آموزش نجوم و اخترفيزيك مقدماتي – تأخير شيپرو

1
364

يكي از اقداماتي كه در جهت تأييد نظريه‌ي نسبيت اينشتين، در ارتباط با انحناي فضا-زمان در نتيجه‌ي جرم خورشيد به عمل آمد، مربوط به مشاهدات راداري است كه از سياره‌ي مريخ صورت گرفته است.

در دهه‌ي 1960،  اروين شيپيرو (Irwin A. Shipiro) دريافت كه راه بسيار دقيق ديگري براي آزمايش نظريه‌ي نسبيت اينشتين وجود دارد.

شيپرو كه از پيشروان اخترشناسي راداري است، دريافت زماني‌كه يك پالس راداري براي عزيمت به يك سياره و برگشت از آن صرف مي‌كند، در صورت عبور اين پالس از نزديكي خورشيد، تحت تأثير قرار خواهد گرفت.

Shipiro Delay

در قسمت (الف) شكل،  ابتدا مسير مستقيمي كه يك پالس راداري براي رفت و برگشت به مريخ طي مي‌كند، را نشان مي‌دهد. اگر اينگونه فرض كنيم كه خورشيد وجود ندارد، در نتيجه پالس راداري در يك خط راست و مستقيم طي طريق خواهد كرد.

در قسمت (ب) شكل،  در نتيجه‌ي انحناي فضا توسط خورشيد، پالس راداراي ارسال شده در اين مسير، به مريخ نخواهد رسيد. بلكه به سمت چپ منحرف خواهد شد.

در قسمت (ج) شكل، همانطور كه مي‌بينيد، پالسي به مريخ خواهد رسيد كه مسير آن، نسبت به مسير اصلي كمي متمايل به راست باشد، در نتيجه انحناي فضا در نزديكي خورشيد، آن را به سمت مريخ كج مي‌نمايد. انعكاس اين پالس نيز در راه برگشت، دقيقاً همين مسير را خواهد پيمود. از آنجا كه اين پالس براي رفت و برگشت به مريخ بايد مسير طوالاني‌تري را بپيمايد، زمان طولاني‌تري نيز در صورت حضور خورشيد نياز خواهد داشت. بنابراين پالس راداري دچار تأخير مي‌گردد. اين حالت كه تأخير شيپرو نام گرفته است، مي‌تواند تا 200 نانوثانيه نيز برسد و آزمايش بسيار خوبي براي نظريه‌ي اينشتين است.

با استفاده از تأخير شيپرو و كنترل سيگنال‌هاي فضاپيما به هنگام عبور مسير اين سيگنال‌ها از نزديكي خورشيد، آزمايش‌هاي دقيق‌تر ديگري نيز انجام شدند. در سال 1979،  تأخير شيپرو، با دقت يك در هزار و با مشاهده‌ي سيگنال‌هاي ارسال شده به فضاپيماي وايكينگ در مريخ و سيگنال‌هاي دريافت شده از آن، مورد اندازه‌گيري قرار گرفت.

اخيراً مشاهدات انجام شده توسط دانشمندان ايتاليايي، با استفاده از داده‌هاي فضاپيماي كاسيني متعلق به ناسا،  كه در سال 2002 به سوي زحل فرستاده شد، نظريه‌ي نسبيت عام اينشتين را با دقت 50 برابر بيشتر از اندازه‌گيري‌هاي قبلي، مورد تأييد قرار داده است. در آن زمان اين فضاپيما و زمين هر كدام در يك طرف خورشيد قرار داشتند و فاصله‌ي ميان اين دو بيشتر از يك ميليارد كيلومتر بود. به همين دليل تغيير زمان سفر سيگنال‌هاي راديويي، در يك مسير رفت و برگشت به هنگام عبور آن‌ها از نزديكي خورشيد،‌ به طور دقيق مورد اندازه‌گيري قرار گرفت. از ايستگاه شبكه ديپ اسپيس (Deep Space Network Station) در گلداستون كاليفرنيا سيگنالي ارسال شد كه به سمت فضاپيما در آن سوي خورشيد رفت و از آنجا به گلداستون بازگشت. استفاده از دو بسامد براي اندازه‌گيري‌هاي هم زمان، حذف اثرات جو خورشيدي بر روي سيگنال‌ را ميسر ساخت و زمان دقيقي از اين مسير رفت و برگشت را به دست داد.

آزمايش كاسيني نظريه‌ي اينشتين را با صحت 20 در ميليون تأييد نمود.

http://en.wikipedia.org/wiki/Shapiro_delay



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.

یک دیدگاه