ستاره های دنباله دار

ستاره های دنباله دار

ستارگان دنباله‌دار بر خلاف اسمشان به هیچ وجه ستاره و منبع تولید انرژی نیستند و نامگذاریشان فقط به دلیل شکل ظاهریشان است که مثل ستاره‌ای هستند که دنباله‌ای داشته باشد، به طوری که واژه comet از کلمه یونانی kometes به معنی مو و سر گرفته شده است.

این ستارگان جابجا شونده با وجود چهره تماشاییشان که به سرعت تغییر می‌کند و کاملاً غیرمتناوب و نامنظم به نظر می‌رسد، نشانی از ترس و خرافات بوده اند و مردم ظهور ستارگان دنباله‌دار را علامتی از اتفاقی بزرگ و ناخوشایند می‌دانستند.

دنباله‌دارها از جمله اجرامى هستند که در طول تاریخ چندان محبوب نبوده‌اند. در واقع در فرهنگ بسیارى از ملت‌ها آن را پدیده‌اى شوم و نفرت‌انگیز مى‌دانستند: اعتقادى که هنوز هم طرفدارانى دارد. به نظر بسیارى از منجمان آماتور «دنباله‌دارها خیلى زیبا هستند. آنها فقط مدت کمى میهمان آسمانند با این حال، دیدن آنها بسیار هیجان انگیز است.» اما نظر شکسپیر در مورد آنها چندان شبیه این گفته‌ها نیست: «دنباله‌دار خبر از تغییر ایام و دولت‌ها مى‌دهد.» تا مدت‌ها دنباله‌دارها پیام‌هایى از سوى خدایان به حساب مى‌آمدند. پیام‌هایى که حاوى خشم و غضب آنان بر زمینیان گناهکار بود. به هر روى ظهور دنباله‌دارها در طول تاریخ تاثیرى شگرف بر زندگى آدمیان داشته؛ کودکانى را قربانى کرده و باعث برافتادن حکومت‌ها شده است. کم کم این پیام‌هاى غضبناک آسمانى جاى خود را به عقاید جدیدتر دادند. نظراتى مبنى بر اینکه دنباله‌دارها پدیده هایى مربوط به جو هستند و در داخل اتمسفر زمین ایجاد مى‌شوند. آنها عجیب‌تر از رعد و برق و توفان‌ها به نظر مى‌رسیدند و به همان میزان ـ و بلکه بیشتر- ترسناک و مخاطره‌آمیز بودند.

سال‌ها طول کشید تا سرانجام در قرن هفدهم تلاش‌هاى ادموند هالى نشان داد دنباله‌دارها اجرامى سماوى‌اند. اگرچه آنها با سیارات و ستارگان بسیار متفاوت هستند، اما همچون سیارات در مدارهایى به دور خورشید مى‌گردند. مدارهایى که معمولاً بیضوى، سهموى یا هذلولى هستند. این نوع مدار باعث مى‌شود تا فاصله دنباله‌دار از خورشید در نقطه اوج مدارى‌اش بسیار دور شود.

کشف دنباله‌دارها تاثیر بسیار زیادى بر روى علوم مختلف و به خصوص ستاره‌شناسى گذاشت. محاسبه دقیق مدار دنباله‌دارها بهانه‌اى مناسب براى کشف روش‌هاى نوین ریاضى بود. همچنین به بهانه یافتن دنباله‌دارهاى جدید نقشه‌هاى دقیقى از آسمان تهیه شد. فهرست اجرام غیرستاره‌اى که مشهورترین آنها مسیه نام دارد و متعلق به ستاره‌شناسى فرانسوى است نیز به سبب اشتباه نگرفتن این اجرام با دنباله‌دارهاى تازه پدید آمده است. کشف سیارات جدید نیز از الطاف حاشیه‌اى دنباله‌دارها است. «هرشل» تا مدت‌ها سیاره اورانوس (نخستین سیاره در دوران جدید) را دنباله‌دارى نوظهور فرض مى‌کرد.

به هر جهت، دنباله‌دارها برخلاف تاثیرى که از لحاظ خرافات بر روى زندگى زمینیان گذاشتند، عامل تحولى شگرف در علم نوین بوده‌اند. کشف دنباله‌دار اما کار ساده‌اى نبوده است. در دوران جدید براى یافتن یک دنباله دار، باید رصدگر بسیار ماهرى باشید، تمامى آسمان را به خوبى بشناسید و کمترین تغییرى را نادیده نگیرید. دیدن یک جرم بسیار کم نور و شبح‌گون در میان خیل عظیم ستارگان آسمان کار راحتى نیست. اما داستان کشف دنباله‌دارها به پایان نرسیده است. اگر رصدگر دقیقى باشید، این احتمال وجود دارد که شما هم روزى موفق به کشف یک دنباله‌دار شوید.

 

دنباله‌دار چیست ؟

دنباله‌دارها کره‌هایی از گاز و غبار هستند. هنگامی که این کره‌ی منجمد به خورشید نزدیک می‌شود، در اثر تصعید گازها و غبارها، هاله‌ای مه آلود در اطراف جسم اصلی دنباله‌دار (هسته) و دمی بلند در اطراف آن تشکیل می‌دهند.

 

معمولاً هر دنباله‌دار از سه بخش تشکیل شده است:

1. هسته : با قطر چند کیلومتر (که به طور مستقیم قابل مشاهده نیست) و کره‌ای از یخ و گازهای منجمد است.
2. گیسو : یک توده کروی از گاز است که هسته دنباله‌دار را احاطه می‌کند و حدود یک میلیون کیلومتر طول دارد. گیسو از بخار آب،‌گاز دی اکسیدکربن، آمونیاک، غبار و گازهای طبیعی دیگر که از هسته جامد متصاعد شده، تشکیل شده است. گیسو و هسته سر یک دنباله‌دار را تشکیل می‌دهند.
3. دنباله : برای یک دنباله‌دار دو نوع دنباله تشخیص داده شده است :

دنباله گرد و غبار که در انعکاس نور خورشید، زرد کمرنگ دیده می‌شود و همان طیف خورشید را دارد.
 دنباله پلاسما یا گازی، که به دلیل وجود مونوکسید کربن یونیزه (co+) آبی دیده می‌شود. طول دنباله ممکن است به صدها میلیون کیلومتر برسد.
 

در انیمیشن زیر می‌توانید ببنید که وقتی که دنباله‌دار به خورشید نزدیک می‌شود یخ‌های آن شروع به تصعید شدن می‌کنند و همین باعث می‌شود که دمی بلند در اطراف دنباله‌دار تشکیل شود.

 

مدار دنباله‌دارها

در قرن هفدهم، با کارهای اساسی کپلر، نیوتون و هالی مشخص شد که حرکت‌های عجیب دنباله‌دارها از همان قوانین حرکت سیارات پیروی می‌کنند. هالی با ادامه‌ی کار موفق شد دوره‌ی تناوب و مدار دنباله‌دار درخشانی را که بعدها به نام خودش معروف شد تعیین کند و مشخص شد که این همان دنباله‌داری است که از سال‌ها قبل از میلاد به طور تقریباً منظمی با دوره‌ی تناوب ۷۶سال رصد می‌شده است.

مدار بیشتر دنباله‌دارها بیضی بسیار کشیده (با خروج از مرکز بیشتر از ۰/۹) است. مدار بعضی دیگر سهموی و یا هذلولی است که دنباله‌دارهای غیرمتناوب محسوب می‌شوند. گاهی از اوقات ممکن است مدار دنباله‌دار به دلیل گرانش سیارات بزرگی مثل مشتری تغییر کند. مثلاً گرانش شدید موجب تکه تکه شدن دنباله‌دار شود. (مثل دنباله دار شومیکرـ لوی ۹) در سال ۱۵۳۸ میلادی یک پزشک به نام Jerome Frascator متوجه شد که دنباله‌ی دنباله‌دارها در خلاف جهت خورشید قرار دارد. در قرن هفدهم کپلر علت آن را فشار باد خورشیدی مطرح کرد.

دنباله‌دار فقط وقتی که به خورشید نزدیک است روشن می‌شود (به حالت بخار در می‌آید) و در دورترین نقطه مدار تاریک است (کاملاً غیرقابل رؤیت). بادهای خورشیدی دنباله را به سمت دورتر از خورشید می‌رانند.

بعضی دنباله‌دارها یا به خورشید برخورد می‌کنند و یا چنان نزدیک می‌شوند که منفجر می‌شوند این دنباله‌دارها خورشید خراش (Sungrazers) نامیده می‌شوند.

در انیمیشن زیر می‌توانید مدار یک دنباله‌دار را ببنید.

 

منشأ دنباله‌دارها کجاست ؟

 در سال ۱۹۵۰ یک اخترشناس هلندی به نام یان اورت با مطالعه‌ی آماری چهل و شش دنباله‌دار بلند دوره (با دوره تناوب بیش از ۲۰۰ سال) متوجه شد که این دنباله‌دارها از تمام جهات به سوی خورشید می‌آیند، بنابر این منبعشان باید کره‌ای پیرامون خورشید باشد و از آنجایی که مدار این دنباله‌دارها بسیار کشیده است پس این کره می‌بایست دور باشد. او این موضوع را مطرح کرد که خرده سیارات باقیمانده از سحابی اولیه منظومه شمسی منشا دنباله‌دارها است. با محاسبات انجام شده این منطقه (که امروزه اَبر اورت نامیده می‌شود) باید در فاصله۲۰۰۰۰ تا۱۰۰۰۰۰ واحد نجومی باشد. شاید تعداد دنباله‌دارهای ابر اورت به دو تریلیون برسد.

اما دنباله‌دارهای کوتاه دوره، تقریباً در صفحه‌ی منظومه‌ی شمسی حرکت می‌کنند. پس منبع آنها نمی‌تواند ابر اورت باشد. اخترشناسان منبع آنها را قرصی مسطح در ورای مدار نپتون (۳۵ تا۴۰ واحد نجومی) می‌دانند که ممکن است تا فاصله ۱۰۰ واحد نجومی گسترده شده باشد. جمعیت این کمربند چند صد میلیون تخمین زده می‌شود. حدود ده سال پیش (۱۹۹۲ میلادی) دو اخترشناس سیاره‌ای از دانشگاه هاروارد موفق به کشف ۲۰ عضو از اجرام این کمربند (کمربند کویی پر) شدند.

 

چرا دنباله دارها مهم هستند؟

چندى پیش ناسا در ماموریتى چندصد میلیون دلارى فضاپیمایى را به سوى دنباله‌دارى فرستاد. این فضاپیما که «برخورد عمیق» (Deep Impact) نام داشت، اطلاعات متحیرکننده‌اى براى زمین مخابره کرد. اما اطلاعاتى که ما در دنباله‌دارها مى‌یابیم چیست: شاید مهمترین آنها تاریخچه جایى است که در آن زندگى مى‌کنیم. دنباله‌دارها از ابتداى منظومه شمسى تا به حال دست نخورده و یخ زده باقى مانده‌اند. ما در زمین و سیارات اطرافمان به دلیل وجود فرسایش زیاد، کمتر اثرى از دوران اولیه منظومه شمسى مى‌یابیم. دنباله‌دارها اما همچون مومیایى این آثار را در خود حفظ کرده‌اند. با مطالعه دقیق آنها مى‌توان به عناصر و شرایط آن هنگام دست یافت. بر پایه برخى نظریه‌هاى معتبر ممکن است عناصر تشکیل دهنده حیات توسط دنباله‌دارها به زمین آورده شده باشد.

براى آماتورها هم دنباله‌دارها سرشار از اطلاعات ارزشمند است. آنها امیدوارند قبل از ظهور و نورانى شدن یک دنباله‌دار ویژگى‌هاى آن را پیش‌بینى کنند. اینکه چه شکلى دارد، درخشندگى آن چه اندازه است، آیا دنباله دارد و این دنباله تا چه اندازه امتداد مى‌یابد. دنباله‌دارهایى که در نهایت به درون خورشید مى‌افتند نیز مهم هستند؛ خورشیدخراش‌ها مى‌توانند اطلاعات ارزشمندى در مورد جو خورشید در اختیارمان قرار دهند. مطالعه واکنش خورشید در این برخوردها نیز بسیار جذاب است.

 

دنباله‌دار هالی :

دنباله‌دار هالی یک دنباله‌دار دوره‌ای ، متشکل از گاز منجمد و غبار است، که به دور خورشید می‌گردد. هالی برای اولین بار در 240 قبل از میلاد در چین ثبت شد. اما ادموند هالی اولین کسی بود که دوره‌ای بودن آن را تشخیص داد. آخرین بار در 1986 دیده شد و بار دیگر در 2061 مشاهده خواهد شد. از آن جایی که دنباله‌دار هالی تحت تاثیر نیروی گرانشی سیارات برجیس و کیوان قرار دارد، لذا دوره گردش آن دقیقاً ثابت نیست و بین 74 تا 78 سال به درازا می‌کشد. اما تقریباً می‌توان آن را 76 سال دانست. وقتی که زمین از مدار هالی (هر سال دوبار) می‌گذرد. رگبار شهاب اتا اکواریدس و اریونیدس اتفاق می‌افتد.

دنباله‌دار هالی را می‌توانید در سال 2061 میلادی دوباره در آسمان ببینید.

دنباله‌دار شومیکرلوی 9 (SHOEMAKER-LEVY9) :

شومیکرلوی 9 (SL-9) یک دنباله‌دار با دوره تناوب کوتاه است که توسط زوج کارولین شومیکر و دیوید لوی کشف شد. وقتی دنباله‌دار به مشتری بسیار نزدیک شد نیروهای جاذبه‌ای مشتری بخشی از آن را از آن جدا کردند و قطعات جدا شده آن در طی 6 روز در ماه جولای 1994 به مشتری اصابت کردند که اشتعال بزرگ اتمسفر مشتری از زمین دیده می‌شد.

سیاهچاله ها

سیاهچاله ها

باور غلط : سیاهچاله‌ها اجرامی هستند که هیچ نوری از خود منتشر نمی کنند و هر جسمی که درون آنها گرفتار شود، سرنوشتی نامعلوم خواهد داشت.

باور صحیح : سیاهچاله‌ها دارای تابشی به نام تابش هاوکینگ هستند. پروفسور هاوکینگ ثابت کرد که این تابش، اطلاعاتی از دورن سیاهچاله به ما می‌دهد.

در ابتدا یک اصطلاح در باره سیاهچاله را تعریف می‌کنم. طبق تعریف "افق رویداد" یک سیاهچاله مرزی است که هر جرمی  که وارد آن شود گرفتار میدان گرانشی سیاهچاله خواهد شد.

مردم عادی فکر می‌کنند که سیاهچاله‌ها هیچ نور و اطلاعاتی منتشر نمی کنند، و اگر جسمی توسط سیاهچاله بلعیده شود، سرنوشت نامعلومی خواهد داشت. اما پروفسور هاوکینگ در سال 1974 با محاسبات ریاضی بر روی سیاهچاله‌ها متوجه نکته بسیار عجیبی شد.

هاوکینگ نشان داد که این اجرام دارای نوعی تابش هستند، که این تابش بعدها به تابش هاوکینگ معروف شد. اما در آن سال پروفسور معتقد بود که این تابش با دیگر تابشها متفاوت است و بلافاصله پس از آن که بخواهد از افق رویداد خارج شود تمام اطلاعات خود را ازدست می‌دهد و نابود می‌شود.

بر اساس محاسبات هاوکینگ، این تابش اطلاعاتی از ماهیت جسم تابش کننده (سیاهچاله) را همراه نداشت و تمام این اطلاعات به نوعی گم می‌شدند. این مساله غیر عادی موجب بروز پارادوکسی به نام پارادوکس اطلاعاتی سیاهچاله شد.

مدت 30 سال بسیاری از دانشمندان تلاش کردند تا بتوانند این پارادوکس را حل کنند، اما کوشش آنها با شکست مواجه شد.

تا اینکه خود پروفسور در سال گذشته به حل این پارادوکس پرداخت و با استفاده از مکانیک کوانتومی نشان داد که بخشی از تابش هاوکینگ می‌تواند از افق رویداد سیاهچاله خارج شود و اطلاعاتی را با خود به خارج حمل کند.

این مساله بدین معنی است که این توانایی را پیدا کرده ایم تا درباره اتفاقاتی که درون یک سیاهچاله رخ می‌دهد اظهار نظر کنیم و درباره آینده و سرنوشت اجرامی که به درون آن سقو ط می‌کنند حرف بزنیم.

تصویری جدیدی که پروفسور هاوکینگ از سیاهچاله‌ها ارائه می‌دهد ناقض نظریه‌ی قبلی اوست. نظریه قبلی می‌گفت که سیاهچاله‌ها به تدریج بخار می‌شوند و از بین می‌روند و با از بین رفتنشان تمام اطلاعاتی که در درون آن هست نیز از بین خواهد رفت و این اطلاعات به بیرون درز نمی کند. اما در نظریه‌ی جدید گفته می‌شود که اطلاعات کاملاً از بین نمی‌رود بلکه سیاهچاله ذره ذره آن را تابش می‌کند تا نهایتاً اطلاعات آن در دسترس قرار گیرد. و سیاهچاله با تابش هاوکینگ انرژی خود را ذره ذره از دست می‌دهد تا از بین برود. در نتیجه می‌توان راجع به گذشته سیاهچاله‌ها مطمئن بود و آینده آنها را با قطعیت نسبتاً خوبی پیش‌بینی کرد.

یعنی امکان دارد که پروفسور هاوکینگ در 30 سال آینده نظریه جدیدی در باره سیاهچاله‌ها ارائه دهد و باز هم گفته های خود را نقض کند؟!!

شفق قطبی

شفق قطبی

باد خورشیدی

دانشمندان قرن نوزدهم، خورشید را سرچشمه جویباری از ذرات ابرگونه‌ای که در فضای بین سیارات روان است، تصور می‌کردند و می‌گفتند که پدیده‌هایی مانند «شفق‌های قطبی» از برخورد این ذرات با جو زمین پدید می‌آیند.

نتایج حاصل از بررسی گیسوی ستارگان دنباله‌دار بر نظریه «گسیل ذرات خورشیدی» نیرو بخشید و در سال 1958 ای.ان.پارکر ثابت نمود که ذراتی از تاج خورشیدی جدا گردیده و از هر سو در فضای بین سیارات به حرکت در می‌آیند و پدیده‌ای را به نام «باد خورشیدی» به وجود می‌آورند. به گمان بارکر، دمای فوق‌العاده زیاد تاج‌های خورشیدی، موجب به وجود آمدن فشار زیاد شده و به جریان به سمت بیرون مواد خورشیدی می‌انجامد. از آن جایی که هیچ مانع خارجی در سر راه این مواد وجود ندارد، لذا از سرعت جریان آنها کم نمی‌شود و مانند گلوله‌ای که در سراشیبی است، همچنان به راه خود ادامه می‌دهند. منشا این پدیده، تاج خورشیدی است، که بنابر خصوصیت خود همواره در حال انبساط و پراکنده کردن بوده و برای جایگزینی مواد از دست رفته، از لایه‌های زیرین خویش تغذیه می‌کند. اما این که مکانیسم تغذیه دقیقاً چگونه عمل می‌کند، هنوز به درستی روشن نیست.

نتایج به دست آمده از کاوش‌های فضایی، چون روسیه و آمریکا (به ویژه ماریتر 2) مداومت باد خورشیدی را ثابت می‌سازد و با آغاز عصر فضا، تحقیق در زمینه آشنایی با این مکانیسم با جدیت هر چه تمام‌تر دنبال می‌گردد و هر روز بر آگاهی ما در مورد شناخت پدیده‌ی «باد خورشیدی» افزوده می‌شود.

دمای ذرات باد خورشیدی در نزدیکی‌های زمین چیزی حدود 100000 کلوین است. به این ترتیب ظاهراً زمین در لفافی از ذرات بسیار گداخته، و بسیار رقیق پوشیده شده است.

 

ویژگی‌های باد خورشیدی

باد خورشیدی به طور پیوسته و با سرعت بین 200 تا 900 کیلومتر در ثانیه در فضای میان سیارات می‌وزد (رقم بین 400 تا 500 کیلومتر در ثانیه را می‌توان سرعت متوسط بادهای خورشیدی محسوب داشت) و ذراتی که به وسیله باد خورشیدی حمل می‌شوند حدود 4 تا 5 روز وقت لازم دارند تا به زمین برسند. باد خورشیدی شامل تعدادی الکترون و پروتون همراه با مقدار کمی یون‌های سنگین می‌باشند. مهم‌ترین ذرات باد خورشیدی در فاصله خورشید تا زمین را ذرات آلفا (هسته هلیوم) تشکیل می‌دهند که حدود 4 تا 5 درصد مجموع ذرات را به خود اختصاص داده‌اند. تراکم متوسط این ذرات چیزی حدود در متر مکعب است که این رقم با فاکتوری معادل بیش از صد در تغییر است. (به طور مثال تراکم ذرات مزبور در سطح دریای زمین برابر در مترکعب می‌باشد.)

دمای ذرات باد خورشیدی در نزدیکی‌های زمین چیزی حدود 100000 کلوین است. با این ترتیب ظاهراً زمین در لفافی از ذرات بسیار گداخته، و بسیار رقیق پوشیده شدهاست. این وضعیت نشان می‌دهد که خورشید از جرم خود حدود 1000 میلیون کیلوگرم در ثانیه می‌کاهد و آن را به پدیده‌ای به نام باد خورشیدی مبدل می‌سازد. با این روند مدتی معادل سال وقت لازم است تا تمام جرم خورشید بر باد رود! جالب این جاست که این مدت تقریباً 10000 بار طولانی‌تر از مدت زمان آغاز پیدایش و فعالیت خورشید تا زمان حاضر است.

ذراتی از تاج خورشیدی جدا گردیده و از هر سو در فضای بین سیارات به حرکت در می‌آیند و پدیده‌ای را به نام «باد خورشیدی» به وجود می‌آورند.

 

شفق‌های قطبی

شفق‌های قطبی یکی از طبیعی‌ترین و زیباترین پدیده‌های جو زمین است. پدیده مزبور عبارت از ذرات بارداری هستند که از خورشید به سوی لایه‌های زیرین جو زمین سرازیر می‌شوند و روشنی‌هایی را که کلاً شفق‌های قطبی نام دارند پدید می‌آورند.

شفق قطبی یا نورهای قطبی، به بهترین صورت از حدود عرض جغرافیایی دایره‌ی اقیانوس منجمد شمالی (یا منجمد جنوبی) دیده می‌شود. نورهای قطبی درست همانند تابش‌های رنگی در آسمان هستند. نورهای قطبی در اثر الکترون‌هایی که در طول خطوط نیروی میدان مغناطیسی زمین حلقه می‌زنند، به وجود می‌آیند. این حلقه‌های الکترونی وارد جو زمین می‌شوند و باعث می‌گردند که گازهای رقیقی که در ارتفاعات بالای جو قرار دارند، همانند نور لامپ فلورسنت بدرخشند.

این الکترو‌ن‌ها عمدتاً از خورشید می‌رسند و تعداد آنها بستگی به فعالیت خود خورشید دارد. وقتی که سطح خورشید خیلی فعال باشد، ما نورهای قطبی بیشتری را مشاهده می‌کنیم تا زمانی که خورشید آرام‌تر است.

نور قطبی می‌تواند شکل‌های مختلفی داشته باشد. بعضی وقت‌ها شبیه به پرده‌ی آویزان، یا نورهای متحرک و یا پرتوهای نور است. رنگ آن نیز تغییر می‌کند ولی بیشتر مواقع دارای سایه‌ی سبز یا صورتی است.

شفق‌ها مانند پرده‌هایی عظیم به طول صدها کیلومتر از نورهای رنگی هستند در موارد نادر شفق قطبی ممکن است سراسر آسمان مرئی، از افق تا سمت الراس را بپوشاند.

شکل شفق قطبی سخت متاثر از میدان مغناطیسی زمین است، امتداد حرکت ذرات خورشیدی را، در چندین هراز کیلومتر آخر، میدان مغناطیسی زمین هدایت می‌کند.

حلقه شفق قطبی

 

دوره تناوب ظهور شفق‌های قطبی

مشاهدات چندین ساله آشکار ساخته‌اند که دوره‌های مشاهده شفق‌های قطبی به طور مرتب در 5/11 سال تکرار می‌شوند. در طول این مدت، شماره شفق‌های قطبی نخست ، سال به سال کاهش می‌یابد و سپس شروع می‌کند به زیاد شدن تا مقدار آن در 5/11 سال از نو به ماکزیمم می‌رسد.

 

یک پرسش و یک پاسخ

 چرا شفق‌های قطبی در عرض‌های بالا، یعنی در نواحی نزدیک به قطب‌ها مشاهده می‌شوند؟ در صورتی که می‌دانیم پرتوهای خورشید تمام سطح زمین را روشن می‌کنند. پاسخ این پرسش را استرمر (Stermer) ، دانشمند نروژی پیدا کرد. ذرات باردار گسیل شده از خورشید به جو زمین می‌رسند و به درون میدان مغناطیسی آن نفوذ می‌کنند. در آنجا نیروی میدان مغناطیسی زمین بر آنها اثر می‌کند و آنها را از مسیر اولیه خود منحرف می‌سازد.

استرمر محاسبات ریاضی پیچیده‌ای انجام داد و مسیر این الکترون‌ها را در میدان مغناطیسی زمین حساب کرد. او نشان داد که ذرات باردار منحرف شده توسط میدان مغناطیسی زمین، به یقین فقط به نواحی قطبی کره زمین وارد می‌شوند.

 

شفق‌های قطبی تصاویر آیینه‌ای نیستند

در کتاب‌های عمومی نجومی چنین آمده است که شفق‌های قطبی در اطراف هر دو قطب مغناطیسی زمین، تصاویر قرینه آیینه‌ای ایجاد می‌کننند. اما به نظر می‌رسد که چنین نیست. گروهی ، با استفاده از فضاپیمای Polar and Image متعلق به ناسا برای نخستین بار، بیضی‌های شفق قطبی را در آسمان نیمکره شمالی و جنوبی همزمان تحت نظر گرفتند. این دو حلقه نور، بسیار مشابه بودند اما دوام یکسانی نداشتند. این گروه، این تفاوت را از یک طرف ناشی از انحراف محور مغناطیسی زمین نسبت به جهت باد خورشیدی و از طرف دیگر ناشی از برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌های میدان مغناطیسی زمین دانسته‌‌اند.

 

شفق‌های قطبی در دیگر سیارات

فضاپیماهای ویجر وجود شفق‌های مشابهی را در عرض‌های 78 تا 80 درجه‌ی شمالی و جنوبی جو مشتری و کیوان نشان می‌دهند.

اندازه تابناکی شفق‌های قطبی را بر حسب واحدی به نام ری لی (Rayleigh) اندازه می‌گیرند. هر «ری لی» برابر است با صد هزار فوتون بر سانتی‌متر مربع در ثانیه. معمولاً شفق‌هایی با تابناکی هزار «ری لی» مرئی بوده و پدیده‌ای همیشگی در شب‌های آسمان نواحی قطبی به شمار می‌آید.

بررسی‌ها نشان داده که شفق‌های جو مشتری نیرومندتر از شفق‌های زمینی هستند و درخشش آنها به 60 هزار ری لی می‌رسد. و هم چنین درخشندگی شفق‌های کیوان به 2000 تا 5000 بالغ می‌گردد.

شهاب سنگ پرساید و شفق قطبی

 

طیف رنگ‌های موجود در شفق‌های قطبی

 نیتروژن حجم عمده‌ای از گازهای موجود در جو زمین می‌باشد. اکسیژن، هیدروژن و هلیوم نیز با درصدهای متفاوتی در جو زمین وجود دارند. علت تغییر رنگ «شفق‌های قطبی» بستگی به گازی دارد که ذرات باردار «باد خورشیدی» به آنها برخورد می‌کنند و آن‌ها را وادار به تابش فوتون می‌کنند. طبق قوانین فیزیکی برای بر انگیخته شدن یک الکترون در هسته اتم، نیاز به صرف انرژی می‌باشد. الکترون با گرفتن انرژی برانگیخته می‌شود و از مداری به مدار بالاتر می‌رود. در بازگشت از مدار بالاتر به مدار اولیه الکترون انرژی‌ای را که گرفته بود به صورت انرژی تابش بر می‌گرداند. که طول موج این نور برای هر اتم مقداری منحصر به فرد است، و یکی از راه‌های تشخیص اتم‌ها به دست آوردن طول موج‌های الکترون‌های آنها ست وقتی که برانگیخته می‌شوند. در «شفق‌های قطبی» نیز قضیه به همین شکل می‌باشد. ذرات باردار «باد خورشیدی»، عناصر موجود در جو زمین را برانگیخته می‌کنند و هر کدام از عناصر بنا به ماهیت خود طول موجی از خود تابش می‌کنند، که دارای رنگ‌های مختلفی است. در زیر شما می‌توانید این موضوع را مشاهده کنید. در این آزمایش چهار گاز اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و هلیوم در نظر گرفته شده است. ابتدا نام خود را وارد کنید و دکمه play را بزنید. در منوی گوشه عکس می‌توانید گازی را که می‌خواهید طیف رنگی آن را ببنید، مشخص کنید. گزینه Collision intensity شدت برخورد را مشخص می‌کند که می‌توانید با کم و زیاد کردن آن تغییرات به وجود آمده را مقایسه کنید.

 

گالری تصاویر

شفق‌های قطبی یکی از زیباترین پدیده‌های جوی می‌باشد که موجب شگفتی هر انسانی می‌گردد. پس بیایید با هم نگاهی به عکس‌هایی زیبا از این پدیده بیاندازیم. در ضمن می‌توانید فیلم زییایی از شفق‌های قطبی را از اینجا دریافت کنید.

آسمان آبی

آسمان آبی

باور غلط : آسمان آبی است، زیرا نور آبی اقیانوسها را منعکس می‌کند. و یا این که رنگ آبی آسمان به دلیل وجود قطرات ریز آب موجود در جو می‌باشد.

باور صحیح : آسمان آبی است، زیرا بر اثر تجزیه نور خورشید رنگ آبی در فضای بیشتری از آسمان منتشر می‌شود.

 

در یک روز آفتابی و بدون ابر، آسمان آبی است، زیرا قسمت آبی نور خورشید به وسیله‌ی مولکول‌های هوا بیشتر به اطراف پراکنده می‌شوند. وقتی در هنگام غروب خورشید به آسمان نگاه می‌کنیم، آسمان به رنگ‌های قرمز و نارنجی است، زیرا قسمت آبی نور خورشید در طول مسیر پرتوها، به اطراف پراکنده می‌شوند و از مسیر دید ما خارج شده‌اند. برای درک بیشتر این موضوع به تصویر بالا نگاه کنید. توجه داشته باشید که این دو آدم، یکی خورشید را در حال غروب می‌بیند و دیگری خورشید را در بالای آسمان مشاهده می‌کند.

 

نور خورشید مخلوطی از همه‌ی رنگ‌های تشکیل دهنده‌ی رنگین کمان است. این موضوع توسط نیوتون نشان داده شده بود. او با استفاده از منشور توانست رنگ‌های مختلف را جدا کند و یک طیف تشکیل دهد. رنگ‌ها به وسیله‌ی طول موج‌های مختلف‌شان از هم تشخیص داده می‌شوند. بخش مرئی طیف در گستره‌ی نور قرمز با طول موج در حدود 720نانومتر، تا بنفش با طول موج 380نانومتر است؛ و رنگ‌های نارنجی، زرد، سبز، آبی و نیلی ما بین نور قرمز و بنفش قرار دارند.

در شبکیه‌ی چشم انسان سه نوع مختلف از دریافت‌کننده‌های رنگی وجود دارد، که نسبت به طول موج‌های قرمز، سبز و آبی به شدت واکنش نشان می‌دهند. و در اصل باعث بینایی رنگی چشم ما می‌شوند.

 

گرد و غبار یا ذرات معلق ؟

جان تین دال و ری لایت تصور می‌کردند که عامل اصلی رنگ آبی آسمان ذرات ریز گرد و غبار و قطرات کوچک آب موجود در جو است. حتی امروزه مردم گاهی به اشتباه رنگ آبی آسمان را به این خاطر می‌دانند. دانشمندان بعدها پی بردند که اگر این موضوع صحت داشت، می‌بایستی شاهد تغییر رنگ آسمان در شرایط مرطوب یا غبارآلود باشیم. این موضوع در نهایت به وسیله‌ی انیشتین در سال 1911 که فرمول‌های مفصلی برای پاشندگی نور از مولکول‌ها پیدا کرده بود به اثبات رسید.

مولکول‌ها توانایی پخش نور را داند، زیرا میدان الکترومغناطیسی نور، موجی به صورت دو قطبی الکتریکی لحظه‌ای القا می‌کند.

 

چرا آسمان بنفش نیست؟

اگر طول موج‌های کوتاه‌تر با شدت بیشتری پراکنده می‌شوند، این مساله مطرح می‌شود که چرا رنگ آسمان بنفش نیست؟ (یعنی رنگی با کوتاه‌ترین طول موج مرئی) طیف نور گسیل شده از خورشید در تمام طول موج‌ها پیوسته نیست و توسط اتمسفرِ بالایی جذب می‌شود. بنابر این بنفش کمتری در نور وجود دارد. همچنین چشم‌های ما حساسیت کمتری به آن رنگ‌ها دارند.

برای ادامه این بحث بهتر است که نکاتی در باره عملکرد بینایی انسان بدانیم. در شبکیه‌ی چشم ما سه نوع از دریافت کننده‌های حساس به نور یا سلول مخروطی وجود دارد. این دریافت‌ کننده‌ها به سه نور قرمز، آبی و سبز حساس هستند. هنگامی که آنها به نسبت‌های مختلف تحریک می‌شوند، سیستم بینایی ما رنگ‌هایی که می‌بینیم را می‌سازد. هنگامی که به آسمان نگاه می‌کنیم، سلول‌های مخروطی قرمز، با نور قرمز تحریک شده و همچنین با شدت کمتری به طول موج‌های نارنجی و زرد حساسیت نشان می‌دهند. سلول‌های مخروطی سبز به طول موج زرد به میزان کمتری نسبت به طول موج‌های سبز و فیروزه‌ای پراکنده شده، واکنش می‌دهند. سلول‌های مخروطی آبی توسط رنگ‌هایی نزدیک به طول موج‌های آبی که با شدت زیادی پراکنده شده‌اند تحریک می‌شوند.

در صورت عدم وجود بنفش و نیلی در طیف، آسمان به رنگ آبی همراه با مخلوطی از سبز به نظر می‌رسید. ولی طول موج‌های بنفش و نیلی که شدیدترین پراکندگی را دارند سلول‌های مخروطی قرمز را تقریبا هماننند سلول‌های مخروطی آبی تحریک می‌کنند. بدین علت است که این رنگ‌ها با افزایش کمی رنگ قرمز، آبی به نظر می‌رسند.

اثر کلی این است که سلول‌های مخروطی قرمز و سبز تقریباً به طور یکسان توسط نور آسمان تحریک می‌شوند. این در حالی است که چون آبی شدیدتر تحریک می‌شود، عامل آبی بودن آسمان به حساب می‌آید.

 

یک آزمایش ساده

برای اینکه این موضوع را بهتر درک کنید، بیایید با هم یک آزمایش ساده انجام دهیم. یک آکواریوم بزرگ بردارید و داخل آن را آب بریزید. مقدار خیلی کمی شیر به آب اضافه کنید. یک چراغ قوه را مانند شکل بالا به آکواریوم بتابانید. حال خانه را تاریک کنید و مشاهده کنید که چه اتفاقی برای نور چراغ قوه بعد از گذشتن از دورن آکواریوم رخ می‌دهد. سعی کنید نور چراغ قوه را از جهتهای مختلف در آکواریوم مشاهده کنید تا بتوانید متوجه این تغییر رنگ شوید.

قوانین حرکت در منظومه‌ی شمسی

قوانین حرکت در منظومه‌ی شمسی

اولین اقدامات جدی برای توصیف حرکت منظومه‌ی شمسی را یونانی‌ها انجام دادند. بطلمیوس نظریه زمین مرکزی (یا بطلمیوسی) را برای منظومه‌ی شمسی مطرح کرد که در آن، زمین در مرکز منظومه ساکن است و سیارات، از جمله خورشید و ماه، حول آن دوران می‌کنند.

این مطلب نباید شگفت‌انگیز جلوه کند زیرا زمین به نظر ما یک جسم بسیار با اهمیت است. حتی امروزه در آموزش اخترشناسی در دریانوردی، از چارچوبِ مرجعِ زمین مرکزی استفاده می‌کنیم و در مکالمه‌ی معمولی اصطلاحاتی چون «طلوع خورشید» را به کار می‌بریم که اشاره به چنین چارچوبِ مرجعی است.

مدارهای دایره‌ای ساده نمی‌توانند حرکت‌های پیچیده‌ی سیارات را توجیه کنند، در نتیجه بطلمیوس مفهوم افلاک تدویر را به کار برد. در این مدل هر سیاره‌ای به دور نقطه‌ای در حال دوران است که این نقطه نیز در مداری دایره‌ای شکل به دور زمین می‌گردد.

او همچنین مجبور شد به آرایش‌های هندسی دیگری هم متوسل شود، اما در هر یک از این افلاک نیز دایره نقش خود را به عنوان شکل اصلی حرکت سیارات حفظ می‌کرد.

امروزه ما می‌دانیم که دایره در حرکت سیارات شکل اصلی نیست. بلکه بیضی شکل اصلی حرکت است و خورشید در یکی از کانون‌های بیضی قرار دارد.

در قرن شانزدهم میلادی کوپرنیک (1473-1543 میلادی / 852-922 شمسی) یک طرح خورشید مرکزی (کوپرنیکی) پیشنهاد کرد که در آن خورشید در مرکز منظومه‌ی شمسی قرار دارد و زمین مانند یکی از سیاراتش حول آن حرکت می‌کند. اغلب تصور می‌شود که طرح کوپرنیک آن چنان ساده‌تر از طرح بطلمیوس است که باید از همان ابتدا پذیرفته می‌شد. این تصور درست نیست. کوپرنیک به تقدس دایره‌های معتقد بود و او نیز به اندازه‌ی بطلمیوس از افلاک تدویر و طرح‌های دیگر استفاده کرد. با این حال قرار دادن خورشید در مرکز اجرام، تعریف بسیار ساده‌تر و توضیح بسیار طبیعی‌تر در مورد برخی خصوصیات حرکت سیاره‌ای ارائه داد. مهم‌تر از همه، او شالوده‌ی محکمی بنیان نهاد که دیدگاه‌های جدید ما در باره‌ی منظومه‌ی شمسی بر روی آن استوار است.

بحث و جدل درباره‌ی این دو نظریه، اخترشناسان را بر آن داشت که اطلاعات رصدی دقیق‌تری به دست آورند. این اطلاعات را تیکو براهه (1546-1601 میلادی / 925-980 شمسی) آخرین اخترشناس بزرگی که مشاهدات خود را بدون استفاده از تلسکوپ انجام می‌داد، جمع‌آوری کرده است.

یوهانی کپلر (1571-1630 میلادی / 950-1009 شمسی) که دستیار براهه بود، مدت بیست سال وقت صرف کرد تا توانست اطلاعات جمع‌آوری شده توسط براهه را تحلیل و تعبیر کند. کپلر قواعد مهمی برای حرکت سیارات پیدا کرد. این قواعد که به سه قانون کپلر در حرکت سیارات معروف‌اند عبارتند از :

1. تمام سیارات در مدارهای بیضی شکلی که خورشید در یکی از کانون‌های آن قرار دارد حرکت می‌کند. (قانون مدارها)
2. خط واصل هر سیاره به خورشید در زمان‌های مساوی مساحت‌های مساوی جاروب می‌کند. (قانون مساحت‌ها) به شکل زیر نگاه کنید. هر کدام از این قسمت‌های رنگی مساحتی برابر دارند. طبق این قانون سیاره‌ای که به دور خورشید در حال دوران است هر کدام از این قسمت‌ها را در زمان‌های مساوی طی می‌کند.

نیوتون به منظور به دست آوردن سه قانون تجربی کپلر، قوانین حرکت و گرانش‌اش را با یکدیگر ترکیب کرد : و برای قانون دوم این روابط را برای بدست آوردن سرعت در نقطه اوج و حضیض به دست آورد:

در این رابطه V1 سرعت سیاره است وقتی در نزدیک‌ترین فاصله خود با خورشید قرار دارد (حضیض خورشیدی) که با توجه به این قانون V1 بیش‌ترین سرعتی است که سیاره در حرکت مداری خود خواهد داشت و V2 سرعت سیاره است وقتی که در بیش‌ترین فاصله خود با خورشید قرار دارد. (اوج خورشیدی) A

فاصله متوسط یا همان نیم قطر اطول (بزرگ) مدار سیاره با واحد AU(فاصله متوسط زمین تا خورشید) و P دوره تناوب با واحد سال زمینی و e خروج از مرکز بیضی می‌باشد.

3. مجذور دوره‌ی دوران هر سیاره حول خورشید، با مکعب فاصله‌ی متوسط آن سیاره از خورشید متناسب است. (قانون دوره‌های تناوب)

کپلر برای بدست آوردن این فرمول 7 سال تلاش کرد. در آن زمان فاصله واقعی میان خورشید و سیارات معلوم نبود، اما محاسبه نسبت فاصله یک سیاره تا خورشید به فاصله زمین تا خورشید میسر بود. مثلاً کپلر می‌دانست که نیم قطر اطول (بزرگ) مدار مریخ تقریباً 5/1 برابر نیم قطر اطول مدار زمین است. حال او متوجه شد اگر در هر سیاره نیم قطر اطول را به توان 3 و دوره گردش (p) را به توان 2 برسانیم. دو رقم بدست آمده باهم برابر می‌شوند و فقط اختلاف‌های اندکی برای برجیس (مشتری) و کیوان(زحل) دیده می‌شود. این مطلب را می‌توان به صورت نوشت که درآن p برحسب سال و r برحسب واحد نجومی (نیم قطر اطول زمین) است. می‌توانیم برای اندازه‌گیری دور گردش سیاره واحد روز و برای فاصله کیلومتر را انتخاب کنیم. در این صورت نباید انتظار داشته باشیم  بلکه باید رابطه را به صورت  بنوسیم که در آن k ضریب ثابت است و مقدارش به واحدها بستگی دارد. برای مشخص کردن این موضوع معادله را می‌توان به این صورت نوشت :

که P1 و r1 برای جرمی است که میخواهیم این مقادیر را برایش بدست آوریم و P2 و r2 معمولاً برای زمین یا جرمی که این دو مقدار برای آن اندازه گیری شده است، می‌باشد.

قوانین کپلر نظریه‌ی کوپرنیک را قویاً تایید کردند. این قوانین نشان دادند که اگر خورشید به عنوان مرجع در نظر گرفته شود، حرکت سیارات به راحتی قابل توصیف است. اما این قوانین تجربی بودند و صرفاً حرکت مشاهده شده‌ی سیارات را بدون هیچ گونه تعبیر نظری توصیف می‌کردند. کپلر تصور نمی‌کرد که نیرو منشأ این قواعد باشد. در واقع مفهوم نیرو تا آن زمان هنوز فرمول‌بندی نشده بود. بنابر این، این که نیوتون توانست قوانین کپلر را از قانون حرکت و قانون گرانش خودش نتیجه بگیرد، یک پیروزی بزرگ برای او محسوب می‌شد. قانون گرانش نیوتن در این مورد ایجاب می‌کرد که هر سیاره با نیرویی به طرف خورشید جذب شود که با جرم سیاره متناسب است و با مجذور فاصله‌ی آن از خورشید نسبت معکوس دارد.

نیوتن از این طریق توانست حرکت سیارات در منظومه‌ی شمسی و حرکت اجسام در حال سقوط در نزدیکی سطح زمین را با یک مفهوم واحد بیان کند. بدین ترتیب مکانیک زمینی و مکانیک سماوی را که قبلاً از هم جدا بودند در یک نظریه‌ی واحد با هم تلفیق کرد. اهمیت علمی کار کوپرنیک در این بود که نظریه‌ی خورشید مرکزی راه را برای این تلفیق هموار کرد. در نتیجه، با این فرض که زمین ضمن گردش به دور خود حول خورشید نیز دوران می‌کند، توجیه پدیده‌های متعددی چون حرکت ظاهری روزانه و سالانه‌ی ستاره‌ها، خارج شدن زمین از حالت کروی، رفتار بادهای استوایی و بسیاری چیزهای دیگر که توضیح آنها در نظریه‌ی زمین مرکزی به این راحتی نبود، امکان پذیر شد.

در اینجا آموزنده است که مراحل مختلف شناخت خود از حرکت اجسام در منظومه‌ی شمسی را با توجه به برنامه‌ی مکانیک کلاسیک مرور کنیم. از لحاظ تاریخی چهار تحول بزرگ رخ داده است :

1. کوپرنیک خاطر نشان کرد که خورشید در مرکز منظومه‌ی شمسی قرار دارد، نه زمین. به زبان امروزی، او چارچوب مرجعی (خورشید) در اختیار ما قرار داده که از چارچوب مرجعی که قبلاً برای بیان حرکت‌های منظومه‌ی شمسی به کار می‌رفت (زمین) خیلی مناسب‌تر است. این چارچوب مرجع، که نسبت به خورشید ثابت است و با آن نمی‌چرخد، اساساً یک چارچوب مرجع لخت است. این از جمله برتری‌های سیستم کوپرنیکی است، زیرا چارچوب مرجعی که به زمینِ در حال دوران (که ما بر روی آن زندگی می‌کنیم) متصل است، نمی‌تواند برای مسائل مربوط به حرکت سیارات به کار رود.
2. براهه حرکت سیارات را آن طور که از زمین دیده می‌شدند، دقیقاً اندازه گرفت و اطلاعات رصدی لازم را برای پیشرفت‌های بعدی فراهم کرد.
3. کپلر با مطالعه‌ی داده‌های براهه، سه قانون تجربی ساده را که قبلاً به آنها اشاره کردیم، به دست آورد و با قبول چارچوب مرجع کوپرنیکی اطلاعات سینماتیکی مربوط به حرکت سیارات را به شکل ساده‌ای نمایش داد.
4. نیوتن صورت کلی قوانین حرکت دستگاه‌های مکانیکی، از جمله قانون نیروی خاصی که بر حرکت سیارات حاکم است و قانون گرانش جهانی نامیده می‌شود را کشف کرد.

 از این رو، طی قریب 200 سال ما شاهد پیشرفت‌های زیر هستیم:

1. پیدایش چارچوب مرجع مناسب
2. کسب اطلاعات سینماتیکی دقیق
3. تعیین قوانین تحربی حرکت سیارات
4. کشف قوانین عمومی مکانیک کلاسیک و قانون نیروی مناسب برای حرکت سیارات.
5. شبیه سازی قوانین کپلر در منظومه شمسی

اگر مایل هستید که به آزمایش قوانین کپلر بپردازید، می‌توانید با کمک شبیه‌ساز زیر سه قانون کپلر را در مورد هر یک از سیارات منظومه شمسی تجربه کنید.

برای این منظور کافی است که در گزینه set parameters for (در قسمت راست صفحه) نام سیاره‌ای که می‌خواهید به بررسی حرکتش بپردازید را مشخص کنید.

در قسمت planetary orbit simulator می‌توانید مدارهای دلخواه خود را رسم کنید و ببینید که سیاره‌ای فرضی در این مدار چگونه به دور خورشید در حال حرکت است. برای این منظور کافی است که گزینه‌های semimajor axis (AU) (نیم قطر بزرگ با واحد AU) و eccentricity (خروج از مرکز) را به صورت دلخواه خود عدد بدهید تا مداری که می‌خواهید را داشته باشید. توجه داشته باشید مداری که خروج از مرکز آن 0 باشد دایره است و هر چه خروج از مرکز مداری بیشتر از صفر باشد، بیضی‌ای که خواهیم داشت کشیده‌تر خواهد شد. نیم قطر بزرگ، فاصله‌ی متوسط سیاره تا خورشید است که آن را نیز می‌توان به صورت دلخواه خود تعیین کنید.

در قسمت راست صفحه گزینه‌ی دیگر خواهید دید به نام animation rate (yrs/s) که سرعت نمایش حرکت سیاره را نشان می‌دهد و در واقع از شما می‌پرسد که می‌خواهید که حرکتی که اکنون مشاهده می‌کنید با چه سرعتی برای شما نمایش داده شود. و واحد این سرعت در این برنامه سال به ثانیه می‌باشد. یعنی هر سال را در چند ثانیه به شما نشان دهد. اگر به طور مثال این گزینه را بر روی عدد 1 قرار دهید به این معناست که هر سال را در یک ثانیه نشان خواهد داد. اگر عدد تعیین شده برای این گزینه از یک کمتر باشد سرعت حرکت سیاره در مدار کمتر خواهد بود و به همین نسبت اگر عدد تعیین شده برای این گزینه بیشتر از یک باشد، سرعت حرکت سیاره در مدار بیشتر خواهد بود.

گزینه start animation در سمت راست صفحه برای شروع شبیه‌سازی است که با فشار دادن آن سیاره‌ای که شبیه‌سازی کردید شروع به حرکت در مدار خود می‌کند و شما می‌توانید به بررسی سه قانون کپلر در باره‌ی آن بپردازید.

در سمت راست صفحه سه گزینه‌ی دیگر نیز وجود دارد که می‌توانید آنها را نیز فعال کنید. اولین گزینه‌ی show solar system orbits است که با فعال کردن آن می‌توانید مدارهای سیارات نه گانه‌ی منظومه‌ی شمسی به دور خورشید را نیز در تصویر ببینید. گزینه‌ی بعدی show solar system planets می‌باشد که اگر این گزینه را فعال کنید می‌توانید سیارات منظومه‌ی شمسی را در حالی که در مدارهای خود در حال گردش به دور خورشید هستند را مشاهده کنید.

و در آخر، گزینه‌ی سوم label the solar system orbits می‌باشد که نام هر سیاره را در کنار مدار حرکتش به نمایش در می‌آورد.

در ابتدا گزینه‌های دوم و سوم غیرفعال می‌باشند، برای فعال کردن این دو گزینه ابتدا باید گزینه‌ی یک را انتخاب کنید تا مدار سیارات به دور خورشید نمایش داده شود، سپس به انتخاب گزینه‌ی دوم و سوم بپردازید.

در گوشه‌ی سمت راست پایین نیز کلید clear optional features قرار دارد که با فشار دادن آن این سه گزینه به حالت غیرفعال در می‌آیند.

بعد از تعیین مدار سیاره و تنظیمات خاص آن بهتر است که در مورد قوانین کپلر تحقیق و آزمایشی داشته باشیم.

در قسمت سمت چپ در پایین صفحه چهار حالت مختلف را برای شما نمایش می‌دهد. که سه حالت اول مربوط به قوانین سه گانه‌ی کپلر در مورد حرکت سیارات به دور خورشید می‌باشند و حالت چهارم در مورد سرعت و حرکت سیارات در گردششان به دور خورشید می‌باشد.

1ـ اگر حالت Kepler`s 1st law را انتخاب کنید، گزینه‌های مربوط به قانون اول کپلر در اختیار شما قرار داده می‌شود. این قانون می‌گوید که : تمام سیارات در مدارهای بیضی شکلی که خورشید در یکی از کانون‌های آن قرار دارد حرکت می‌کند. (قانون مدارها)

همان طور که می‌‌دانید در بیضی دو نقطه‌ی ثابت به نام کانون‌های بیضی وجود دارد که مجموع فاصله‌ی هر نقطه بر روی بیضی از این دو نقطه به یک اندازه است.

طبق قانون اول کپلر مدار سیارات در حرکت به دور خورشید به شکل بیضی می‌باشد که خورشید در یکی از کانون‌های این بیضی قرار دارد، خب برای این که کانون دیگر این بیضی را ببینید گزینه‌ی show empty focus را انتخاب کنید تا محل کانون دیگر این بیضی را نیز مشاهده کنید. نقطه‌ی سفید رنگی که در تصویر مشاهده می‌کنید همان خورشید (یکی از کانون‌های بیضی) می‌باشد. گزینه‌ی show semiminor axis شعاع کوچک بیضی (نیم قطر کوچک بیضی) را نشان می‌دهد و گزینه‌ی show semimajor axis شعاع بزرگ بیضی را نمایش می‌دهد. Show center نیز مرکز بیضی را نمایش خواهد داد. در این قسمت در زیر صفحه یک فرمول می‌بینید که نوشته است  در این فرمول a همان نیم قطر بزرگ بیضی می‌باشد که تحت عنوان گزینه‌ی semimajor axis در قسمت راست صفحه آن را تعیین کرده بودیم. r1 و r2 به ترتیب فاصله‌ی سیاره از کانون اول (خورشید) و کانون دوم بیضی می‌باشد. برای دیدن r1 و r2 بر روی شکل کافی است که گزینه‌ی show radial lines را فعال کنید.

این فرمول همان فرمول شکل بیضی می‌باشد که برای ما نشان می‌دهد که مدار سیارات به دور خورشید بیضی شکل می‌باشند. هر مداری که می‌خواهید در سمت راست صفحه تعیین و ترسیم کنید ولی باز مشاهده خواهید کرد که مداری که انتخاب کرده‌اید بیضی شکل می‌باشد. (این نکته را نباید فراموش کنید که دایره یک نوع خاص بیضی می‌باشد.) وقتی که سیاره بر روی مدار خود در حال گردش به دور خورشید باشد مقدار r1 و r2 در هر لحظه تغییر می‌کند ولی بر طبق تعریف بیضی مجموع مقدار r1 و r2 در هر لحظه و برای هر نقطه از بیضی برابر دو برابر نیم قطر بزرگ بیضی می‌باشد که این موضوع را می‌توانید با استفاده از این فرمول در این قسمت مشاهده کنید.

2ـ برای مشاهده‌ی فرمول‌های قانون دوم کپلر کافی است که در سمت چپ و در پایین صفحه حالت Kepler`s 2nd law را انتخاب کنید. در بالا توضیح دادم که قانون دوم کپلر می‌گوید : خط واصل هر سیاره به خورشید (خطی که سیاره را به خورشید وصل می‌کند) در زمان‌های مساوی مساحت‌های مساوی جاروب می‌کند. (قانون مساحت‌ها)

در این قسمت شما می‌توانید ببینید که یک سیاره در مدار گردشش به دور خورشید در مساحت‌های مساوی چگونه رفتار می‌کند و آیا این قانون برای تمامی سیارات منظومه‌ی شمسی درست می‌باشد یا خیر.

ابتدا باید یک مساحت دلخواه را تعیین کنید. برای این کار کافی است که در قسمت adjust size مقدار مساحت دلخواه خود را تعیین کنید. مقدار این مساحتی که انتخاب می‌کنید در زیر این گزینه به صورت کسری و یا به صورت درصدی از مساحت کل بیضی نشان داده خواهد شد.(a fractional sweep size of) و یا به صورت کسری از سال زمین (corresponds to sweep duration of) و یا بر حسب واحد نجومی (and a sweep area of).

وقتی که دکمه‌ی start sweeping را می‌زنید بر روی شکل مقدار مساحتی که مشخص کرده‌اید (با توضیحاتی که در بالا داده‌ام) را به صورت رنگی برای شما نمایش می‌دهد. اگر گزینه‌ی sweep continuously را انتخاب کرده باشید با فشار دادن این دکمه، شبیه‌ساز ما کل مساحت بیضی را به مساحت‌های مساوی تقسیم می‌کند. که مقدار این مساحت‌های مساوی بستگی به شما دارد و شما مقدار آن را با استفاده از گزینه‌هایی که توضیحشان را دادم تعیین می‌کند.

حال که بیضی را به مساحت‌های مساوی تقسیم کردید زمان آن است که به بررسی قانون دوم کپلر بپردازید. مشاهده می‌کنید که هر سیاره‌ای را که انتخاب کنید مساحت‌های مساوی را در زمان‌های مساوی طی می‌کند.

اگر می‌خواهید برای مساحت‌های دیگری این قانون را آزمایش کنید ابتدا دکمه‌ی erase sweeps را فشار دهید تا مساحت‌هایی که قبلاً بر روی شکل مشخص کرده‌اید پاک شوند و سپس مساحت جدید را بر روی شکل ببنید. و یا می‌توانید بدون پاک کردن مساحت‌های رنگی بر روی شکل با جا به جا کردن مقدار adjust size اندازه‌ی این قسمت‌ها را بر روی شکل تغییر دهید.

3ـ سومین قانون کپلر را نیز می‌توانید در قسمت Kepler`s 3rd مشاهده کنید. قانون سوم کپلر می‌گوید که : مجذور دوره‌ی دوران هر سیاره حول خورشید، با مکعب فاصله‌ی متوسط آن سیاره از خورشید متناسب است. (قانون دوره‌های تناوب) فاصله‌ی متوسط سیاره تا خورشید را a می‌نامیم که برابر نیم قطر بزرگ مدار سیاره می‌باشد. دوره‌ی دوران هر سیاره حول خورشید را نیز با P نمایش می‌دهیم. دوره‌ی دوران برابر کقدار زمانی است که طول می‌کشد که یک سیاره یک بار به طور کامل به گرد خورشید بچرخد. پس طبق این قانون خواهیم داشت : .

سیارات مختلف را انتخاب کنید و ببنید آیا این رابطه‌ی برای آنها برقرار است.

در این قسمت یک نمودار داریم که دوره‌ی دوران هر سیاره حول خورشید را بر حسب نیم قطر بزرگ آن نمایش می‌دهد. با استفاده از این نمودار نیز می‌توانید صحت قانون کپلر را مشاهده کنید.

گزینه‌ای در این قسمت داریم با نام plot type که دو حالت linear و logarithmic را می‌توانید برای آن انتخاب کنید. این گزینه مربوط به نوع نمایش نمودار می‌باشد. اگر حالت linear را انتخاب کنید این نمودار را به صورت خطی نشان می‌دهد و اگر logarithmic را انتخاب کنید این نمودار را به صورت لگاریتمی نمایش می‌دهد.

می‌دانیم که در نمایش لگاریتمی فاصله‌ی واحدهای محورهای مختصات با یکدیگر برابر نمی‌باشد و به صورت لگاریتمی تغییر می‌کند ولی در نمایش خطی یک نمودار فاصله‌ی محورهای مختصات با یکدیگر به یک اندازه می‌باشد.

4ـ آخرین قسمت این شبیه‌ساز نشان دهنده‌ی سرعت و شتاب سیارات در حرکتشان به دور خورشید می‌باشد. ابتدا با انتخاب گزینه‌ی Newtonian Features به این قسمت شبیه‌ساز بروید.

در این قسمت نموداری مشاهده می‌کنید که بر روی آن با خطی آبی رنگ سرعت سیاره را در حرکت به دور خورشید نشان می‌دهد و با خطی قرمز رنگ شتاب جانب مرکز سیاره را نشان می‌دهد.

اگر می‌خواهید سرعت و شتاب سیاره را به صورت برداری بر روی شکل ببینید کافی است که گزینه‌ی show vector را برای v و a انتخاب کنید. در این صورت بردار آبی رنگی که بر روی شکل می‌بینید بردار سرعت سیاره در حرکت دورانی‌اش به دور خورشید می‌باشد و بردار قرمز رنگ بردار شتاب جانب مرکز سیاره در این حرکت می‌باشد.

در این قسمت می‌توانید تغییر سرعت سیاره را مشاهده کنید. می‌بینید که سیاره هنگامی که در حضیض خورشیدی (کم‌ترین فاصله‌ی سیاره تا خورشید) می‌باشد دارای سرعت بیشتری است و در هنگامی که در اوج خورشیدی (بیشتر‌ین فاصله‌ی سیاره با خورشید) سرعتش به کم‌ترین مقدار خود می‌رسد.

خب تمام قسمت‌های این شبیه‌ساز رو برای شما توضیح دادم، حالا شروع به کار شوید و قوانین کپلر را برای تمام سیارات منظومه‌ی شمسی امتحان کنید. ببینید این قوانین در مورد این سیارات درسته یا نه؟ شاید شما تونستید قوانین بهتری برای حرکت سیارات پیدا کنید و اسم‌تون توی تاریخ نوشته شد.

وزن

وزن

بسیاری به خطا می‌پندارند که جسمی در ته چاهی عمیق قرار دارد ، از آن جا که نزدیک‌تر به مرکز سیاره ( نقطه‌ای که همه‌ی اجسام را به سوی خود می‌کشد) است بنابراین سنگین‌تر خواهد بود. اما این استدلال نادرست است. زیرا نیروی جاذبه نه تنها افزایش نمی‌یابد، بلکه هر چه عمیق‌تر در سیاره‌ای فرو رویم، کاهش می‌یابد. بیایید به صورت علمی، به قضیه نگاه کنیم :

مکانیک به ما می‌آموزد که جسمی که در داخل یک کره‌ی تو خالی قرار داشته باشد، وزن خود را تماماً از دست می‌دهد. 

بنابراین جسمی که در داخل یک کره تو پر هم جنس قرار گرفته باشد تنها به وسیله‌ی جرمی جذب می‌گردد که گویی در شعاع فاصله‌ی جسم از مرکز کره وجود دارد. (یعنی قسمت هاشورخورده‌ی شکل زیر)

با استفاده از این دو اصل به آسانی می‌توانیم قانونی بیابیم که تغییر وزن جسم را با نزدیک شدن آن به مرکز سیاره بیان نماید. اگر شعاع سیاره‌ای را با R و فاصله جسم را از مرکز آن با r نمایش بدهیم. خواهیم دید که جاذبه‌ای که بر روی جسم در این نقطه اثر می‌کند  بار افزایش می‌یابد. و در عین حال  بار کاهش می‌پذیرد. (زیرا قسمت جذب کننده‌ی سیاره به همین تعداد دفعات کاهش یافته است.) با محاسبه‌ی این دو حالت در مجموع نیروی جاذبه به نسبت  بار کاهش خواهد یافت.

بنابراین در اعماق یک سیاره، وزن جسم  به همان تعداد دفعات که فاصله‌ی جسم تا مرکز، نسبت به شعاع سیاره، کاهش یافته، کاهش خواهد یافت.

برای سیاراتی به ابعاد زمین با شعاع 6400 کیلومتری، وزن جسمی در عمق 3200 کیلومتر به نصف خواهد رسید و در عمق 5600 کیلومتری 8 بار کمتر خواهد شد. در مرکز سیاره جسم،  وزن خود را تماماً از دست خواهد داد. جالب است که بدانید این مطلب را بدون محاسبه هم می‌شد پیش‌بینی کرد. زیرا جسمی که در مرکز سیاره قرار گرفته به وسیله جرم‌های احاطه کننده با نیروی یکسانی در کلیه‌ی جهات جذب می‌گردد که حاصل جمع برداری این نیروها برابر صفر خواهد بود.

آنچه که گفته شد مربوط به سیاره‌ای با چگالی یک‏نواخت است در مورد سیارات واقعی، با تقریب‌هایی این مطلب درست در می‌آید. به ویژه در مورد زمین که چگالی‌اش در اعماق بیش از سطح آن است. قانون تغییر جاذبه به تناسب نزدیک شدن به مرکز، تا حدودی از این قاعده بیرون است. تا عمق معینی که نسبتاً کم است جاذبه افزایش می‌یابد و تنها پس از آن شروع به کاهش می‌کند.

زندگی در مریخ

دانشمندان سال‌هاست که این به فکر افتاده‌اند که آیا می‌توانند مریخ را برای زندگی بشر بر روی آن آماده کنند. مریخ در موارد زیادی شبیه به زمین است. فصول مریخ از پاره‌ای جهات شبیه فصول زمین است و از برخی جهات دیگر متفاوت با آن.

 

شباهت‌ها عبارتند از :

• عرض مناطق اقلیمی در هر دو سیاره شبیه هم هستند و این عمدتاً معلول زاویه میل صفحه استوا با صفحه مدار است. در مورد زمین این زاویه میل 5/23 درجه است و در مورد مریخ 2/25 درجه. البته زاویه میل محورها علت اصلی فصولند. هر دو سیاره چهار فصل دارند.
• تغییرات مدت روشنی روز در هر دو سیاره مانند هم است. دوره‏ی تناوب یک بار دوران کامل مریخ به دور محور، اندکی بیش از 5/24 ساعت است و این مدت برای زمین تقریبا 24 ساعت است.

تفاوت ها عبارتند از :

• طول هر یک از فصول مریخ تقریباً دو برابر فصول زمین است. طول فصل به دوره‏ی تناوب حرکت انتقالی سیاره به دور خورشید بستگی دارد. دوره‏ی تناوب نجومی زمین 4/365 روز است و این مدت برای سیاره مریخ 687 روز است.
• دمای متوسط هر یک از مناطق اقلیمی در مریخ، کمتر از دمای نظیر بر سطح زمین است، زیرا فاصله مریخ تا خورشید 50 درصد بیش از فاصله زمین تا خورشید است و در نتیجه شدت گرما و نور خورشید در آن کمتر است. در منطقه استوایی، دمای مریخ به هنگام ظهر به ندرت از 27 درجه سانتی گراد فزونتر می‌شود. و به هنگام نیمه شب کمترین مقدار آن 68- درجه سانتی گراد است.
• تابستان نیمکره جنوبی مریخ بسیار گرمتر از تابستان نیمکره شمالی آن است و این معلول خروج از مرکز بسیار بزرگ مدار سیاره می‌باشد که 09/0 است، در حالی که برای زمین 02/0 است. یعنی فاصله مریخ از خورشید در حضیض خورشیدی آن به میزان 20 درصد کمتر از فاصله آن در اوج خورشیدی است. این تفاوت فاصله برای زمین 3 درصد است.
• تغییر دما از روز به شب در مریخ بسیار شدیدتر از زمین است زیرا جو مریخ بسیار رقیق است. با شرایطی که در زیر برمی شمریم، به دشواری می‌توان تصور کرد که آدمی یا جانور و گیاه دیگری بتواند در مریخ وجود داشته باشد :الف) فقدان آب ب)  فقدان اکسیژن و یا مقدار بسیار اندک آن ج) فشار جوی که برابر 05/0% زمین است. د) رگبارهای شدید اشعه فرابنفش که می‌توانند ساده‌ترین ملکول‌ها را در هم بشکنند. ه) سقوط شهاب سنگ‌ها

مسکونی کردن مریخ

پژوهشگران سازمان فضایی آمریکا ادعا کرده‌اند با کشف راه جدیدی می‌توانند زندگی انسان‌ها را در سیاره‏ی سرخ امکان پذیر سازند. ناسا در این روش، با استفاده از گازهای گلخانه‌ای سیاره منجمد مریخ را به سیاره‌ای برای زندگی تبدیل خواهد کرد، چرا که افزایش گازهای گلخانه‌ای در سطح کره مریخ به تدریج موجب افزایش حرارت این سیاره منجمد منظومه شمسی شده و با گذشت زمان آن را به محلی گرم با جوی به غلظت کره زمین برای زندگی تبدیل می‌کند.

آن‌ها پیش‌بینی کرده‌اند برای عملی کردن چنین طرحی باید گازهایی حداقل۱۰هزار برابر قدرتمندتر از دی اکسید کربن در جذب حرارت، به سطح مریخ تزریق شود. دانشمندان ناسا همچنین اعلام کرده‌اند برای انجام چنین طرحی با توجه به فاصله زیاد زمین با مریخ و همچنین مقادیر زیاد گازهای گلخانه‌ای مورد نیاز نمی‌توان این گازها را توسط سفینه‌ها به مریخ انتقال داد و بنابراین فضانوردان باید دستگاه‌هایی را برای تولید گازهای گلخانه‌ای در سطح مریخ ایجاد کنند.

 

بر اساس تحقیقات موسسه ژئوفیزیک آمریکا، سیاره مریخ به دلیل داشتن اتمسفر بسیار نازک و فاصله زیاد از خورشید، بسیار سردتر از زمین است. در حال حاضر هیچ اثری از آب مایع در سطح این سیاره مشاهده نمی‌شود و به گفته دانشمندان وجود آب مایع برای زندگی بشر امری حیاتی است.

 

برخی از دانشمندان معتقدند که زمینی‌ها حق ندارند در شرایط آب و هوای سیاره‌های دیگر هرج و مرج ایجاد کنند و آنها را از حالت طبیعی که خلق شده خارج کنند اما برخی دیگر به دنبال راه فراری برای مردم سیاره خاکی زمین هستند. در کنار این طرح، گروهی دیگر با روش متفاوتی به این موضوع نگاه می‌کنند و در حال بررسی موضوع هستند. در این روش موضوع اصلی تبدیل غارهای مریخ به محل سکونت انسان‌هاست.

 

این دانشمندان معتقدند، در صورتی که انسان بتواند در غارهای این سیاره زندگی کند، از گزند تشعشات و شرایط آب و هوایی خشن در امان خواهد ماند. همچنین احتمال دارد درون این غارها، آب، یخ و مواد معدنی موجود باشد که انسان‌ها می‌توانند از این مواد استفاده کنند

صورتهای فلکی

صورتهای فلکی

مردمان باستان تصور می‌کردند که می‌توانند خطوط اصلی چهره‌ها را، در ستارگان آسمان شب پیدا کنند. این چهره‌ها معمولاً شکل‌هایی از قهرمانان، اساطیر، خدایان افسانه‌ای، مخلوقات گوناگون و اجرامی بود‌ند که به نظر آنها بر روی زمین اثر گذار ند. این مفهوم عامیانه صورت فلکی است. اما در ستاره‌شناسی نوین، لغت صورت فلکی به بخشی از آسمان اطلاق می‌شود که در مرحله‌ی اول اشکالی را تداعی می‌کند که هزارها سال پیش برای اولین بار مورد توجه انسان‌های باستانی قرار گرفته است. این مناطق بر روی کره‌ی سماوی، مانند استان‌ها یا کشورهای مختلف بر روی نقشه‌های زمینی هستند.

در حال حاضر هر نقطه‌ای از آسمان بالای سر ما، حتماً متعلق به یک صورت فلکی است. حد فاصل بین صورت‌‌های فلکی در قالب خط مستقیم بوده ولی شکل‌ها می‌توانند کاملاً غیرمتقارن و غیرهندسی باشند. به هر تقدیر، هر صورت فلکی تعدادی از ستارگان آسمان را درون محدوده‌ی خود جای می‌دهد.

صورت فلکی برای ایجاد راحتی و تسهیل در شناخت اجرام و پیدا کردن بخش خاصی از آسمان مفید است. از دید ما، می‌توان تصور کرد که تمام ستارگان درون محدوده‏ی یک صورت فلکی، از نظر فیزیکی با هم در ارتباط هستند. از آنجا که با چشم غیرمسلح نمی‌توان عمق فضا را تشخیص داد، لذا انسان همه‌ی ستارگان را در یک صفحه و ظاهراً در یک فاصله و بسیار نزدیک به هم می‌بیند. در حقیقت هر ستاره‌ای می‌تواند در فاصله‌ی زیادی نسبت به دیگری قرار گیرد که این جدایی تا حد صدها و حتی هزارها سال نوری هم می‌رسد.

در بین تمدن‌های باستانی اولین فرهنگ‌هایی که شروع به طبقه‌بندی آسمان برای نامگذاری نمودند عبارتند از: بابلی‌ها، هندی‌ها، یونانی‌ها، رومی‌ها، چینی‌ها و میان قاره‌ی آمریکا. انسان‌های ساکن در نیمکره‌ی شمالی قادر بودند فقط ستارگان قابل دید در این نیمکره را شناسایی و طبقه‌بندی نمایند، زیرا ستارگان عرض‌های جنوبی و پایین‌تر از آن نقاط، قابل رؤیت نبودند.

در قرن دوم میلادی بطلمیوس، ستاره‌شناس یونانی ـ‌مصری، توانست بیش از 1000 ستاره را در قالب 48 صورت فلکی در کتاب مجستی فهرست نماید. این صورت‌های فلکی که یادمان دوران عتیق است، به نام «صورت‌های فلکی باستانی» نامیده می‌شوند.

از قرن 16، که اروپایی‌ها به کشف مناطق جنوبی کره‌ی زمین پرداختند، فهرست ستارگان نیمکره‌ی جنوبی برای دنیای غرب شناخته شد. این صورت‌های فلکی جدید را  «صور فلکی نوین» می‌نامند.

معمولاً نامگذاری صورت‌های فلکی باستانی بر اساس شکل آنهاست. صورت‌های فلکی جبار و اسد ظاهراً به شکلی هستند که آنها را نامیده‌اند. تعدادی از صورت‌های فلکی نوین را از روی بعضی از اختراعات، نظیر میکروسکوپ و تلسکوپ نامگذاری نموده‌اند. شکل‌ها (مثلاً خطوط واصل بین ستاره‌ها) در اصل اختیاری بوده و ممکن است روی نقشه‌های مختلف متفاوت باشند.

بعضی از صورت‌های فلکی دارای بخش کوچکتری درون منطقه‌ای وسیع هستند، مانند قسمت ملاقه یا آبگردان درون خرس بزرگ. قبل از سال 1930 هر کسی هر قسمتی از آسمان را به طور دلخواه می‌توانست به هر اسمی بنامد و در نتیجه هیچ گونه مرز تعریف شده‌ای در اطراف صور فلکی وجود نداشت. لذا برای رفع شبهه و ایجاد یگانگی، ستاره‌شناسان جهان در سال 1930 تصمیم گرفتند که نام‌های خاصی (به زبان لاتین) به همراه مرزی مشخص برای کلیه‌ی صورت‌های فلکی انتخاب کنند. این همان حدود و اسم‌هایی است که امروزه در سطح جهانی پذیرفته شده است.

 

در زیر نام صورت‌های فلکی آورده شده است :

 

ردیف	نام صورت فلکی	علامت لاتین	نام لاتین	بهترین زمان مشاهده در آسمان
1	آندرومدا، شاهزاده، زن در زنجیر، امراه المسلسله	And	Andromeda	آبان
2	اژدها، تِنین	Dra	Draco	تیر
3	اسب بالدار، فَرَس اعظم	Peg	Pegasus	مهر
4	اسد، شیر	Leo	Leo	فروردین
5	اکلیل شمالی، تاج شمالی، افسر شمالی	CrB	Corona Borealis	تیر
6	برساوش، قهرمان	Per	Perseus	دی
7	تازی‌ها، سگ‌های شکاری	CVn	Canes Venatici	اردیبهشت
8	تکشاخ	Mon	Monoceros	اسفند
9	ثور، گاو	Tau	Taurus	دی
10	جام، پیاله، باطیه، معلف	Crt	Crater	اردیبهشت
11	غراب، کلاغ، زاغ	Crv	Corvus	اردیبهشت
12	جبار، شکارچی	Ori	Orion	بهمن
13	جَدی، بز دریایی، بزغاله، بز ماهی	Cap	Capricornus	شهریور
14	جوزا، دو پیکر	Gem	Gemini	اسفند
15	حَمَل، بره، گوسفند	Ari	Aries	آذر
16	حوا، مارافسای، حامل مار	Oph	Ophiuchus	مرداد
17	حوت، ماهی	Psc	Pisces	آبان
18	حوت جنوبی، ماهی جنوبی	PsA	Piscis Austrinus	مهر
19	خرگوش، اَرنَب	Lep	Lepus	بهمن
20	دب اصغر، خرس کوچک	UMi	Usra minor	تیر
21	دب اکبر، خرس بزرگ	UMa	Usra major	فروردین
22	دجاجه، قو	Cyg	Cygnus	قو
23	دلفین	Del	Delphinus	شهریور
24	دلو، ریزنده آب	Aqr	Aquarius	مهر
25	ذات الکرسی، ملکه، خداوند کرسی	Cas	Cassiopeia	آبان
26	روباه، روباهک	Vul	Vulpecula	شهریور
27	زرافه، شترگاوپلنگ	Cam	Camelopardus	بهمن
28	سپر	Sct	Scutum	مرداد
29	سرطان، خرچنگ	Cnc	Cancer	اسفند
30	سکستان، ذات السدس، سکستانت	Sex	Sextans	فروردین
31	سنبله، دوشیزه	Vir	Virgo	خرداد
32	سوسمار، مارمولک، بزمجه	Lac	Lacerta	مهر
33	سهم، تیر، پیکان	Sga	Sagitta	شهریور
34	سیاهگوش	Lyn	Lynx	اسفند
35	شلیاق، چنگ رومی	Lyr	Lyra	مرداد
36	شیرکوچک، اسد اصغر	LMi	Leo minor	فروردین
37	عقاب	Aql	Aquila	شهریور
38	عقرب، کژدم	Sco	Scorpius	تیر
39	عوا، گاوران	Boo	Bootes	خرداد
40	قطعه الفرس، اسب کوچک، پاره اسب، پونی	Equ	Equuleus	شهریور
41	قوس، کماندار، نیم اسب	Sgr	Sagittarius	مرداد
42	قیطس، هیولای دریایی، نهنگ	Cet	Cetus	آذر
43	قیفاووس، سلطان	Cep	Cepheus	مهر
44	کلب اصغر، سگ کوچک	CMi	Canis minor	اسفند
45	کلب اکبر، سگ بزرگ	CMa	Canis major	بهمن
46	کوره، تنور	For		آذر
47	گیسوی برنیکه، موی برنیکه	Com	Coma Berenices	اردیبهشت
48	مار، سر مار، دم مار	Ser	Serpens	تیر و مرداد
49	مار آبی، مار دریایی، شجاع	Hya	Hydra	فروردین
50	مثلث	Tri	Triangulum	آذر
51	ممسک العنان، ارابه ران، عنان دار	Aur	Auriga	دی
52	میزان، ترازو	Lib	Libra	خرداد
53	نهر، جوی، رودخانه فلکی	Eri	Eridanus	دی
54	هرکول، جاثی، پهلوان، بر زانو نشسته	Her	Hercules	مرداد

 

 

صورت‌های فلکی نیم‌کره‌ی جنوبی :

این صورت‏های فلکی در جنوب میل منهای 30 درجه واقعند، لذا عمدتاً از عرض‏های جنوبی قابل مشاهده می‌باشند. در ایران هم تعدادی از آنها را، در عرض های پایینتر می‌توان دید.

ردیف	نام صورت فلکی	نام لاتین
1	آب مار، نر مار	Hydrus
2	آپوس، پرنده بهشتی	Apus
3	اِسکنه، قلک سنگتراشی	Caelum
4	اکلیل جنوبی، تاج جنوبی	Corona Australis
5	پرگار، قطب نما	Circnus
6	تلسکوپ	Telescopium
7	تیر حمال، شاه تخته	Carina
8	ثُمن، اکتان، هشتک	Octans
9	چلیپا، صلیب جنوبی	Crux
10	حجار، سنگتراش	Sculptor
11	حربا، آفتاب پرست	Chamaeleon
12	حمامه، کبوتر	Columba
13	خط کش، گونیا، تراز	Norma
14	درنا	Grus
15	ساعت	Horlogium
16	سبع، گرگ	Lupus
17	شبکه، تور	Reticulum
18	شراع، بادبان	Vela
19	طاووس	Pavo
20	طوغان، توکان	Tucana
21	عنقا، ققنوس، سیمرغ	Phoenix
22	قطب نما	Pyxis
23	قِنطورس، ظلیم	Centaurus
24	کشتیدم	Puppis
25	کوه میز، میز صحرایی	Mensa
26	ماهی پرنده	Volans
27	ماهی زرین، طلاماهی	Dorado
28	مثلث جنوبی	Triangulum Australe
29	مجمره، آتشدان، عودسوز	Ara
30	مِفرغه الهوا، تلمبه بادی	Antlia
31	مگس	Musca
32	میکروسکوپ	Microscopium
33	نقاش	Pictor
34	هندی	Indus

 

 

پیدا کردن صورتهای فلکی در آسمان

فکر می‏کنم علاقه مند شدید که این صورتهای فلکی را در آسمان پیدا کنید. برای این کار ابتدا باید یک نقشه آسمان شب را تهیه کنید که این صورتهای فلکی در آن‏ها مشخص شده باشند و سپس با استفاده از نقشه و دوربین دو چشمی یا تلسکوپ می‌توانید ستاره های تشکیل دهنده این صورتهای فلکی را رصد کنید. البته اگر آسمان محل سکونتتان صاف باشد و آلودگی نوری نداشته باشد می‌توانید با چشمان غیرمسلح نیز به شکار این اجرام آسمانی بروید.

 

ساخت صورتهای فلکی

 ستاره هایی که در زیر می‌بینید را به هم وصل کنید تا صورتهای فلکی نهفته در هر یک را بتوانید ببنید.

 

 

در جدول زیر نیز می توانید تصاویری برخی از صورتهای فلکی را مشاهده نمایید.

 

 

بشقاب پرنده‌ها

بشقاب پرنده‌ها

آیا بشقاب پرنده حقیقت دارد؟ آیا موجودات هوشمند سیارات دیگر سعی دارند با ساکنان کره زمین تماس برقرار کنند؟

 

ماه ژوئیه سالگرد واقعه «رزول» است. در سال ۱۹۴۷ ساکنان مزرعه‌ای در شمال رزول در ایالت نیومکزیکوی آمریکا سقوط اشیای عجیبی در مزرعه‌شان را به پلیس گزارش دادند. تحقیقات رسمی نیروی هوایی آمریکا در مورد ماهیت این اشیا آن را قطعات یک بالن تجسسی تشخیص داد. اما بحث در مورد اینکه آیا قطعات پیدا شده در رزول متعلق به یک بشقاب پرنده بوده یا نه، همچنان ادامه دارد.

آیا تصور اینکه در گوشه‌ای دیگر از جهان، موجودات هوشمند دیگری زندگی می‌کنند، خیلی دور از ذهن است؟ موجوداتی که از سیارات خود به کره خاکی ما سفر می‌کنند تا با ما تماس بگیرند. چنین احتمالی چندان بعید به نظر نمی‌رسد اما آنچه که در میان دانشمندان و مردم عادی اختلاف ایجاد کرده است ادعاهای مردم در مورد دیدن موجودات ماورای زمین و بشقاب پرنده‌های حامل آنهاست.

دانشمندان ناسا، در تحقیقات خود همواره کلیه گزارش‌های مربوط به مشاهده اشیا پرنده ناشناس را یا بی‌اساس خوانده‏اند یا دلایل علمی برای بشقاب پرنده نبودن این اشیا ارائه کرده‌اند. بسیاری از اخترشناسان نیز می‌گویند که اشیا پرنده ناشناسی که مردم ادعا می‌کنند دیده‌اند در واقع اجرام آسمانی‌اند. این پدیده‌ها را مى توان، بسته به محل و منشاء آنها، به چهار دسته تقسیم کرد:

1. منشاء خارج از جو و درون منظومه شمسى
2. منشاءجوى
3. منشاء درون پوسته زمین
4. منشاء خطای انسانی

در هر یک از این دسته‌ها یک یا چند پدیده مرتبط با یوفو (اشیاى نورانى ناشناخته) دیده شده اســت که توضیح مختصرى در مورد هر یک ذکر مى‌شود.

 

1ـ پدیده‌هاى با منشاء خارج از جو و درون منظومه شمسى

• سیاره زهره : وضعیت سیاره نورانى زهره و نزدیکى موقعیتش به افق به گونه‌اى است که اگر با شرایط جوى خاصى، مانند ابر آلودگى، همراه شود شبیه به یک شى نورانى خمیده کشیده مى‌شود.
• قطعات ماهواره‌ها: که به هنگام ورود به جو در ارتفاع‌هاى گوناگون مى‌سوزند و گاهى هم به سطح زمین مى‌رسند.
• شخانه‌ها یا آسمان سنگ‌ها: نادر دیده مى‌شوند. اما چون به صورت سوزان به سطح زمین مى‌رسند افراد عادى ممکن است آن را آنونا بدانند.
• بادها و فعالیت‌هاى خورشیدى: روى بار الکتریکى و رسانش الکتریکى جو تأثیر مى‌گذارند. این تأثیرگذارى اگر با شرایط مناسب جوى همراه باشد مى‌تواند پدیده‌هاى نورانى ایجاد کند. این نوع پدیده‌ها کمتر مطالعه شده است.

 

 

2ـ پدیده‌هاى با منشاء درون جو

• آذرخش گلوله‌اى:  شاید بتوان آن را صاعقه گلوله‌اى نیز نامید، در اثر تخلیه الکتریکى ابرها مى‌تواند به وجود بیاید گر چه مطالعه قطعى آنها در انتظار انجام است.

 

3ـ پدیده‌هاى با منشاء درون پوسته زمین

• نور زلزله: فیزیکدانان و زمین شناسان در دو سال اخیر منشاء پدیده‌اى را که معمولاً نور زلزله نامیده مى‌شد کشف کرده‌اند. به هنگام فعال شدن پوسته زمین، که معمولاً زلزله نتیجه مشهود آن براى ساکنان روى زمین است، ناهنجارى‌هایى در میدان مغناطیسى اطراف گسل‌ها به وجود مى‌آید. همزمان با این ناهنجارى‌هاى مغناطیسى، یون‌ها در محیط اطراف به وجود مى‌آیند. به دام افتادن این یون‌ها در میدان مغناطیسى محل، گسل حرکت منظمى از سمت میدان مغناطیسى قوى به ضعیف همراه با تابش در طول موج‌هاى مختلف ایجاد مى‌کند. این حرکت بسیارى از مواقع نوسانى است، مانند صفحه‌اى نورانى که حرکتى نوسانى انجام مى‌دهد. مشابه این پدیده در آزمایشگاه، آینه پلاسما نامیده مى‌شود. حرکت این یون‌ها، ممکن است در راستاى گسل یا محور عمود بر آن باشد.

 

4ـ منشاء انسانی

امروزه بنا به گزارش‌ها و فاش شدن بسیاری از اسناد رسمی می‌فهمیم که این بشقاب پرنده‌ها ساخت خود انسان های زمینی است! البته اگر از تمامی داستان های تخیلی صرفنظر کنیم. پس دیگر نباید از دیدن بشقاب پرنده‌ها تعجب کرد زیرا وجود دارند و تعدادشان هم کم نیست ولی ساخت خود انسان های زمینی هستند. اکثر آنها برای مقاصد نظامی و جاسوسی طراحی می‌شوند که البته کاربردهای فراوان دیگری دارند. اگر روزی بشقاب پرنده ای را دیدید که جلوی شما آمد و پرسید: «آیا می‌توانید انگلیسی صحبت کنید؟» تعجب نکنید. نه به خاطر به یاد نداشتن زبان انگلیسی بلکه به خاطر این که ممکن است شما «سایفر» را دیده باشید.

سایفر یک پرنده بدون سرنشین و عمود پرواز، ساخت شرکت «سیکورسکی» آمریکا است که با تکنولوژی بشری ساخته شده و افراد هوشمند غیرزمینی (در صورت وجود!) نقشی در طراحی و ساخت آن ندارند. هر شخصی که این پرنده آهنی را در آسمان ببیند بدون گمان فکر می‌کند که یک بشقاب پرنده فضایی را دیده و چه بسیار افرادی که، با گزارش دیدن بشقاب پرنده در محل های آزمایش سایفر، موجبات خنده مهندسان شرکت سیکورسکی را فراهم کردند.

این موجود شبه فضایی خصوصیات خاصی دارد. قطرش حدود ۹۹/۶ متر، مساحت ملخ اصلی ۴/۲ مترمربع و وزن بارگذاری شده ۱۱۴ کیلوگرم است. سایفر با توانی که موتور AR-801 برایش به وجود می‌آورد، می‌تواند تا ارتفاع هشت هزار متر پرواز کند. نیروی این موتور ۳۷ هزار وات است که می‌تواند سرعتی معادل ۱۴۴ کیلومتر در ساعت بگیرد.

سایفر به دلیل حجم کم سوخت، تنها سه ساعت در آسمان است و در این مدت باز هم به دلیل گنجایش سوختش ۵۸ کیلومتر پرواز می‌کند. سایفر مانند هلی کوپتر «کومانچی» از سیستم هدفگیری خودکار و سامانه هدایت الکتریک (fly-by-Wire) که محصول مشترک شرکت بوئینگ و سیکورسکی است بهره می‌برد.

توانایی نشستن روی سطوح با زوایه ۱۵ درجه و فراز و فرود آنی به طول ۱۲ فوت را دارد که قابلیتی منحصر به فرد است. بلند شدنش کاملاً عمودی است و از راه دور هم کنترل می‌شود. این پرنده بدون سرنشین است. پس نشست و برخاست و بازگشت آن به مبدأ به صورت خودکار است. تنها با فشردن یک دکمه بازگشت، سایفر در هر نقطه ای و مکانی که باشد به خانه خود برمی گردد.

طراحی سایفر به گونه ای است که هم برای مقاصد نظامی و هم غیرنظامی کاربرد دارد. در اولین آزمایش هایی که در سپتامبر سال ۱۹۹۷ در محل آموزش ارتش آمریکا در ویرجینیا انجام شد، این پرنده‏ی خارق العاده، بسیار هوشمند بود و در تست های پروازی‏اش توانست تمامی بمب های عمل نکرده در ایالت ایندینیا را پیدا کند و حتی به کمک مگنومترهایش تونل های زیرزمینی، لوله های زیرگذر و سازه های زیرسطحی را مشخص و ردگیری کند.

در منطقه آزمایش شهری واقع در ایالت جورجیا (Mout)، سایفر بر فراز خیابان‌ها به پرواز درآمد و از درون پنجره‌ها حتی تا طبقات دوم عکسبرداری کرد و توانست اهداف به اندازه یک آدم را شناسایی کند. در آزمایش سال ۱۹۹۶ در مدرسه پلیس ایالت آلاباما از فراز آدمک های مصنوعی (به عنوان آشوب طلب) از ارتفاع ۱۵۰ متری گاز اشک آور رها کرد. همچنین از سقف ساختمانی یک بسته ۵۰ کیلویی را برداشت و تا مقصدش (آشیانه اش) با خود حمل کرد.

طرح سکوی عملیاتی چند منظوره‏ی امنیتی ـ حفاظتی برای مقاصدی مثل کنترل، ترابری، نظامی و شناسایی محیط در اوایل سال ۱۹۹۲ شروع شده است. شرکت سیکورسکی مدل جدیدتری با نام «سایفر ۲» ملقب به اژدهای جنگنده ساخته است که می‌تواند ۲۰ کیلوگرم بار را به مدت دو ساعت حمل کند. وزن آن ۱۰۰ کیلوگرم و حداکثر سرعت آن ۲۳۰ کیلومتر در ساعت است. تنها تفاوت ظاهری آن با مدل قبلی بال های مجاور است. به هرحال شرکت سیکورسکی یک قرارداد ۴۶/۵ میلیون دلاری برای ساخت دو فروند پیش مدل و چهار ایستگاه زمینی با نیروی دریایی آمریکا منعقد کرد و به سرعت در فاصله کمی پس از انعقاد قرارداد اول، یک قرارداد دیگر به ارزش ۷۶/۳ میلیون دلار برای تولید ۱۵ فروند مدل استاندارد با نیروی دریایی بست.

یکی از عمده تفاوت های سایفر با دیگر محصولات شرکت سیکورسکی، صرفنظر از شکل عجیب آن، حذف ملخ دم آن است. چرخش ملخ باعث ایجاد گشتاوری در جهت چرخش می‌شود که توسط ملخ دم، نیرویی خلاف جهت برای خنثی کردن این گشتاور اعمال می‌شود. ولی در سایفر، ملخ پایین را، با سیستم عکس کننده انتقال نیرو به موتور حاصل می‌کند تا این گشتاور را خنثی کند. این موجود شگفت انگیز شاید برای شرکت های غربی پدیده ای جدید باشد ولی برای روس‌ها خیر!

از سال ۱۷۵۴ که میخاییل لوموتولف طرح خود را کشید تا سال ۱۹۴۷ که کاموف مدل Ka-8 خود را ساخت و حتی مدل های Ra-50 (کوسه سیاه) و غیره، همیشه ملخ هم محور، استفاده می‌شد و دم تنها برای پایداری عرضی بود. حال اگر هلی‏کوپترها دایره ای شکل باشند، دیگر به دم هم احتیاجی نیست و از این جا به Ka-137 می‌رسیم یعنی توپ پرنده روس‌ها که در سال ۱۹۹۸ ساخته شد. این توپ پرنده که برای کارهای تحقیقاتی، مراقبت از لوله های نفت و گاز، اکتشافات محیطی، کنترل ترافیک و عملیات ضد تروریست (مانند سایفر) طراحی شده بود، از یک موتور پیستونی آلمانی با توان ۴۸ کیلووات بهره می‌برد. قطر ملخ مرکزی آن ۳/۵ متر و ارتفاع ۸۸/۱ متر داشت. وزنش نسبت به سایفر بیشتر است (۲۸۰ کیلوگرم) و حداکثر سرعت ۱۷۵۴ کیلومتر در ساعت و برد ۵۳۰ کیلومتر و سقف پروازی پنج هزار متر دارد. از لحاظ عملکرد از سایفر بهتر است، ولی اندازه‏ی بزرگتری دارد.

 

 

نتیجه گیری

همیشه پاسخ من به آنهایی که قسم می‌خورند با چشمان خودشان بشقاب پرنده‌ای را دیده‌اند که در آسمان ظاهر شده و ناگهان پس از چند دقیقه ناپدید شده، این است که : چرا باید موجوداتی هوشمند و پیشرفته از نظر فناوری، این همه وقت و انرژی صرف کنند که به دیدن ما بیایند، اما پس از چند دقیقه بدون پیاده شدن و حتی معرفی خود اینجا را ترک کنند؟ آنها می‌توانند دست کم مدتی در مداری اطراف زمین بمانند، سپس اینجا را ترک کنند. در این مدت، بدون شک ما آنها را در رادارها ردیابی می‌کنیم. اما هیچ راداری هرگز بشقاب‌های پرنده را ردیابی نکرده، اگر چه برای این کار بسیار سعی شده است. سرانجام این که، هربار که ما نوری عجیب را می‌بینیم، دلیل بر این نیست که از شی‌ای ناشناخته و مسافرانی از اعماق فضا تابش شده است؛ در بسیاری موارد، علت دیدن بشقاب پرنده، فقط بازتاب نورخورشید از چاله‌های هوایی است که همه‌ی هوانوردان با آن آشنا هستند.

آسانسور فضایی

آسانسور فضایی

تا حالا چند طبقه با آسانسور جابه جا شدیده اید؟ 5 طبقه؟ 10 طبقه؟ یا شاید هم 20 طبقه؟آیا به این موضوع فکر کرده‏اید که سوار یک آسانسو شوید و سر از مریخ در بیاورید!!چی؟! غیرممکنه؟ شبیه به داستان‌های علمی تخیلی است؟ رفتن به فضا با آسانسور ممکن است داستانی علمی ـ تخیلی جلوه کند، اما دانشمندان در حال بررسی این پروژه هستند.

مطالب علمی ـ تخیلی همیشه در حد  تخیل باقی نمی‌مانند. برای مثال، در سال 1863، ژول ورن، نویسنده‌ی فرانسوی، داستان شگفت‌انگیزی با نام «پاریس در قرن بیستم» تحریر کرد. او در آن داستان در مورد آسمانخراش‌های ساخته‌ شده از استیل و شیشه، ماشین حساب‌ها، دستگاه‌های فاکس و شبکه‌ی ارتباطی جهانی نوشت.

حتی از آن قابل توجه‌تر این‌که دو سال بعد او داستان بین‌المللی پرفروش خود «از زمین به ماه» را منتشر کرد. داستان، موفقیت عظیمی را به همراه داشت ولی طبیعتاً خوانندگان آن به هیچ وجه تصور نمی‌کردند که چنین سفری در کمتر از 100 سال آینده به وقوع بپیوندد. هم اکنون، ناسا در تلاش، برای تبدیل ایده‌ی علمی ـ تخیلی دیگری به واقعیت می‌باشد. این ایده، 23 سال پیش در کتاب «چشمه‌های بهشت» نوشته‌ی آرتور سی.کلارک مطرح شد که هم اکنون آسانسورهای فضایی نامیده می‌شود.

 

ایده‌ی اولیه

این ایده اولین بار در سال 1895 توسط نویسنده‌ی روسی «کی. ای. تسیولکوسکی» در نوشته‌اش با نام «تعمق درباره‌ی زمین و آسمان و سنگ‌های آسمانی» توضیح داده شد و برای اولین بار طرح این ایده در یک ژورنال علمی، در سال 1975 در نشریه علوم فضایی «آکتا آستروناتیکا» توسط «جروم پیرسون» که در آن زمان برای ناسا در پروژه‌ی آپولو کار می‌کرد، انجام شد.

پیرسون می‌گوید: «من داشتم به اظهارات آرتور کلارک در مجلس سنا گوش می‌دادم. او در مورد ماهواره‌های ثابت نسبت به زمین، که برای برقراری ارتباطات در کل زمین استفاده می‌شوند، صحبت می‌کرد. و آن‌ها را بدین گونه توصیف می‌نمود که بر بالای برج‌های تخیلی‌ای در 22000 مایل بالای استوا قرار داده‌ شده‌اند.»

پیرسون، رئیس مؤسسه‌ی استار تکنولوژی ـ مؤسسه‌ای در ایالت ساوت کرولاینا که هدایت تحقیقات و توسعه‌ی نیروی هوایی را به عهده دارد ـ با خود چنین اندیشید: «چرا برج‌هایی واقعی نسازیم؟ چرا به طور واقعی یکی از آن ماهواره‌ها را با میله‌ای به زمین متصل نکنیم؟» سپس، او تصور کرد که آسانسور یا نردبانی می‌توان ساخت تا به جای راکت‌ها از نیروی الکتریکی برای رفتن به فضا استفاده شود.

 

ناسا جدی می‌شود

ناسا در ژوئن سال 1999 در کارگاه پیشرفته‌ی زیر‌ساخت‌های فضایی با موضوع «مفاهیم کمند مداری ماهواره‌های ساکن نسبت به زمین: «آسانسورهای فضایی»» که در مرکز پرواز «مارشال اسپیس» در «هانتزویل آلاباما» برگزار شد، تحقیقات در این زمینه را به طور جدی آغاز کرد.

این موضوع، متخصصان زیادی را از ناسا و بخش‌های خصوصی صنعت دور یکدیگر جمع نمود. در اواخر ژانویه، کارگاه دو روزه‌ی دیگری برای بررسی پیشرفت‌های انجام شده در این زمینه، در آتلانتا برگزار شد. به طور تئوریک، آسانسور فضایی، متشکل از کابل باریکی است که به وسیله یک شاتل فضایی در مدار پایینی حول زمین، قرار داده می‌شود (حدود 200 تا 300 مایل بالای زمین)، و سپس به مداری ثابت و ساکن نسبت به زمین در حدود 22000 مایلی، بالا برده می‌شود. سپس کابل تا سطح زمین پایین آورده شده و به سکوی متحرک اقیانوس‌پیمایی در اقیانوس آرام، در راستای خط استوا، چندین هزار مایل دورتر از سواحل اکوادر ـ ناحیه ای که به خاطر نداشتن طوفان‌های دریایی زیاد و کمی ترافیک عبور و مرور کشتی‌ها انتخاب شده‌است ـ بسته می‌شود. ‌کابل مذکور به نازکی کاغذ می‌باشد ولی به آن اندازه شکننده نیست. در واقع، این کابل به محکمی الماس است و از عنصر اصلی مشابه به آن نیز تشکیل شده است: «کربن نانو‌تیوب‌ها».

 «برد ادواردز»، فیزیکدانی در «ساینتیفیک یورکا» که مطالعه‌ی 6 ماهه‌ای بر روی آسانسورهای فضایی را برای مؤسسه‌ی برنامه‌های پیشرفته‌‌ی ناسا هدایت کرده است می‏گوید: «کربن نانو‌تیوب‌ها، در واقع لوله‌های بدون نقصی متشکل از اتم‌های کربن هستند، که 30 برابر از کِولار و یا استیل مستحکم‌تر می‌باشند و بسیار سبک هستند. ما آن‌ها را در ساختاری ترکیبی استفاده می‌کنیم تا طناب بلندی بسازیم. طنابی که در حدود 100،000 کیلومتر طول دارد.»

 

 

بالارونده‌ها

هنگامی که هسته‌ی اولیه‌ی کابل تکمیل شد، وسایل مکانیکی‌ای با نام «بالارونده‌ها» بر روی آن به کمک غلطک‌هایی پلاستیکی بالا و پایین می‌روند. لیزری از روی سکوی مبدأ، بر روی صفحه‌های خورشیدی انتهایی بالارونده‌ها متمرکز می‌شود تا نیروی لازم برای موتورهای آن‌ها را فراهم نماید. هنگامی که ساخت چنین کابلی به پایان برسد، توانایی حمل بارهایی 20 تنی را خواهد داشت که از قدرت حمل یک شاتل فضایی نیز بیشتر است ـ با هزینه‌ای بسیار کمتر از هزینه لازم برای حمل بار توسط شاتل-.

اگر چه چنین چیزی ممکن است کاملاً دور از دسترس و افسانه‌ای به نظر برسد، لیکن ناسا در حال حاضر چندین گروه برای مطالعه‌ی این مطلب تشکیل داده است. «دیوید اسمیترمن» از دفتر پروژه‌های پیشرفته‌ی ناسا مسؤول هماهنگ کردن جلسات این گروه‌ها می‌باشد. بنابر گفته‌ی اسمیترمن: «اجماع همگانی بر این است که با داشتن توسعه‌ی تکنولوژیکی مناسب، هیچ مشکل عمده‌‌ی قابل پیش‌بینی‌ای بر سر راه ما وجود نخواهد داشت. به نظر می‌رسد که با گذشت زمان، راه ‌حل‌های منطقی مناسبی برای حل مشکلاتی که ما در کارگاه مربوط به آسانسورهای فضایی پیدا کردیم، وجود خواهد داشت. و ما باور داریم که ساخت چنین دستگاه‌هایی نهایتاً ممکن می‌باشد.»

 

رقبای دیگر

شرکت «های لیفت سیستمز» که مقر آن در شهر سیاتل در ایالت واشنگتن آمریکاست در حال بررسی چنین طرحی است و از «اداره فضا و هوانوردی ملی آمریکا» 570 هزار دلار کمک دریافت کرده است. این شرکت یک کنفرانس دو روزه برای بحث درباره این فن آوری و جلب سرمایه برای پیشبرد آن ترتیب داد و امیدوار است ساخت آن را طی چند سال آینده آغاز کند. «برد ادواردز» از مسوولان این شرکت گفت: «فن آوری به تدریج به پای داستان‌های تخیلی می‌رسد و باید آن را کاملاٌ جدی گرفت.»

وی افزود: «البته این فن آوری هنوز در دسترس نیست، اما شاید فن آوری ساخت چنین آسانسوری تا چند سال آینده فراهم شود.» دکتر ادواردز می‌گوید که طی 15 سال آینده ممکن است تا 10 آسانسور به فضا وصل شود و ممکن است آسانسورهایی عظیم  که زمین را به مریخ وصل می‌کند راه‌اندازی شود. هر کسی نخستین آسانسور را بسازد می‌تواند  برای 100 سال آینده فضا را در تصاحب خود داشته باشد.

 

فراتر از مدار زمین

هنگامی که آسانسور فضایی، در مدار پایداری در 22000 مایلی زمین به بهره برداری کامل برسد، دانشمندان امیدوارند بتوانند از آن به عنوان سکوی پرتاپ مجازی‌ای برای رفتن به مکان‌های دیگر فضا استفاده کنند. ادواردز می‌گوید که او در انتظار رسیدن به سیارات دیگر، مانند مریخ می‌باشد. البته، اگرچه ممکن است که همه‌ی این‌ها به طور تئوریک قابل دسترس باشد، اما این بدین معنی نیست که ناسا پول لازم برای پرداخت هزینه‌های آن را دارد. قیمت تخمینی اولیه برای آسانسور فضایی واقع بر روی زمین، 40 بیلیون دلار است.

از آن‌جایی که کارخانه‏ها می‌توانند سود سرشاری از مسافرت‌های توریستی فضایی و ماهواره‌های تبلیغاتی و آزمایش‌های علمی ببرند، بنابراین صنایع خصوصی وارد این قضیه می‌شوند. به گفته‌ی ادواردز: «با ورود آن‌ها بلافاصله خرج مسافرت به فضا 100 برابر کمتر می‌شود. در مدتی طولانی‌تر این هزینه می‌تواند تا 10،000 برابر کاهش یابد.»

او اضافه می‌کند: «نهایتاً خرج رفتن به فضا ممکن است چندان از پرواز از آمریکا به اروپا یا آسیا گران‌تر نشود. همچنین این باعث افزایش ظرفیت ما می‌شود. ما می‌توانیم بار بیشتر و اجسام بزرگ‌تری به فضا حمل کنیم. ما می‌توانیم ایستگاه‌های فضایی را به طور از پیش ساخته شده به فضا بفرستیم.»

اسمیترمن می‌گوید که این پروژه چه از لحاظ همکاری‌های علمی و چه از لحاظ آینده‌ی اقتصادی موقعیت مناسبی را در اختیار ما قرار می‌دهد. او می‌افزاید: «به نظر من، این گونه پروژه‌ها از جمله چیزهایی هستند که می‌توانند باعث یک همکاری بین‌المللی در بین دولت‌ها و شرکت‌ها بشوند. این گونه پروژه‌ها، ظرفیت زیادی برای فعالیت‌های اقتصادی در بردارند.»

 

موانع بالقوه

با این حال به غیر از مشکل هزینه، موانع بالقوه‌ی دیگری بر سر راه قرار دارند. رابرت فریزبی از گروه پیشرانه‌های پیشرفته‌ی فضایی کتابخانه‌ی پیشرانه‌های جت ناسا (JPL) ریسک‌هایی چون هدف حمله‌ی تروریستی قرار گرفتن آسانسور و یا خطر برخورد آشغال‌های فضایی ـ چه تولیدات انسانی و چه اجرامی چون سنگ‌های آسمانی ـ به کابل را مطرح می‌کند.

پیرسون، نویسنده‌ی مقاله‌ی علمی سال 1975، می‌گوید که او نگران سنگ‌های آسمانی نیست چون آن‌ها معمولاً کوچک‏تر از آن هستند که به قطر 10 فوتی کابل آسیب جدی‌ای وارد کنند. پیرسون می‌افزاید: «تنها مشکلی که داریم امکان برخورد با آشغال‌های فضایی و ماهواره‌های در حال گذر و مسائلی این چنینی است و کاری که ما باید بکنیم پاکیزه کردن مدارهای نزدیک به زمین برای رهایی از چنین مشکلاتی است.»

ادواردز تأیید می‌کند که امکان دارد آسانسور، هدف حمله‌ی تروریستی قرار بگیرد، لیکن اضافه می‌کند: «آسانسور از همه چیز دور است. تعداد خطوط هوایی گذرنده از آن منطقه بسیار کم است و چند کشتی جنگی برای حفاظت از پایگاه، سکو و کابل کفایت می‌کنند.»

اگرچه قسمت اعظم تکنولوژی مورد نیاز، در حال حاضر، در دسترس است و یا در مراحل پیشرفته‌ای از توسعه قرار دارد، عنصر اصلی آسانسور فضایی هنوز بسیار از تکامل ایده‌آل دور است و این اصلی‌ترین مانع در برابر پیشرفت این پروژه می‌باشد.

ادواردز بر این باور است که جدول زمانی پیشرفت این پروژه بستگی به کربن نانوتیوب‌ها و چسب مرکبی که آن‌ها را در کنار هم قرار می‌دهد دارد. ادواردز می‌افزاید: «این آخرین تکنولوژی خامی است که ما برای انجام این پروژه به آن نیاز داریم. هنگامی که این تکنولوژی حاصل شود، با یک تلاش همگانی و هماهنگ، می‌توانیم اولین آسانسور فضایی فعال را در عرض ده سال داشته باشیم.»

پیرسون می‌گوید: «همین که تکنولوژی ساخت کربن نانو‌تیوب‌ها حاصل شود، به نظر من چیزی جلودار ما برای ساخت آسانسور فضایی در عرض 30 تا 40 سال بعد نیست.»

فریزبی عضو JPL می‌گوید: «چندین رقیب برای آسانسورهای فضایی وجود دارد، مثل پرتابگرهای الکترو‌مغناطیسی برای پرتاب کردن اجسام به وسیله‌ی پرتابه‌های الکترومغناطیسی. ولی فرستادن اجسام از زمین به مدار، به کمک  آسانسورهای فضایی وقتی که سیستم در مدار قرار گرفت از لحاظ هزینه، کار ساده‌ای نیست.»

هنگامی که کلارک کتاب «چشمه‌های بهشت» را که در آن ایده‌ی آسانسورهای فضایی مطرح شده بود نوشت، از او پرسیده ‌شد که فکر می‌کند کی چنین ایده‌ای به تحقق بپیوندد. او جواب داد: «احتمالاً 50 سال بعد از این که همه دست از خندیدن به آن کشیدند.»

 

 

مسابقه طراحی آسانسورهای فضایی

این مسابقه از دو بخش تشکیل شده است:

• بخش اول ـ طراحی و ساخت کابل آسانسور
• بخش دوم ـ ساخت حمل‌کننده‌ی بار

یک میلیون دلار مبلغی است که به‌عنوان جایزه به یکی از شش تیم شرکت‌کننده در مسابقه‌های آسانسورهای فضایی تعلق خواهد گرفت.

بدیهی است که ساختن کابلی این چنین محکم، از قدرت تکنولوژیِ فعلی ما بیرون است. به ‌همین دلیل یکی از دو چالش اصلی در این مسابقه‌ها، طراحی و ساخت کابلی مقاوم‌تر از هر محصول تجاری فعلی است.

از میان تمام تیم‌های شرکت‌کننده، تنها دو تیم به مرحله‌ی طراحی کابل راه پیدا می کنند. کابل‌های ساخته شده توسط این دو تیم به‌وسیله‌ی ابزارهای مخصوص آن‌قدر کشیده می‌شود تا یکی از آن‌ها پاره شود. سپس تیم برنده باید با «کابل خانگی» مبارزه کند؛ کابلی که از مواد در دسترس ساخته شده و سه گرم وزن دارد در حالی که وزن مجاز برای تیم‌های رقابت‌کننده تنها دو گرم است.

به‌علاوه کابل طراحی شده توسط رقابت‌کنندگان باید حداقل 50 درصد از «کابل خانگی» قوی‌تر باشد. کابلی که سال گذشته موفق شد 640 کیلوگرم نیرو را تحمل کند.

بخش دیگر مسابقه - که «قدرت پرتو» نام گرفته است - به ساخت وسیله‌ای مربوط می‌شود که بتواند بدون نیاز به یک «منبع انرژی داخلی» از کابل فضایی بالا رود. این وسیله باید مانند یک آسانسور فضایی واقعی از یک منبع انرژی روی زمین (مانند: لیزر، امواج مایکرویو یا هرگونه انرژی قابل انتقال به‌کمک «پرتو») استفاده کند.

در جریان این بخش از مسابقه‌ها، وسیله‌‌ی نقلیه‌ دانشگاه «ساسکاچوان»، برنده‌‌ مسابقه‌های سال 1384 و 1385 (2005 و 2006 میلادی) به‌اندازه‌ی‌ مورد نیاز، سریع نبود و نتوانست به‌قدر کافی از کابل بالا رود تا جایزه‌ی نقدی را دریافت کند.

در این مرحله، همه‌چیز مهیا بود تا تیم «دزدان فضایی شهر کانزاس» (Kansas City Space Pirates) شانس خود را برای بردن جایزه‌‌ی نقدی امتحان کنند. وسیله‌ی نقلیه‌ی آن‌ها از سلول‌های خورشیدی برای تأمین انرژی استفاده می‌کند و نور خورشید به ‌کمک 19 آینه‌‌ی مستقر شده روی زمین به‌ وسیله می‌رسند؛ اما شدت باد در زمان مسابقه مانع از موفقیت این تیم شد.

البته باد تنها مشکل مسابقه‌های امسال نبود. خودرو حامل وسایل تیم دانشگاه «مک‌گیل» (McGill University) - که بنا بود از امواج مایکرویو به‌عنوان منبع انرژی استفاده کند - در مسیرش به‌سمت محل مسابقه، دچار سانحه‌‌ی رانندگی شد.

این تصادف باعث از بین رفتن بسیاری از قطعه‌ها و دستگاه‌ها شد و علی‌رغم تلاش اعضا برای تعمیر آن‌ها، این تیم نتوانست در مسابقه شرکت کند.

به‌علاوه با توجه به احتمال بارش باران در روز مسابقه و ابری بودن هوا در روز بعد، انتظار می‌رود مسابقه‌ها به‌تأخیر بیافتد چرا که سه تیم از چهار تیم شرکت‌کننده از صفحه‌های خورشیدی به‌عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند.

از طرف دیگر خیلی از تیم‌ها قادر به صبر کردن تا دو روز بعد نیستند و این امر موجب آن شده است که برگزاری ادامه‌ی مسابقه در هاله‌ای از ابهام فرو رود. شما نیز می توانید با مراجعه به آدرس http://www.spaceward.org/elevator2010.html در جریان آخرین اخبار این مسابقات قرار بگیرید.

ساعت چند است؟

ساعت چند است؟

چنان به انواع ساعت‌ها عادت کرده‌ایم که کمتر متوجه مفهومی هستیم که ساعت‌ها نشان می‌دهند. گمان می‌کنم اشتباه نیست اگر بگویم که بسیاری از شما نمی‌توانید به درستی بگویید که وقتی می‌گویید «ساعت 7 بعداز ظهر است» منظورتان چیست. آیا این فقط بدان معنی است که عقربه‌ی ساعت شماره‌ی 7 را نشان می‌دهد؟ اما این عدد چه معنایی دارد؟ این بدان معنی است که این مقدار از شبانه روز از ظهر گذشته است. اما از چه ظهری؟ و مهم‌تر از آن این مقدار از چه شبانه روزی گذشته است؟ یک شبانه روز یعنی چه؟

شبانه روز مدت یک دوران کامل کره‌ی زمین به دور خود است و برای مقاصد علمی به طریق زیر اندازه‌گیری می‌شود:

یک شبانه روز برابر فاصله‌ی زمانی بین دو عبور پی در پی خورشید (یا دقیق‌تر : مرکز قرص خورشید) از یک خط فرضی در آسمان است. این مدت متغیر است و خورشید از این خط گاهی کمی زودتر و گاهی اندکی دیرتر می‌گذرد. تنظیم ساعت با این «ظهر حقیقی» ممکن نیست. حتی ماهرترین استادان ساعت‌ساز هم نمی‌توانند ساعتی بسازند که همزمان با خورشید باشد. زیرا این زمان بسیار غیردقیق است. ساعت‌سازان پاریس در قرن گذشته ضرب المثلی داشتند و می‌گفتند : «خورشید وقت را نادرست نشان می‌دهد.» ساعت‌های ما از روی خورشید حقیقی تنظیم نشده‌اند، بلکه آنها را با خورشیدی فرضی تطبیق داده‌اند که نه می‌درخشد و نه گرما می‌دهد و تنها برای ارزیابی صحیح وقت و زمان ابداع شده است.

یک جسم آسمانی را تصور کنید که حرکتش در طول سال ثابت است و عیناً در همان مدت زمانی به دور زمین می‌گردد که بر حسب ظاهر، خورشید واقعی می‌گردد. در ستاره‌شناسی این جسم فرضی را «خورشید معدل» می‌خوانند و لحظه‌ی گذشتن آن از خط فرضی در آسمان را به نام «ظهر معدل» می‌گیرند. فاصله‌ی بین دو ظهر معدل را «شبانه روز معدل خورشیدی» و زمانی را که بدین‌سان اندازه می‌گیرند «زمان معدل خورشیدی» می‌نامند. ساعت‌های ما بر حسب این زمان معدل خورشیدی تنظیم شده‌اند. اما این ساعت آفتابی است که زمان حقیقی خورشیدی را در هر جا از روی سایه‌ی خورشید نشان می‌دهد.

از آن چه گفته شد، ممکن است فکر کنید که کره‌ی زمین به دور محور خود حرکت یکنواختی ندارد و همین امر علت تغییر طول شبانه روز حقیقی خورشیدی است. اما این تصور نادرست است، زیرا این تغییرات به سبب ناموزون بودن حرکت دیگر زمین، یعنی حرکت آن به دور خورشید است.

 این مطلب یعنی چی؟ معنی آن این است که فاصله‌ی بین دو ظهر حقیقیِ خورشیدی طولانی‌تر از مدتی است که زمین برای انجام یک گردش وضعی کامل به دور خود لازم دارد. اگر زمین به طور یکنواخت و در طول مدار دایره‌ای به گرد خورشید می‌گشت، به طوری که خورشید در مرکز آن بود، تفاوت بین مدت واقعی دوران وضعی زمین و مدتی که ما آن را نسبت به خورشید، مدت دوران فرض می‌کنیم، در روز مقدار ثابتی بود.

بنابراین مدت واقعی یک دوران وضعی عبارت خواهد بود از : 23 ساعت و 56 دقیقه و 4 ثانیه. ضمناً می‌توانیم بگوییم که طول مدت «واقعی» یک شبانه روز عبارت از مدت دوران وضعی زمین نسبت به یک نقطه‌ی ثابت یا هر یک از ستارگان است، اصطلاح «شبانه روز نجومی» از اینجا ناشی می‌گردد. زمین در هر 23 ساعت و 56 دقیقه و 1/4 ثانیه یک بار بدور محورش می‌چرخد، یعنی اگر در جای خاصی بایستید و ستاره مشخصی را در نظر گرفته و آن را مثلاً بالای دودکش خانه‌ای ببینید، دوباره بعد از 23 ساعت و 56 دقیقه آن را در همان جای سابق خواهید دید. یعنی اگر امشب ساعت ده و هشت دقیقه چنین مسئله‌ای اتفاق افتاد، فردا شب ساعت ده و چهاردقیقه این اتفاق خواهد افتاد و فردای آن شب هم چهار دقیقه زودتر (ساعت ده) و…. این عدد 23 ساعت و 56 دقیقه (از ثانیه‌هایش صرفنظر می‌کنیم) را اصطلاحاً روز نجومی گویند. اما اگر چنین کاری درمورد خورشید صورت گیرد این مدت، 24 ساعت طول خواهد کشید. (از ثانیه‌ها صرف نظر می‌کنیم). بنابراین منجمین 24 ساعت یا یک شبانه‌روز را روز خورشیدی و به اصطلاح دقیقتر روز خورشیدی متوسط می‌گویند.  یک شبانه روز نجومی به طور متوسط 3 دقیقه و 56 ثانیه یا تقریباً 4 دقیقه کوتاهتر از شبانه روز خورشیدی است.

این تفاوت یکنواخت نیست. نخست برای اینکه مدار زمین به گرد خورشید دایره نیست، بلکه بیضی است. به طوری که به تناسب نزدیکی و دوری زمین به خورشید سرعت حرکت انتقالی آن تندتر یا کندتر می‌شود (قانون کپلر) .

• دوم برای اینکه محور حرکت وضعی زمین نسبت به مدار بیضوی آن مایل است.
• به این علل در روزهای مختلف، زمان حقیقی و زمان معدل خورشیدی در حدود چند دقیقه با هم تفاوت دارند، و این اختلاف بعضی روزها به 16 دقیقه می‌رسد. این دو زمان فقط چهار بار در سال یعنی 26 فروردین، 24 خرداد، دهم شهریور، سوم دی با هم برابری می‌کنند و دو بار در سال در 22 بهمن و 11 آبان بیشترین تفاوت را که حدود یک ربع ساعت است با هم دارند.

پیش از این، مردم شهرهای گوناگون جهان ساعت‌های خود را بر حسب زمان محلیِ خورشیدی تنظیم می‌کردند. در هر یک از نصف النهارها «ظهر معدل» در وقت‌های مختلف فرا می‌رسد (ظهر محلی). در نتیجه هر شهری دارای وقت محلی خاص خود بود. تنها برنامه‌ی حرکت قطارها و وسایل نقلیه‌ی عمومی بر پایه‌ی پایتخت‌ها تنظیم می‌شد و در سراسر کشور یکسان بود.  اهالی هر منطقه دو نوع وقت «محلی» و «راه آهنی» تشخیص می‌دادند که اولی وقت متوسط محلی خورشیدی بود و ساعت‌های شهر آن را نشان می‌دادند، و دیگری وقت متوسط خورشیدی پایتخت بود که ساعت‌های ایستگاه راه آهن را با آن تنظیم می‌کردند. بعدها تعیین وقت نه بر پایه‌ی وقت محلی، بلکه بر پایه‌ی وقت منطقه‌ای استوار گردید.

نصف النهارها کره‌ی زمین را به 24 «منطقه» مساوی تقسیم می‌کنند، به طوری که همه‌ی محل‌های داخل یک منطقه دارای وقت یکسانی هستند. از این قرار اکنون کره‌ی زمین در آن واحد، به جای تعداد بیشماری زمان‌های محلی که پیش از رواج زمان‌های منطقه‌ای وجود داشت، فقط 24 وقت مختلف دارد. علاوه بر این سه راه بر آورد زمان یعنی : 1ـ وقت حقیقیِ خورشیدی 2ـ وقت متوسط محلی خورشیدی 3ـ وقت منطقه‌ای، باید راه چهارمی را نیز که ستاره‌شناسان به کار می‌برند، شناخت. این وقت را «وقت نجومی» می‌نامند. این وقت بر اساس روز نجومی که در بالا بدان اشاره شد محاسبه می‌شود و  تقریباً چهار دقیقه کوتاه‌تر از روز متوسط خورشیدی است. در 31 شهریور وقت خورشیدی و وقت نجومی با هم مطابق هستند،از آن پس وقت نجومی هر روز چهار دقیقه به جلو می‏رود.

راه پنجمی هم برای محاسبه‌ی زمان وجود دارد که آن را وقت تابستانی می‌نامند. وقت تابستانی درست یک ساعت جلوتر از وقت منطقه‌ای است. این کار را به این دلیل انجام می‏دهند که در روشن‌ترین روزهای سال یعنی بهار و پاییز، با زودتر شروع و تمام کردن کار روزانه،  سوختی را که باید به مصرف روشنایی برسد، صرفه‌جویی کنند. زیرا اگر قرار باشد کار دیرتر تمام شود پایان آن به تاریکی می‌رسد. این کار را بدین ترتیب انجام می‌دهند که رسماً عقربه‌ی ساعت را یک ساعت جلو می‌برند. در کشورهای اروپای باختری این کار را در بهار انجام می‌دهند. به این ترتیب که ساعت 1 بعدازظهر، عقربه‌ی ساعت را به دو منتقل می‌کنند و در پاییز عکس این عمل را انجام می‌دهند. در روسیه ساعت‌ها را در تمام طول سال یک ساعت نسبت به وقت منطقه‌ای به جلو می‌برند. اگر چه این عمل باعث صرفه‌جویی در سوخت نمی‌شود، ولی موجب می‌شود که کارخانه‌های تأمین برق برای طول سال کار یکنواخت‌تری انجام دهند. حال این که می‌گویند ساعت 7 بعدازظهر است، یعنی چه؟

گرانش

گرانش

همه فکر می‌کنند سیبی بر روی سر نیوتن افتاد و ناگهان این نابغه‌ی عالم فیزیک کنجکاو شد و گرانش زمین را کشف کرد!! ولی خب قضیه به این راحتی‌ها هم نیست. در متونی که در دسترس داریم ابوریحان در 700 سال قبل گرانش زمین را می‌شناخته است. ابوریحان در رد اندیشه‌ی بطلمیوس که گفته بود : «اگر زمین گرد بود همه چیز از روی آن می‌ریخت»، می‌گوید که : «زمین گرانش دارد و همه چیز را به سوی خود می‌کشد و چیزی از روی آن نمی‌افتد.» در نیروی گرانش دو مقدار اهمیت بسیاری دارند، یکی جرم دو جسم و دیگری فاصله‌ی آن دو از هم. بهتر است نگاهی به رابطه‌ی گرانش بیاندازیم. نیروی گرانش اجسام از رابطه‌ی زیر به دست می‌آید :

G در رابطه‌ی بالا ثابت جهانی گرانش است. برای به دست آوردن این ثابت «کاوندیش» آزمایشی ترتیب داد و مقدار آن را  به دست آورد.M₁ و M₂ جرم دو جسم  و r فاصله‌ی آنها از هم می‌باشد. نیروهای گرانش میان دو ذره، زوج نیروهای کنش ـ واکنش (عمل و عکس‌العمل) هستند. ذره‏ی اول نیرویی به ذره‏ی دوم وارد می‌کند که جهت آن به طرف ذره‏ی اول (جاذبه) و در امتداد خطی است که دو ذره را به هم وصل می‌کند. به همین ترتیب ذره‏ی دوم نیز نیرویی به ذره‏ی اول وارد می‌کند که جهت آن به طرف ذره‏ی دوم (جاذبه) و در متداد خط واصل دو ذره است. بزرگی این نیروها مساوی ولی جهت آنها در خلاف یکدیگر است.

قانون گرانش در برپایی نظام هستی، نقش مهمی را ایفا می‌کند. تصور کنید که اگر گرانشی وجود نمی‌داشت،سیارات، دیگر  به گرد ستاره‌ای نمی‌توانستند بچرخند و جای ثابتی در فضا نداشتند و شناور بودند.  یکی از نیروهایی که باعث دوران سیارات به دور خورشید می‌شود، نیروی گرانش عظیم خورشید است.

شاید این طور به نظر برسد که اگر گرانش  تا به این اندازه مهم است، پس چرا ما به علت گرانش خورشید به سمت آن جذب نمی‌شویم؟

برای پاسخ به این سوأل باید نقش نیروهای دیگر را نیز در نظر بگیریم. در گردش سیارات به دور خورشید دو نیرو اهمیت دارد، یکی نیروی گرانشی و دیگری نیروی گریز از مرکز، که با نبود یکی از این دو نیرو، سیاره دیگر در مدار خود به دور خورشید تعادل نخواهد داشت. این دو نیرو خلاف جهت یکدیگر هستند و بر روی یکدیگر تأثیر خنثی کننده‌ای دارند. پس نیروی گرانش خورشید بر روی سیارات با نیروی گریز از مرکز سیاره، جمع برداری می‌شود و حاصل آن جمع، به اندازه‌ای نیست که بتواند سیاره را جذب خورشید کند.

از دیگر تأثیرات نیروی گرانشی در دستگاه‌های سماوی، جذر و مد اقیانوس‌ها و حرکت ستاره‌های دنباله‌دار می‌باشد. زمین هر جسمی که بر رویش قرار دارد را به سوی خود جذب می‌کند ولی این تنها زمین نیست که نیروی گرانش دارد، سیارات دیگر نیز اجسام بر روی خود را جذب می‌کنند. ولی تفاوت آنها در شتاب گرانشی‌شان است. جالب است بدانید که شتاب گرانشی خود زمین نیز مقدار ثابتی ندارد. هر چه از استوا به طرف قطب روی نصف النهار جلو می‌رویم مقدار g افزایش می‌یابد.

 مثلاً اگر رکورد پرش طول یک ورزشکار در برلین که g = 9.8128 m/s² است برابر 09/8 متر باشد، رکورد او در ملبورن انگلستان که g = 9.7999 m/s² است، یک سانتیمتر بیشتر می‌شود. ولی  برای راحتی کار در حل مسائل، شتاب گرانشی زمین را برابر 9.8m/s²  قرار می‌دهیم. در جدول زیر مقدار میانگین شتاب گرانشی اجرام منظومه‌ی شمسی آورده شده است.

نام جرم	مقدار میانگین شتاب گرانشی (متر بر مجذور ثانیه)
خورشید	95/273
عطارد	701/3
زهره	87/8
زمین	9/780
ماه	622/1
مریخ	69/3
مشتری	12/23
زحل	96/8
اورانوس	69/8
نپتون	15/11

 

یک آزمایش ساده

یکی از مسائلی که همیشه در کنار گرانش مطرح می‌شود، سقوط آزاد است. شاید تا به حال شما هم به این موضوع فکر کردید که آیا یک پر زودتر سقوط می‌کند یا یک چکش. ولی گالیله این آزمایش را بارها، از بالای برج کج پیزا انجام داد و همیشه نتیجه یکسان بود. هر دو با هم سقوط می‌کردند. خب واضح است چرا، چون فاصله و شتاب گرانشی زمین برای هر دو یکسان بود. شاید بپرسید در زمین این طور بود، شاید در دیگر سیارات چکش زودتر به زمین برسد. به فیلم زیر نگاه کنید.

در این فیلم فضانوردی بر روی کره‌ی ماه این آزمایش را تکرار کرده است، نتیجه‌اش را بهتر است خودتان مشاهده کنید.

 

میدان گرانش

یک ذره‏ی دارای جرم‌، فضای اطرافش را طوری تغییر می‌دهد که در آن میدان گرانشی ایجاد می‌کند. این میدان بر هر ذره‏ی دارای جرمی که در آن قرار گیرد یک نیروی جاذبه گرانشی وارد می‌کند. بنابراین در تصور ما از نیروهای میان ذرات دارای جرم‌، میدان نقش واسطه ایفا می‌کند. در مثال جرم - زمین، اگر جسمی را در مجاورت زمین قرار دهیم، نیرویی بر آن وارد می‌شود، این نیرو در هر نقطه از فضای اطراف زمین، دارای جهت و بزرگی مشخصی است. جهت این نیرو که در راستای شعاع زمین است، به طرف مرکز زمین و بزرگی آن برابر mg است. بنابراین به هر نقطه در نزدیکی زمین می‌توان یک بردار g وابسته کرد. بردار g شتابی است که جسم رها شده در هر نقطه خواهد داشت و آن را شدت میدان گرانش در آن نقطه می‌نامند.

وزن هر جسم عبارت است از نیروی جاذبه‌ای که زمین به آن وارد می‌کند.چون  وزن از نوع نیروست، بنابراین کمیتی برداری است. جهت این بردار همان جهت نیروی گرانشی، یعنی به طرف مرکز زمین است. جرم جسم، یک کمیت نرده‌ای است. رابطه‏ی میان وزن و جرم به صورت w=mg است. چون g از یک نقطه زمین به نقطه دیگر آن تغییر می‌کند، w یعنی وزن جسمی به جرم m ،در مکان‌های مختلف متفاوت است. بر خلاف جرم که خاصیت ذاتی جسم است (و همیشه ثابت)، وزن یک جسم به محل آن نسبت به مرکز زمین بستگی دارد. خب برای درک بهتر میدان گرانشی بهتر است که بازی زیر را انجام بدهید.

ستارگان و رنگ آنها

ستارگان و رنگ آنها

اعتقاد غلط :  تمام ستارگانی که در آسمان می‌بینیم، سفید رنگ هستند.

اعتقاد صحیح : ستارگان تمام رنگ‌های یک رنگین کمان را بدون کم و کاست دارند.

 

باور این که ستارگان رنگی هستند، برای اکثر مردم دشوار است. چون به ظاهر تمامی ستارگانی که در شب دیده می‌شوند سفید رنگ هستند. اما به خورشید نگاه کنید! به نظر من خورشید یک ستاره ی زرد رنگ می‌باشد.

اگر در یک شب تابستانی، به آسمانی بدون غبار و صاف نگاه کنید، می‌توانید ستاره وگا (درخشانترین ستاره در صورت فلکی Lyra) را بر فراز آسمان ببنید. این ستاره به وضوح آبی رنگ است. آنترز (درخشانترین ستاره صورت فلکی عقرب) نیز یک ستاره قرمز رنگ است که در تابستان در آسمان دیده می‌شود. در فصل زمستان هم ستارگان رنگی دیگری در آسمان داریم. مثلاً می‌توان به ستاره بیت الجوز (در صورت فلکی اوریون) اشاره کرد، که ستاره ای کاملاً سرخ رنگ می‌باشد. آلبدباران (در صورت فلکی ثور) نیز کاملاً قرمز است. اما خب، اکثر ستارگان کم نور واقعاً سفید به نظر می‌رسند. ماجرا از چه قرار است؟

هنگامی که جسمی را گرم کنیم، رنگ آن تغییر می‌کند و رنگ های سرخ و آبی و در آخر سفید را از خود منتشر می‌کند. یعنی نوری که از هر جسم منعکس می‌شود به دمای آن بستگی دارد. رنگ هر جسم به طول موجی که آن جسم از خود منتشر می‌کند بستگی دارد. نور مانند موج رفتار می‌کند و رنگ نور به طول موج آن بستگی دارد. پلانک موفق شد که نسبت میان دما و درخشندگی اجسام  را به دست آورد. یک جسم در دمایی معین یک طول موج را بیشتر از دیگر طول موج‌ها از خود ساطع می‌کند و به همین علت به رنگ خاص دیده می‌شود.

یکی از دلایلی که باعث می‌شود تا ستارگان را سفید ببینیم به ساختمان چشم انسان مربوط می‌شود. در چشم انسان دو نوع حسگر داریم. حسگرهایی که در مردمک چشم هستند درخشندگی را تشخیص می‌دهند، در حالی که حسگرهایی که در شبکیه هستند رنگ را شناسایی می‌کنند. حسگرهای شبکیه خیلی حساس نیستند، بنابراین با نورهای بسیار ضعیف فعال نمی شود. به خاطر همین است که نورهای بسیار ضعیف را سفید مشاهده می‌کنیم. بنابراین، حتی یک ستاره سرخ نیز اگر کم نور باشد، سفید به نظر می‌رسد، و تنها ستاره‌های درخشان‌تر به همان رنگی که هستند برای ما به نظر می‌رسند!

اگر یک دوربین دوچشمی داشته باشید و به بعضی از ستاره‌ها که درخشان هستند ولی برای چشم غیرمسلح همچنان سفید به نظر می‌رسند نگاه کنید؛ می‌بینید که بسیاری از آنها از پشت دوربین ناگهان رنگی می‌شوند! دوربین نور بیشتری را به داخل چشم شما متمرکز می‌کند، و در این شرایط حسگرهای شبکیه شما فعال می‌شوند. یک تلسکوپ باز هم ستاره‌های بیشتری را به صورت رنگی نشان خواهد داد. ستاره‌ای به‌نام آلبیرئو وجود دارد، که برای چشم غیرمسلح یک ستاره به نظر می‌رسد، اما درحقیقت، 2 ستاره در مدار مجاور هم هستند که به دور هم گردش می‌کنند. یکی از این 2 ستاره به رنگ قرمز ‌آتشی است، درحالی که دیگری به رنگ آبی خیره‌کننده می‌باشد. این ستاره‏ها یکی از زیباترین مناظر در آسمان هستند که حتی با یک تلسکوپ معمولی قابل رویت اند.

مثال	شعاع میانگین (شعاع خورشید = 1)	جرم میانگین (جرم خورشید = 1)	دمای ستاره (کلوین)	رنگ
10 Lacertra	15	60	بالای 25000	آبی
Rigel Spica	7	18	25000-11000	آبی
Sirius Vega	2.5	3.2	11000-7500	آبی
Canopus Procyun	1.3	1.7	7500-6000	آبی مایل به سفید
Sun Capella	1.1	1.1	6000-5000	سفید مایل به زرد
Arcturus Aldebaran	0.9	0.8	5000-3500	نارنجی مایل به قرمز
	0.4	0.3	زیر 3500	قرمز

 

منبع :http://www.badastronomy.com

در جستجوی سیارات قابل سکونت

در جستجوی سیارات قابل سکونت

کپلر، یک تلسکوپ فضایی است که برای جستجوی سیاراتی مانند زمین، در اطراف ستارگانی در خارج از منظومه‌ی شمسی، طراحی شده است. در این طرح ناسا تلاش می‌کند تا سیاراتی را بیابد که عوامل مساعدی را برای حیات داشته باشند.

 

ویلیام بروکی (مدیر یکی از بخش های تحقیقاتی در ناسا) اظهار داشت: «مأموریت کپلر، برای اولین بار، بشر را قادر خواهد ساخت که کهکشان ما را برای یافتن سیارات هم‌اندازه و یا حتی کوچک‌تر از زمین جستجو کند.» با این قابلیت منحصر بفرد، کپلر می‌تواند برای پاسخ دادن به یکی از سؤالات همیشگی بشر که در طول تاریخ وجود داشته است، به ما کمک کند. «آیا سیارات دیگری مانند سیاره‌ی ما در جهان وجود دارد؟»

 

کپلر با استفاده از روشی، سیارات را به صورت غیرمستقیم شناسایی می‌کند. هر بار که یک سیاره از مقابل ستاره‌ی مادر (ستاره ای که سیاره به دور آن در حال دوران است) عبور می‌کند، یک گذر رخ داده است. زمانی که سیاره از مقابل ستاره‏ی مادر رد می‌شود تغییری در نور ستاره به وجود می‌آید که ما با ثبت نور ستاره و مشاهده این تغییر متوجه می‌شویم که سیاره ای بر گرد این ستاره در حال چرخش و دوران است. با توجه به میزان تغییر نور ستاره می‌توانیم به اندازه سیاره و مدار آن دسترسی پیدا کنیم. برای درک بهتر این موضوع بهتر است به انیمیشن زیر دقت کنید.

هنگامی که نور یک ستاره برای سه بار به یک اندازه تغییر کند و زمان این اتفاق در هر سه بار با یکدیگر برابر باشد می‌توانیم با احتمال بسیار خوبی بگوییم که سیاره ای بر گرد این ستاره در حال دوران است. پس از پیدا کردن سیاره نوبت آن است که تشخیص دهیم که آیا شرایط موجود در آن سیاره برای وجود حیات مساعد می‌باشد یا خیر.

 

ابتدا باید خصوصیاتی در مورد ستاره ای که این سیاره به دور آن در حال دوران است داشته باشیم. و سپس مداری که این سیاره در آن حرکت می‌کند را به دست آوریم. با استفاده از این اطلاعات می‌توانیم بگوییم که آیا فاصله این سیاره، از ستاره مادرش به اندازه ای هست که بتواند انرژی و گرمای لازم برای به وجود آمدن حیات را تأمین کند یا نه. و یا اینکه این سیاره در فاصله ای قرار دارد که بتواند آب به صورت مایع در آن وجود داشته باشد. زیرا آب مایع یکی از نشانه هایی است که دانشمندان را به وجود حیات امیدوار می‌کند.

 

شریک صنعتی برای ساخت تجهیزات مورد استفاده در این مأموریت شرکت تکنولوﮊی و هوافضای بال (Ball) می‌باشد. این مأموریت توسط لابراتوار پیشران جت ناسا (JPL) هدایت می‌شود. طبق برنامه‌ریزی‌های انجام شده کپلر در ماه فوریه سال 2009 میلادی به فضا پرتاب می‌شود.

این تلسکوپ با استفاده از ابزار مخصوصی به نام طیف سنج، تغییرات نور ستارگان را مشاهده و ثبت می‌کند و با دیدن این تغییرات به وجود سیارات پی می‌برد.

 

کپلر هزاران ستاره را به طور همزمان رصد می‌کند که در این حالت شانس هر ستاره برای اینکه تغییر نوری از آن مشاهده شود تنها 5/0 درصد است. ناسا در این ماموریت قصد دارد که ستارگانی که در صورت فلکی دب اکبر هستند را رصد کند.

 

با مقایسه تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ فضایی کپلر متوجه می‏شویم که کپلر توانایی آن را دارد که مساحت بیشتری از کیهان را در یک لحظه ببیند. به عنوان مثال اگر مساحتی که هابل می‌تواند ببنید به اندازه یک دانه شن باشد کپلر می‌تواند مساحتی برابر 2 کف دست را رصد کند.

 

ناسا این طرح را از میان 26 طرح پیشنهادی ارائه شده در اوایل سال 2001، به عنوان یکی از دو مأموریت اکتشافی خود برگزید. برای کسب اطلاعاتی بیش‌تر درباره‌ی این مأموریت می‌توانید به سایت رسمی آن به آدرس : http://www.kepler.arc.nasa.gov مراجعه کنید.

 

منبع : سایت ناسا http://planetquest.jpl.nasa.gov/Kepler/kepler_index.html

لابراتوار علمی مریخ

لابراتوار علمی مریخ

زمان پرتاب فضاپیما : دسامبر 2009

زمان ورود فضاپیما به مریخ : اکتبر 2010

 

به خاطر موفقیت‌هایی که دو کاوشگر روح و فرصت در کاوش سیاره‌ی سرخ داشتند، ناسا در حال برنامه‌ریزی ماموریت کاوشگر بعدی خود برای سفر به مریخ است. کاوشگر جدید «لابراتوار علمی مریخ» نام دارد. این کاوشگر برای یافتن نشانه‌های حیات میکروبی در گذشته و حال سیاره‌ی مریخ، می‌تواند خاک و سنگ‌های مریخی را به میزان سه برابر بیش‌تر از کاوشگرهای قبلی جمع‌آوری و تحلیل کند.

این ماموریت حاصل همکاری بین‌المللی در زمینه اکتشافات فضایی است. آژانس فضایی فدرال روسیه مسئول تهیه یک ردیاب برای یافتن آب در سطح سیاره است و بر مبنای هیدروژن خنثی عمل می‌کند. وزارت علوم و تحقیقات اسپانیا یک جعبه‌ی هواشناسی برای این مأموریت تدارک دیده است، و آژانس فضایی کانادا با همکاری موسسه ماکس پلانک آلمان، یک طیف‌سنج را برای بررسی طیف‌ها طراحی کرده است.

این کاوشگر قصد دارد برای اولین بار روش‌های دقیق فرود را بر روی سطح مریخ به کار ببرد. یعنی می‌تواند خودش را بر روی سطح مریخ هدایت کند و فضاپیما قبل از باز شدن چتر نجات می‌تواند به بالای نقطه‌ی مورد نظر در مریخ پرواز کند و سپس اقدام به فرود نماید. قبل از فرود، فضاپیما باید چترنجات و موشک‌های پس ران خود را آماده کند. این روش فرود، باعث می‌شود که کاوشگر در یک سطح 20 در 40 کیلومتری فرود بیاید، که 3 تا 5 برابر کوچکتر ار منطقه‌ی فرود بر مریخ در ماموریت‌های گذشته است.

لابراتوار علمی مریخ، با 6 چرخ و یک دوربین به کاوش خواهد پرداخت. این کاوشگر برخلاف کاوشگرهای دوقلو، یک دستگاه لیزر را برای تبخیر لایه نازکی از سطح صخره و تحلیل ترکیب عناصر مواد زیرین آن حمل خواهد کرد. سپس قادر خواهد بود تا نمونه‌های صخره و خاک این سیاره را جمع‌آوری و خرد کند و آنها را برای تحلیل شیمیایی به محفظه‌ی آزمایش همراه کاوشگر منتقل کند.

طراحی این کاوشگر به‌گونه‌ایست که یک سری از ابزارهای علمی را برای شناسایی ترکیبات آلی مانند: پروتئین‌ها، اسیدهای آمینه و سایر اسیدها و بازها، که همگی از زنجیره‌ی کربنی به وجود آمده‌اند، به‌کار می‌برد. این مواد از عوامل حیاتی زندگی هستند، که با پیدا کردن آنها در مریخ می‌توان به اطلاعات تازه‌ای درباره‌ی حیات در این سیاره دست یافت.

این وسیله همچنین ترکیباتی از قبیل گازهای اتمسفری را که ممکن است به فعالیت‌های بیولوژیکی مربوط باشند، شناسایی می‌کند. با استفاده از این ابزار، لابراتوار علمی مریخ، خاک و صخره‌های سیاره‌ی مریخ را با جزئیات بیشتر از قبل آزمایش خواهد کرد، تا وجود آب و دی‌اکسیدکربن، به صورت جامد، مایع یا گاز را در این سیاره مشخص کند.

ناسا قصد دارد علاوه بر اطلاعات ماموریت‌های پیشین، بر مبنای تصاویر فرستاده شده، به وسیله‌ی کاوشگر مدارپیمای مریخ که در سال 2006 شروع به کار می‌کند، مکانی برای فرود انتخاب کند. ناسا در حال مطالعه بر روی انرژی هسته‌ای به ‌عنوان منبع تامین انرژی لابراتوار علمی مریخ می‌باشد.

این کاوشگر یک منبع تغذیه رادیو ایزوتوپ متعلق به دپارتمان انرژی آمریکا را حمل خواهد کرد، که از گرمای واپاشی پلوتونیوم رادیواکتیو، الکتریسیته تولید خواهد کرد. این نوع منبع تغذیه می‌تواند به این ماموریت بر روی سطح مریخ، طول عمر عملی معادل با یک سال کامل مریخی (معادل با 687 روز زمین) یا بیشتر بدهد.

همچنین ناسا در حال بررسی انرژی‌هایی است که می‌تواند جایگزین انرژی خورشیدی شود که در بهبود ماموریت‌ها و به دست آوردن نتایج بهتر کمک کند. اگر می خواهید در جریان آخرین خبرهای مربوط به این ماموریت قرار بگیرید می توانید به وب سایت رسمی این پروژه به آدرس http://marsprogram.jpl.nasa.gov/msl/index.html مراجعه نمایید.