در نجوم واژه های جالب زیادی وجود دارد مثل سال نوری، سیاره، کهکشان، سحابی، سیاه چاله، ابرنواختر، سحابی سیاره ای و غیره. اما برای فهم آنها و حرکاتشان ستاره شناسان از اصطلاحات فیزیک و ریاضی استفاده می کنند. برای مثال واژه سرعت» (velocity) را به کار می بریم تا درباره این که یک شیء چقدر تند حرکت می کند صحبت کنیم.

اصطلاح شتاب» (acceleration) که از فیزیک گرفته شده (همان طور که واژه سرعت هم از فیزیک می آید)، به نرخ تغییر سرعت حرکت یک شیء در طول زمان اشاره دارد. درباره نحوه شروع به حرکت یک خودرو فکر کنید. در شروع به آرامی حرکت می کنید، اما در مسیر طولانی سرعت می گیرید (یا به خودرو شتاب می بخشید).

دو اصطلاح دیگر که در علوم مورد استفاده قرار می گیرد چرخش (rotation) وحرکت انتقالی یا گردشی (revolution) هستند. این دو واژه یکسان معنی نمی دهند، اما حرکاتی که اشیا انجام می دهند را توصیف می کنند. در واقع، این واژه ها منحصر به علم نجوم هم نیستند. هر دو واژه جنبه های مهمی از ریاضیات، به ویژه هندسه و همچنین فیزیک و شیمی هستند. بنابراین، دانستن آنچه معنی می دهند و تفاوت بین این دو، از جنبه آموزشی مهم است.

چرخش (rotation)

تعریف دقیق چرخش، حرکت دایره ای یک شیء حول یک نقطه در فضا است. حتی اگر تا به حال هندسه مطالعه نکرده اید، باز هم احتمالاً درباره این نوع حرکت چیزهایی می دانید. نقطه ای را روی یک تکه کاغذ تصور کنید. اگر کاغذ را بچرخانید در حالی که آن را بر روی میز قرار داده اید، در اصل هر نقطه روی تکه کاغذ را حول نقطه مرکزی می چرخانید.

اگر همان نقطه را بر روی یک توپ رسم کنید و توپ را حول نقطه بچرخانید درواقع بقیه توپ را حول آن نقطه می چرخانید.

در بحث انواع اشیاء در نجوم، اصطلاح چرخش برای شیئی که حول یک محور می چرخد به کار می رود. چرخ و فلک را تصور کنید. چرخ و فلک حول قطب مرکز می چرخد، که محور است.

زمین هم به همین ترتیب حول محورش می چرخد. در واقع، بسیاری از اجرام آسمانی هم همین گونه هستند. هنگامی که محور چرخشی از میان شیء عبور می کند به حرکت آن اسپین (spin) گفته می شود. واژه اسپین در ستاره شناسی، برای حرکت بسیاری از اشیاء - ستارگان، سیارات، ستاره های نوترونی، تپ اخترها و غیره روی محورشان به کار می رود.

حرکت انتقالی یا گردشی (revolution)

البته لازم نیست که محور چرخشی حتماً از میان شیء عبور کند. در برخی از موارد محور چرخشی در خارج از جسم است.

وقتی این اتفاق رخ می دهد، ما شیئی داریم که حول محور چرخشی حرکت انتقالی دارد. نمونه های حرکت انتقالی، یک توپ در انتهای یک نخ است یا یک سیاره که حول یک ستاره حرکت می کند. اما در مورد سیاراتی که حول ستاره ها حرکت انتقالی دارند، حرکت معمولاً حرکت مداری (orbit) نامیده می شود.

سیستم زمین- خورشید

از آن جایی که نجوم اغلب به چند شیء در حال حرکت می پردازد، همه چیز پیچیده تر می شود. در برخی از سیستم ها چند محور چرخشی وجود دارد. یکی از نمونه های نجوم کلاسیک، سیستم زمین- خورشید است. هم خورشید و هم زمین به صورت جداگانه می چرخند، اما زمین به طور خاص تر در مداری به دور خورشید می گردد.

برای ساده تر کردن کارها، فقط به واژه اسپین به صورت حرکتی که شیئی روی محورش انجام می دهد فکر کنید. البته اگر بخواهید می توانید بگویید که این شیء حول محورش می چرخد.

حرکت مداری، حرکت یک شیء حول یکی دیگر است. ما می بینیم که زمین حرکت مداری به دور خورشید دارد. ماه در مداری حول زمین می گردد. خورشید در مرکز کهکشان راه شیری در مداری می گردد. این احتمال وجود دارد که کهکشان راه شیری هم در گروه محلی در حال حرکت مداری به دور جرم دیگری باشد.

اغلب می شنوید که گفته می شود زمین به دور خورشید حرکت انتقالی دارد. این واژه می تواند توصیف دقیقی از همان حرکت مداری حول خورشید» باشد. حرکت مداری کمی دقیق تر است و حرکتی است که می تواند با استفاده از جرم و گرانش و فاصله بین اجسامی که در حال حرکت مداری هستند محاسبه شود.

همچنین اغلب می شنوید که افراد به مدت زمانی که برای یک سیاره لازم است تا مدارش حول خورشید را کامل کند، حرکت انتقالی می گویند که قدیم ترها به کار می رفت و کاملاً درست است.

وقتی که بیگ بنگ رخ داد و جهان به وجود آمد، جهان عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده بود.

هیدروژن و هلیوم سبک ترین عناصر جدول تناوبی هستند. عناصر سنگین تر - از کربن موجود در بدنمان گرفته تا اکسیژنی که تنفس می کنیم بعداً در اثر واکنش ها و هجوشی هسته ای در هسته ستارگان تشکیل شدند. اما سنگین ترین عنصری که یک ستاره می تواند بسازد آهن است – که عدد آن در جدول تناوبی 26 است.

با این حساب عناصر سنگین تر جدول تناوبی چگونه تشکیل شدند؟

یک نظریه در زمینه ایجاد عناصر سنگین تر، انفجار ابرنواختری است. انفجار ابرنواختر وقتی به وقوع می پیوندد که ستاره های عظیم سوختشان تمام می شود و می میرند.

اما انفجار ابرنواختری هم برای توضیح نحوه به وجود آمدن عناصر سنگین کافی نیست و مواد تولید شده توسط آنها، تنها علت وجودی نیمی از عناصر سنگین جهان را توضیح می دهد.

نظریه دیگر در زمینه ایجاد عناصر سنگین ادغام ستاره های نوترونی بود.

حالا به لطف مشاهداتی که از طریق تلسکوپ انجام شده این موضوع اثبات شده.

به این ترتیب دانشمندان منبع دست کم نیمی از طلا، پلاتین، سرب و دیگر عناصر سنگین کیهان را پیدا کرده اند.

در نتیجه طلایی که ما استفاده می کنیم احتمالاً از ادغام ستاره های نوترونی در بخشی از کهکشانمان به وجود آمده است. این اتفاق هم پنج میلیارد سال پیش و قبل از این که خورشید ما متولد شود رخ داده است.

چنان که می دانیم ستاره های دنباله دار، شهاب ها و سیارک ها اجرامی داخل فضا هستند. ستاره های دنباله دار به صورت نورهای درخشانی در فضا ظاهر می شوند و بدون تلسکوپ دیده نمی شوند. شهاب ها شبیه نوارهای باریکی در آسمان شب ظاهر می شوند. آنها را می توان با چشم غیرمسلح دید. سیارک ها توده هایی سنگی هستند که به دور خورشید می گردند. اندازه آنها در حدود 3 مایل (5 کیلومتر) است.

ستاره های دنباله دار که در قسمت های خارجی تر منظومه شمسی هستند بسیار کوچک تر از آنند که از زمین دیده شوند. یک ستاره دنباله دار شبیه یک گلوله برف بزرگ کثیف است. ستاره دنباله دار یک هسته یخی دارد که با لایه ای از گرد و غبار تیره پوشیده شده است. هسته ستاره دنباله دار بیشتر از آب و گازهای منجمد و مخلوط شده با ذراتی از سنگ و ف است.

وقتی که ستاره دنباله دار به خورشید نزدیک می شود یخ آن ذوب می شود. این یخ به یک گاز تبدیل می شود. ذرات گرد و غبار نیز در داخل ابری به نام کُما (coma) حول هسته گسترش می یابند. خورشید باعث می شود که این گردوغبار شعله ور باشد. طول کمای یک ستاره دنباله دار به طور متوسط ​​60 هزار مایل (96 هزار کیلومتر) است، اما بسیار نازک است. تشعشعات و باد خورشیدی، گازها را از کما دور می کند و این گازها یک دم راست و مستقیم تشکیل می دهند. دم می تواند رشد کند به طوری که طول آن ممکن است به نود میلیون مایل (145 میلیون کیلومتر) برسد.

مدار بیشتر ستاره های دنباله دار بیضی شکل است. ستاره های دنباله دار کوتاه دوره، کمتر از دویست سال طول می کشد تا حول خورشید بگردند. ستاره دنباله دار هالی هر 76 سال باز می گردد. ستاره دنباله داری که کوتاه ترین طول دوره حرکت به دوره خورشید را دارد ستاره دنباله دار انکه (Encke) است. این ستاره دنباله دار هر 3.3 سال یک بار به دور خورشید می گردد. بیشتر ستاره های دنباله دار هنگامی که به خورشید نزدیک می شوند روشن تر می شوند. ستاره های دنباله دار روشن تنها یک بار یا دو بار در یک قرن در آسمان قابل مشاهده اند، اما برای مدت زمانی طولانی دیده می شوند.

شهاب ها هر شب در آسمان جلوه می کنند. شهاب ها وقتی به شکل شهاب سنگ درمی آیند که به میان جو زمین کشیده می شوند. در این شرایط اصطکاک ایجاد شده بر اثر مالش ذرات هوا به شهاب ها باعث می شود به رنگ قرمز تند دیده شوند. شهاب ها فقط چند ثانیه دوام می آورند. شهاب ها خیلی از ستاره های دنباله دار به زمین نزدیک تر می شوند.

زمین ممکن است از میان مدار یک ستاره دنباله دار عبور کند و به ذرات داخل هسته آن ضربه بزند. این رویداد شهاب باران نامیده می شود. در این شرایط شاید بیش از چند شهاب در یک ساعت قابل مشاهده باشد. اگر شهاب های بیشتری همراه یکدیگر باشند، این رویداد توفان شهاب نامیده می شود.

سیارک ها بزرگ ترین سنگ های فضایی هستند. بیشتر آنها اطراف خورشید بین مدارهای مریخ و مشتری قرار دارند. منطقه ای که سیارک ها در آن واقع شده اند، منطقه سیارکی نامیده می شود. بیش از سه هزار سیارک شناخته شده وجود دارد. بیشتر آنها تنها چند کیلومترند. سِرِس (Ceres) بزرگترین سیارک است. این سیارک ششصد مایل (950 کیلومتر) است.

گاهی اوقات سیارک ها از منطقه خودشان یعنی منطقه سیارکی خارج می شوند و در مدارهای متفاوتی حرکت می کنند. بیش از بیست و پنج سیارک مداری مشترک با سیاره مشتری دارند. آنها سیارک های تروجان نامیده می شوند. سیارک های آپولوهم مدار زمین به دور خورشید را قطع می کنند و مثل یک ستاره دنباله دار به خورشید نزدیک می شوند.

به طور خلاصه، ستاره های دنباله دار، شهاب ها و سیارک ها سه نوع از مسافران فضایی اند که انسان ها می توانند آنها را ببینند. ستاره های دنباله دار تکه های درخشانی هستند که گاه گاه در آسمان دیده می شوند. سیارک ها توده های سنگی ای هستند که به دور خورشید می گردند. هر دو آنها را تنها می توان با استفاده از تلسکوپ مشاهده کرد. شهاب ها نوارهای نازک نورانی ای هستند که هر شب دیده می شوند. شهاب ها را می توان بدون تلسکوپ مشاهده کرد.