فيزياء

التحليل الطيفي: كيف يمكن تحديد مكونات النجوم البعيدة؟

<div id&equals;"wtr-content" &NewLine;&Tab; &Tab;data-bg&equals;"&num;FFFFFF" &NewLine;&Tab; &Tab;data-fg&equals;"&num;dd9933" &NewLine;&Tab; &Tab;data-width&equals;"6" &NewLine;&Tab; &Tab;data-mute&equals;"1" &NewLine;&Tab; &Tab;data-fgopacity&equals;"1&period;00" &NewLine;&Tab; &Tab;data-mutedopacity&equals;"1&period;00" &NewLine;&Tab; &Tab;data-placement&equals;"bottom" &NewLine;&Tab; &Tab;data-placement-offset&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-content-offset&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-placement-touch&equals;"bottom" &NewLine;&Tab;&Tab; data-placement-offset-touch&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-transparent&equals;"1" &NewLine;&Tab; &Tab;data-shadow&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-touch&equals;"1" &NewLine;&Tab; &Tab;data-non-touch&equals;"0" &NewLine;&Tab; &Tab;data-comments&equals;"" &NewLine;&Tab; &Tab;data-commentsbg&equals;"&num;ffcece" &NewLine;&Tab; &Tab;data-location&equals;"page" &NewLine;&Tab; &Tab;data-mutedfg&equals;"&num;dd9933" &NewLine;&Tab; &Tab;data-endfg&equals;"transparent" &NewLine;&Tab; &Tab;data-rtl&equals;"1" &NewLine;&Tab; &Tab;>&NewLine;<p>يطلق مصطلح <strong>«Ø§Ù„تحليل الطيفي-Spectroscopy»<&sol;strong> على دراسة الأطياف الضوئية الناتجة عن إصدار المواد للضوء أو تفاعلها معه&period; ورغم استخدامه في مختلف العلوم والدراسات، إلا أن دوره في الفلك يكاد يكون جوهريًا&period; فهو أداة رئيسة يعتمد عليها الفلكيون لمعرفة مكونات النجوم والكواكب التي تبعد عنا مليارات السنوات&period; فكيف يمكن ذلك؟ &lbrack;1&rsqb;<br><br>لفهم آلية التحليل الطيفي، لا بد من التعرف على الطيف وبعض الفيزياء أولًا&period;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h2 class&equals;"wp-block-heading" id&equals;"بداية-ما-هو-الطيف">بدايةً، ما هو الطيف؟<&sol;h2>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>من المحتمل أنك رأيت <strong>«Ø·ÙŠÙÙ‹Ø§ ضوئيًا-spectrum»<&sol;strong> ولو لمرة في حياتك، فظاهرة قوس قزح، أي تحلل ضوء الشمس إلى مكوناته اللونية المختلفة نتيجة مروره في قطرات المطر، هي شكل من أشكال الطيف&period; أما التعريف الدقيق له، فهو أي مخطط بياني أو غرافيكي يوضح مكونات الأشعة الضوئية بحسب تدرج طاقاتها&period; لذلك، يمكن القول أن ألوان قوس قزح المختلفة هي الطريقة التي يدرك فيها دماغنا اختلاف طاقات الضوء التي استقبلتها أعيننا&period; &lbrack;1&rsqb;<br>لكن ألوان قوس قزح &lpar;الضوء المرئي&rpar; لا تشكل سوى جزء صغير من مكونات الطيف الكهرطيسي&period; حيث أن للأشعة الكهرطيسية طيف واسع يغطي جميع طاقاتها، بدءًا من أمواج الراديو الأقل طاقة، مرورًا بالأمواج الميكروية، وتحت الحمراء، والضوء المرئي، وفوق البنفسجية، إلى الأشعة السينية وأشعة غاما عالية الطاقة&period; &lbrack;2&rsqb;<br>كما يوضح المخطط التالي الطيف الكهرطيسي&colon;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<div class&equals;"wp-block-image"><figure class&equals;"aligncenter size-full"><img src&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;wp-content&sol;uploads&sol;2022&sol;01&sol;Picsart&lowbar;22-01-30&lowbar;17-20-58-717&period;jpg" class&equals;"wp-image-45358" &sol;><figcaption>الطيف الكهرطيسي <br>حقوق الصورة&colon; <a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;www&period;pasco&period;com&sol;products&sol;guides&sol;what-is-spectroscopy" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">PASCO<&sol;a><&sol;figcaption><&sol;figure><&sol;div>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h2 class&equals;"wp-block-heading" id&equals;"الطيف-المميز-للمواد">الطيف المميز للمواد<&sol;h2>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>يتفاعل كل عنصر في الجدول الدوري مع الضوء بشكلٍ مختلف، ويصدر في شكله الغازي ضوءًا مميزًا أيضًا&period; أي أن الطيف الضوئي المنبعث أو المنعكس عن الهيدروجين يختلف عن طيف النيتروجين وغيره من العناصر&period; لذلك، يمتلك كل عنصر بصمة لونية مختلفة يعود تفسيرها إلى «Ø§Ù„تأثير الكهرضوئي-Photoelectric effect»&period; &lbrack;1&rsqb;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h3 class&equals;"wp-block-heading" id&equals;"التأثير-الكهرضوئي">التأثير الكهرضوئي<&sol;h3>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>توجد الإلكترونات في الذرة في «Ù…ستويات طاقية-Energy levels» محددة، ولا يمكنها الوجود خارجها&period; حيث توجد الإلكترونات الأعلى طاقةً في المدارات الأقرب إلى النواة، فيما تقل الطاقة بالابتعاد عنها&period; ولكي ينتقل إلكترون نزولًا إلى مدار أعلى طاقةً، يجب أن يزيد طاقته مقدارًا محددًا، يحصل عليه عن طريق امتصاص الضوء&period; والعكس صحيح، يصدر الإلكترون ضوءًا عند انتقاله إلى مستوى أخفض&period;<br>تختلف طاقة المستويات السابقة بحسب العنصر الكيميائي&period; وبالتالي، يمكن لكل عنصر أن يمتص طاقات محددة فقط من الضوء &lpar;ألوان&rpar;، أو يصدرها، بحسب اختلاف مستوياته الطاقية&period;<br>كما نميز نوعين من الأطياف لكل مادة، «Ø·ÙŠÙ الامتصاص-Absorbtion spectrum»ØŒ و«Ø·ÙŠÙ الانبعاث-Emission spectrum»&colon; &lbrack;1&rsqb;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h3 class&equals;"wp-block-heading" id&equals;"طيف-الامتصاص">طيف الامتصاص<&sol;h3>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>للحصول على طيف الامتصاص لعينة مادية ما، تُعرّض هذه العينة للضوء المنبعث من مصدر مستقل، ثم يُدرس الضوء المنعكس عن المادة ويحلل حسب أطواله الموجية&period; حيث تمثل الألوان الظاهرة في الطيف الأطوال الموجية التي لم تناسب طاقتها أيًا من مستويات الذرة، فلم تمتصها&period; أما الفراغات فتمثل الأطوال الموجية التي ناسبتها، فامتصتها الإلكترونات وانتقلت&period; &lbrack;1&rsqb; <br>كما يوضح المخطط التالي طيف الامتصاص لعناصر كيميائية مختلفة&colon;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<figure class&equals;"wp-block-image size-full is-resized"><img src&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;wp-content&sol;uploads&sol;2022&sol;01&sol;Picsart&lowbar;22-01-30&lowbar;17-25-09-457&period;jpg" alt&equals;"" class&equals;"wp-image-45359" width&equals;"845" height&equals;"325" &sol;><figcaption>أطياف الامتصاص لعناصر كيميائية <br>حقوق الصورة&colon; <a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;hubblesite&period;org&sol;contents&sol;articles&sol;spectroscopy-reading-the-rainbow&num;&colon;~&colon;text&equals;Hubble&percnt;20and&percnt;20Spectroscopy&amp&semi;text&equals;Spectrographs&percnt;20collect&percnt;20data&percnt;20that&percnt;20tell&comma;motion&percnt;20of&percnt;20galaxies&percnt;20and&percnt;20more" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">Hubble Space Telescope<&sol;a> <&sol;figcaption><&sol;figure>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h4 class&equals;"wp-block-heading" id&equals;"طيف-الانبعاث">طيف الانبعاث<&sol;h4>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>يُحصل على طيف الانبعاث لمادة ما بقياس الضوء المنبعث منها في حالتها الغازية&period; بحيث يصدر الغاز مرتفع درجة الحرارة ضوءًا أطواله الموجية تمثل الطاقة التي فقدتها إلكترونات المادة عند انتقالها إلى مستوى أخفض&period; &lbrack;1&rsqb;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h2 class&equals;"wp-block-heading" id&equals;"آلية-التحليل-الطيفي-كيف-نحصل-على-أطياف-المواد">آلية التحليل الطيفي، كيف نحصل على أطياف المواد؟<&sol;h2>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>يعتمد التحليل الطيفي على أداة تسمى <strong>«Ø§Ù„مطياف-Spectrograph»<&sol;strong>، تقوم بتحليل طيف الضوء للمواد إلى أطواله الموجية المختلفة، بشكل مشابه للموشور الذي يفصل ضوء الشمس إلى ألوان الطيف&period;<br>عادةً ما يلجأ العلماء لتسجيل الطيف المميز لكل مادة، وينشؤون قاعدة بيانات بالأطياف المختلفة&period; كما يمكن الاعتماد لاحقًا على البيانات السابقة لمعرفة مكونات الأجسام البعيدة عن الأرض، كالنجوم مثلًا، عن طريق مقارنة طيف النجم مع الأطياف الموجودة&period; &lbrack;1&rsqb; <&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h3 class&equals;"wp-block-heading" id&equals;"آلية-عمل-المطياف-أداة-التحليل-الطيفي">آلية عمل المطياف، أداة التحليل الطيفي<&sol;h3>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>يمكن تمييز ثلاث مراحل أساسية لعمل المطياف&colon;<br>أولًا، يمر الضوء القادم من التلسكوب عبر فتحة صغيرة في صفيحة معدنية، وذلك لعزل الضوء القادم من جسم فلكي محدد عن محيطه&period;<br>ثانيًا يمر الضوء في حجرة يرتد فيها عن حواجز شبكية محددة، تقوم بفصل الضوء إلى أطواله الموجية بطريقة مشابهة للموشور&period; <br>ثالثًا، تقوم المستشعرات، كالمستخدمة في الكاميرات الرقمية، بتسجيل الأطوال الموجية السابقة وتشكيل الصورة النهائية ثنائية الأبعاد&period; &lbrack;1&rsqb;<br>فيما بعد، يمكن تحويل الصورة ثنائية الأبعاد إلى مخطط أحادي الأبعاد لتسهيل دراسته واستخلاص المعلومات&period; &lbrack;3&rsqb;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<figure class&equals;"wp-block-image size-full"><img src&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;wp-content&sol;uploads&sol;2022&sol;01&sol;Picsart&lowbar;22-01-30&lowbar;17-30-37-601&period;jpg" alt&equals;"" class&equals;"wp-image-45360" &sol;><figcaption>مخطط احادي الأبعاد للطيف الضوئي لمجرة حلزونية S7 <br>حقوق الصورة&colon; <a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;astronomy&period;swin&period;edu&period;au&sol;cosmos&sol;s&sol;Spectroscopy" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">COSMOS<&sol;a><&sol;figcaption><&sol;figure>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<h2 class&equals;"wp-block-heading" id&equals;"تطبيقات-التحليل-الطيفي"><br>تطبيقات التحليل الطيفي<&sol;h2>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p>عادةً ما يستخدم التحليل الطيفي في الكيمياء التحليلة والفيزيائية لتحديد كميات المواد الموجودة في عينة ما&period; أما علم الفلك فيعتمد عليها بشكل أكبر لاسيما في تحديد صفات الأجسام الفلكية البعيدة&period; على سبيل المثال، تفيد دراسة «Ø§Ù„خطوط الطيفية-Spectral lines» في التمثيل أحادي الأبعاد للضوء القادم من نجم ما في تحديد مكونات النجم، ودرجة حرارته، وكثافته، ومجاله المغناطيسي&period;<br>أما إذا انزاحت الخطوط ذهابًا وإيابًا في الصور المختلفة، أي انزاحت إلى الأحمر تارةً ثم الأزرق تارةً، يستنتج العلماء أن النجم يدور حول نجم آخر اعتمادًا على <a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;&percnt;D8&percnt;B8&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;87&percnt;D8&percnt;B1&percnt;D8&percnt;A9-&percnt;D8&percnt;AF&percnt;D9&percnt;88&percnt;D8&percnt;A8&percnt;D9&percnt;84&percnt;D8&percnt;B1&sol;" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">«ØªØ£Ø«ÙŠØ± دوبلر-Doppler effect»<&sol;a>&period; حيث ينص تأثير دوبلر على أن طيف الأجسام المبتعدة عنا ينزاح نحو الأحمر، فيما ينزاح نحو الأزرق عند اقترابها&period; كما يمكن التعرف على المواد المحيطة <a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;84&percnt;D8&percnt;AB&percnt;D9&percnt;82&percnt;D9&percnt;88&percnt;D8&percnt;A8-&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;84&percnt;D8&percnt;B3&percnt;D9&percnt;88&percnt;D8&percnt;AF&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D8&percnt;A1-&percnt;D8&percnt;A3&percnt;D9&percnt;83&percnt;D8&percnt;AB&percnt;D8&percnt;B1-&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;84&percnt;D8&percnt;A3&percnt;D8&percnt;AC&percnt;D8&percnt;B1&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;85-&percnt;D8&percnt;B8&percnt;D9&percnt;84&percnt;D8&percnt;A7&percnt;D9&percnt;85&percnt;D9&percnt;8B&percnt;D8&percnt;A7-&percnt;D9&percnt;81&percnt;D9&percnt;8A&sol;" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">بالثقوب السوداء<&sol;a> والنجوم النيوترونية، بما أنها تكون مرتفعة الحرارة وتصدر ضوءًا نتيجة سقوطها في النجم بسرعة&period; &lbrack;2&rsqb;<br> <br>ففي حين تخبرنا صور المجرات عن شكلها، يخبرنا التحليل الطيفي عن ماهيتها&period;<&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<p id&equals;"المصادر"><strong>المصادر&colon;<&sol;strong><&sol;p>&NewLine;&NewLine;&NewLine;&NewLine;<ol class&equals;"wp-block-list"><li><a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;hubblesite&period;org&sol;contents&sol;articles&sol;spectroscopy-reading-the-rainbow&num;&colon;~&colon;text&equals;Hubble&percnt;20and&percnt;20Spectroscopy&amp&semi;text&equals;Spectrographs&percnt;20collect&percnt;20data&percnt;20that&percnt;20tell&comma;motion&percnt;20of&percnt;20galaxies&percnt;20and&percnt;20more&period;" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener"> Hubble Space Telescope<&sol;a><&sol;li><li><a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;imagine&period;gsfc&period;nasa&period;gov&sol;science&sol;toolbox&sol;spectra1&period;html" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">NASA<&sol;a><&sol;li><li><a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;astronomy&period;swin&period;edu&period;au&sol;cosmos&sol;s&sol;Spectroscopy" target&equals;"&lowbar;blank" rel&equals;"noreferrer noopener">Swinburne university COSMOS<&sol;a><&sol;li><&sol;ol>&NewLine;<div class&equals;"uwp&lowbar;widgets uwp&lowbar;widget&lowbar;author&lowbar;box bsui sdel-9a8e25eb" ><div class&equals;"d-block text-center text-md-start d-md-flex p-3 bg-light ">&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;profile&sol;mira-naffouj&sol;"><img src&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;wp-content&sol;uploads&sol;2022&sol;01&sol;20211225&lowbar;152901&lowbar;uwp&lowbar;avatar&lowbar;thumb&period;jpg" class&equals;"rounded-circle shadow border border-white border-width-4 me-3" width&equals;"60" height&equals;"60" alt&equals;"Mira Naffouj"><&sol;a>&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<div class&equals;"media-body">&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<h5 class&equals;"mt-0">Author&colon; <a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;elakademiapost&period;com&sol;profile&sol;mira-naffouj&sol;">Mira Naffouj<&sol;a><&sol;h5>&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<p>طالبة ثانوية مهتمة بعلم الفلك والفيزياء الفلكية<&sol;p>&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;&Tab;<&sol;div>&NewLine;&Tab;&Tab;&Tab;<&sol;div><&sol;div><&sol;div><div style&equals;'text-align&colon;center' class&equals;'yasr-auto-insert-visitor'><&excl;--Yasr Visitor Votes Shortcode--><div id&equals;'yasr&lowbar;visitor&lowbar;votes&lowbar;be4758b8f6da7' class&equals;'yasr-visitor-votes'><div class&equals;"yasr-custom-text-vv-before yasr-custom-text-vv-before-45357">اضغط هنا لتقييم التقرير<&sol;div><div id&equals;'yasr-vv-second-row-container-be4758b8f6da7' &NewLine; class&equals;'yasr-vv-second-row-container'><div id&equals;'yasr-visitor-votes-rater-be4758b8f6da7' &NewLine; class&equals;'yasr-rater-stars-vv' &NewLine; data-rater-postid&equals;'45357' &NewLine; data-rating&equals;'0' &NewLine; data-rater-starsize&equals;'32' &NewLine; data-rater-readonly&equals;'false' &NewLine; data-rater-nonce&equals;'79bfbbed13' &NewLine; data-issingular&equals;'true' &NewLine; ><&sol;div><div class&equals;"yasr-vv-stats-text-container" id&equals;"yasr-vv-stats-text-container-be4758b8f6da7"><svg xmlns&equals;"https&colon;&sol;&sol;www&period;w3&period;org&sol;2000&sol;svg" width&equals;"20" height&equals;"20" &NewLine; class&equals;"yasr-dashicons-visitor-stats" &NewLine; data-postid&equals;"45357" &NewLine; id&equals;"yasr-stats-dashicon-be4758b8f6da7"> &NewLine; <path d&equals;"M18 18v-16h-4v16h4zM12 18v-11h-4v11h4zM6 18v-8h-4v8h4z"><&sol;path> &NewLine; <&sol;svg><span id&equals;"yasr-vv-text-container-be4758b8f6da7" class&equals;"yasr-vv-text-container">&lbrack;Average&colon; <span id&equals;"yasr-vv-average-container-be4758b8f6da7">0<&sol;span>&rsqb;<&sol;span><&sol;div><div id&equals;'yasr-vv-loader-be4758b8f6da7' class&equals;'yasr-vv-container-loader'><&sol;div><&sol;div><div id&equals;'yasr-vv-bottom-container-be4758b8f6da7' class&equals;'yasr-vv-bottom-container'><&sol;div><&sol;div><&excl;--End Yasr Visitor Votes Shortcode--><&sol;div>

Related Post
Mira Naffouj

طالبة ثانوية مهتمة بعلم الفلك والفيزياء الفلكية

View Comments

Share
Published by
Mira Naffouj

Recent Posts

إنجاز تاريخي: ثمانية أطفال أصحاء بلا أمراض عن طريق نقل المادة الوراثية للميتوكوندريا

نجاح باهر لتقنية نقل النواة في منع الأمراض الوراثية للميتوكوندريا يفتح آفاقاً جديدة للأسر المتأثرة.…

4 ساعات ago

الجينوم يضيء طريق الأمل في مواجهة “فطر الكايتريد” القاتل

في قلب الحياة البرية الأسترالية، يواجه أحد أيقونات التنوع البيولوجي، وهو "ضفدع الكوربوري الجنوبي" (Southern…

15 ساعة ago

عودة الماوا: هل يعيد “سيد الخواتم” طائر نيوزيلندا العملاق إلى الحياة؟

في خطوة علمية جريئة أثارت جدلاً واسعًا في الأوساط العلمية والبيئية، تتجه الأنظار نحو مشروع…

4 أيام ago

سر التباين العظيم: 1.2% من الاختلافات الجينية فقط تفصلنا عن الشمبانزي.. فكيف صنعنا الحضارة؟

هل تساءلت يومًا كيف نختلف نحن البشر عن أقرب أقربائنا من الرئيسيات، الشمبانزي، على الرغم…

5 أيام ago

الخطر الصامت يتسلل إلى أعماق الحياة: الميكروبلاستيك يهدد الخصوبة البشرية!

في ظل تسارع وتيرة التلوث البيئي، تبرز أزمة البلاستيك (Plastics) كواحدة من أخطر التحديات التي…

5 أيام ago

عندما يتوحش الذكاء الاصطناعي: فضيحة “العضو الذكري العملاق” تفضح أزمة النشر العلمي العالمي

عاصفة في سماء المعرفة.. هل تتهاوى أسس البحث العلمي؟في عالمنا الحديث، تتسارع وتيرة إنتاج المعرفة…

5 أيام ago