی هم مرکز داشته و در اکثر آنها قله‌هایی نیز وجود دارند. گودالهایی که رگه‌های بزرگ و درخشان توف نام دارند، بسیار تماشایی هستند. تعدادی از گودالهای بزرگتر از گذاره آتشفشانی پر شده و درباهایی در سطح ماه بوجود آورده‌اند. 

 

گودال کوهستان این گودال رگه دار که 84 کیلومتر (52 مایل) قطر داشته و در جنوب غربی نیمه نزدیک ماه قرار دارد ، "تیکو" نامیده می شود . تیکو دارای دیوارهای بلند تراس دار و قله‌های مرکزی است.

هلال و بدر چگونه تشلیل می‌شود؟ 
خورشید خود می درخشد، ماه را از این رو می‌بینیم که خورشید به آن می‌تابد. اگر آن روی ماه که به سوی ماست، بطور کامل مورد تابش خورشید قرار گیرد، ما ماه را بصورت قرص کامل و به عبارت دیگر در حالت بدر مشاهده می‌کنیم. اگر نور خورشید فقط قسمتی از آن روی ماه را که بسوی ماست در بر گیرد، ما ماه را بر حسب میزان تابش نور بصورت هلال باریک نوری ، نیم قرص و یا به صورت یک گلوله تقریبا گرد نورانی می‌بینیم. این پدیده‌های نوری را فازها یا صورتهای مختلف ماه می‌نامند.

هنگامی که ماه در جهت تابش خورشید قرار گیرد، دیده نمی‌شود، زیرا در تابش شدید خورشید محو می‌گردد و علاوه بر این ، آن روی ماه که بسوی ماست مورد تابش واقع نمی‌گردد. این وضعیت را ماه نومی‌نامیم. اکنون ماه بر روی مدار خود به حرکت ادامه می‌دهد و پس از چند روز به طور محسوسی در سمت چپ و یا در شرق خورشید واقع می‌شود. در این وضعیت قسمت کوچکی از نیمه رو به زمین ماه ، تحت تابش نور خورشید قرار می‌گیرد. در این دوران ماه را در اوایل شب بصورت داس باریکی که البته روز به روز بر قطر هلال آن افزوده می‌شود، مشاهده می‌کنیم، زیرا در این وضع ماه بعد از خورشید غروب می‌کند.

تقریبا یک هفته پس از ماه نو ، از دید ناظر زمینی ، ماه دقیقا از پهلو مورد تابش نور خورشید واقع می‌شود. در این حالت انسان نیمی از ماه را تاریک و نیم دیگر را روشن می‌یابد؛ این وضعیت نیم ماه افزاینده یا ربع اول نامیده می‌شود. دوباره یک هفته بعد ، ماه از دید این ناظر ، دقیقا در مقابل خورشید قرار می‌گیرد. در این حالت ماه به صورت قرص کامل نورانی می‌شود ، که به آن بدر (یا در اصطلاح عامیانه ماه شب چهاردهم) می‌گویند.

از این حالت به بعد از قطر قسمت نورانی ماه کاسته می‌شود. تقریبا هفت روز پس از بدر ، دوباره نیم ماه دوم یا ربع آّخر حادث می‌شود. ماه در این حالت از دید ناظر زمینی اکنون در سمت راست یا در غرب خورشید قرار دارد و به عبارت دیگر قبل از طلوع خورشید در آسمان صبحگاهی پدیدار می‌شود، تا بالاخره دوباره به وضعیت ماه نو می‌رسد. 

اهله ماه

همیشه 50 درصد سطح ماه در معرض نور خورشید قرار دارد. میزان ناحیه روشن ماه ، به موقعیت ماه نسبت به زمین و خورشید بستگی دارد. اندازه ناحیه قابل رویت ، از کاملا تاریک تا ماه کامل متغیر است. این دوره کامل هشت مرحله دارد که اهله ماه نامیده می‌شوند. چرخه اهله ماه ، هر 29.53 روز کامل می‌شود. 

 

خسوف و کسوف

گرفتگی زمانی رخ می‌دهد که یک جرم آسمانی بطور موقت در مسیر نور یک جرم آسمانیدیگر قرار گیرد. در طول سال ، 2 یا 3 خسوف (ماه گرفتگی) رخ می‌دهند، آن هم وقتی که زمین بین ماه کامل و خورشید قرار گرفته و بر سطح ماه سایه افکند. یک یا دو کسوف(خورشید گرفتگی) نیز در طول سال رخ می‌دهند. کسوف بر اثر قرار گرفتن ماه بین زمین و خورشید به زمین بوجود می‌آید. هنگام کسوف ، حدود 161 کیلومتر (100 مایل) از زمین در تاریکی قرار می‌گیرد. نقش سایه خورشید گرفتگی فقط زمانی قابل رویت است که سایه ماه روی مکانی که بیننده در آن قرار دارد بیفتد. ماه گرفتگی در هر قسمتی از زمین که روبروی ماه قرار گرفته باشد قابل رویت است. 

مقدمه

زمین ، سومین سیاره نزدیک به خورشید و بزرگترین سیاره در میان سیارات درونی است. ساختار درونی زمین مثل سایر سیارات درونی از یک هسته داخلی و یکهسته خارجی به همراه لایه‌های مذاب و نیمه مذاب و سنگی جامد تشکیل یافته است. هسته داخلی فلزی و جامد بوده و توسط هسته خارجی که فلزی و مذاب است، احاطه شده است. 

 

فاصله متوسط از خورشید   60.149 کیلومتر قطر استوا   12756 کیلومتر مدت حرکت وضعی   93.23 ساعت مدت حرکت انتقالی   26.365 روز سرعت حرکت انتقالی   79.29 کیلومتر در ثانیه دمای سطحی   55 تا 70 درجه سانتیگراد جرم (زمین = 1)   00.1 چگالی متوسط (آب = 1)   52.5 جاذبه (زمین = 1)   1 تعداد قمر   1

زمین شرایط بسیار منحصر بفردی دارد. هیچکدام از سیارات دیگر آب مایع و جو پر اکسیژن نداشته و حیات در آنها وجود ندارد. تکامل تدریجی زمین که 4.5 میلیارد سال طول کشیده است، همچنان بطور طبیعی و نیز بر اثر فعالیتهای انسان ادامه خواهد داشت. همچنین چگالی زمین از تمام سیارات دیگر بیشتر است.

زمین در آغاز شکل گیری

• در اوایل پیدایش منظومه شمسی ، ذرات ریز غبار موجود در قرص خورشید که عمدتا از گاز و غبار تشکیل شده بود، پس از برخورد به هم چسبیده و اجسام بزرگ و بزرگتری را بوجود آوردند. بدین ترتیب چهار سیاره درونی از این ذرات شکل گرفتند.
   
• 4.5 میلیارد پیش ، زمین دارای سطحی داغ ، قرمز و نیمه مذاب بود. پس از گذشت میلیونها سال ، سطح زمین شروع به سرد شدن نمود و پوسته جامدی ، به دور زمین بوجود آمد. گازهای داغ و مواد مذاب از لایه‌های زیرین و از طریق دهانه‌های آتشفشانی بیرون زده و جو ضخیم زمین را بوجود آوردند. در همین مدت شهاب سنگهای زیادی به سطح زمین خوردند و هزاران گودال شهاب سنگی را در سطح زمین بوجود آورد. و مقدار زیادی غبار به جو زمین اضافه کردند.
   
• پس از یک میلیارد سال ، زمین به اندازه کافی سرد شده بود تا بخار آب موجود در جو متراکم شده و قطرات آب را بوجود آورد. این قطرات آب میلیونها سال به شکل باران شدید به سطح زمین افتاده ، باعث پاک شدن جو زمین و بوجود آمدن اقیانوس شدند. کره زمین به تدریج به شکل کنونی درآمده است.

زمین در آغاز شکل گیری با سرد شدن زمین ، شرایط لازم برای پیدایش حیات در آن فراهم شدند.

نحوه پیدایش و تکامل زمین

زمین در بدو پیدایش بصورت کره‌ای از مواد بسیار داغ و نیمه مذاب بوده که به تدریج عناصر سنگین‌تر ته‌نشین شده و هسته فلزی را به وجود آوردند ، و در عین حال عناصر سبکتر به سطوح فوقانی آمده و جبه و پوسته را تشکیل دادند. پس از گذشت میلیاردها سال زمین سرد شد، سطح زمین جامد گشت، جو زمین شکل گرفت، و اقیانوسها بوجود آمدند. تکامل زمین هنوز ادامه دارد. پوسته زمین توسط فورانهای آتشفشانی در کف اقیانوسها نوسازی شده و دائما بر اثر زمین لرزه‌ها وحرکتهای قاره‌ای در حال تغییر و تحول است. تناسب گازهای مختلف در جو زمین نیز بر اثر دخالتهای انسان به آرامی در حال تغییر است. 

مشخصات زمین

• زمین سیاره‌ای است منحصر بفرد ، دارای آب مایع و جوی که قسمت اعظم آن از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده که تداومحیات را ممکن می‌سازند. در منظومه شمسی ، زمین پنجمین سیاره از لحاظ بزرگی و سومین سیاره نزدیک به خورشید است. چگالی زمین از تمامی سیارات بیشتر است.
   
• زمین در منظومه شمسی دو نوع حرکت ، وضعی و انتقالی دارد. در حرکت وضعی زمین در یک شبانه روز به دور خودش می‌چرخد و در حرکت انتقالی در یک سال مداری بیضی شکل حول خورشید را طی می‌کند (مدار زمین).

کره مغناطیسی

• با چرخش زمین به دور خودش ، چرخه‌هایی در هسته خارجی آن که از آهن مذاب تشکیل شده بوجود آمده ، جریانهای الکتریکی تولید می‌کنند. این جریانها باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی در فضای اطراف زمین شده و پوششی محافظ در اطراف آن ایجاد می‌کنند (کمربند تشعشعی زمین). این میدان که کره مغناطیسی نامیده می‌شود، زمین را در برابر جریانهای سریع ذرات باردار بادهای خورشیدی محافظت می‌کند.
   
• بعضی از این ذرات در دو نقطه میدان مغناطیسی به نام کمربندهای «وان آلن» به دام می‌افتد. کره مغناطیسی بیشتر بادهای خورشیدی را از زمین دور می‌کند، اما جریانهای ذرات باد خورشیدی آنقدر قوی هستند که قسمت جلویی کره مغناطیسی را مسطح نموده و باعث کشیدگی عقب آن می‌شوند.

آینده زمین

از آنجا که حیات در زمین) وابسته به خورشید است، آینده کره زمین نیز به آینده خورشید وابسته خواهد بود. حدود 5 میلیارد سال دیگرذخایر انرژی خورشید تمام شده و خورشید به یک غول سرخ تبدیل می‌شود و افزایش حجم می‌دهد. گرمای شدید حاصل از افزایش حجم باعث آب شدن یخ مناطق قطبی و بالا آمدن آب اقیانوس می‌شود. سپس جو زمین شروع به تبخیر می‌کند و گیاهان خشک آتش می‌گیرند. در چنین شرایطی امکان حیات در زمین کلا از بین می‌رود. 

انتظار نجومی

• شاید انسان در آینده بتواند قبل از وقوع فاجعه‌های فوق زمین را به جایی دورتر از خورشید منتقل کند.
• شاید امکانات آینده ، انسانهای آن زمان به سیاره قابل سکونت دیگری کوچ کنند.
• شاید بشر بتواند مانع از وقوع فاجعه‌های فوق در خورشید و زمین شود.
• باید پنج میلیارد سال انتظار کشید.

مقدمه

خورشید ستاره‌ای است از ستارگان رشته اصلی که 5 میلیارد سال از عمرش می‌گذرد. این ستاره کروی شکل بوده و عمدتا از گازهای هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. وسعت این ستاره 1.4 میلیون کیلومتر (870000 مایل) است. جرم این ستاره 7 برابر جرم یک ستاره معمولی بوده و همچنین 750 برابر جرم تمامسیاراتی است که به دورش می‌چرخند. در هسته خورشید ، جرم توسط واکنشهای هسته‌ای تبدیل به تشعشعات الکترومغناطیسی که نوعی انرژی هستند، می‌شود. این انرژی به سمت بیرون تابانده شده و باعث درخشنگی خورشید می‌گردد. سایر اجسام آسمانی موجود در منظومه شمسی که توسط جاذبه خورشید در مدارهایشان قرار گرفته‌اند نیز گرمایشان را از این انرژی می‌گیرند. 

 

مواد تشکیل دهنده خورشید حالت گازی دارند، بنابراین خورشید محدوده دقیق و معینی نداشته و مواد اطراف آن بتدریج در فضا منتشر می‌شوند. اما چنین به نظر می‌رسد که خورشید لبه تیزی داشته باشد، چرا که بیشتر نوری که به زمین می‌رسد از یک لایه که چند صد کیلومتر ضخامت دارد ساطع می‌شود. این لایه فوتوسفر نام داشته و به عنوان سطح خورشید شناخته شده است. بالای سطح خورشید ، کروموسفر یا رنگین کره و هاله خورشیدی قرار دارند که با همدیگر جو خورشید را تشکیل می‌دهند.

مرکز خورشید مانند کوره‌ای هسته‌ای است با دمای 15 میلیون درجه سانتیگراد (27 میلیون درجه فارنهایت) که چگالی‌اش 160 برابر آب می‌باشد. تحت چنین شرایطی هسته‌های اتم هیدروژن باهم ترکیب شده و تبدیل به هسته‌های هلیووم می‌شوند. در این حین، 0.7 درصد جرم ترکیب شده ، تبدیل به انرژی می‌شود. از 590 میلیون تن هیدروژنی که در هر ثانیه در مرکز خورشید ترکیب می‌شوند، 3.9 میلیون تن به انرژی تبدیل می‌شود. این سوخت هیدروژنی ، تا 5 میلیارد سال دیگر دوام خواهد داشت. مسیر نامنظم 2 میلیون سال طول می‌کشد تا انرژی تولید شده در مرکز خورشید به سطح آن رسیده و بصورت نور و گرما تابش کند، سپس بعد از فقط 8 دقیقه ، این انرژی به زمین می‌رسد.

هنگامی که خورشید منبسط می شود تا تبدیل به یک غول سرخ شود، قطرش حدود 150برابر بزرگتر خواهد شد. گازهای منبسط شده و داغ، رنگ زرد و حرارت خود را از دست داده و قرمز رنگ و سرد خواهند شد. اما بخاطر بزرگتر شدن سطح خورشید،درخشندگی آن 1000برابر افزایش یافته و نور بیشتری ساطع خواهد کرد. 

 

زبانه‌ها و شعله‌های خورشیدی

زبانه حلقوی در شکل پایین ، خطوط میدان مغناطیسی ، دو لکه خورشیدی را به هم متصل کرده است. در سال 1973 ، یک زبانه خورشیدی (سمت چپ تصویر) 000/588 کیلومتر (365.000 مایل) از سطح خورشید را پوشاند. اغلب فعالیتهای شدید خورشید در نزدیکی لکه‌های خورشیدی رخ می‌دهند. شعله‌های خورشیدی ، جرخه‌هایی از انرژی هستند که عمر چند ساعته دارند، این شعله‌ها هنگامی بوجود می‌آیند که مقدار زیادی انرژی مغناطیسی بطور ناگهانی آزاد شود. زبانه‌های خورشیدی ، فوارانهایی از گاز مشتعل هستند که ممکن است صدها هزار کیلومتر در فضا پیش بروند. میدان مغناطیسی خورشید می‌تواند زبانه‌های حلقوی را هفته‌ها در فضا پیش بروند معلق نگاه دارد. 

 

باد خورشیدی

هاله (جو بیرونی) خورشید حاوی ذراتی است که انرژی کافی برای فرار از جاذبه خورشید را دارند. این ذرات بصورت مارپیچی با سرعتی معادل900 کیلومتر (560 مایل) در ثانیه از خورشید دور شده و باد خورشیدی را بوجود می‌آورند. این ذرات در همان مسیرهای میدان مغناطیسی خورشید حرکت می‌کنند و از آنجا که دارای بار الکتریکی هستند، منظومه شمسی را پر از جریانات الکتریکی می‌کنند. ناحیه فعالیتهای خورشیدی ، هلیوسفر (کره خورشیدی) نامیده می‌شود. باد خورشیدی در هر ثانیه حدود یک میلیون تن هیدروژن حورشید را از بین می‌برد. 100000 میلیارد سال طول خواهد کشید تا باد خورشیدی تمام جرم خورشید را در فضای بین سیاره‌ای پخش کند، اما طول عمر طبیعی خورشید فقط 10 میلیارد سال است. 

 

مسیر نامنظم دو میلیون سال طول می کشد تا انرژی تولید شده در مرکز خورشید به سطح آن رسیده و بصورت نورو گرما تابش کند، سپس بعد از فقط 8 دقیقه این انرژی به زمین می رسد.

چرخه‌ها و لکه‌های خورشیدی

حرکت وضعی خورشید باعث ایجاد میدان مغناطیسی می‌شود، مناطق استوایی خورشید سریعتر از مناطق قطبی آن چرخیده و این امر باعث می‌شود که خطوط میدان مغناطیسی درون خورشید حلقه بزنند. این خطوط در صورت خروج از سطح خورشید ، باعث فعالیتهای خورشیدی نظیر لکه‌های خورشیدی ، شعله‌ها و زبانه‌های خورشیدی می‌شوند. این فعالیتها ، بخصوص لکه‌های خورشیدی ، چرخه‌ای 11 ساله دارند. 

مرگ خورشید

5 میلیارد سال بعد ، بیشتر هیدروژن موجود در هسته خورشید گداخته شده و صرف تهیه هلیوم خواهد شد. در آن زمان ، جاذبه باعث انقباض هسته شده و فشار ، دمای آنرا افزایش خواهد داد. هیدروژن شروع به سوختن در پوسته اطراف هسته خواهد کرد. انرژی حاصل از این گداخت هسته‌ای در پوسته ، باعث انبساط لایه‌های خارجی خواهد شد و سیارات عطارد و زهره را ذوب می‌کند و آنها را در بر می‌گیرد. انبساط خورشید تا مدار زمین متوقف شده و حرارتش تمام موجودات زنده را از بین می‌برد. بعد از آن خورشید تبدیل به یک غول سرخ می‌شود. سپس ، لایه‌های خارجی در فضا پخش شده و یکسحابی سیاره‌ای تشکیل خواهند داد. هسته نیز بصورت یک ستاره کوتوله سفید باقی مانده و بتدریج از بین خواهد رفت. پس می‌توان گفت که با فرا رسیدن مرگ خورشید ، مرگ زمین و تمام موجودات این سیاره فرا می‌رسد. 

صورتهای فلکی

مردمان باستان تصور می‌کردند که می‌توانند خطوط اصلی چهره‌ها را، در ستارگان آسمان شب پیدا کنند. این چهره‌ها معمولاً شکل‌هایی از قهرمانان، اساطیر، خدایان افسانه‌ای، مخلوقات گوناگون و اجرامی بود‌ند که به نظر آنها بر روی زمین اثر گذار ند. این مفهوم عامیانه صورت فلکی است. اما در ستاره‌شناسی نوین، لغت صورت فلکی به بخشی از آسمان اطلاق می‌شود که در مرحله‌ی اول اشکالی را تداعی می‌کند که هزارها سال پیش برای اولین بار مورد توجه انسان‌های باستانی قرار گرفته است. این مناطق بر روی کره‌ی سماوی، مانند استان‌ها یا کشورهای مختلف بر روی نقشه‌های زمینی هستند.

در حال حاضر هر نقطه‌ای از آسمان بالای سر ما، حتماً متعلق به یک صورت فلکی است. حد فاصل بین صورت‌‌های فلکی در قالب خط مستقیم بوده ولی شکل‌ها می‌توانند کاملاً غیرمتقارن و غیرهندسی باشند. به هر تقدیر، هر صورت فلکی تعدادی از ستارگان آسمان را درون محدوده‌ی خود جای می‌دهد.

صورت فلکی برای ایجاد راحتی و تسهیل در شناخت اجرام و پیدا کردن بخش خاصی از آسمان مفید است. از دید ما، می‌توان تصور کرد که تمام ستارگان درون محدوده‏ی یک صورت فلکی، از نظر فیزیکی با هم در ارتباط هستند. از آنجا که با چشم غیرمسلح نمی‌توان عمق فضا را تشخیص داد، لذا انسان همه‌ی ستارگان را در یک صفحه و ظاهراً در یک فاصله و بسیار نزدیک به هم می‌بیند. در حقیقت هر ستاره‌ای می‌تواند در فاصله‌ی زیادی نسبت به دیگری قرار گیرد که این جدایی تا حد صدها و حتی هزارها سال نوری هم می‌رسد.

در بین تمدن‌های باستانی اولین فرهنگ‌هایی که شروع به طبقه‌بندی آسمان برای نامگذاری نمودند عبارتند از: بابلی‌ها، هندی‌ها، یونانی‌ها، رومی‌ها، چینی‌ها و میان قاره‌ی آمریکا. انسان‌های ساکن در نیمکره‌ی شمالی قادر بودند فقط ستارگان قابل دید در این نیمکره را شناسایی و طبقه‌بندی نمایند، زیرا ستارگان عرض‌های جنوبی و پایین‌تر از آن نقاط، قابل رؤیت نبودند.

در قرن دوم میلادی بطلمیوس، ستاره‌شناس یونانی ـ‌مصری، توانست بیش از 1000 ستاره را در قالب 48 صورت فلکی در کتاب مجستی فهرست نماید. این صورت‌های فلکی که یادمان دوران عتیق است، به نام «صورت‌های فلکی باستانی»نامیده می‌شوند.

از قرن 16، که اروپایی‌ها به کشف مناطق جنوبی کره‌ی زمین پرداختند، فهرست ستارگان نیمکره‌ی جنوبی برای دنیای غرب شناخته شد. این صورت‌های فلکی جدید را  «صور فلکی نوین» می‌نامند.

معمولاً نامگذاری صورت‌های فلکی باستانی بر اساس شکل آنهاست. صورت‌های فلکی جبار و اسد ظاهراً به شکلی هستند که آنها را نامیده‌اند. تعدادی از صورت‌های فلکی نوین را از روی بعضی از اختراعات، نظیر میکروسکوپ و تلسکوپ نامگذاری نموده‌اند. شکل‌ها (مثلاً خطوط واصل بین ستاره‌ها) در اصل اختیاری بوده و ممکن است روی نقشه‌های مختلف متفاوت باشند.

بعضی از صورت‌های فلکی دارای بخش کوچکتری درون منطقه‌ای وسیع هستند، مانند قسمت ملاقه یا آبگردان درون خرس بزرگ. قبل از سال 1930 هر کسی هر قسمتی از آسمان را به طور دلخواه می‌توانست به هر اسمی بنامد و در نتیجه هیچ گونه مرز تعریف شده‌ای در اطراف صور فلکی وجود نداشت. لذا برای رفع شبهه و ایجاد یگانگی، ستاره‌شناسان جهان در سال 1930 تصمیم گرفتند که نام‌های خاصی (به زبان لاتین) به همراه مرزی مشخص برای کلیه‌ی صورت‌های فلکی انتخاب کنند. این همان حدود و اسم‌هایی است که امروزه در سطح جهانی پذیرفته شده است.

 

در زیر نام صورت‌های فلکی آورده شده است :

 

ساخت صورتهای فلکی

 ستاره هایی که در زیر می‌بینید را به هم وصل کنید تا صورتهای فلکی نهفته در هر یک را بتوانید ببنید.

نگاه اجمالی

ستاره شناسان اکثر مطالعات مفصل فضایی خود را از طریق رصدخانه‌ها انجام می‌دهند. محل رصدخانه یکی از مهمترین خصوصیات آن است زیرا تلسکوپها باید دور از نور شهرها مستقر شوند تا نور ضعیف ستارگان تحت شعاع قرار نگیرد. رصدخانه‌ها اغلب در کنار اقیانوس ساخته می‌شوند، زیرا هوای آنجا ثابت‌تر است و ستارگان کمتر سوسو می‌زنند، در نتیجه تصاویر شفافتری بدست می‌آیند. 

در آنجا تلسکوپها ، نوری را که از سیاره‌ها ، ستارگان و کهکشانهای دور دست می‌رسد، جمع می‌کنند. رصدخانه ، ساختمان ویژه‌ای به شکل گنبد دارد تا تلسکوپها را از باد ، باران و برف حفظ کند. در گنبد رصدخانه دریچه‌ای هست که از راه آن ، تلسکوپ را متوجه آسمان می‌کنند. در یک رصدخانه بزرگ ، چندین تلسکوپ بکار گرفته می‌شود، تا هر کدام به شیوه‌ای مخصوص مورد استفاده اخترشناسان قرار گیرند. 

شرایط یک رصدخانه

رصدخانه‌های مهم بر فراز کوهها بنا می‌شوند تا از مزاحمت ابرها به دور باشند. در کوهستان ، روشنایی شهر و خیابانهای آن نیز به حداقل می‌رسد. گاهی اختر شناسان برای رسیدن به تلسکوپهای خود ، هزاران کیلومتر راه طی می‌کنند. یک رصدخانه جدید علاوه بر اخترشناس ، به اشخاص دیگری برای کار باکامپیوترها ، ساختن تجهیزات و راه اندازی تلسکوپها نیاز دارد. کار با کامپیوترها نه تنها در نشانه روی خودکار تلسکوپ به طرف اجرام آسمانی بلکه در محاسبات بسیار مشکل به اخترشناس کمک می‌کنند. 

 

گنبد محافظ گنبد گران رصدخانه از تجهیزات در برابر عناصر طبیعی محافظت می‌کند. باز شدن شکاف سقف آن تلسکوب را آشکار می‌کند.

رصدخانه‌های معروف

رصدخانه ماونت پالومار

رصدخانه مشهور «ماونت پالومار» ، در کالیفرنیای جنوبی و در 160 کیلومتری لس‌آنجلس واقع است. اختر شناسان آمریکا ، رصدخانه جدیدی در آریزونا و بر فراز کوهستان «کیت پیک» تأسیس کرده‌اند. در حومه شهر توسکان ، چراغهای خیابانها را بخاطر این تلسکوپ به حداقل می‌رسانند. تلسکوپهای مهم بریتانیا ، در رصدخانه سلطنتی گرینویچ قرار دارد. 

رصدخانه سارس ویلز

با همکاری مشترک اخترشناسان بریتانیا ، رصدخانه‌ای در «سارس ویلز جدید» بر پا شده است. چهارمین تلسکوپ بزرگ جهان با آینه‌ای به قطر 3.9 متر در این رصدخانه است. در زیر گنبد آن تأسیسات دیگری مانند کتابخانه ، آشپزخانه و تاریکخانه برای ظهور عکسهای تهیه شده وجود دارد. اخترشناسان با فرا رسیدن روز ، در ساختمان مجاور این گنبد عظیم به استراحت می‌پردازند. 

رصدخانه‌های نیمکره جنوبی

برای آنکه اطلاعات بیشتری از ستارگان و کهکشانهای آسمانی نیمکره جنوبی بدست آید. در آمریکای جنوبی ، استرالیا و جزایر قناری نیز رصدخانه‌های جدیدی ساخته‌اند. رصدخانه‌های جدیدی که در هوای صاف کوهستان «آند» در شیلی واقعند، به کاوش آسمان نیمکره جنوبی می‌پردازند. هر کدام از آنها به تلسکوپهای بسیار مدرن ، مجهز هستند. به این ترتیب از آسمان نیمکره جنوبی ، می‌توان عکسهایی با کیفیت خوب تهیه کرد. 

رصدخانه‌های رادیویی

بسیاری از کهکشانها ، موج رادیویی گسیل می کنند. این امواج با تلسکوپهای رادیویی بزرگ ، آشکار می شوند. خوشبختانه ، ابرها جلوی موج رادیویی را نمی گیرند. از این رو می توان رصدخانه‌های مخصوص اختر شناسی رادیویی را در نواحی ابرآلود نیز بنا کرد. در انگلستان ، رصد‌خانه های رادیویی بزرگی نزدیک منچسترو نیز کمبریج وجود دارد. چندین رصدخانه بزرگ هم ایالات متحد آمریکا ، روسیه و استرالیا مشغول کاوش هستند. از تلسکوپهای رادیویی نه تنها به هنگام شب بلکه در روز نیز می توان استفاده کرد.
 

مشاهده ستارگان در میان تلسکوپهای مائوناکیا 5 دستگاه از بزرگترین تلسکوپهای دنیا از جمله تلسکوپ «کک» وجود دارد که آینه‌ای به عرض 10 متر دارد.

مائوناکیا

ستاره شناسان کشورهای مختلفی از رصدخانه مدرن مائوناکیا در آتشفشانی خاموش در هاوایی استفاده می‌کنند. این رصدخانه 4200 متر (13800 پا) بالاتر از سطح دریا ، یعنی بالاتر از اکثر ابرها و در جزیره‌ای محصور با اقیانوس آرام قرار دارد. این شرایط ، مائوناکیا را یکی از بهترین محلهای رصد فضایی دنیا نموده است. مائوناکیا تصاویر فوق العاده شفافی از اجرام سماوی عرضه می‌کند. بخاطر استقرار این رصدخانه در چنان ارتفاعی ، تلسکوپهایش می‌توانند تشعشع مادون قرمز و مایکروویو را که توسط لایه‌های تحتانی جو متوقف می‌شوند، دریافت کنند.

پرتوهای x نمی توانند در جو زمین نفوذ بیشتری کنند. برای آشکار کردن آنها ، دانشمندان فضاشناس ، رصدخانه‌های خودکار ساخته اند. این رصدخانه‌ها در ارتفاع بسیار ، زمین را دور می زنند. تلسکوپهای آنها به کمک علائم رادیویی از زمین کنترل می‌شود و پرتوهای نامرئی x ستارگان را بررسی می‌کند. اخترشناسان امیدوارند که روزی رصدخانه‌هایی شامل چندین نوع تلسکوپ به دور زمین روانه کنند. در این صورت چگونگی هوا بر کار اخترشناسان تأثیر نخواهد گذاشت.

دید کلی

ستاره شناسی چیست؟ آیا آن را می‌توان شاخه‌ای از علوم قرار داد یا بیشتر به فلسفه نزدیک است؟ شاید امروزه ستاره شناسی بخشی از علوم هستند که کاربردهای مستقیمی چون علوم پزشکی و یا مهندسی ندارند) باشد، اما بی گمان در گذشته چنین نبوده است. امروزه ستاره شناسی را بخشی از علوم در نظر می‌گیرند که به مطالعه و درک پدیده‌های آسمانی می‌پردازد.

درک پدیده‌های آسمانی ، بخشی از تلاش سیری ناپذیر انسان در راه درک و شناخت نظم حاکم بر تمام طبیعت چه نقشی در زندگی بشر دارد، بحثی است که، شاید هرگز نتوان پاسخی عینی و مستقیم برای آن یافت. چرا که شاید پاسخ این سؤال خیلی شخصی باشد، اما آنچه مهم است، پاکی ، عظمت و دست نخوردگی اجرام بزرگ و دور دست عالم است که آن قدر وسوسه انگیزند که هر کسی را به مطاله خود فرا می‌خوانند و ستاره شناسی حاصل این فراخوان بزرگ است. 

 

تعریف و ارتباط با علوم دیگر

اگر به دنبال یک تعریف مشخص از ستاره شناسی نوین باشیم، می‌توان آن را چنین بیان کرد؛ مطالعه موضع ، ساختار و چگونگی تحول (از آغاز تا پایان) اجرام آسمانی. در این زمینه ، علومی به کمک ستاره شناسی می‌آیند که هر یک پاسخگوی بخشی از پرسشهای این علم هستند. فیزیک بخش عمده‌ای از مشکلات ستاره شناسان را برطرف کنند، شیمی ،ریاضیات و مکانیک نیز از جمله علومی هستند که ارزشهای فراوانی برای ستاره شناسی و ستاره شناسان دارند. در سالهای اخیر حتی علمی مانند زیست شناسی به کمک ستاره شناسی آمده است و بحث موجودات برون زمینی ، مسأله پیدایش حیات و نیز امکان زندگی در دیگر کرات آسمانی ، رابطه روز افزون این دو علم را طلب می‌کند.

سایر علوم ، بخصوص علوم کاربردی (مانند شاخه‌های گوناگون مهندسی) نیز بحث فضاپیماها ، تلسکوپهای زمینی و فضایی غول پیکر را تکمیل می‌کند و از این طریق در گسترش ستاره شناسی قدم بر می‌دارد. رابطه ستاره شناسی و سایر علوم را در ادامه این سلسله مباحث و به تدریج متوجه خواهید شد و بی گمان در ادامه مسیر ستاره شناسی حتما متوجه می‌شوید که در هیچ حالتی قادر به حذف ارتباط یک یا چند رشته از علوم دیگر با ستاره شناسی نخواهید شد. 

 

تلسکوپ فضایی هابل

اهداف و سرانجام

اکنون می‌دانید که ستاره شناسی چه هدفی را پیش رو دارد، شناخت اجرام آسمانی. اما سوال اساسی که بسیاری از افراد در ذهن دارند این است که آیا عاقبت ستاره شناسی ، تنها برآوردن نیازهای درونی و حسی افراد را در بر دارد یا آنکه ، فواید دیگری از این علم پر هزینه ، عاید جوامع بشری می‌شود؟ پاسخ دادن به پرسش فوق کار چندان ساده ای نیست. چرا که نیاز به داشتن اطلاعات جامع از علوم مختلف دارد. اما آنچه را که می‌توان بطور حتم و یقین بیان کرد، خدماتی است که ستاره شناسی به فیزیک ارائه کرده است.

اگر فیزیک را به دو بخش فیزیک کلاسیک و فیزیک نوین تقسیم بندی کنیم، برای هر بخش یک مفهوم و یک قانون اساسی می‌توان نام برد. در بخش فیزیک کلاسیک ، قوانین مکانیک نیوتنو در بخش فیزیک مدرن ، قوانین انیشتین (نسبیت خاص و عام) حاکمیت بی رقیبی دارند. در هر دو مورد (قوانین مکانیک نیوتنی و قوانین نسبیتی) بخشی از اثبات قوانین مذکور به عهده ستاره شناسی بوده است.

یعنی قسمتی از قوانین فوق با استفاده از رصدهای نجومی اثبات شده است (اثبات نجومی هر دو قانون را در درسهای آینده ذکر می‌کنیم.) از دیگر خدمات اخترشناسی می‌توان به بحثپیدایش حیات روی زمین اشاره کرد، اینکه آیا بطور کلی حیات سیاره ما زمین منشا آسمانی پاسخگویی آن خواهد پرداخت و کاربردهای دیگر خواهید کرد. 

 

آریستارخوس

ستاره شناس کسیت و چه وظایفی دارد؟

ستاره شناسی را شناختیم، شاید ستاره شناسی تنها علمی باشد که هنوز می‌توان دو بخش حرفه‌ای و آماتور در آن فعالیت کرد. افراد آماتور ، کسانی هستند که بر حسب علاقه به این علم زیبا می‌پردازند و البته تحصیلات عالیه و شغل اصلی آنها در زمینه ستاره شناسی نیست، چنین افرادی در تاریخ نجوم زیاد بوده و هستند. سوزن بان قطار ، پزشک ، رمان نویس ، مدرس علوم دینی ، زمین شناس ، میکروبیولوژیست و ... ، اینها شغل بعضی از افرادی است که به نجوم آماتوری به عنوان یک سرگرمی علمی جدی روی آورده‌اند و پیشرفتهای فراوانی هم در این علم داشته‌اند. و اما ستاره شناس حرفه‌ای کسی است که تحصیلات دانشگاهی او در زمینه شاخه‌های مختلف ستاره شناسی است و به ستاره شناسی به عنوان یک شغل نگاه می‌کند. 

ارتباط ستاره شناسی حرفه‌ای و آماتوری

رابطه ستاره شناسی حرفه‌ای وآماتوری نیز در خور توجه است، در ابتدا برای بسیاری این گمان بوجود می‌آید که ستاره شناسی آماتوری ، مغلوب ستاره شناسی حرفه‌ای است و هیچ کاری وجود ندارد، در حالی که قضیه چیز دیگری است. یعنی حیطه فعالیت این دو گروه کاملا از هم جداست و به عبارتی ستاره شناسان آماتور و حرفه‌ای بطور ضمنی باهم در مورد نوع عملکردشان به توافق رسیده‌اند.

بسیاری از دنباله دارها ، سیارکها ، ستارگان انفجاری جدید (نواخترها و ابرنواخترها) توسط ستاره شناسان آماتور کشف شده‌اند. در حالی که این نوع اکتشافات در بخش ستاره شناسی حرفه‌ای یا اصلا انجام نمی‌شود و یا اگر انجام شود کاملا تصادفی است. 

 فضا (Space) 

مقدمه

واژه‌ای است که در زمینه‌های متعدد و رشته‌های گوناگون از قبیل فلسفه ، جامعه‌شناسی ، معماری و شهرسازی بطور وسیع استفاده می‌شود. لیکن تکثّر کاربرد واژه فضا به معنی برداشت یکسان از این مفهوم در تمام زمینه‌های فوق نیست، بلکه تعریف فضا از دیدگاههای مختلف قابل بررسی است.

مطالعات نشان می‌دهد با وجود درک مشترکی که به نظر می‌رسد از این واژه وجود دارد، تقریباً توافق مطلقی در مورد تعریف فضا در مباحث علمی به چشم نمی‌خورد و این واژه از تعدد معنایی نسبتاً بالایی برخوردار است و تعریف مشخص و جامعی وجود ندارد که دربرگیرنده تمامی جنبه‌های این مفهوم باشد. فضا یک مقوله بسیار عام است. فضا تمام جهان هستی را پر می‌کند و ما را در تمام طول زندگی احاطه کرده‌ است و ... . 
فضا ماهیتی جیوه مانند دارد که چون نهری سیال ، تسخیر و تعریف آن را مشکل می‌نماید. اگر قفس آن به اندازه کافی محکم نباشد، به راحتی به بیرون رسوخ می‎کند و ناپدید می‌شود. فضا می‌تواند چنان نازک و وسیع به نظر آید که احساس وجود بعد از بین برود (برای مثال در دشتهای وسیع ، فضا کاملاً بدون بعد به نظر می‌رسد) و یا چنان مملو از وجود سه بعدی باشد که به هر چیزی در حیطه خود مفهومی خاص بخشد.

با اینکه تعریف دقیق و مشخص فضا دشوار و حتی ناممکن است، ولی فضا قابل اندازه‌گیری است. مثلاً می‌گوییم هنوز فضای کافی موجود است یا این فضا پر است. نزدیکترین تعریف این است که فضا را خلأی در نظر بگیریم که می‌تواند شیء را در خود جای دهد و یا از چیزی آکنده شود. نکته دیگری که در مورد تعریف فضا باید خاطر نشان کرد، این است که همواره بر اساس یک نسبت که چیزی از پیش تعیین شده و ثابت نیست، ارتباطی میان ناظر و فضا وجود دارد. بطوری‌ که موقعیت مکانی شخص ، فضا را تعریف می‌کند و فضا بنا به نقطه دید وی به صورتهای مختلف قابل ادراک می‌باشد. 

سیر تحول تاریخی مفهوم فضا

فضا مفهومی است که از دیرباز توسط بسیاری از اندیشمندان مورد توجه قرار گرفته و در دوره‌های مختلف تاریخی بر اساس رویکردهای اجتماعی و فرهنگی رایج ، به شیوه‎های گوناگون تعریف شده است. مصریها و هندیها با اینکه نظرات متفاوتی در مورد فضا داشتند، اما در این اعتقاد اشتراک داشتند که هیچ مرز مشخصی بین فضای درونی تصور (واقعیت ذهنی) با فضای برونی (واقعیت عینی) وجود ندارد. در واقع فضای درونی و ذهنی رویاها ، اساطیر و افسانه‌ها با دنیای واقعی روزمره ترکیب شده بود.

آنچه بیش از هر چیز در فضای اساطیری توجه را به خود معطوف می‌کند، جنبه ساختی و نظام یافته فضاست، ولی این فضای نظام یافته مربوط به نوعی صورت اساطیری است که برخاسته از تخیل آفریننده‌ می‌باشد. در زبان یونانیان باستان ، واژه‌ای برای فضا وجود نداشت. آنها بجای فضا از لفظ مابین استفاده می‌کردند. فیلسوفان یونان فضا را شیء بازتاب می‌خواندند.
 

• افلاطون مسئله را بیشتر از دیدگاه تیمائوس (Timaeus) بررسی کرد و از هندسه به عنوان علم الفضاء برداشت نمود، ولی آن را به ارسطو واگذاشت تا تئوری فضا (توپوز) را کامل کند.
   
• از نظر ارسطو فضا مجموعه‌ای از مکانهاست. او فضا را به عنوان ظرف تمام اشیاء توصیف می‌نماید. ارسطو فضا را با ظرف قیاس می‌کند و آن را جایی خالی می‌داند که بایستی پیرامون آن بسته باشد تا بتواند وجود داشته باشد و در نتیجه برای آن نهایتی وجود دارد. در حقیقت برای ارسطو فضا محتوای یک ظرف بود.
   
• لوکریتوس (Lucretius) نیز با اتکاء به نظریات ارسطو ، از فضا با عنوان خلاء یاد نمود. او می‌گوید: همه کائنات بر دو چیز مبتنی است: اجرام و خلاء، که این اجرام در خلاء مکانی مخصوص به خود را دارا بوده و در آن در حرکت‌اند. در یونان و بطور کلی در عهد باستان دو نوع تعریف برای فضا مبتنی بر دو گرایش فکری قابل بررسی است:
   

تعریف افلاطونی که فضا را همانند یک هستی ثابت و از بین نرفتنی می‌بیند که هرچه بوجود آید، داخل این فضا جای دارد. تعریف ارسطویی که فضا را به عنوان Topos یا مکان بیان می‌کند و آن را جزئی از فضای کلی‌تر می‌داند که محدوده آن با محدوده حجمی که آن را در خود جای داده است، تطابق دارد. تعریف افلاطون موفقیت بیشتری از تعریف ارسطو در طول تاریخ پیدا کرد و در دوره رنسانس با تعاریف نیوتن تکمیل شد و به مفهوم فضای سه‌بعدی و مطلق و متشکل از زمان و کالبدهایی که آن را پر می‌کنند، درآمد. 

• جیوردانو برونو (Giordano Bruno): در قرن شانزدهم با استناد به نظریه کپرنیک ، نظریه‌هایی در مقابل نظریه ارسطو عنوان کرد. به عقیده او فضا از طریق آنچه در آن قرار دارد (جداره‌ها) ، درک می‎شود و به فضای پیرامون یا فضای مابین تبدیل می‌گردد. فضا مجموعه‌ای است از روابط میان اشیاء و آنگونه که ارسطو بیان داشته است، حتماً نمی‎بایست که از همه سمت محصور و همواره نهایتی داشته باشد.
  
  در اواخر قرون وسطی و رنسانس ، مجدداً مفهوم فضا بر اساس اصول اقلیدسی شکل گرفت. در عالم هنر ، جیوتو نقش مهمی را در تحول مفهوم فضا ایفا کرد، بطوری‌که او با کاربرد پرسپکتیو بر مبنای فضای اقلیدسی ، شیوه جدیدی برای سازمان‎ دهی و ارائه فضا ایجاد کرد.

دوره رنسانس

با ظهور دوره رنسانس ، فضای سه ‌بعدی به عنوان تابعی از پرسپکتیو خطی معرفی گردید که باعث تقویت برخی از مفاهیم فضایی قرون وسطی و حذف برخی دیگر شد. پیروزی این شکل جدید از بیان فضا باعث توجه به وجود اختلاف بین جهان بصری و میدان بصری و بدین ترتیب تمایز بین آنچه بشر از وجود آن آگاه است و آنچه می‌بیند، شد.

در قرون هفدهم و هجدهم ، تجربه‌گرایی باروک و رنسانس ، مفهوم پویاتری از فضا را بوجود آورد که بسیار پیچیده‌تر و سازماندهی آن مشکلتر بود. بعد از رنسانس به تدریج مفاهیم متافیزیکی فضا از مفاهیم مکانی و فیزیکی آن جدا و بیشتر به جنبه‌های متافیزیکی آن توجه شد، ولی برعکس در زمینه‌های علمی ، مفهوم مکانی فضا پر رنگتر گشت. 

نظریه دکارت

دکارت از تأثیرگذارترین اندیشمندان قرن هفدهم ، در حدفاصل بین دوران شکوفایی کلیسا از یک ‌سو و اعتلای فلسفه اروپا از سویی دیگر ، می‌باشد. در نظریات او بر خصوصیت متافیزیکی فضا تأکید شده‌است، ولی در عین حال او با تأکید بر فیزیک و مکانیک ، اصل سیستم مختصات راست ‌گوشه (دکارتی) را برای قابل شناسایی کردن فاصله‌ها بکار برد که نمودی از فرضیه مهم اقلیدس درباره فضا بود. در روش دکارتی همه سطوح از ارزش یکسانی برخوردارند و اشکال به عنوان قسمتهایی از فضای نامتناهی مطرح می‌شوند. تا پیش از دکارت ، فضا تنها اهمیت و بعد کیفی داشت و مکان اجسام به کمک اعداد بیان نمی‌شد. نقش عمده او دادن بعد کمی به فضا و مکان بود 

نظریات لایب‌نیتز و نیوتن

لایب‌نیتز از طرفداران نظریه فضای نسبی بود و اعتقاد داشت، فضا صرفاً نوعی سیستم است که از روابط میان چیزهای بدون حجم و ذهنی تشکیل می‌شود. او فضا را به عنوان نظام اشیای همزیست یا نظام وجود برای تمام اشیایی که همزمان‌ هستند، می‌دید. بر خلاف لایب‎نیتز ، نیوتن به فضایی متشکل از نقاط و زمانی متشکل از لحظات باور داشت که وجود این فضا و زمان مستقل از اجسام و حوادثی بود که در آنها قرار می‌گرفتند.

در اصل ، او قائل به مطلق بودن فضا و زمان (نظریه فضای مطلق) بود. به عقیده نیوتن فضا و زمان اشیایی واقعی و ظرفهایی به گسترش نامتناهی هستند. درون آنها کل توالی رویدادهای طبیعی در جهان ، جایگاهی تعریف شده می‌یابند. بدین ترتیب حرکت یا سکون اشیاء در واقع به وقوع می‌پیوندد و به رابطه آنها با تغییرات دیگر اجسام مربوط نمی‌شود. 

نظریه کانت

1800 سال بعد از ارسطو ، کانت فضا را به عنوان جنبه‌ای از درک انسانی و متمایز و مستقل از ماده ، مورد توجه قرار داد. او جنبه‌های مطلق فضا و زمان در نظریه نیوتن را از مرحله دنیای خارجی تا ذهن انسان گسترش داد و نظریات فلسفی خود را بر اساس آنها پایه‌گذاری کرد. به عقیده کانت ، فضا و زمان مسائل مفهومی و شهودی هستند که دقیقاً در ذهن انسان و در ساختار فکری او جای دارند و از ارگانهای ادراک محسوب می‌شوند و نمی‌توانند قائم به ذات باشند.

فضا مفهومی تجربی و حاصل تجارب بدست آمده در دنیای بیرونی نیست. می‌توانیم صرفاً فضا را از دیدگاه انسان تعریف کنیم. فرای وضعیت ذهنی ما ، باز نمودهای فضا به هر شکلی که باشد، معنایی ندارد، چون که نه نشانگر هیچ یک از ویژگیها و مقادیر فضاست و نه نشانی از آنها در رابطه‌شان با یکدیگر. بدین ترتیب و با این دیدگاه آن چه ما اشیای خارجی می‌نامیم، هیچ چیز دیگری جز نمودهای صرف احساسهای ما نیستند که شکلشان فضاست. 

دیدگاه هگل

هگل به حقیقت فضا و زمان معتقد نبود. در نظر او زمان صرفاً توهمی است که ناشی از عدم توانایی ما در دیدن کل است. در فلسفه برگسون نیز فضا به عنوان مشخصه ماده از قطع جریانی برمی‌خیزد که حقیقت است. برعکس زمان خصوصیت اساسی زندگی یا ذهن است. به عقیده او زمان ، زمان ریاضی نیست، بلکه تجمع همگن لحظات است و زمان ریاضی در واقع شکلی از فضاست. 

 

فضا در فیزیک

تعریف فضا در فیزیک مورد اختلاف است. عقاید متنوعی که برای تعریف فضا استفاده شده‌اند شامل موارد ذیل می‌باشند: 

• ساختاری که با یک مجموعه از "ارتباطات فاصله‌ای" بین اشیاء تعریف شده است.
   
• یک مانیفولد که بوسیله یک سیستم مختصات (جایی که یک شیئ می‌تواند قرار گیرد( تعریف شده باشد.
• یک نهاد که تمام اشیاء موجود در جهان را از تماس با یکدیگر باز می‌دارد.
   

در فیزیک کلاسیک ، فضا یک فضای اقلیدسی سه بعدی است، جایی که هر موقعیتی با استفاده از سه مختصات توصیف می‌شود. فیزیک نسبیت از فضا-زمان بجای فضا استفاده می‌نماید، فضا-زمان به صورت یک مانیفولد چهار بعدی مدل شده است. سوالات فلسفی درباره فضا شامل:

آیا فضا مطلق یا بصورت خالص نسبیتی است؟ آیا فضا یک هندسه صحیح دارد یا اینکه هندسه فضایی فقط یک قرار داد است؟ شخصیتهای برجسته تاریخی مثل آیزاک نیوتن (Isaac Newton) (فضا مطلق است) ، لایب نیتز Gottfried Leibniz (فضا نسبیتی است) و هنری پوآنکاره (Henri Poincare) (هندسه فاصله‌ای یک قرار داد است)، از سردمداران این منازعه می‌باشند. فضا بخشهای نسبتا خالی کیهان است، بیرون از اتمسفر سیارات. گاهی به نام "فضای خارجی" نامیده می‌شود تا از فضای هوایی مکانهای خاکی تمیز داده شود.

از آنجائی که اتمسفر زمین هیچ سراشیبی یا بریدگی ناگهانی ندارد، بلکه بصورت تدریجی با افزایش ارتفاع رقیق می‌شود، هیچ مرز مشخصی بین فضا و اتمسفر وجود ندارد. در زمین ، به افرادی که بالاتر از ارتفاع 80 کیلومتری (50 مایل) سفر می‌کنند، فضانورد می‌گویند. ارتفاع 120 کیلومتری (400،000 فوت یا 75 مایل) مرزی را تعیین می‌کند که اثرات اتمسفر در هنگام بازگشت قابل توجه می‌شوند. همچنین غالبا ارتفاع 100 کیلومتری (یا 62 مایلی) برای مرز بین اتمسفر و فضا استفاده می‌شود.