آیا می دانید با ابزاری ساده می توانید روشنایی آسمان شب را اندازه گیری کنید؟

برای کسانی که به مشاهده زیبایی های آسمان شب علاقه دارند، آسمانی دلپذیر است که کاملا تاریک، شفاف و بدون غبار و هرگونه آلودگی باشد.

اما همیشه آسمان بالای سر ما کاملا تاریک نیست و در طول شب هر بخش آسمان تاریکی و روشنایی متفاوتی دارد. مثلا تا چند ساعت پس از غروب خورشید افق مغرب از دیگر قسمت های آسمان روشن تر است.

در یکی از شماره های مجله Sky and Telescope مقاله ای خواندم که در آن نحوه ساخت دستگاهی را شرح داده بود که می توان با آن روشنایی آسمان را سنجید. تصمیم گرفتم مشابه دستگاهی که نویسنده مقاله شرح داده بود، بسازم. پس از ساخت دستگاه متوجه شدم چقدر برای کسانی که فعالیت های رصدی و عکاسی نجومی می کنند، می تواند با ارزش باشد. اگر اهل رصدهای دقیق و عکاسی نجومی هستید پیشنهاد می کنم این ابزار را به مجموعه ابزارهای رصدی خوداضافه کنید.

در این مقاله سعی کرده ام چگونگی ساخت دستگاه را کمی متفاوت با مقاله اصلی بیان کنم.

ساختمان تاریکی سنج:

این ابزار از دوبخش تشکیل شده است:

این بخش از ابزار شامل یک میکرو آمپرمتر دقیق و یک مدار ساده است (شکل زیر)

فهرست قطعات استفاده شده نیز به شرح زیر است:

2. لوله اصلی:

این بخش شامل یک لوله PVC به طول 35 سانتی متر،

صافی سبز رنگ (صافی شیشه ای دوربین عکاسی) به قطر 40 تا 52 میلی متر که در سر لوله PVC نصب می شود. قطر لوله باید متناسب با صافی در نظر بگیرید.

یک آینه تخت 3x4 سانتی متر که به صورت 45 درجه نسبت به محور لوله در ته آن قرار می گیرد. اگر از آینه هایی که در دوربین های عکاسی به کار می روند استفاده کنید، نتیجه بهتری می گیرید. این آینه ها را می توانید در تعمیرگاه های دوربین های عکاسی پیدا کنید.

LED سبز را جلوتر و رو به صافی در سر لوله طوری قرار دهید که وقتی از درون آینه نگاه می کنید LED در مرکز تصویر دیده شود.

طرز کار تاریکی سنج

پیش از به کارگیری تاریکی سنج باید آن را کالیبره کنید. در محلی کاملا تاریک با یک در پوش سر لوله را ببندید طوری که وقتی از درون آینه نگاه می کنید چیزی نبینید، یعنی کاملا تاریک باشد. پس از چند دقیقه که چشمانتان به تاریکی عادت کرد دستگاه را روشن کنید. کلید S2 (کلید فشاری) را نگه دارید. درحالی که داخل آینه لوله اصلی را نگاه می کنید، مقدار R2 (مقاومت متغیر) را تغییر دهید. به محضی که نور LED را مشاهده کردید، دیگر R2 را تغییر ندهید. حالا باید مقدار جریانی را که میکرو آمپرمتر نشان می دهد را یادداشت کنید. این مقدار باید 6/3 میکرو آمپر باشد.

البته اگر مقدار جریانی که میکرو آمپرمتر نشان می دهد با این اندازه تفاوت داشت، اشکالی ندارد. می توانید این تفاوت را در اندازه گیری نهایی در نظر بگیرید و خطای اندازه گیری را از نتیجه نهایی حذف کنید. برای مثال اگر هنگام کالیبره کردن، میکرو آمپرمتر مقدار 8/3 را نشان می دهد، در اندازه گیری های نهایی شما باید مقدار 2/0 میکرو آمپر را از نتیجه نهایی کم کنید.

باید توجه کنید دقت اندازه گیری دستگاه بیشتر به مقاومت متغیر R2 بستگی دارد. مقاومت متغیرهای معمولی که در بازار ایران موجود هستند، مقاومت هایی اند که مقدارشان به صورت لگاریتمی تغییر می کند. اگر از این مقاومت ها استفاده می کنید یک مقدار کارتان مشکل تر است. زیرا خطای دستگاه تغییر می کند. البته پیشنهاد می کند از مقاومت های خطی استفاده کنید. ولی اگر نشد به همان مقاومت متغیر لگاریتمی بسنده کنید. نویسنده مقاله اصلی، مقاومت متغیر multiturn را پیشنهاد کرده که در بازار ایران به سختی پیدا می شود. هرچقدر دقت تغییرات مقاومت شما بیشتر باشد، کارتان راحت تر است.

پس از اینکه دستگاه را کالیبره کردید و مقدار خطای آن تعیین شد، در یک شب تاریکی سنج را به سمت بخشی از آسمان نشانه روید. هنگامی که از درون آینه نگاه می کنید، زمینه سبز رنگی می بینید که مرکز آن لکه سیاهی قرار دارد. (این لکه همان LED است).

تاریکی سنج را روشن کنید. کلید S2 را نگه دارید و مقدار R2 را آنقدر تغییر دهید که نور LED با نور زمینه برابر شود. وقتی مطمئن شدید که نور LED با نور زمینه یکسان است مقدار جریانی که میکرو آمپرمتر نشان می دهد را یادداشت کنید. در واقع اساس کار دستگاه چنین است. که مقدار روشنایی آسمان از پشت صافی سبز متناسب است با مقدار جریانی که LED سبز را به اندازه روشنایی آسمان روشن می کند، یعنی یا این روش مقدار روشنایی آسمان را برحسب میکرو آمپرمتر اندازه می گیریم.

آسمانی تاریک برای شما آرزومندم.

هرشهابی با شیرجه به درون جو زمین ردی پر تلاطم از گازهای یونیده باقی می گذارد. این ردیونیده درمسیرش خطوط منظم میدان مغناطیسی زمین را آشفته می کند . با ترکیب مجدد گازهای یونیده، میدان مغناطیسی دوباره آرام می شود. حرکت شتابدار ذرات باردار در میدان مغناطیسی، امواج رادیویی تولید می کند که بسامد این امواج در محدوده باند 3 هرتز تا 30 کیلو هرتز (باند VLF) است. بنابراین با استفاده از گیرنده VLF می توان این امواج را دریافت کرد. این مقاله یک بار در مجله نجوم شماره 108 صفحه 30 منتشر شده است.

تصمیم گرفتم به هر قیمتی و زحمتی یک گیرنده VLF بسازم و این موضوع را بیازمایم. در مجله نجوم (شماره 21 صفحه 22) ،مقاله ای در این باره چاپ شده بود، اما طرح مداری که در آن مقاله است، مربوط به سالهای دهه 1340 بوده و اکثر قطعات آن در بازار نایاب می باشد، این امر باعث شد از ساخت آن گیرنده منصرف شوم تا اینکه در یکی از مجله های عمومی الکترونیک مدار دیگری برای ساخت گیرنده VLF پیدا کردم که قطعات آن در دسترس بودند.

در شکل 1 مدار گیرنده VLF را می بینید و شکل 2 پشت برد مداری است كه راهنمای سوراخکاری و الگوی سطحی مناسب برای فیبر مدار چاپی گیرنده را نشان می دهد. شکل 3 هم روی مدار و راهنمای نصب قطعات است. توصیه می شود که از یک سوکت آی سی برای U1 استفاده کنید.در شکل 3 توجه کنیدکه همه قطعات بجز SPKR1, S2, S1, R11, J1 - J3-, L1 بقیه روی یک فیبر مدار چاپی سوار شوند.فیش های J 1 -J 3 از نوع فیش صوتی اند. پس از نصب همه قطعات، چند تکه سیم به نقاط روی فیبر به استثناء J1 و J2 وصل کنید. این سیمها برای قطعات خارج فیبر استفاده می شوند.

برای ارتباط بین فیش ها و مدار چاپی باید از کابلهای هم محور ( کواکسیال) صوتی استفاده کنید. همچنین در هنگام سیم کشی J1 و J2 مطمئن شوید که اتصالها دقیقاً مانند شکل 3 باشند. اگر اتصالهای فیش را برعکس انجام دهید مدار کار نخواهد کرد.

هنگامی که اتصالهای پتانسیومتر تنظیم صدا (R11) یا بلند گو (SPKR1) را به مدار چاپی وصل می کنید، از سیم های کوتاه استفاده کنید. بلندگو باید از نوع کوچک با اَمپدانسی در محدوده 8 تا 16 اهم باشد. هنگام اتصال B1, S2 ,S1, R11 و بلند گو به مدار شکل 1و 3 نگاه کنید. منبع تغذیه مدار، یک باتری 9 ولت کتابی است که به آسانی در بازار قابل تهیه است.

شکل 1 مدار گیرنده VLF

شکل 2 الگوی مناسب برای فیبر مدار چاپی و راهنمای سوراخکاری

شکل 3 راهنمای نصب قطعات روی فیبر مدار چاپی

* ساخت آنتن حلقوی

سه نوع آنتن حلقوی ساخته و امتحان شده اند که اجزاء هر آنتن را درشکل مقابل می بینید. قاب هر یک را می توانید از دو تکه تخته به طول یک تا دو متر بسازید. جدول زیر و شکل زیر، جزییات ساخت آنتن را نشان می دهند.

اگر چه آنتن C احتمالاً بهترین و مطمئن ترین دریافت را دارد اما آنتن B را پیشنهاد می کنم.بجز اندازه حلقه و تعداد دورهای سیم پیچ، ساخت آنتن های A و B تقریباً مانند هم است. برای ساخت آنتن های A و B دو تکه تخته را برابر اندازه های جدول 1 ببرید. شکافهایی هم در چوب مثل شکل - الف درست کنید. دو تکه را با چسب چوب،مانند شکل- ب به هم بچسبانید.آنتن C نیز با همین روش ساخته می شود ، امابجای یک شکاف درانتهای هرتکه چوب پنج شکاف مثل شکل -ج ایجادمی شود. اکنون با راهنمایی جدول 1 درباره اندازه سیم و تعداد پیچش ها، آنتن های حلقوی را روی قابهای مربوطه بپیچید. سیم های حلقه به فیش مربوط خود (J3) که روی بدنه آنتن قرار می گیرند، وصل شود. اتصالات بین مدار چاپی و آنتن ها باید با استفاده از سیم های هم محور صوتی انجام شود.

*هیجان آغاز می شود!

متاسفانه باند VLF بسیار شلوغ است. افزایش ناگهانی بار الکتریکی جو زمین که مربوط به فعالیت خورشید است تولید پارازیت می کند. هر قدر لکه های خورشیدی بیشتر باشند، پارازیت بیشتری در محدودة امواج VLF ایجاد می شود. بنابراین از این ابزار جای آشکار ساز فعالیتهای خورشیدی نیز می توان استفاده کرد. پارازیت های خطوط انتقال نیرو،آتش کوره های داغ و جرقه شمع های اتومبیل را هم باید به صداهای ناخواسته جهان امواج VLF افزود.

به همین دلیل تنها راه برای اطمینان از اینکه گیرنده واقعاً صدای یک شهاب را دریافت می کند یا نه، این است که آن را در شبهای صاف روشن کنید. البته دور از محیط شهرهای بزرگ! زمان بارشهای شهابی برای این کار مناسب اند. در جدول زیر مشخصات مهمترین بارشهای شهابی را می توانید ببینید.

در شبی صاف همزمان با بارش شهابی با استفاده از یک کابل صوتی آنتن را به گیرنده وصل کنید. آنتن را در حداقل 2 متری گیرنده چنان قرار دهید که صفحه آن رو به کانون بارش باشد. برای شنیدن صدای شهابها هم می توانید از یک تقویت کننده صوتی استفاده کنید و هم از تقویت کننده و بلندگوی دستگاهی که ساخته اید. این بستگی به امکانات شما دارد.اگر از بلندگوی دستگاه خود استفاده می كنید، S 2 را روی وضعیت INT بگذارید. اما اگر از یک تقویت کننده خارجی استفاده می کنید، یک سر کابل صوتی را به J2 و سر دیگر را به تقویت کننده وصل کنید و S 2 را در موقعیت EXT بگذارید. پیچ تنظیم صدا (R11) را در موقعیت نزدیک به حالت حداکثر قرار دهید. صدای «هیس» متوسطی شنیده می شود. اگر صدای «وِز وِز» بلند شنیده شد، آنتن رادرموقعیت دیگری قراردهید.اطمینان پیدا کنیدکه دستگاه رادرنزدیکی سیم های برق نگذاشته اید.

هنگامی که شهابی از آسمان می گذرد ، صدایی شبیه « سکسکه » در گیرنده می شنوید. با ضبط این صداها حتی می توانید شهابها را شمارش کنید. برای ضبط کردن، خروجی J2 را با کمک یک کابل صوتی، به ورودی یک ضبط صوت متصل کنید (AUX) . و S2 را در موقعیت EXT بگذارید.

در بین علاقه مندان به رصد رادیویی شهابها، اگر کسی مایل به توسعه این کار است،می تواندمدارهای مبدل VLF که برای کار با رادیوهای AM و SW طراحی شده اند را به این مدار اضافه کند. چنین مدارهایی را می توان در کتابهای الکترونیکی یافت. مزیت این مدلها دراین است که می توانیم آنها را برای آشکار سازی بسامد خاصی تنظیم کنیم تا پارازیت های ناخواسته حذف شوند. با این روش دیگر نیاز نیست درمیان پارازیت ها به دنبال صدای شهابها بگردیم. با حذف پارازیت ها می توان به آسانی صدای شهابها را تشخیص داد.

*فهرست قطعات:

نمونه آنتن ساخته شده: