Tunawezaje kupima umbali angani? - Yuan-Sen Ting

Anagalia somo lote hapa: http://ed.ted.com/lessons/how-do-we-measure-distances-in-space-yuan-sen-ting

Tunapoangalia anga, tunaona muonekano wa usawa. Sasa je wanaanga wanajuaje umbali wa nyota kutoka duniani? Yuan-Sen Ting anatuonyesha jinsi vitu kama mishumaa vinavyoweza kusaidia kupima umbali wa vitu vilivyo mbali sana kutoka duniani.

Somo na Yuna-Sen Ting. Michoro na TED-Ed.

Mwanga ndio kitu kilicho na kasi zaidi
tunalojua.

Lina kasi sana tunapima umbali mkubwa sana

kutumia muda ambao mwanga hutumia
kuisafiri.

Kwa mwaka mmoja, mwanga husafiri takriban
maili bilioni sita,

umbali tunaoita mwaka mmoja wa mwanga.

Kukupa wazo la umbali huu,

mwezi, lililowachukua wanaanga wa Apollo
siku nne kuifikia,

ni sekundi moja tu la mwanga kutoka dunia.

Wakati huo huo, nyota lililo karibu
kupita jua letu ni Proxima Centauri,

umbali wa miaka ya mwanga 4.24.

Milky Way yetu iko kwenye mpango wa
miaka ya mwanga 100,000 toka upande mmoja.

Galaksi iliyo karibu sana na yetu,
Andromeda,

ni umbali wa takriban miaka ya mwanga
millioni 2.5

Anga una upana mkubwa kushangaza.

Lakini ngoja, tuanjuaje ubali wa nyota na
magalaksi?

Ata hivyo, tunapotazama anga,
tuna mtazamo wa mielekeo miwili.

Ukielekeza kidole chako kwa nyota moja,
huwezi kujua umbali wa nyota hio,

kwa hivyo wanaastrofysik wanajuaje?

Kwa vitu vilivyo karibu sana,

tunaweza kutumia dhana inayoitwa
"trigonometric parallax".

Wazo hili ni rahisi sana.

Tufanye jaribio.

Elekeza gumba lako na ufumbe jicho lako
la kushoto.

Sasa, fumbua jicho lako la kushoto na
ufumbe jicho lako la kulia.

Itaonekana ni kama gumba lako limesonga,

wakati ambapo vitu vingine vilivyo mbali
kwenye usuli vimebaki pale pale.

Wazo hilo linatumika tunapotazama nyota,

lakini nyota za mbali ziko na umbali
mkubwa sana kuliko mkono wako,

na dunia sio kubwa sana,

kwa hivyo hata kama ungekuwa na darubini
tofauti kwenye ikweta,

huautaona mbadiliko mkubwa wa nafasi.

Badala ya hivyo, tunatazama mabadiliko ya
msimamo wa nyota baada ya miezi sita,

msimamo nusu wa mzunguko mmoja wa dunia
kwa jua.

Tunapohesabu misimamo wa nyota kwenye
msimu wa kiangazi,

na tena kwenye msimu wa majira ya baridi,
ni kama kutazama na jicho lako jingine.

Nyota za karibu zinaonekana zimesongea
kwenye usuli

wa nyota na galaksi na nyota zilizo mbali.

Lakini mbinu hii inatumika kwa vitu
vilivyo chini ya miaka ya mwanga elfu.

Kupita galaksi yetu,
umbali ni mkubwa sana

kiasi cha parallax ni ndogo sana
kuchunguza na vyombo vyetu vyovyote.

Kwa hivyo kwa wakati huu inabidi tutumie
mbinu nyingine

kutumia viashiria tunavyoita
mishumaa ya kiwangogezi.

mishumaa ya kiwangogezi ni vile vitu
ambavyo mwangaza wao

tunaujua vizuri sana.

Kwa mfano, kama unaujua mwangaza wa
taa lako,

na umuulize rafiki yako alichukue hilo taa
na atembee mbali na wewe,

unajua kiasi cha mwangaza utakayopata
kutoka rafiki yako

itapungua na umbali.

Kwa hivyo kufananisha kiasi cha
mwanga utakayopata

na mwangaza wa taa ile,

unaweza kujua umbali wa rafiki yako.

Kwa somo la falaki, taa lako linakua
aina spesheli ya nyota

inayoitwa "cepheid variable".

Nyota hizi hazina msimamo wa kindani,

kama baluni inayofutuka na kutoa hewa.

Na kwa ajili kufutuka na kupoteza hewa
inarekebisha mwangaza wao,

tunaweza kuhesabu mwanga wao kwa kuhesabu
muda wa mzunguko huo,

na nyota zilizo na mwanga nyingi na
zinazobadilika polepole.

Kwa kufananisha mwangaza wa nyota hizi

kwa mwangaza tuliohesabu kwa mbinu hii,

tunagundua umbali wao.

Kwa bahati mbaya, huu sio mwisho
wa hadithi.

Tunaweza kutazama nyota zilizo takriban
miaka milioni arubaini ya nyota pekee,

Baada ya hapo, hazionekani vizuri.

Kwa bahati nzuri tunayo aina nyingine ya
mshumaa:

ya umaarufu aina ya "1a supernova".

"Supernovae", milipuko mikubwa ndio moja
wa njia ambazo nyota hufa.

Milipuko hii ina mwangaza sana,

inashinda mwangaza wa galaksi zilipo.

Kwa hivyo tunaposhindwa kuona nyota
moja-moja ya galaksi,

bado tunaweza kuona "supernovae"
zinapotokea.

Na aina ya "type 1a supernovae" inaweza
kutumika kama mishumaa

kwa ajili zilizo na mwanga mkubwa sana
hufifia polepole kushinda zile dhaifu.

Kwa kuelewa uhusiano huu

kati ya mwanga na kiwango cha kufifia,

tunaweza kutumia "supernovae"kupata umbali

wa bilioni kadhaa ya
miaka ya mwanga.

Lakini ni nini umuhumu wa kutazama vitu
vilivyo mbali nasi?

Basi kumbuka kasi ambao mwangaza husafiri.

Kwa mfano, mwangaza wa jua unachukua
dakika nane kutufikia,

kumaanisha kuwa mwangaza tunaouona sasa
hivi ni picha ya jua dakika 8 zilizopita

Unapoiangalia "Big Dipper",

unaangalia jinsi ilivyokuwa
miaka 80 iliyopita.

Na galaksi zisizoonekana
vyema?

Zina umbali wa mamilioni ya miaka
ya mwangaza .

Imezichukua mamilioni ya miaka kutufikia.

Kwa hivyo ulimwengu wenyewe kwa njia, ina
mashine ya wakati.

Tunapotazama mbali zaidi,
tunagundua ulimwengu mchanga zaidi.

Wanaastrofysiks hujaribu kusoma historia
ya ulimwengu,

na kugundua lini na wapi tunapotoka.

Ulimwengu unaendelea kututumia habari
kwa njia ya mwangaza.

Kilichobaki ni sisi kuisimbua.