Upande wa kushoto nyota moja ing'aa, na kutoka kwake mawimbi ya rangi husambaa moja baada ya jingine — waridi, samawati ya kijani, zambarau —, kila moja likiwa na ucheleweshaji wake, hivyo miduara haiwahi kupishana sawasawa. Juu yake mawingu mawili ya nyota yanafuka na kubadilisha umbo taratibu, na pembeni nyota humetameta, nyakati zao zikiwa zimechaguliwa zisipimike kwa kipimo kimoja. Kwenye mizani ya chini alama ya samawati hukimbia kutoka kwa nyota na kufika sawasawa kwenye mstari wa mwaka mmoja wa nuru, ambapo mstari wa waridi unaisubiri: huku ndiko kupima kwenyewe — safari ya nuru katika mwaka mmoja, iliyowekwa juu ya rula. Herufi za katikati ni zilezile katika lugha zote; jina la kila lugha liko chini ya bamba.
Kipimo nje ya SI · unajimu · urefu
Mwaka wa nuru, ly
Rula ambayo mistari yake hupimwa na nuru
Kipimo cha urefu · safari ya nuru katika ombwe kwa mwaka mmoja wa Juliani · 9 460 730 472 580 800 m
Neno hili halikubuniwa na wanaanga bali na waandishi wanaorahisisha sayansi, na wataalamu mwanzoni walikunja uso: iliwaonekana haina maana kupima umbali kwa muda, tena kwa mwaka, ambao kila kalenda huuhesabu kwa namna yake. Hata hivyo uwazi ulishinda, kwa sababu sentensi «nuru huchukua miaka minne kufika kwenye nyota iliyo karibu zaidi» huieleweka na yeyote aliyewahi kusubiri barua, ilhali namba ya mamilioni ya mamilioni ya kilomita haiiambii fikira lolote.
Faida ya kipimo hiki ni kwamba pamoja na umbali hutueleza pia umri wa picha. Tunapotazama Proxima, tunaiona kama ilivyokuwa miaka minne na robo iliyopita; na tunapotazama wingu la Andromeda — kama lilivyokuwa wakati duniani hakukuwa bado hata binadamu mmoja wa aina ya leo. Kwa maana hii darubini si kioo cha kukuza kiasi kilivyo mashine inayoonyesha yaliyopita, tena huonyesha sehemu tofauti za anga katika nyakati tofauti kwa wakati mmoja.
Thamani kamili ya kipimo hiki haitoki kwenye upimaji bali kwenye makubaliano mawili: kasi ya nuru katika ombwe imewekwa kama idadi kamili ya mita kwa sekunde, na mwaka unaotumika hapa ni wa Juliani, sawasawa sekunde milioni thelathini na moja, laki tano na elfu hamsini na saba na mia sita. Zidisha kimoja kwa kingine, nawe utapata urefu wa mwaka wa nuru hadi tarakimu ya mwisho, bila shaka yoyote. Shaka huja baadaye, pale rula hii inapowekwa juu ya anga halisi.
Alama ya kimataifa ni herufi ndogo mbili za Kilatini ly, bila nukta na bila nafasi kati yake; kwa Kiswahili huandikwa «mwaka wa nuru», lakini katika majedwali na maandishi ya grafu huwekwa ly hasa, kwa sababu hivyo maandishi husomwa katika nchi yoyote. Vizidisho hutengenezwa kwa viambishi vya kawaida: kly, Mly, Gly — elfu, milioni na bilioni ya miaka ya nuru.
Mwaka wa nuru ni umbali, na kuwepo kwa neno «mwaka» ndani yake hakubadilishi kitu: kusema «tuliruka kwa miaka kumi na miwili ya nuru» hakuna maana kama vile kusema «tulitembea kwa kilomita kumi na mbili kwa saa». Wala usiuchanganye na parseki, ambayo ni ndefu kidogo kuliko miaka mitatu na robo ya nuru, wala na mwaka kama kipindi cha muda: ufafanuzi hutumia mwaka wa Juliani wa siku mia tatu sitini na tano na robo sawasawa, si mwaka wa jua wala wa kalenda.
01 · Ufafanuzi
safari ya nuru katika mwaka mmoja · umri wa picha · muda wa safari ya chomboMwaka wa nuru ni umbali ambao nuru husafiri katika ombwe kwa mwaka mmoja wa Juliani, yaani kwa siku mia tatu sitini na tano na robo, kila moja ikiwa na sekunde elfu themanini na sita na mia nne. Ufafanuzi una vipimo viwili, vyote vimewekwa sawasawa, hivyo pia zao lake ni kamili: hapa hakuna kigezo, hakuna upimaji, hakuna marekebisho — kuna kuzidisha tu kwa namba mbili zilizokubaliwa.
Maneno «katika ombwe» katika ufafanuzi si mapambo. Hewani, kwenye kioo na kwenye gesi iliyo kati ya nyota nuru huenda polepole zaidi, na kama kipimo kingefafanuliwa kwa mwanga halisi, urefu wake ungetegemea sehemu gani ya anga mwanga ulipita. Ombwe la kianga ni karibu kamili, lakini marekebisho kwa ajili ya maada bado huonekana kwenye mawimbi ya redio, ndiyo maana katika ufafanuzi imewekwa kasi ya ombweni hasa.
Undani wa pili ni mwaka upi unachukuliwa. Mwaka wa jua ni mfupi kuliko wa Juliani kwa takriban dakika kumi na moja, mwaka wa kalenda hubadilisha urefu wake mara kwa mara, na mwaka wa nyota ni mrefu zaidi; tofauti hatimaye huwa katika sehemu za milioni, ambayo kwa unajimu si kidogo. Umoja wa Kimataifa wa Unajimu ulichagua mwaka wa Juliani kwa ajili ya udumifu wake: haufungamani na mzunguko wa Dunia wala na safari yake kuzunguka Jua, hivyo haubadiliki kwa wakati.
Mwisho, kipimo hiki kina sifa ambayo mita wala parseki hazina: hutueleza mara moja tumechelewa kiasi gani. Umbali katika miaka ya nuru ndio umri wa picha, na kila ramani ya anga huonekana kuwa ramani ya nyakati tofauti zilizoshonwa kuwa picha moja. Kwa ajili ya sifa hii wataalamu huvumilia kipimo hiki, ingawa katika makala hupendelea parseki: hiyo hutokana moja kwa moja na pembe iliyopimwa, si na muda.
Tunamwona nani na tunamfikia nani
Katika nusu ya juu ya onyesho kitu kimoja hung'aa, na kutoka kwake wimbi huja kwetu: kadiri lilivyo safarini, hatuioni nyota bali yaliyopita yake, na maandishi kando ya kioo cha jicho huonyesha mwaka ambao nuru iliondoka. Kitelezi cha umbali husogeza kitu kutoka ukingo wa Mfumo wa Jua hadi galaksi jirani, na pamoja nacho hubadilika kipindi tunachokitazama. Katika nusu ya chini chombo huruka kuelekea kitu kilekile na kina saa mbili: ya zambarau hubaki Duniani, ya waridi huenda ndani ya chombo. Kitelezi cha pili huongeza kasi ya chombo, na kadiri kinavyokaribia kasi ya nuru, ndivyo visomo vya saa mbili vinavyoachana zaidi — hadi safari ambayo kutoka Duniani huchukua karne hupungua kuwa miaka michache tu kwa wahudumu. Angalia kwamba kwa mpangilio wowote chombo hakiwezi kuipita nuru: alama ya waridi hubaki daima nyuma ya ile ya samawati.
02 · Kubadilisha
umbali · nuru safarini · safari kwa kasi karibu na ya nuruUmbali mmoja katika sura sita
Kichupo cha kwanza hubadilisha umbali uliowekwa kuwa vipimo vingine — kutoka parseki na kipimo cha anga hadi siku za nuru na kilomita za kawaida. Cha pili huonyesha nuru ya nyakati zipi hutufikia kutoka kwa vitu vinavyojulikana. Cha tatu hukokotoa safari: kwa kasi tofauti, miaka mingapi kwa saa ya Dunia na mingapi kwa saa ya chombo.
Kanuni ya kukumbuka: parseki moja ni zaidi kidogo ya miaka mitatu ya nuru, mwaka mmoja wa nuru ni zaidi kidogo ya vipimo elfu sitini na tatu vya anga, na nuru ya Jua hutufikia kwa dakika nane na kitu.
Kipimo chenyewe ni kamili, lakini umbali unaoelezwa kwacho uko mbali na kuwa kamili siku zote: hadi nyota jirani tunaujua kwa usahihi wa sehemu za asilimia, hadi majitu makubwa yang'aayo kwa mtawanyiko wa asilimia kadhaa za makumi, na kwa galaksi za mbali umbali hutegemea pia mfano wa upanuzi uliochaguliwa. Idadi ya miaka ya nuru katika kitabu cha marejeo karibu daima hubeba shaka ambayo maandishi maarufu huiacha.
| Kiasi | Thamani | Maelezo |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Vifaa vya kupima
upimaji kwa leza · setilaiti ya upimaji nyota · Sefeidi · supanovaNgazi ambayo kila kidato chake kinasimama juu ya kilichotangulia
Nafasi pekee ambayo rula ni mwaminifu
Hadi leo mipigo ya leza hupigwa kwenye viakisi vya pembe vilivyoachwa Mwezini, na fotoni zinazorudi hunaswa, moja kwa kila mipigo kadhaa. Umbali hutokana moja kwa moja na muda wa kwenda na kurudi, yaani hupimwa kihalisi kwa sekunde za nuru, na usahihi hufikia sentimita. Njia hii hufanya kazi ndani ya Mfumo wa Jua — mbali zaidi hakuna wa kusimika kiakisi, na rula humwachia nafasi mnyororo wa njia zisizo za moja kwa moja.
Kuyumba badala ya rula
Nyota zilizo karibu zaidi hupimwa kijiometri: kwa nusu mwaka mtazamaji pamoja na Dunia husogea umbali mara mbili ya ule hadi Jua, na nyota ya karibu husogea kidogo ikilinganishwa na zile za mbali. Pembe ya msogeo huo ni sehemu ya sekunde moja ya upinde, na kinyume chake hutoa mara moja umbali kwa parseki, ambao kisha hubadilishwa kuwa miaka ya nuru. Setilaiti ya kisasa ya upimaji nyota imepima hivyo nyota zaidi ya bilioni moja na kusukuma upeo wa njia ya moja kwa moja hadi maelfu kadhaa ya miaka ya nuru.
Nyota inayojitangazia mwangaza wake
Nyota za Sefeidi hupwita, na kipindi cha mpwito wao kimefungamana kwa karibu na mwangaza wao halisi: akikijua kipindi kwa saa ya kupima, mwanaanga hujua nyota ing'aa kiasi gani kweli, na akilinganisha na jinsi inavyoonekana hafifu, hupata umbali. Ni kwa njia hiihii ambapo katika miaka ya ishirini ya karne iliyopita ilibainika kuwa wingu la Andromeda liko mbali nje ya Galaksi yetu, na ukubwa wa ulimwengu ukaongezeka mara nyingi usiku mmoja.
Mahali ambapo mwaka wa nuru huacha kuwa rahisi
Kwa umbali mkubwa hutumika milipuko ya supanova za aina fulani, ambazo mwangaza wake ni karibu sawa, pamoja na msogeo wa mistari ya spektramu kuelekea nyekundu. Lakini hapa kipimo huanza kupata shida: nuru ilipokuwa safarini, anga ilikuwa ikipanuka, na «umbali» hugawanyika kuwa vipimo kadhaa tofauti — nuru iliruka kwa muda gani, na kitu kiko mbali kiasi gani sasa. Ndiyo maana kosmolojia hupendelea kuzungumzia msogeo kuelekea nyekundu, na huiacha miaka ya nuru kwa maandishi maarufu.
05 · Kanuni za kuandika
ly bila nukta · viambishi vya vizidisho · huu ni urefuMwaka katika jina, mita katika uhalisia
Karibu makosa yote kuhusu kipimo hiki hutokana na jina lake: neno «mwaka» huvuta muda pamoja nalo, na katika maandishi hupenya misemo ambapo umbali hupimwa kwa saa na kasi kwa kilomita.
Uandishi wa kwanza huweka kipindi cha muda mahali pa umbali, hivyo hauna maana, kama «kilo kumi na mbili za njia». Wa pili na wa nne huvunja umbo la alama: herufi ndogo mbili, bila nukta na bila nafasi. Wa tatu huchukua mwaka wa kalenda badala ya wa Juliani na hivyo hubadilisha thamani ya kipimo katika tarakimu ya sita. Wa tano huchanganya umbali na umri: nuru ilisafiri miaka minne, ilhali nyota imekuwepo kwa mabilioni ya miaka. Wa sita ndio kosa la asili ambalo mengine yote huchipuka kutoka kwake, na kwa masikitiko hupatikana hata katika maelezo ya picha za kitaalamu kabisa.
06 · Vipimo jirani
parseki · kipimo cha anga · sekunde ya nuruVipimo vitatu jirani hugawana wigo uleule wa umbali, na hutofautiana katika mahali kipimo kilipotoka: kwa parseki ni pembe, kwa kipimo cha anga ni mzingo wa Dunia, kwa mwaka wa nuru na sekunde ya nuru ni muda wa safari.
Kipimo cha makala za kitaalamu: hutokana moja kwa moja na pembe iliyopimwa, si na muda, hivyo hakuna haja ya kuingiza makubaliano ya nje kuhusu urefu wa mwaka.
Kipimo cha mambo ya ndani ya Mfumo wa Jua: umbali kutoka Dunia hadi Jua, uliowekwa kama idadi kamili ya mita. Nje ya mzingo wa Neptune tayari ni kigumu kukitumia.
Dada mdogo wa ukoo uleule, rahisi kwa mawasiliano: hadi Mwezi nuru huchukua sekunde moja na robo, na mazungumzo naye hayawezi tena kufanyika bila vituo vinavyoonekana.
Miongoni mwa pasipoti za Simetrium, kando yake kunasimama parseki, na katika msingi wa vipimo vyote viwili kuna kasi ileile ya nuru, ambayo kwayo hupimwa pia muda wa ishara kupita katika njia za mawasiliano za duniani.
07 · Sehemu ya kihistoria
kumbukumbu · 1676 → 1838 → 1851 → 1984Jinsi ucheleweshaji wa nuru ulivyokuwa rula
{title}
{text}
Urefu wa nguzo huonyesha ni umbali gani ungeweza kufikiwa kwa upimaji wa kijiometri wa moja kwa moja katika nyakati tofauti, na alama nyeupe hupita njia hiyo yote. Angalia kwamba kila ruko limefungamana si na nadharia mpya bali na chombo kipya: kwanza heliomita, kisha bamba la picha, kisha setilaiti iliyopelekwa nje ya angahewa.
Kipimo kamili kwa umbali usio kamili
Ajabu ya kipimo hiki ni kwamba chenyewe kinajulikana kwa usahihi kamili, ilhali kila kinachopimwa kwacho kinajulikana kwa kukadiria tu. Usahihi ulipatikana bure: kasi ya nuru iliacha kupimwa pale mita ilipofafanuliwa kwayo, na mwaka wa Juliani ukakubaliwa kuwa sekunde milioni thelathini na moja na nusu sawasawa, na zao la namba mbili kamili haliwezi kuwa kitu kingine ila namba ya tatu kamili.
Shaka hujitokeza katika hatua inayofuata, rula inapowekwa juu ya anga. Umbali hadi nyota zilizo karibu zaidi hujulikana kwa sehemu za mia za asilimia, lakini kwa majitu makubwa yang'aayo kama Betelgeuse mtawanyiko wa makadirio tayari hufikia asilimia kadhaa za makumi, kwa sababu uso wa nyota hizo wenyewe ni ukungu na paralaksi lazima ichujwe kutoka kwenye picha inayotetemeka. Kwa umbali wa kigalaksi huingia mnyororo wa njia zisizo za moja kwa moja, na kila kidato chake huongeza shaka yake juu ya ile iliyorithiwa kutoka kwa kilichotangulia.
Kutoka hapa hutokea kanuni ya adabu njema: idadi ya miaka ya nuru inapaswa kutolewa pamoja na shaka yake na njia iliyoipata, kwa sababu «miaka elfu mbili na mia tano ya nuru» kutoka paralaksi na namba ileile kutoka msogeo kuelekea nyekundu ni vipimo vya asili tofauti. Kipimo chenyewe hakina hatia: kiko sawasawa kama kilivyofafanuliwa, na shaka yote haitoki kwenye rula bali kwenye kile kinachopimwa kwayo.
Orodha ya vipimo
unajimu na umbaliVipimo vya msingi vya SI
vimeangaziwa mita na sekunde — mwaka wa nuru umeundwa kwa hivyoTunatazama wapi na tunaona nini
mwaka wa kuondoka kwa nuru huhesabiwa kutoka mwaka huu| Kitu | Umbali | Kwa parseki | Nuru safarini | Nuru iliondoka | Nini kilikuwa kikitokea wakati huo |
|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {ly} | {pc} | {wait} | {when} | {era} |
Safu ya mwisho ndiyo hoja kuu inayounga mkono kipimo hiki: hugeuza umbali kuwa tarehe na hivyo hufanya uchunguzi kufanana na kusoma barua zilizotumwa katika karne tofauti. Hata hivyo inafaa kukumbuka kwamba kwa vitu vya mbali tarehe hizi ni za makubaliano tu: nuru ilipokuwa safarini, anga ilipata nafasi ya kupanuka, na «iliruka miaka mingapi» hailingani tena na «kitu kiko mbali kiasi gani sasa».