بارش هاي شهاب و نحوه ي رصد و ثبت آنها

حتماً تاكنون عبارت بارش هاي شهاب يا دست كم شهاب به گوشتان خورده است؛ لازم نيست سرو كار زيادي با پديده هاي آسمان شب يا سابقه اي طولاني در اين زمينه داشته باشيد. بيشتر مردم دست كم يك بار هم كه شده چنين پديده اي را رصد كرده اند. رصد بارش هاي شهاب نياز به هيچ گونه ابزار خاصي ندارد و شايد همين عامل مهم ترين علت شناخته شده بودن آن در ميان عموم مردم باشد.
در منظومه شمسي ما، انواع و اقسام رويدادهاي نجومي از گونه ي پديده هاي تناوبي، از قبيل حركت سيارات مختلف در زمينه ي آسمان؛ مقارنه هاي ميان اجرام گوناگون؛ گرفت هاي خورشيد و ماه؛ و ظهور دنباله دارهاي با مدارهاي دوره اي، يا پديده هاي غيرتناوبي كه اغلب به ندرت رخ مي دهند مانند برخوردها يا عبورهاي نزديك سياركي و دنباله دارهاي غيردوره اي اتفاق مي افتد اما هيچ كدام از آنها از نظر سرعت رخ دادن و كوتاه مدت بودن زمان رصد مجزا به پاي بارش هاي شهاب نمي رسند.
بارش هاي شهاب زماني اتفاق مي افتند كه زمين در گردش مداري خود به دور خورشيد، از ميان توده اي از ذرات به جا مانده از عبور دنباله دارها بگذرد. نخستين بار ادموند هالي،‌با تحليل و بررسي داده هاي رصدي گذشتگان خود، پي به دوره اي و تناوبي بودن دنباله دارها برد. اكنون،‌كه تعداد بسياري از اين اجرام كوچك و سرگردان رصد و ثبت شده اند،‌در يكي دو زمان خاص از سال خبرهايي از بارش هاي شهاب پرشمار شنيده مي شود. منشأ برخي از آنها، كه روند ثبتشان حتي در پاره اي از آثار به جا مانده از پيشينيان نيز به چشم مي خورد، جايي فراسوي مدار پلوتون و بسيار دورتر از تمامي اجرامي است كه تاكنون در منظومه شمسي رصد كرده ايم.

از دوردست ها
 

در ناحيه اي موسوم به ابر اورت تعداد زيادي از ذرات به جاي مانده از دوران آغازين تشكيل منظومه ي شمسي، با سرعت كمي در حال گردش به دور خورشيدند. اين «صخره هاي يخي تيرهي كوچك»، كه وجودشان را نخستين بار اخترشناس دانماركي يان اورت مطرح كرد، حدود 30 تا 100 هزار واحد نجومي از خورشيد فاصله دارند و با سرعتي در حدود 100 تا 180 متر بر ثانيه در مدارهاي جداگانه به دور خورشيد مي گردند. اين ذرات، كه پوسته اي به شكل تقريباً كروي به دور خورشيد تشكيل داده اند، گهگاه تحت تاثير گرانش سيارات پرجرم،‌امواج حاصل از انفجار ستارگان پرجرم به نسبت نزديك، عبور جرمي سنگين از كنارشان، يا آشفتگي هاي دروني منظومه ي شمسي، در مسيري جديد قرار مي گيرند و از مدار اوليه ي خود منحرف مي شوند. در اين ميان، از اين آب گل آلود، بيشترين استفاده را حاكم منظومه ي شمسي يعني خورشيد مي برد و ادامه ي مسير جسم را، كه بعدها نام دنباله دار را به خود خواهد گرفت، به سوي خود مي كشد و مداري سهمي شكل، هذلولي شكل و به ندرت بيضوي با كشيدگي هاي متفاوت براي آن مي سازد.

از اين پس، جرم جدا شده از ابر اورت مسير خود به سمت مناطق دروني تر منظومه ي شمسي را آغاز و در حقيقت نخستين تناوب خود به دور خورشيد را تجربه مي كند. بسته به اينكه جسم منحرف شده با چه سرعت اوليه اي وارد مسير جديد شده و در چه جهتي انحراف پيدا كرده باشد، ممكن است مدارهاي مختلفي داشته و شايد نخستين تجربه اش آخرين تجربه نيز باشد. چنين دنباله دارهايي تنها يك بار از كنار خورشيد عبور مي كنند و پس از آن دور مي زنند و به دوردست هاي عالم رهسپار مي شوند. از ديد محاسباتي، اين دنباله دارها مدارهايي با خروج از مركز 1 يا بزرگ تر از 1 دارند كه به ترتيب مدارهاي سهمي و هذلولي را سبب مي شوند كه هيچ كدام از اين دو مدار بسته نيستند و دنباله دار پس از نخستين عبور ديگر بازگشتي نخواهد داشت.

برخي از دنباله دارها منشأ سياركي دارند و از كمربند سياركي جدا مي شوند كه بسيار نزديك تر به خورشيد در فراسوي مدار سياره ي نپتون در فاصله اي بين 50 تا 100 واحد *** از خورشيد قرار گرفته است. اين كمربند سياركي، كه نخستين بار پيشنهاد وجود آن را جرالد كويي پر مطرح كرد، به «كمربند كويي پر» مشهور است. در اين ناحيه، كه چندي پيش بيشترين جنجال را در محافل نجومي برپا كرده بود و سرانجام نيز باعث كنار گذاشته شدن پلوتون از فهرست نه گانه ي سياره هاي منظومه شمسي شد، اجرام پلوتون مانندي در حال چرخش اند كه در ميان آنها صخره هاي كوچك تر و نيمه يخي بسياري نيز جاي گرفته اند.
اجرام موجود در اين كمربند، در صورت جدا شدن و منحرف شدن از مسير بيضوي خود به دور خورشيد، از آنجا كه در فاصله ي نزديك تري نسبت به خورشيد از مدار قبلي خود جدا شده اند، مدارهايي كوتاه تر و با دوره ي تناوب كمتر مي سازند و اغلب، به سبب سرعت مداري اوليه ي بيشتر يعني در حدود 3 تا 2/4 كيلومتر بر ثانيه، مدارهايي دوره اي و بسته دارند. دوره ي تناوب دنباله دارهايي كه از اين دو گروه مجزا جدا شده اند بسيار با هم تفاوت دارد. دنباله دارهاي دسته ي اول، كه با دنباله دارهاي بلند دوره معروف اند، دوره ي تناوبشان در حد چند هزار سال است اما دنباله دارهاي دسته دوم حداكثر دوره ي تناوبي حدود 200 سال دارند. در فهرست اين دنباله دارها، كه برخي از آنها در زمره ي نخستين دنباله دارهايي هستند كه دوره ي تناوبشان محاسبه شده، نام دنباله دارهاي معروفي مانند هالي و انكه ديده مي شود. با اين حال بيشتر دنباله دارهاي باشكوه سال هاي اخير، مثل هيل باپ، هياكوتاكه، و مك نات، در دسته ي دنباله دارهاي بلند دوره قرار مي گيرند كه هر چند هزار سال يكبار به دور خورشيد مي گردند.

در هسته ي اصلي دنباله دارهايي، كه از مناطق بيروني منظومه ي شمسي به خورشيد نزديك مي شوند، درصد زيادي از جرم را بلورهاي يخ به خود اختصاص داده اند اما آب تنها بخشي از اين يخ را ايجاد كرده و باقي جرم آنها در آن دماهاي پايين نواحي خارجي از مواد آلي مثل متان و اتان تشكيل شده است. حال زماني كه اين مواد جامد در مسير خود به خورشيد نزديك مي شوند، به علت گرماي خورشيد، پيوند مواد لايه هاي سطحي سست و ناپايدار خواهد شد و هسته ها مواد بيروني تر خود را با تصعيد از دست مي دهند و به اين طريق در هر بار گردش به دور خورشيد بخشي از جرمشان كاسته خواهد شد. دم اصلي دنباله دارها حاصل از جدا شدن همين مواد تبخير شده از سطح هسته ي دنباله دار است كه امتداد آن در راستاي فشار تابشي خورشيد قرار مي گيرد. در موردهاي پرنورتر، اگر كمي در مشاهده ي دم دنباله دار دقت داشته باشيد، در اكثر موارد 2 دم مجزا را مي توان از هم تفكيك كرد كه يكي از آنها حاصل برخورد ذرات باردار باد خورشيدي به مواد باردار در گيسوي دنباله دار است و دم يوني نام دارد و ديگري حاصل از پس زده شدن مواد توسط فشار تابشي خورشيد است و دم غباري ناميده مي شود.
در واقع ذرات برجاي مانده از هسته ي دنباله دارها هستند كه بعدها به شكل شهاب در جو زمين مي سوزند و ردي از خود باقي مي گذارند. اندازه ي اين ذرات در اغلب موارد در حد سانتي متر است و به ندرت به اندازه ي چند ده سانتي متر مي رسند. اما هر چقدر اندازه ي آنها بزرگ تر باشد، احتمال رسيدن آنها به سطح زمين نيز بيشتر مي شود و در اين صورت به آنچه به زمين مي رسد شهاب سنگ گفته مي شود.
از بين دو دسته دنباله دار ياد شده، دنباله دارهاي كوتاه دوره يا آنها كه به خورشيد نزديك ترند مي توانند منشأ مناسبي براي بارش هاي شهاب باشند زيرا به طور پي در پي، با حركت در مدار و عبور از كنار خورشيد، مي توانند ذرات درون مدارشان را تجديد كنند.
مدار برخي از دنباله دارها به گونه اي است كه مدار زمين به دور خورشيد را قطع مي كنند و اين بدان معناست كه زمين در طول يك سال دست كم يك بار از مدار اين دنباله دارها عبور مي كند. در اين زمان خاص، سياره ي زمين از درون ذرات باقي مانده در مدار آن دنباله دار عبور خواهد كرد و گاهي نيز، در شرايطي كاملاً خاص، امكان دارد مدار يك دنباله دار، هم در مسير رفت و هم در مسير برگشت به دور خورشيد، با مدار زمين به دور خورشيد برخورد داشته باشد كه در اين صورت، در دو زمان مختلف، دو بارش شهاب با منشائي يكسان اتفاق مي افتد.

ورود به جو زمين
 

با عبور زمين از درون اين توده ها ذراتي كه با جو زمين برخورد مي كنند، براثر برخورد با مولكول هاي لايه هاي فوقاني جو در اثر نيروي اصطكاك در برابر اين حركت، گرم مي شوند و مي سوزند و در مسير خود به سمت سطح زمين ملكول هاي جو زمين را نيز يونيزه مي كنند. اين مولكول ها، پس از برانگيخته و باردار شدن، از خود نور گسيل مي كنند و در رنگ هاي گوناگوني مي درخشند. اين همان نوري است كه در زمان مشاهده ي شهاب ها نيز چشم ها راخيره مي كند. رنگ هاي مختلف نيز به علت درخشش مولكول ها و اتم هاي عناصر مختلف است كه هريك به رنگ خاصي از خود نور گسيل مي كنند. براي مثال نورهاي سبز و آبي به ترتيب مربوط به مولكول هاي اكسيژن و نيتروژن جو زمين و نور زرد نيز حاصل از يونيزه شدن اتم هاي سديم در خرده سنگ ها است.
اما بيشتر اين اتفاقات در ارتفاعي حدود 80 تا 120 كيلومتر بالاتر از سطح زمين مي افتد و در اين ميان بسياري از اين ذرات در همان ناحيه به طور كامل مي سوزند و ناپديد مي شوند. برخي اوقات نيز، سنگ هاي بزرگ تر نوري خيره كننده از خود برجاي مي گذارند كه تا ثانيه ها يا حتي دقيقه ها رد دود حاصل از سوختن آنها به صورت نوار سفيدرنگي ديده مي شود. به اين گونه درخش ها كه بسيار زيبا، جذاب، خاطره انگيز و از لحاظ روشنايي پرنورتر از سياره ي زهره در آسمان اند، در اصطلاح نجومي «آذرگوي» گفته مي شود. گاهي درخشش آذرگوي ها به حدي مي رسد كه نور آنها سايه ايجاد مي كند.
ذرات به جا مانده حاصل از جدا شدن مواد از هسته ي دنباله دارها، كه به حركت خود در همان مدار قبلي اما با سرعت كمتري نسبت به خود هسته- به علت پس زده شدن در هنگام جدايي- ادامه مي دهند، به صورت كاملاً موازي با يكديگر حركت مي كنند و در زمان برخورد با جو زمين نيز اين حالت را حفظ مي كنند. اين حالت درست مانند برخورد قطرات باران به شيشه هاي كناري اتومبيلي در حال حركت است كه ردهاي باريك و موازي ايجاد مي كنند. اما از آنجا كه فاصله ي محل برخورد آنها در جو تا ناظران زميني حدود يكصد كيلومتر است، اثر پرسپكتيو اتفاق مي افتد و به نظر مي رسد كه تمامي آنها از ناحيه اي كوچك و نقطه اي سرچشمه مي گيرند. اين درست همان پديده اي است كه در خطوط راه آهن به نظر مي رسد و دو طرف ريل قطار در دوردست به هم مي رسند. به اين ناحيه، كه از ديد ناظر تمام شهاب ها از آنجا وارد جو زمين مي شوند، «كانون بارش» گفته مي شود كه اغلب يك نقطه ي كاملاً معين نيست. بسته به اينكه اين كانون در كدام صورت فلكي و در چه مختصاتي واقع شده باشد، بارش هاي شهاب به نام آن صورت فلكي ناميده مي شوند.
براي نمونه كانون بارش اسدي در صورت فلكي اسد و كانون بارش جباري در صورت فلكي جبار واقع شده است. حتي گاهي صورت هاي فلكي شهرت خود را مديون بارش هاي شهاب خود هستند؛ مثل بارش شهاب ربعي كه در اواسط دي هر سال اتفاق مي افتد. شهاب ها ممكن است سراسر آسمان ديده شوند، اما اگر امتداد مسير آنها را در جهت مخالف حركتشان ادامه دهيد، در بيشتر موارد به كانون بارش مي رسيد.

رصد و ثبت بارش هاي شهاب
 

براي پي بردن به نوع شهابي كه ديده ايد به فهرست كاملي از بارش هاي شهاب در سال نياز داريد. در طول يك شب عادي، شايد بتوان چند شهاب پراكنده را ديد، اما در شب هايي خاص از سال تعداد آنها به صورت محسوسي بالاتر مي رود و اين امر زماني اتفاق مي افتد كه زمين در مدار خود حداكثر از فاصله ي 12 ميليون كيلومتري يكي از توده سنگ هاي بارشي بگذرد. در مجموع بارش شهاب به پديده اي اتلاق مي شود كه در طول يك ساعت، بتوان دست كم دو شهاب از آن بارش را با كانون يكسان در آسمان رصد كرد. در اين صورت، بارش مذكور را در فهرست بارش هاي سالانه ثبت مي كنند. جدولي از 40 بارش شهاب شناخته شده ي سالانه را در صفحه ي 2 مشاهده مي كنيد كه اطلاعات مختلف هر بارش در 10 ستون جداگانه آورده شده است. توضيحات اين جدول را در انتهاي مقاله، صفحه 52، بخوانيد.
براي بيشتر رصدگران بارش هاي شهاب، رصد شهاب هاي زيبا و پرنور به نوبه ي خود به اندازه اي دلپذير، جذاب و خاطره انگيز است كه نيازي به ثبت ويژگي هاي آنها احساس نمي كنند. اما بد نيست بدانيد كه هيچ دو بارشي در زمان هاي مختلف- حتي بارش هاي هم خانواده و با منشأ يكسان- كاملاً يكسان و شبيه يكديگر نيستند. در حقيقت اگر ثبت پيگير و دقيق مشخصات گوناگون بارش هاي شهاب خاص نبود، افراد محقق در اين زمينه هرگز نمي توانستند زمان اوج فعاليت بارش هاي آينده را با دقت امروزي، يعني با دقت زماني كمتر از يك ساعت، به درستي پيش بيني كنند. پيش بيني درست اين زمان، علاوه بر تأييد نظريات حاكم، مي تواند ما را با اتفاقات دوردست هاي منظومه ي شمسي بيشتر آشنا كند. براي نمونه اگر در يك سال سيارات بزرگ و پرجرمي مانند مشتري و زحل از كنار مدار دنباله داري خاص عبور كرده باشند مي توانند، بسته به فاصله، مدار آنها را منحرف كنند يا به تأخير اندازند، يا سبب جلو افتادن زمان اوج آن بارش شوند كه در اين ميان رصدهاي دقيق علاقه مندان بهترين روش در پي بردن به اين دانسته هاست. از يك طرف ديگر بارش هاي چند سال متوالي از يك نوع مي تواند كاملاً با يكديگر متفاوت باشند كه علت آن عبور زمين از توده هاي مختلف به جا مانده از دنباله دار، در عبورهاي مختلف در سال هاي متفاوت از كنار خورشيد است. براي مثال، بارش شهاب اسدي سال هاي 1377/1998و 1378/1999، كه حاصل برخورد زمين با توده ي به جا مانده در سال 1377/1998 بود، شامل تعداد بسياري شهاب و آذرگوي هاي پرفروغ و درخشان بود. بسيار بعيد است شخصي كه حتي يكي از آنها را در آن سال ها ديده باشد در طول زندگي اش آن لحظات را از ياد ببرد. اما شهاب هاي سال گذشته ي اين بارش، كه از عبور سال 1311/1932 ميلادي باقي مانده بودند، كوچك تر و كم تراكم تر نشان دادند. در نتيجه، با استناد به اين داده ها مي توان از تراكم و چگالي ذرات باقي مانده در سال هاي مختلف اطلاعات ارزشمندي استخراج كرد.

بنابراين، مهم ترين و ارزشمندترين فعاليت در شب بارش شهاب، در كنار رصد زيبايي هاي آن، ثبت و تحليل دقيق جوانب و اطلاعات رصدي است كه، در صورت معتبر بودن و گزارش شدن به محافل علمي جهاني، مي تواند راهگشاي محققان در اين زمينه باشد. يكي از معتبرترين و پرمخاطب ترين مراكز ثبت داده سازمان بين المللي شهاب يا Meteor Organization (www.imo.net) International است. در نشاني اين سازمان، هر ساله پيش بيني دقيقي از بارش هاي سال آينده آورده شده و نتيجه ي تحليل بارش هاي پرشمار گذشته نيز در دسترس است. غير از اين موارد، با حجم انبوهي از فعاليت هاي موثر در اين زمينه آشنا مي شويد و مي توانيد نتايج رصدي خود را نيز، با پر كردن فرم هاي مخصوص، براي گردانندگان اين مركز ارسال كنيد كه، در صورت تأييد، در تحليل ها و نتايج رصدي آنها استفاده خواهد شد. علاوه بر آن، به خبرهاي كنگره ي سالانه ي شهاب شناسان كه هر ساله در حوالي ماه نوامبر در يكي از كشورهاي عضو اين سازمان برگزار مي شود، دسترسي داريد و مي توانيد از بخش هايي از مقالات چاپ شده در مجلات ماهانه ي اين سازمان ديدن كنيد.

بارش هاي شهاب با شيوه هاي رصدي گوناگون مانند رصد مريي، رصدهاي راديويي و تصويربرداري ويديويي و همراه با تلسكوپ رصد و بررسي مي شوند كه مي توان هركدام را مورد بحث و بررسي قرار داد. در مجموع بارش هاي شهاب بررسي شده تاكنون به بيش از 50 مورد رسيده است.
اما ببينيم چگونه مي توانيم از داده هاي حاصل از رصدهاي خود اين گونه اطلاعات مفيد را استخراج كنيم. عبور شهاب ها پديده اي فوق العاده سريع و در عين حال پيش بيني ناپذير است؛ بنابراين با از دست دادن حتي يك لحظه در يك بارش شهاب، شايد از ديدن زيباترين شهاب آن بارش محروم شويد. در نتيجه تا مي توانيد بايد از كارهاي اضافه در زمان ثبت بارش بپرهيزيد و اگر مي توانيد براي ثبت مشخصات شهاب ها از فردي ديگر يا يك ضبط صوت كمك بگيريد. براي اين كار، ابتدا بايد در جدولي اطلاعات لازم را دسته بندي كنيد تا در زمان ثبت آنها راحت تر بتوانيد به اصل مطلب بپردازيد. اين جدول مي تواند مشخصات زير را شامل شود:
زمان عبور: شايد مهم ترين پارامتر قابل ثبت باشد كه با دقت كافي و دقيق بودن ساعت مورد استفاده مي توان در حد يك تا دو ثانيه خطا آن را ثبت كرد.
جهت حركت و منطقه ي عبور: با ثبت دقيق جهت حركت و منطقه ي عبور هر شهاب از يك بارش خاص، مي توان در زمان نتيجه گيري در مورد تراكم شهاب ها در بخش معيني از آسمان به خوبي اظهارنظر كرد.
منطقه ي كانون: تشخيص اين كه آيا شهاب مشاهده شده در زمره ي شهاب هاي بارش مد نظر بوده است يا نه، با ادامه دادن عكس مسير شهاب ها ممكن مي شود كه مشخص مي كند شهاب ديده شده عضو كداميك از بارش هاي ممكن در هر زمان از سال است.

رنگ: در زمان عبور، نخستين مشخصه ي شهاب، كه جلب نظر مي كند، رنگ آن است و مي تواند بسته به جنس سنگ يا عناصر يونيزه شده در جو زمين به رنگ هاي سفيد، آبي، زرد، سبز يا قرمز باشد.
قدر: نورانيت شهاب ها نيز درست مانند ستارگان با مقياس قدر تعريف مي شود و هرچقدر پرنورتر باشد قدر آن عددي كوچك تر و حتي منفي، و براي آذرگوي ها4- يا كمتر است. البته شهاب هاي نزديك افق، بر اثر آلودگي هاي جوي يا غلظت بيشتر جو در اين راستاها، كم نورتر از آنچه كه هستند ديده مي شوند و قدرشان در هنگام ثبت بايد تصحيح شود. بدين منظور در ارتفاع حدود 30 درجه يك قدر و پايين تر از 20 درجه تا لب افق، بسته به پاكي افق ها، بين 2 تا 3 قدر بايد از قدر ظاهري شهاب ديده شده كاسته شود.
طول رد (در صورت ايجاد شدن رد): به طول مسير زاويه اي گفته مي شود كه شهاب قبل از خاموش شدن در آسمان طي مي كند و برحسب درجه بيان مي شود. براي پي بردن به طول رد مي توانيد از قياس هاي ستاره اي استفاده كنيد و اندازه ي مسير شهاب ها را با فاصله ي زاويه اي ميان ستارگان بسنجيد.
مدت دوام رد: در اين مورد شما بايد مدت زماني كه شهاب در جو زمين روشن بوده را ثبت كنيد كه، در اغلب موارد، فقط كسري از ثانيه و در اين شرايط ثبت دقيق آن بسيار مشكل است. بنابراين اين پارامتر فقط براي شهاب هاي كم سرعت ارزش علمي دارد. در شهاب باران هاي پرسرعت، از نوعي وسيله ي دقيق استفاده مي شود كه در آن با روش منقطع كردن مسير شهاب روي فيلم عكاسي، و شمارش تعداد خط ها مي توان مدت دقيق دوام رد شهاب را به دست آورد.
مدت دوام دود: اگر شهاب عبوري سرعت كافي و اندازه اي مناسب داشته باشد، درست پس از خاموش شدن مي توانيد دود حاصل از سوختن آن راف در تمام يا دست كم در بخشي از مسير آن، ببينيد كه از لحاظ زماني بين چند ثانيه تا چند دقيقه، ممكن است باقي بماند.
براي ثبت دقيق يك شهاب باران، نياز به در نظر گرفتن پارامترهاي گوناگوني است. در اغلب بارش هاي كم شمار و بارش هايي كه ZHR آنها (تعداد متوسط شهاب در ساعت) حداكثر به 20 تا 30 شهاب در ساعت مي رسد، فرصت براي رصدگر به طور كامل فراهم است تا او بتواند تمامي مشخصات شهاب ها را ثبت كند و نمودارهاي گوناگوني از اين اطلاعات استخراج كند. برخي از اين نمودارها عبارتند از، نمودار ستوني رنگ شهاب ها كه مي تواند در بازه هاي زماني جداگانه رسم شود؛ نمودار دايره اي پراكندگي شهاب ها كه در زواياي مختلف و طبق درجه بندي سمت روي افق مدرج مي شود و شعاع هر قطاع نمايش دهنده ي تعداد شهاب ها در آن راستاست؛ و ديگر نمودارهاي ستوني مانند فراواني شهاب ها در صور فلكي گوناگون؛ يا نمودار قدر و ديگر پارامترها مانند طول، مدت دوام، اثر دود يا ميزان ابري بودن آسمان.
برخي از اين نمودارها معمولاً دست به دست يكديگر مي دهند تا اصلي ترين نمودار قابل ثبت را، كه ميزان ZHR براي زمان هاي پيوسته و بازه هاي مختلف است، به دست بدهند. اين نمودار به خوبي نشان دهنده ي شدت بارش است كه در صورت بروز قله هاي تيز و ناگهاني، نشان دهنده ي توده اي بودن بارش است و برعكس، اگر به آرامي به قله ي اصلي برسد و سپس به تدريج فرو نشيند، حاكي از تراكم ثابت خرده سنگ ها در طول مدار دنباله دار اوليه است.
اما در جريان ثبت داده ها، گاهي اوقات پيش مي آيد كه ديگر رصدگر و حتي رصدگران تشكيل دهنده ي گروه نيز (كه كل آسمان را ميان خود به چند بخش بدون اشتراك تقسيم مي كنند يا هر فرد به تنهايي در كل ميدان ديد خود رصدهايش را ثبت مي كند) قادر به ثبت تمام جزييات رصد نيستند؛ حتي با داشتن ضبط صوت و وجود فردي كه كارش فقط ثبت اطلاعات باشد. در اين شرايط، بايد برخي از جزييات را فداي كليات بارش كرد و مستقيم به سراغ نمودار اصلي ZHR برحسب زمان رفت. براي اين كار بايد در طول بازه هاي رصدي مستمر يا گسسته، كه بسته به ميزان پيش بيني شده ي ZHR ممكن است بين 5 تا 30 دقيقه تغيير كند، فقط برخي از پارامترهاي لازم براي محاسبه ي ZHR را يادداشت كنيد. در بارش هايي مانند برساوشي و جوزايي، با ZHR بيشتر از 100 شهاب در هر ساعت، بهتر است بازه هاي زماني تا 10 دقيقه يا در شرايط بحراني تا 5 دقيقه كاهش يابند. اما براي بارش هاي كم شمارتر، با ZHR كمتر از 50 تا60 شهاب در هر ساعت، اين بازه ها بين 15 تا 30 دقيقه اختيار مي شوند. در طرف مقابل، براي مثال در سال هايي كه بارش شهاب اسدي به اوج خود مي رسد، حداكثر زمان يك بازه بايد 5 دقيقه باشد و البته در زمان هاي نزديك به اوج شايد عاقلانه ترين كار دست كشيدن از ثبت پيوسته و تنها لذت بردن از اين پديده ي زيبا و جذاب باشد. پارامترهاي مهم يادشده عبارتند از:

تعداد شهاب ها در بازه هاي مختلف [N]:
 

در هر بازه، بايد تعداد شهاب ها را به دقت شمارش كرد. منظور از دقت در اينجا متمايز كردن شهاب هاي غيربارشي از بارش شهاب موردنظر است؛ بدين معني كه هر رصدگر در محدوه ي خود بايد در زمان هاي مختلف، كه كانون از افق ارتفاع مي گيرد، قدرت تشخيص شهاب هاي آن بارش را داشته باشد.

حد قدر آسمان [Lm]:
 

مهم ترين پارامتري كه روي تعداد شهاب هاي شمرده شده تأثير مي گذارد، پس از پوشيده شدن آسمان توسط ابرها، حد قدر آسمان شب است. اين عدد مثبت هرچه بزرگ تر باشد نشان دهنده ي آسمان تاريك تري است. معمولاً حد قدر آسمان تاريك ترين نقاط زمين حدود 5/6+ است بدين معني كه كم نورترين ستاره ي قابل مشاهده در آسمان با چشم برهنه در آن محل قدر 5/6+ دارد. از آنجا كه تعداد شهاب هاي با يك قدر بالاتر معمولاً چند برابر بيشتر از تعداد شهاب هاي با قدر پايين تر و پرنورتر است، اختلاف حتي نيم قدر در ميزان حد قدر آسمان نيز باعث تفاوت چشمگيري در تعداد شهاب هاي شمرده شده و در ادامه محاسبه ي ZHR بارش مي شود. طبيعي است كه هرچه حد قدر آسمان شب بالاتر باشد، شهاب هاي كم نورتر بيشتري را مي توان ديد.
براي يافتن مقدار دقيق اين پارامتر، دو راه كلي وجود دارد: يكي آنكه قدر كم نورترين ستاره ي بالاي سرتان را از روي نقشه بخوانيد و آن را معادل حد قدر كل آسمان بگيريد و ديگر آنكه تعداد ستارگان قابل رصد در بخش هاي خاصي از آسمان هر فصل را بشماريد و با تطبيق دادن با جداول مربوطه به مقدار موردنظر برسيد. بهترين مركز براي مشاهده ي اين مناطق خاص در آسمان و جدول هاي اشاره شده، پايگاه اينترنتي www.seds.org/billa/im/rjm.html است كه شامل 30 مكان مختلف براي قدرسنجي از آسمان مي شود (روش هاي تعين حد قدر در نجوم شماره ي 115 به طور كامل شرح داده شده است).

زمان مؤثر هر بازه ي رصدي [Teff]:
 

به زماني گفته مي شود كه در آن به ثبت مشخصات كامل شهاب ها جهت محاسبه ي ZHR مي پردازيم. پس از اتمام هر بازه و با شروع بازه ي بعدي، تمامي اطلاعات از نو بايد ثبت شوند.

ميزان پوشيده بودن آسمان [C]:
 

اين پارامتر، كه به صورت كسري از يك بيان مي شود، ميزان ابري بودن آسمان يا پوشيده بودن آن به هر نحوي را نشان مي دهد. براي مثال، اگر نيمي از آسمان در طول بازه ي رصدي با ابرهاي ضخيمي پوشيده شده باشد، عدد 5/0 براي اين پارامتر درنظر گرفته مي شود. البته پوشيده بودن افق يا بخشي از آسمان با موانع طبيعي، اعم از كوه ها و صخره ها نيز در اين مورد بايد منظور شوند و بايد ديد چه مقدار از كل آسمان با اين موانع يا ابرها گرفته شده است زيرا هرچه مقدار پوشيدگي آسمان كمتر باشد، احتمال مشاهدهي شهاب ها بالاتر مي رود.
گرفتن محل كانون از افق شرقي، ارتفاع آن نيز بالاتر مي رود يا گاهي پيش از طلوع خورشيد اين ارتفاع ممكن است نسبت به افق غربي كاهش يابد. در اين شرايط مقدار ميانگين اين ارتفاع در طول هر بازه براي ما اهميت پيدا مي كند؛ زيرا هرچه ارتفاع كانون افزايش يابد بارش در شرايط مطلوب تري قرار مي گيرد و شهاب هاي بيشتري قابل رصد مي شوند.

شاخص پراكندگي جمعيت [r]:
 

اين پارامتر نشان دهنده ي نسبت تعداد شهاب هاي يك قدر بالاتر به تعداد آنها در يك قدر پايين تر است، كه براي هر بارش تقريباً مقدار ثابتي است اما در سال هاي مختلف ممكن است كمي تغييرات داشته باشد. اين عدد مقداري بين 8/1 تا 4/3 دارد اما در اندازه گيري هاي اوليه شايد حتي كوچك تر از يك محاسبه شود. مشكل اينجاست كه به علت پرنورتر بودن شهاب هاي يك قدر پايين تر احتمال مشاهده ي آنها نيز بيشتر مي شود كه بايد در محاسبات مورد نظر منظور شود. با وارد كردن تابع احتمال مشاهده ي شهاب ها، كه در قدرهاي گوناگون مقادير مختلفي به خود مي گيرد، ديگر نسبت احتمال ها به مقدار قدر وابستگي ندارد. براي محاسبه ي شاخص پراكندگي جمعيت بايد از اين رابطه استفاده كنيد:

كه در آن N[m] تعداد شهاب هاي مشاهده شده در قدر m، و P[m] احتمال مشاهده ي شهاب ها در همان قدر است. همچنين در جدول زير مي توانيد احتمال مشاهده ي شهاب ها در قدرهاي مختلف را براي رصدگري با چشمان سالم مشاهده كنيد:

 

حالا با اين داده ها و با استفاده از اطلاعات ثبت شده در طول رصد خود و همچنين با استفاده از نمودار تعداد شهاب ها در قدرهاي مختلف مي توانيد مقدار شاخص پراكندگي جمعيت را به دست آوريد. اين مشخصه، كه براي هر بارش خاص مقدار معيني دارد، در ستون قبل از ZHR در جدول ارائه شده در آخر متن آورده شده است.
در نهايت نيز با استفاده از تمام اين داده هاي ثبت شده مي توانيد به محاسبه ي تعداد واقعي شهاب ها در طول يك ساعت، اما در بازه ي رصدي مربوط، بپردازيد كه در آن از فرمول زير استفاده مي شود:

در اين رابطه، هر 6 پارامتر بررسي شده در بالا كاربرد دارد تا بتوان نمودار درستي از تعداد شهاب ها در ساعت بر حسب زمان- كه معمولاً با مقدار طول دايره البروجي آن نمايش داده مي شود- رسم كرد. در زير نمونه اي از اين نمودار را، كه برحسب روزهاي سال زمان بندي شده است، ملاحظه مي كنيد كه مربوط به بارش شهاب اسدي در سال هاي گذشته است.
در پايان كار نيز مي توانيد اطلاعات خود را به مراكز معتبر جهان، از جمله پايگاه سازمان بين المللي شهاب با نشاني پست الكترونيك visual@imo.net ارسال كنيد.

ده نكته ي مفيد در رصد و ثبت بارش هاي شهاب:
 

1- بهترين مكان ها براي رصد و ثبت بارش هاي شهاب دشت ها يا نواحي تاريك كويري با افق هاي كاملاً باز و پاك با آسمان شفاف اند كه در ايران برخي از كاروانسراها، مانند كاروانسراي سنگي قصر بهرام در پارك ملي كوير يا كاروانسراي مرنجاب در كوير مركزي، از اين نظر بسيار مناسب اند. بهترين شب ها براي رصد نيز شب هايي است كه ماه اصلاً در آسمان نباشد يا هلال باريكي داشته باشد. اما، از آنجا كه اوج بارش ها در زمان خاصي اتفاق مي افتد، برخي اوقات مجبوريد در شب هاي روشن با نور ماه رصد كنيد كه در اين صورت بايد بر حسب ارتفاع ماه از افق هر از چند گاهي حد قدر آسمان را بسنجيد. همچنين، همواره در ساعات بامدادي كه نسيم خنك سحري و بادهاي سرد شروع به وزيدن مي كنند، بايد مجدداً تاريكي آسمان خود را بسنجيد.
2- براي ثبت هاي بلندمدت، حتماً لباس گرم و بلند براي جلوگيري از سرماي هوا و حشرات گزنده، زيرانداز، دفترچه ي يادداشت، چراغ قوه ي نور قرمز، ساعت، و ترجيحاً مداد پررنگ همراه داشته باشيد زيرا اغلب خودكارها و روان نويس ها در سرماي زياد خشك مي شوند و بريده بريده مي نويسند. بارها اتفاق افتاده كه پس از طلوع خورشيد، به جاي اثر خودكار روي كاغذ، تنها از روي فرورفتگي هاي كاغذ مجبور به خواندن اطلاعات ثبت شده شده ايم.
3- شهاب ها، بسته به سرعتشان و ميزان نزديكي به مركز توده ي برخوردي به جو زمين، در فواصل مختلفي از كانون بارش ديده مي شوند. اما بيشتر آنها در نواري بين 30 تا 40 درجه اي محدوده ي كانون بارش مي درخشند. بنابراين، هرگز فقط به كانون بارش خيره نشويد و نواحي دورتر را مركز ميدان ديد خود قرار دهيد. البته حواستان به كانون نيز باشد زيرا به ويژه در بارش هاي پرشمار، گاهي شهاب ها درست به سمت شما مي آيند كه در اين حالت مانند نقطه اي در كانون بارش مي درخشند.
4- در رصدهاي گروهي، كا عمدتاً با هدف رسيدن به نمودار ZHR صورت مي گيرد، اهمال و خواب آلودگي حتي يكي از رصدگران نيز كار دست كل گروه مي دهد و مي تواند در نمودار نهايي حفره يا قله اي فاحش در همان بازه ايجاد كند كه ارزش علمي كل رصد را زير سئوال مي برد. بنابراين قبل از رصد جدي حتماً استراحت كافي داشته باشيد.
5- اگر براي فهميدن كانوني بودن يك شهاب دچار مشكل شديد يا كانون اصلي با كانون ديگر بارش ها در راستاي عكس حركت شهابي قرار گرفت، از سرعت آن شهاب كمك بگيريد و سرعت آن را با سرعت ساير شهاب هاي آن بارش مقايسه كنيد كه در اغلب اوقات راهگشاي شماست. اگر شهاب ها سرعت يكساني داشته باشند، شهاب موردنظر را مي توان عضوي از بارش مورد بررسي دانست.
6- در بارش هاي با تعداد زياد يا در زمان اوج بارش هاي معمولي، گاه اتفاق مي افتد كه دو شهاب، همزمان، اما در راستاهاي مختلف ظهور مي كنند كه صحنه اي زيبا و به يادماندني مي سازند و براي شناسايي جاي دقيق كانون بسيار مناسب اند.
7- اگر قصد شمردن شهاب ها، تا آخرين ساعات بامداد را داريد، تا ميانه ي زمان اذان صبح و طلوع خورشيد به كارتان ادامه دهيد، زيرا شهاب هاي پرنور و آذرگوي ها حتي در روشنايي سپيده دم نيز قابل مشاهده اند. البته بايد در محاسبات خود حد قدر آسمان را به سرعت كاهش دهيد.
8- با بالا آمدن صورت فلكي ميان كانون بارش از افق شرقي و افزايش ارتفاع آن در ساعات بامدادي، حواستان به منطقه ي زير كانون باشد زيرا اغلب شهاب هاي آن منطقه در نزديكي افق رنگ مي بازند و شمرده نمي شوند.
9- در صورت ابري شدن كامل آسمان، اين شرايط ردر فرمول محاسباتي خود به دو طريق مي توانيد وارد كنيد. در اين صورت يا بايد زمان مفيد و موثر آن بازه را تا لحظه ي كاملاً ابري شدن آسمان جاي گذاري كنيد، يا بايد زمان را به طور كامل درنظر بگيريد و پوشيده شدن آسمان را در مقدار ميانگين C در طول بازه لحاظ كنيد كه شيوه ي دوم پيشنهاد مي شود.
10- تاثيرگذارترين پارامتر در فرمول محاسبه ي ZHR شاخص پراكندگي جمعيت است. بنابراين در محاسبه يا جاي گذاري آن نهايت دقت لازم را به كار ببنديد.
لذت يك شب رصدي خوب و پرهيجان با بارشي پرشمار از شهاب ها را، در حالي كه ساعت ها روي نيم گنبدهاي يكي از كاروانسراهاي ايران در دل كوير دست نخورده دراز كشيده و شايد از شدت سرما پاهايتان بي حركت و بي حس شده، هرگز از ياد نخواهيد برد. البته مي توانيد با يك شبانه روز صبر و زحمت و انجام برخي محاسبات و ريزبيني هاي ساده اين رصد خاطره انگيز را در كنار دوستان فعالتان ارزش علمي خاصي ببخشيد.

جدول اطلاعات كامل بارش هاي شهاب سالانه ي معروف
 

در اين جدول ابتدا نام كامل و اختصاري بارش شهاب را (به فارسي و لاتين) مشاهده مي كنيد و سپس بازه ي فعاليت و روزي كه آن بارش بيشترين فعاليت را دارد ديده مي شود. همچنين زاويه ي طول خورشيدي، بعد و ميل كانون بارش در زمان بيشينه ي فعاليت آورده شده و در نهايت به ترتيب سرعت حركت ذرات سازنده ي شهاب، شاخص پراكندگي جمعيت، و سرعت ساعتي سمت الراسي- تعداد شهاب ديده شده در يك ساعت در زمان اوج بارش- نوشته شده است.

شرح جدول (اطلاعات كامل بارش ها):
 

در ستون هاي ابتدايي، نام كامل هر بارش را مشاهده مي كنيد كه شامل نام كامل لاتين- برگرفته از صورت فلكي مكان كانون- و نام معادل فارسي آن است. در نام گذاري بارش ها گاهي اتفاق مي افتد كه دو كانون از دو بارش گوناگون، در دو زمان مجزا، در يك صورت فلكي مي افتند. در اين حالت، به سراغ ستاره ها مي روند و به ابتداي نام آن صورت فلكي، نماد نزديك ترين ستاره به محل دقيق كانون را نيز اضافه مي كنند. براي مثال، دو بارش اتا- دلوي و دلتا- دلوي شامل كانون هايي در صورت فلكي دلو هستند با اين تفاوت كه كانون يكي از آنها به چهارمين و ديگري به هفتمين ستاره ي پرنور اين صورت فلكي نزديك است كه بر طبق نام گذاري ستارگان به ترتيب نورانيت آنها و متناظر با ترتيب حروف يوناني به ترتيب دلتا و اتا نام گرفته اند. گاهي نيز نام ماهي را كه بارش در آن اتفاق مي افتد در ابتداي نام صورت فلكي مي آورند. از آنجا كه نام كامل اين بارش ها طولاني مي شود، براي اختصار براي هريك نامي اختصاري و سه حرفي را نيز درنظر مي گيرند.

در ادامه، بازه ي فعاليت هر يك از بارش ها نوشته شده كه، برحسب عرض توده ي برخوردي ذرات و راستاي برخورد مدار زمين با مدار دنباله دارها، ممكن است از چند روز تا حداكثر يكي دو ماه زمان ببرد. سپس در ستون بعدي زمان اوج اين فعاليت ها ديده مي شود كه لزوماً نبايد درست در ميانه ي بازه ي فعاليت قرار گرفته باشد و ممكن است، برحسب شرايط، به يكي از دو سر بازه ي فعاليت نزديك تر شود.
در ستون بعدي، زمان اوج بارش برحسب طول دايره البروجي خورشيد ديده مي شود كه مي تواند بين صفر تا 360 درجه تغيير كند. خورشيد در طول يك سال در آسمان ناظران زميني به طور ظاهري در پس زمينه ي ستارگان آسمان، كه ثابت در نظر گرفته مي شوند، يك دور كامل مي زند و پس از يك سال شمسي در همان مكان ابتدايي قرار مي گيرد. در طول اين دور كامل 360 درجه اي، خورشيد در هر زمان خاص از سال، در زاويه ي معيني نسبت به مكان قرارگيري اش در زمان تحويل سال واقع مي شود، كه مقدار آن مي تواند نشان دهنده ي زمان گذشته از آغاز سال باشد. در زمان آغاز سال شمسي، خورشيد از نصف النهار خاصي در آسمان مي گذرد كه مبدأ طول دايره البروجي و بعد سماوي است. در بارش هاي شهاب نيز از همين مقياس براي نشان دادن زمان استفاده مي شود. البته زمان هاي ارائه شده در اين جدول براي زمان اوج هر بارش، به علت تاثير گرانش سيارات بزرگ روي مدار دنباله دارها، به طور سالانه كمي دستخوش تغيير مي شوند و در حالت كلي ثابت نيستند. براي دسترسي به پيش بيني رصدگراني كه در اين زمينه فعاليت هاي جدي مي كنند، بايد هر سال به مراجع معتبري مانند پايگاه اينترنتي سازمان بين المللي شهاب مراجعه كنيد كه اطلاعات كاملي در مورد بارش هاي سالانه و چگونگي رصد اين پديده دارد. در اين پايگاه، در بخشي جداگانه مي توانيد تقويم بارش هاي هر سال را با زمان هاي دقيق پيش بيني شده براي اوج هر بارش مشاهده كنيد.
در ستون هاي بعدي، مي توانيد مختصات كانون هر بارش را در زمان بيشترين فعاليت ببينيد كه بر حسب مختصات بعد و ميل آورده شده است. از آنجا كه بازه ي فعاليت تمامي بارش هاي شهاب مدت زمان زيادي به طول مي انجامد، نقطه ي كانون هر بارش در زمينه ي آسمان در روزهاي مختلف ثابت نخواهد ماند؛ زيرا در طول اين زمان، زمين در مدارش به دور خورشيد چند درجه اي جابه جا مي شود و جهت و مكان برخورد آن با توده ي باقي مانده از دنباله دارها نيز در آسمان به ميزان چند درجه حركت مي كند.
در ستون بعد مي توانيد سرعت برخورد ذرات هر يك از بارش ها را با جو زمين ببينيد كه بين 18 تا 71 كيلومتر در ثانيه است. اين تفاوت به علت راستاي حركت سنگ ها درون مدار خود، و جهت برخورد زمين با هر يك از اين توده هاست كه در حالات گوناگون مي تواند سرعت هاي مختلف را رقم بزند. سرعت زمين در گردش به دور خورشيد در حالت متوسط حدود 30 كيلومتر بر ثانيه است. از طرف ديگر سرعت ذرات به جامانده از دنباله دارها نيز در اطراف مدار زمين، در حدود 42 كيلومتر بر ثانيه است. در نتيجه سرعت اين ذرات در هنگام برخورد با زمين از لحاظ تئوري مي تواند بين 12 كيلومتر در ثانيه- در حالت برخورد هم جهت- تا 72 كيلومتر در ثانيه- در زمان برخورد سر به سر- تغيير كند.
سرانجام در آخرين ستون نيز مي توانيد تعداد شهاب هاي ديده شده در يك ساعت در بهترين شرايط رصدي را مشاهده كنيد. اين عدد در سال هاي مختلف كاملاً متغير است، به طوري كه در سال هاي پس از عبور مجدد دنباله دار مولد بارش، به بيشترين مقدار خود مي رسد. در چنين سال هايي ذرات درون مدار دنباله دار تجديد شده، و چگالي آنها به طور متوسط پس از چند ده سال چند برابر خواهد شد. با عبور از اين چند سال و فاصله گرفتن از زمان عبور مجدد دنباله دار، تعداد شهاب هاي ديده شده در هر سال به تدريج كاهش يافته و درست در سال هاي قبل از عبور بعدي، به كمترين ميزان خود مي رسد. براي مثال دوره ي تناوب دنباله دار تمپل- تاتل منشأ بارش اسدي، 33 سال است كه آخرين گذر آن از كنار خورشيد و زمين در سال 1377/1998 اتفاق افتاد. حجم عظيمي از ذرات پخش شده توسط اين دنباله دار در سال بعد، يعني سال 1378/1999 در برخورد با زمين يكي از زيباترين پديده هاي نجومي در خاطرات انسان هاي عصر حاضر را رقم زد. داده هاي تحليل شده ي رصدي حاكي از اين بود كه در زمان اوج بارش در هر ساعت تا 4000 شهاب ديده مي شده است. اما با گذشت چند سال از عبور اين دنباله دار، در بارش سال 1383/2004 اين تعداد تا 200 شهاب در ساعت پايين آمده بود و در بارش سال 1385/2006 نيز مقدار ZHR به ميزان عادي زير 100 شهاب در ساعت رسيد.
منابع:
وبگاه هاي www.imo.net/calendar
www.imo.net/meteorscience
كتاب هاي
- Fundamental Astronomy (Springer, 2004)
- National Geographic Encyclopedia of Space (National Geographic Press, 2005)
- Impact, the Threat of Comets and Astroids (Oxford University Press, 1996)
«رصد و ثبت بارش هاي شهاب، نجوم» 119
نشريه نجوم،شماره187