قبل از اینکه بخواهیم درباره المپیاد نجوم صحبت کنیم، بهتر است که ابتدا کمی درباره علم نجوم آشنا شویم. علم نجوم یا همان ستاره‌شناسی، علم شناخت اجرام آسمانی است. یعنی هر چیزی که شما در آسمان شب و روز می‌بینید از قبیل: قمرها، سیارات، ستاره‌ها، سحابی‌ها، خوشه‌های ستاره‌ای، کهکشان‌ها و … در گستره علم نجوم قرار می‌گیرد. علم نجوم، به طور کلی خودش شاخه‌ای از علم «فیزیک» است و بر اساس نظریه‌های فیزیک به توصیف اجسام کیهانی می‌پردازد. اما علم نجوم، زیرشاخه‌های متعددی دارد که برخی از مهم‌ترین آن‌ها شامل: اخترفیزیک ستاره‌ای، کیهانشناسی، علوم سیاره‌ای، اخترزیست‌شناسی و … هستند. البته هر کدام از این شاخه‌ها نیز خود دارای زیرشاخه‌های تخصصی متعددی هستند. در المپیاد نجوم و اخترفیزیک، قرار هست که ما با برخی از مباحث علم نجوم به طور مقدماتی آشنا شویم و تلاش کنیم با دانشی که کسب می‌کنیم، مسائلی واقعی در علم نجوم را حل و درک کنیم.
تاریخچه المپیاد نجوم و اخترفیزیک
المپیاد جهانی نجوم یا International Astronomy Olympiad (IAO) برای اولین بار در سال ۱۹۹۶ بین کشورهای روسیه و سوئد برگزار شد. ایران حدود ۷ سال بعد در سال ۲۰۰۳ یا همان ۱۳۸۲ برای اولین بار، به طور غیر رسمی و با حمایت سازمان ملی پرورش استعدادهای درخشان (سمپاد)، تیمی متشکل از یک دانش آموز دختر و دو دانش آموز پسر را برای شرکت در هشتمین المپیاد جهانی نجوم به کشور سوئد اعزام نمود که نتیجه این رقابت ها سه مدال برنز بود. سال ۱۳۸۴ کمیته علمی المپیاد نجوم در ایران توسط باشگاه دانش پژوهان جوان تشکیل شد و این کمیته برگزاری المپیاد نجوم در کشور را به عهده گرفت. چند سال بعد، ایده‌ی «المپیاد نجوم و اخترفیزیک» توسط نمایندگان کشورهای تایلند، اندونزی، ایران، چین و لهستان مطرح شد. این ایده با موافقت سایر کشورها مواجه شد و این مسابقات جدید، المپیاد جهانی نجوم و اخترفیزیک International Olympiad on Astronomy & Astrophysics (IOAA) نام گرفت و اولین دوره آن در تایلند و در سال ۲۰۰۷ برگزار شد. از سال‌های آغازین المپیاد نجوم و اخترفیزیک، دانش‌آموزان نماینده ایران نتایج خوبی را کسب کردند و در سال ۲۰۰۹ ایران میزبان این المپیاد در اصفهان بود. تیم ایران در این دوره توانست ۴ مدال طلا، ۴ مدال نقره و ۱ مدال برنز به‌دست بیاورد. از سال ۲۰۱۰ تا به امروز، ایران با دو تیم (الف و ب) در رقابتهای جهانی شرکت کرده و اغلب نتایج موفقیت‌آمیزی کسب کرده‌اند.
المپیاد نجوم در ایران
در ایران، در سال‌های اخیر، با توجه به گسترش رسانه‌ها و جریان اطلاعات، علاقه دانش‌آموزان به المپیاد نجوم و اخترفیزیک بیشتر شده و دانش‌آموزان مستعد و علاقمند بیشتری برای شرکت در این مسابقه علمی تلاش می‌کنند. از آن‌جا که در المپیاد نجوم، ترکیبی از دانش‌های مختلف از جمله فیزیک، ریاضی، استفاده از ابزارهای رصدی و اطلاعات عمومی دخیل است و با مثال‌ها و شگفتی‌های عینی در جهان هستی مواجه هستیم، دانش‌آموزان بیشتر جذب این المپیاد می‌شوند. در المپیاد نجوم، علاوه بر اینکه فرد، نیازمند دانش نظری کافی است، برای موفقیت هر چه بیشتر، می‌بایست مهارت کار با تلسکوپ و ابزارهای رصدی را نیز کسب کند که خود کار کردن با تلکسوپ و رصد اجرام کیهانی، موجب جذابیت بیشتر این المپیاد می‌شود.
شرایط شرکت در المپیاد نجوم
دانش‌آموزان علاقه‌مند برای شرکت در المپیاد نجوم در ایران، باید شرایط زیر را داشته باشند:
- محصل در پایه دهم یا یازدهم متوسطه باشند.
- نباید وقفه در تحصیل داشته یا ترک تحصیل کرده باشد.
- دانش‌آموزان واجد شرایط شرکت در المپیاد، می‌توانند همزمان در چند رشته المپیاد ثبت نام کنند.
- دانش‌آموزانی که سال قبل مدال آورده‌اند یا در یک یا چند مرحله شرکت کرده بودند، باید دوباره مراحل ثبت نام را از ابتدا طی کنند.
مراحل المپیاد نجوم و اخترفیزیک در ایران
مرحله اول المپیاد نجوم
در مرحله اول همه شرکت‌کنندگان در سراسر کشور در یک آزمون که شامل ۳۵ سوال چندگزینه‌ای (تستی) به همراه چند سؤال پاسخ کوتاه است شرکت می‌کنند. این آزمون معمولا در اواخر بهمن هر سال برگزار و نتیجه آن اواخر اسفند ماه اعلام می‌شود (نمره کف قبولی مرحله اول المپیاد نجوم عموما بین ۱۰% تا ۱۵% است). حدود ۶۰۰ تا ۸۰۰ نفر در مرحله اول پذیرفته شده و به مرحله دوم المپیاد نجوم راه پیدا می‌کنند. هر سال وزن سوالات آزمون مرحله اول متفاوت است و برای اینکه عدالت آموزشی بیشتری برقرار باشد دقیقا مشخص نمی‌کنند که از مبحث چند سوال طرح می‌شود. درضمن برگزار کنندگان تلاش می‌کنند سوالات نو با ایده‌های جدید مطرح کنند و از این طریق میزان جذب دانش‌آموزان بااستعداد و خلاق را بالاتر ببرند.
مرحله دوم المپیاد نجوم
دانش‌آموزانی که در مرحله اول پذیرفته شده‌اند باید به برنامه‌ریزی برای المپیاد نجوم مرحله دوم بپردازند. المپیاد مرحله دوم اوایل اردیبهشت با ۶ تا ۱۰ سوال تشریحی برگزار می‌شود. در این مرحله ۴۰ نفر از کسانی که حداقل ۲۸ تا ۴۰ درصد نمره‌کل آزمون را گرفته‌اند، پذیرفته می‌شوند. ۴۰ نفر پذیرفته شده به‌مدت دو ماه و نیم در کلاس‌های فشرده باشگاه دانش‌پژوهان جوان شرکت می‌کنند و مباحث پیشرفته و پیچیده مربوط به نجوم و اخترفیزیک را یاد می‌گیرند.
مرحله سوم المپیاد نجوم
در دوره فشرده تابستانی که توسط باشگاه دانش‌پژوهان جوان برگزار می‌شود، ۴۰ نفر برگزیده مرحله‌ی قبلی در آزمون‌های تئوری و عملی (برخلاف مراحل اول و دوم، در مرحله سوم آزمون عملی رصد، سهم عمده ای در نتایج و تعیین رنگ مدال دانش‌آموزان دارد) شرکت می‌کنند تا رنگ مدال‌هایشان مشخص شود. ۱۰ نفر اولی که بالاترین نمرات را به ترتیب کسب کنند، مدال طلا و بقیه مدال‌های نقره و برنز می‌گیرند. نمره‌های خیلی پایین هیچ مدالی نمی‌گیرند و فقط دیپلم افتخار شرکت در المپیاد نجوم دریافت می‌کنند. ده نفر برنده مدال طلا، به جای نشستن سر کلاس‌های سال دوازدهم، به مدت ۶ ماه در کلاس‌های آمادگی دانش پژوهان شرکت می‌کنند. بعد از پایان کلاس‌های آمادگی آزمون تئوری و عملی برگزار می‌شود، ۵ نفر اول، تیم الف را تشکیل می‌دهند و به المپیاد جهانی نجوم و اخترفیزیک اعزام می‌شوند. ۵ نفر بعدی هم به عنوان تیم میهمان در المپیاد جهانی شرکت خواهند کرد.
مرحله جهانی المپیاد نجوم
المپیاد جهانی نجوم و اخترفیزیک در هر سال، به مدت ۱۰ روز زیر نظر وزارت مربوطه در کشور میزبان سازماندهی می‌شود. هر کشور می‌تواند یک تیم حداکثر ۵ نفره شامل دانش‌آموزان و دو نفر بزرگسال به عنوان سرپرست تیم به مسابقات بفرستد (بعضی کشورها مانند ایران، تیم دومی را تحت عنوان مهمان به مسابقات می‌فرستند). سرپرستان تیم‌ها (تیم لیدرها) می‌توانند سوالات را به زبان مادری دانش‌آموزان ترجمه کنند. تمام هزینه‌های این ۷ نفر در این ده روز، توسط برگزارکنندگان تامین می‌شود و شرکت‌کنندگان تنها هزینه سفر خود را پرداخت می‌کنند.
در رابطه با چگونگی آزمون‌های المپیاد جهانی نجوم می‌توان گفت که هر دوره از مسابقات جهانی معمولا شامل آزمون‌های زیر است:
- آزمون نظری یا تئوری که از دو بخش سوالات کوتاه و بلند تشکیل شده است. هر دوره معمولا شامل ۱۵ سوال کوتاه و ۲ یا ۳ سوال بلند است. این آزمون تقریبا نصف نمره نهایی را تشکیل می‌دهد.
- آزمون تحلیل داده که آزمونی بر روی کاغذ یا با کامپیوتر است که طی آن شرکت‌کنندگان به تحلیل داده‌های واقعی می‌پردازند. این آزمون ۲۵٪ نمره کل را تشکیل می‌دهد.
- آزمون رصد که می‌تواند شامل رصد آسمان واقعی یا آزمون آسمان‌نما (پلنتاریوم) باشد. این آزمون نیز ۲۵٪ نمره نهایی را تشکیل می‌دهد.
- همچنین مسابقه تیمی نیز آزمون دیگری است که طی آن اعضای یک تیم به صورت مشترک سوال طولانی یا سختی را حل می‌کنند. نمرات این آزمون تاثیری در نمره نهایی ندارد.
زبان رسمی مسابقات انگلیسی است اگرچه امکان ترجمه سوالات وجود دارد. کشور میزبان مسئول طراحی و تصحیح سوالات است اگرچه تیم لیدرها می‌توانند به نمرات اعتراض کنند.
نحوه مشخص کردن برندگان نیز به شرح زیر است:
طبق اساسنامه مسابقات، برندگان مدال طلا، نقره، برنز و دیپلم افتخار بر اساس قاعده زیر تعیین می‌شوند:
ابتدا میانگین نمرات سه نفر اول به عنوان ملاک در نظر گرفته می‌شود.
- کسانی که نمره‌شان بیش از ۹۰٪ میانگین سه نفر اول باشد، مدال طلا دریافت می‌کنند.
- کسانی که نمره‌شان بین ۷۸٪ تا ۹۰٪ میانگین سه نفر اول باشد، مدال نقره دریافت می‌کنند.
- کسانی که نمره‌شان بین ۶۵٪ تا ۷۸٪ میانگین سه نفر اول باشد، مدال برنز دریافت می‌کنند.
- کسانی که نمره‌شان بین ۵۰٪ تا ۶۵٪ میانگین سه نفر اول باشد، دیپلم افتخار دریافت می‌کنند.
- باقی افراد، گواهی حضور در مسابقات را دریافت می‌کنند.
- کسی که بیشترین نمره را در مسابقات کسب کرده باشد، به عنوان برنده مطلق شناخته می‌شود و جایزه ویژه‌ای دریافت می‌کند.
- جایزه‌های دیگری ممکن است به سایر افراد داده شود. (برای مثال، بهترین نمره آزمون تئوری، تحلیل داده، رصد، خلاقانه‌ترین راه حل و…)
برای دریافت سؤالات مراحل اول، دوم و جهانی المپیاد نجوم به لینک زیر مراجعه نمائید:
مباحث المپیاد نجوم و اخترفیزیک
مبحث | توضیحات |
نجوم کروی | در نجوم کروی یا (Spherical Astronomy) به بررسی زمان، موقعیت مکانی و حرکت (طلوع، غروب، گذر و …) ستارگان و سیارات در کره‌ی آسمان می‌پردازیم. شروع و پیدایش آن بر اساس ابداع مثلثات کروی و روابط آن بود که بنابر نقلی به ابوریحان بیرونی می‌رسد. |
مکانیک سماوی | کاربرد قوانین حرکت نیوتن و گالیله در مطالعه حرکت اجسام آسمانی در مدارهایشان، موضوع اصلی مکانیک سماوی است. در این علم، نیروهای وارد بر اجرام سماوی بررسی و مدار حرکت آن‌ها تعیین می‌شود (و یا با دانستن مسیر حرکت اجرام، نیروهای وارد بر آن‌ها را شناسایی می‌کنیم). با دانستن معادله مداری هر جسم، می‌توانیم به موقعیت مکانی آن در هر زمان دلخواه پی ببریم. تسلط بر این مبحث به دانش فیزیک مکانیک، مشتق و انتگرال و معادلات دیفرانسیل نیاز دارد. |
اخترفیزیک | در اخترفیزیک به مطالعه ستاره‌ها و توصیف فیزیکی آن‌ها بر اساس ویژگی‌های ظاهری می‌پردازیم. معمولاً بررسی مشخصه‌های ظاهری ستارگان (جرم، دما، قطر، سرعت، درخشندگی و …) در مرحله اول المپیاد و فیزیک درون ستارگان (نحوه تولید انرژی، نحوه برقراری تعاد‌ل هیدرواستاتیکی و ترمودینامیکی، نحوه انتقال انرژی و …) در مرحله دوم مورد آزمون واقع می‌شوند. |
کیهانشناسی و دینامیک کهکشانی | کیهانشناسی علم بررسی عالم در مقیاس‌های بسیار بزرگ است به‌طوری که کوچکترین اجرام مورد بحث در کیهانشناسی، کهکشان‌ها هستند و نه ستارگان و سیارات. در کیهانشناسی به تاثیر کهکشان‌ها بر روی هم یا خوشه‌های کهکشانی و برآیند آن‌ها و همین‌طور انبساط جهان پرداخته می‌شود. اینکه جهان چه ساختاری دارد، در چه مرحله‌ای از وضعیت تکاملی خود به سر می‌برد و آینده آن چگونه خواهد بود. موضوعاتی مانند ماده تاریک، انرژی تاریک، آغاز کیهان و … از جمله مباحث کیهانشناسی است. تسلط بر مبحث کیهانشناسی نیاز به آگاهی کافی از فیزیک و ریاضیات پیشرفته دارد. |
ابزارشناسی و رصد | همانند سایر علوم که با آزمایش و تجربه، اطلاعات جمع آوری می‌کنند در نجوم هم آزمایشگاه طبیعی ما کره‌ی آسمان است و تمام آن‌چه ما انجام می‌دهیم، مشاهده و ثبت اطلاعات است. شناخت صورت‌های فلکی، موقعیت آن‌ها در آسمان، آشنایی با ابزارهای رصدی (دوچشمی‌ها، تلسکوپ‌ها و CCDها) و نحوه محاسبه‌ی پارامترهای فنی و اپتیکی آن‌ها موضوع پراهمیت دیگری است که شرکت‌کنندگان در المپیاد نجوم و اخترفیزیک باید با آن آشنا باشند. |
با توجه به سرفصل‌های مباحث و توضیحات بالا، می‌توان گفت که بر خلاف تصور بسیاری از افراد غیرمتخصص و یا ناآشنا با المپیاد نجوم، این المپیاد بسیار تخصصی بوده و سطح دشواری آن هرگز کمتر از المپیادهای فیزیک، زیست‌شناسی، شیمی و کامپیوتر نیست.
منابع المپیاد نجوم و اخترفیزیک دانش‌آموزی
واقعیت این است که المپیاد نجوم، تخصصی و تا حدی دشوار است و برای کسب مدال در این المپیاد اطلاعات تخصصی، تمرین و تلاش زیادی نیاز است. کتاب‌ها و منابع زیادی برای آمادگی المپیاد نجوم وجود دارند ولی شما قرار نیست همه منابع را تهیه کنید و بخوانید؛ چون هم وقت‌گیر هستند و هم برای تهیه تمام منابع باید هزینه خیلی زیادی بپردازید. ما در این‌جا سعی می‌کنیم به معرفی منابع المپیاد نجوم که نسبتا کامل‌تر و مهم‌تر هستند بپردازیم.
لیست منابع و کتاب‌های مرحله اول المپیاد نجوم و اخترفیزیک
برای شرکت در مرحله اول المپیاد نجوم بهتر است این کتاب‌های المپیاد نجوم را تهیه کنید و بخوانید:
| ردیف | عنوان کتاب | نویسنده و انتشارات |
| ۱ | فیزیک هالیدی (جلد اول) | دیوید هالیدی و رابرت رزنیک |
| ۲ | نجوم دینامیکی | ترجمه احمد خواجه نصیر طوسی، انتشارات نشر دانشگاهی |
| ۳ | ستاره‌شناسی: اصول و عمل | دی. کلارک، ترجمه مهرجو، انتشارات دانش‌پژوهان جوان |
| ۴ | نجوم کروی (فصل‌های ۱، ۲ و ۳) | ویلیام مارشال اسمارت، ترجمه داود محمدزاده جسور، انتشارات مرکز نشر دانشگاهی |
| ۵ | نجوم به زبان ساده | مایر دگانی، ترجمه محمدرضا خواجه پور، منتشر شده از موسسه جغرافیایی و کارتوگرافی گیتاشناسی |
| ۶ | الفبای المپیاد نجوم و اخترفیزیک | محمد پیام بهرام‌پور، انتشارات دانش‌پژوهان جوان |
لیست منابع و کتاب‌های مراحل دوم و سوم المپیاد نجوم
| ردیف | عنوان کتاب | نویسنده و انتشارات |
| ۱ | مکانیک سماوی | محمدجواد شریعت زاده، انتشارات خوشخوان |
| ۲ | مقدمه‌ای بر اخترفیزیک نوین | بردلی کارول و دیل اوستلی، ترجمه احسان مهرجو و کامبیز خالقی، انتشارات دانش‌پژوهان جوان |
| ۳ | نجوم کروی (فصل‌های ۱، ۲، ۳، ۵، ۶ و ۱۰) | ویلیام مارشال اسمارت، ترجمه داود محمدزاده جسور، انتشارات مرکز نشر دانشگاهی |
| ۴ | مقدمه‌ای بر کیهانشناسی نوین | اندرو آر لیدل، ترجمه کامبیز خالقی و فرهاد ذکاوت، انتشارات دانش‌پژوهان جوان |
| ۵ | نجوم و اخترفیزیک ستاره‌ای (۱ و ۲) | زیلیک و اسمیت، ترجمه تقی عدالتی و جمشید قنبری، انتشارات آستان قدس |
| ۶ | حساب دیفرانسیل و انتگرال | جرج توماس |
| ۷ | The Observer’s Sky Atlas | Erich Karkoschka، انتشارات springer |
علاوه بر کتاب‌ها و منابع بالا، می‌توانید بخشی دیگر از درسنامه‌ها و منابع را در صفحه زیر ببینید:
مزایای کسب مدال المپیاد نجوم و اخترفیزیک
- برندگان مدال طلای المپیاد نجوم از کنکور معاف هستند و می‌توانند در رشته مورد علاقه‌شان در هر دانشگاهی که بخواهند درس بخوانند.
- برندگان مدال نقره و برنز در رشته‌های مرتبط ۱۵درصد سهمیه خواهند داشت.
- برنامه‌ریزی برای المپیاد نجوم و تلاش برای دریافت مدال به‌خودی خود باعث پیشرفت‌های بعدی در دانشگاه و مسیر تحصیلی‌تان می‌شود.
- دانش‌آموزانی که در المپیاد مدال می‌آورند عضو بنیاد ملی نخبگان خواهند شد و از تسهیلات ویژه‌اش استفاده خواهند کرد. دریافت وام، حقوق ماهیانه، شرکت در کنفرانس‌ها و همایش‌ها، حمایت مالی و اعتباری بنیاد از تسهیلات خاصی است که نصیب مدال آوران می‌شود.
- اگر برنده مدال المپیاد نجوم و اخترفیزیک شوید موقعیت‌های شغلی بهتری خواهید داشت و راحت‌تر از بقیه در شرکت‌ها و نهادهای مورد نظرتان استخدام می‌شوید.
- پسرها می‌توانند از مزایای خدمت سربازی استفاده کنند و دوران خدمت‌شان را به‌عنوان یک نخبه بگذرانند. نخبه‌ها به صورت پروژه‌ای ۳ تا ۷ ماه خدمت می‌کنند.