تسجيل الدخول

تسجيل

ملاحظة عن الوحدات

المؤلف:  جيمس بيني

المصدر:  الفيزياء الفلكية مقدمة قصرية جدا

الجزء والصفحة:  ص13

2026-06-28

201

تناسب الوحدات العلمية القياسية، الكيلوجرامات، الأمتار، الثواني … إلخ، تجارب الحياة اليومية، ولكن استخدامها في الفيزياء الفلكية يتطلب أرقامًا كبيرةً جدًّا. فبالنسبة إلينا، وحدة الكتلة الأكثر ملاءمة هي الكتلة الشمسية (_⊙M)، وتساوي 2٫00 × 10³⁰كجم، حيث 10³⁰ هي اختصار لواحد يليه 30 صفرًا.
عند النظر في الأنظمة الكوكبية، تكون وحدة الطول الأكثر ملاءمةً هي الوحدة الفلكية (AU)، وهي متوسط المسافة بين الأرض والشمس؛ فالوحدة الفلكية الواحدة تساوي 1٫50 × 10¹¹ أمتار؛ أي 150 مليون كيلومتر. على مقياس المجرَّة أو الكون، فإنه حتى الوحدة الفلكية تُعد صغيرةً جدًّا على أن تكون وحدةً عملية، ووحدة المسافة هي الفرسخ الفلكي، وهو المسافة التي يظهر فيها النجم الثابت بالنسبة إلى الشمس، عند رصده من الأرض، يتحرك في السماء بمقدار ثانيةٍ قوسية كل ربع سنة (الشكل 1) باستخدام حساب المثلثات، نجد أن الفرسخ الواحد يساوي 2٫06 × 105 وحدات فلكية = 3٫09 × 10¹⁶م. تقع النجوم الأقرب على بُعد فرسخٍ واحد تقريبًا، ويبعد مركز مجرتنا بمقدار 8٫3 × 103 فراسخ = 8٫3 كيلوفراسخ (kpc)، وفي المتوسط تُوجد مجرةٌ مضيئةٌ واحدة كمجرتنا في كل 10 ميجافراسخ مكعبة (Mpc3) تقريبًا.


شكل 1-1: الفرسخ الفلكي هو المسافة التي تُشكِّل عندها المسافة بين الأرض والشمس (الوحدة الفلكية الواحدة) زاوية مقدارها ثانية قوسية واحدة (1 / 3600 درجة).
وحدتنا الزمنية المعتادة هي السنة (السنة الواحدة = 3٫16 × 10⁷ ثوانٍ)، على الرغم من أننا نتعامل عادةً مع مقاييسَ زمنية أطول؛ إذ تتطوَّر النجوم على مدى ملايين أو مليارات السنين. لذا، نكتب غالبًا ميجا سنة Myr للإشارة إلى ملايين السنين أو جيجا سنة Gyr للإشارة إلى مليارات السنين؛ حيث الجيجا سنة الواحدة تساوي 1000 ميجا سنة، أي تساوي 10⁹ سنوات.
ويُعتبر الكيلومتر في الثانية (كم/ث) وحدة ملائمةً للسرعة؛ حيث تدور الأرض حول الشمس بسرعة تبلغ نحو 30كم/ث، وتدور الشمس حول مركز المجرة بسرعة تبلغ نحو 240كم/ث. إذا تحرك جسم بسرعة واحد كم/ث، فإنه يقطع تقريبًا مسافة فرسخ في مليون سنة أو كيلوفرسخ في مليار سنة. على سبيل المثال، في مليار سنة، تقطع الشمس مسافةً تُقدَّر بنحو 240 كيلوفرسخًا بينما يبلغ طول مدارها حول المجرة 2 باي × (π) 8٫3 كيلوفراسخ = 52 كيلوفرسخًا، مما يعني أنها تُكمل نحو خمس دورات كل مليار سنة.
أما الوحدة القياسية للقدرة، فهي الواط (W) (وهو تقريبًا معدَّل بذل الشغل عند رفع كيلوجرام واحد لمسافة 0٫1 متر في الثانية). ووحدة الطاقة الملائمة في الفيزياء الفلكية هي الإضاءة الشمسية (L⊙) وتساوي 3٫85 × 10²⁶ واط. عادةً ما تفرض شركات المرافق رسومًا على الطاقة باستخدام وحدة الكيلوواط في الساعة، أو ما يعادل 3٫0 × 10²⁸ من الإضاءة الشمسية في السنة. بينما يُولِّد انفجارٌ لمستعرٍ أعظم في الغاز البينجمي المحيط طاقةً مقدارها نحو 8٫2 × 10⁹ من الإضاءة الشمسية في السنة.
على الرغم من أن الإضاءة الشمسية في السنة هي الوحدة الملائمة لطاقة الأجرام الفلكية، فهي لا تناسب الذرات على الإطلاق. عند دراسة الذرات والجُسيمات دون الذرية، فإن الوحدة الملائمة للطاقة هي الفولت الإلكتروني (eV). الفولت الإلكتروني هو الطاقة المطلوبة لتحريك إلكترون عَبْر فرق جهد مقداره واحد فولت وهو ما يعادل ^53-10 من الإضاءة الشمسية في السنة تقريبًا. وتحمل الفوتونات التي تستَشعرُها أعيُنُنا طاقةً تصل إلى نحو فولتَين إلكترونيَّين لكل فوتون، مما يعني أن الشمس تبعث نحو 10⁵³ فوتونات خلال السنة الواحدة.