ممکن است در يک سفر قطب نما نداشته باشيم و يا قطب نماي ما از کار افتاده باشد. در اين حالت نياز داريم تا راه خود را بدون استفاده از قطب نما و به کمک خورشيد، ماه و ستارگان و طبيعت اطرافمان بيابيم.
براي يافتن موقعيتمان در يک سفر صحرايي ممکن است بالا رفتن از يک تپه و مشاهده اطراف ايده خوبي به نظر برسد. در بالاي تپه خوب به اطرافمان نگاه مي کنيم و آثار فعاليت انسان ها را مي يابيم و مي توانيم تصميم بگيريم که به کدام سمت حرکت کنيم. اما اگر نقشه و قطب نما به همراه نداشته باشيم نمي توانيم مشخص کنيم که کدام جهت شمال است. پس براي تعيين جهات جغرافيايي مي توانيم از يکي از روش هاي زير استفاده کنيم.

1. روش خورشيد و سايه:
يکي از دقيق ترين روش ها استفاده از سايه و خورشيد است. در اين روش به يک آسمان صاف و مقداري زمان نياز داريم. در اين روش به وسيله اي براي اندازه گيري جهات نياز نيست. تنها به يک چوب صاف به طول يک متر و دو قطعه چوب يا سنگ کوچک نوک تيز و يک تکه نخ يا طناب نياز داريم. در صبح و کمي قبل از ظهر، درجه بندي را شروع مي کنيم. چوب بلند را به صورت قائم در زمين فرو مي کنيم. زمين اطراف چوب بايد افقي و هموار باشد. حال يکي از چوب هاي کوچک را در زمين و درست در جايي که سايه چوب بلند تمام مي شود، فرو مي کنيم. طناب را به پايه چوب بلند بسته و سر ديگر آن را به چوب بلند نوک تيز مي بنديم به صورتيکه وقتي طناب را کاملا مي کشيم چوب نوک تيز به قطعه ديگري که در خاک فرو کرده ايم برسد. حال به کمک چوب نوک تيز يک نيم دايره بر روي زمين مي کشيم و تا بعدازظهر صبر مي کنيم. در طول روز سايه کوتاه و کوتاهتر شده و از ظهر به بعد دوباره بر طول آن افزوده مي گردد. در ظهر و هنگامي که سايه در کوتاه ترين حالت خود قرار دارد بر روي نيم دايره راستاي سايه را علامت مي زنيم. در اين حالت سايه راستاي شمال را نشان مي دهد. سرانجام سايه بلند شده و دوباره به نيم دايره رسم شده مي رسد. اين نقطه را باچوب نوک تيز علامت مي زنيم. اگر طناب يا ريسماني براي رسم دايره نداشتيم مي توانيد از يک چوب صاف بلند يا هر وسيله ديگري که بتوان با آن يک نيم دايره رسم کرد استفاده مي کنيم.


سايه اجسام در صبح به سمت غرب است


سايه اجسام در عصر به سمت شرق است

حال خطي که دو چوب کوچک را به هم وصل مي کند راستاي شرقي – غربي را نشان مي دهد. در حقيقت بايد نقاط را به صورت دقيق مشخص نمائيم، زيرا هر دو نقطه که فاصله هاي مشابهي از قاعده چوب بلند داشته باشند براي ما خط شرقي – غربي را مشخص مي کنند.
يک راه سريع تر و البته تقريبي براي اين روش وجود دارد که البته در پايين خط استوا نادرست خواهد بود. در اينحال نياز به چوب تيز و طناب نداريم. نشانه اول را مشخص مي کنيم و تنها 20 دقيقه صبر کرده و نشانه دوم را در زمين در انتهاي سايه مي کاريم و خط مابين اين دو سايه تقريبا خط شرقي – غربي خواهد بود.

منبع ngdir.ir

اورانوس هفتمین سیاره در منظومه شمسی است. فقط نپتون و پلوتو فاصله بیشتری با خورشید دارند. اورانوس دورترین سیاره ایست که می توان با چشم غیر مسلح آن را رویت نمود.

اورانوس هفتمین سیاره در منظومه شمسی است. فقط نپتون و پلوتو فاصله بیشتری با خورشید دارند. اورانوس دورترین سیاره ایست که می توان با چشم غیر مسلح آن را رویت نمود. میانگین فاصله این سیاره از خورشید 2.872.460.000 کیلومتر می باشد. این فاصله را با سرعت نور در مدت زمان 2 ساعت و 40 دقیقه می توان طی کرد. ( شعاع منظومه شمسی حدود 5 ساعت و سی دقیقه نوری می باشد (م)). اورانوس یک غول بزرگ متشکل از مواد گازی و مایع می باشد. قطر استوایی آن حدود 51.118 کیلومتر یعنی بیش از 4 برابر قطر زمین است. سطح این سیاره پوشیده از ابرهای سبز-آبی، ساخته شده با کریستالهای ریز متان می باشد. کریستالها خارج از اتمسفر سیاره یخ زده اند. در اعماق این ابرهای قابل رویت، احتمالا ابرهای ضخیمی ساخته شده از آب مایع و کریستالهای یخ آمونیاک وجود دارند. در زیر این ابرها یعنی در عمق 7500 کیلومتری زیر ابرهای قابل رویت نیز، احتمال وجود اقیانوسی از آب مایع به همراه آمونیای حل شده می باشد. در مرکز این سیاره ممکن است هسته ای سنگی، تقریبا به اندازه زمین وجود داشته باشد. دانشمندان در خصوص وجود هر گونه زیستی در این سیاره تردید دارند. پس از دوران باستان، اورانوس نخستین سیاره ای بود که انسان موفق به کشف آن شد. ستاره شناس بریتانیایی، ویلیام هرشل (William Herschel)، در سال 1781 موفق به کشف آن گردید. بیشتر دانش ما در باره این سیاره پس از پرواز سفینه آمریکایی ویجر2 (Voyager 2) در ارتفاع 80.000 کیلومتری از ابرهای سطح این سیاره، در سال 1986، به دست آمد. مدار و گردش اورانوس در مداری بیضی شکل به دور خورشید در گردش است. هر دور کامل این سیاره در مدار، 30.685 روز زمینی معادل تقریبا 84 سال زمینی به طول می انجامد. اورانوس علاوه بر گردش انتقالی، گردش وضعی نیز دارد. قسمت داخلی سیاره (هسته و اقیانوس) در مدت 17 ساعت و 14 دقیقه یک دور کامل حول محور طولی گردش می کنند. البته قسمت اتمسفر سیاره بسیار سریعتر می چرخد. سریعترین بادهای سطح اورانوس که در دو سوم از ناحیه استوا تا قطب جنوب اندازه گیری شده اند با سرعت 720 کیلومتر در ساعت می وزند. بنابراین اتمسفر این منطقه در هر 14 ساعت یکبار گردش وضعی کامل دارد. محور طولی فرضی این سیاره به حدی انحراف دارد که تقریبا به صفحه مداری چسبیده است. این انحراف زاویه در بیشتر سیارات متجاوز از 30 درجه نیست. برای مثال زاویه انحراف محور طولی زمین 5/23 درجه می باشد. اما در مورد اورانوس این زاویه انحراف معادل 98 درجه است. بسیاری از ستاره شناسان بر این باورند که برخورد جرمی تقریبا در ابعاد زمین با اورانوس، در اوایل دوران تشکیل سیاره، منجر به ایجاد چنین انحراف شدیدی شده است. جرم اورانوس 5/14 برابر جرم زمین و یک بیستم جرم بزرگترین سیاره منظومه شمسی یعنی مشتری می باشد. میانگین چگالی اورانوس 27/1 گرم در هر سانتیمتر مکعب است. این مقدار معادل 25/1 چگالی آب می باشد. نیروی گرانش این سیاره 90 درصد نیروی گرانش زمین است. به این معنا که اگر جسمی در زمین 100 گرم وزن داشته باشد در اورانوس 90 گرم وزن خواهد داشت. جو این سیاره ترکیبی از 83% هیدروژن، 15% هلیوم، 2% متان و مقدار کمی اتان و دیگر گازها می باشد. فشار اتمسفر در زیر لایه گازهای متان حدود 130کیلوپاسکال، تقریبا 3/1 برابر فشار جوی سطح زمین است. ابرهای قابل مشاهده سطح اورانوس که به رنگ سبز-آبی ملایم می باشند همه سطح این سیاره را پوشانده اند. تصاویری از اورانوس که توسط ویجر 2 تهیه شدند و به کمک رایانه ها پردازش شده اند، نوارهای خیلی کمرنگی را در میان ابرها و به موازات استوا نشان می دهند. این نوارها از تجمع مه که به دلیل نفوذ پرتوی خورشید به درون گازهای متان ایجاد می شود، ناشی می گردند. به علاوه تعدادی لکه کوچک بر سطح سیاره به چشم می خورد. این لکه ها احتمالا توده های به شدت در حال چرخش گاز هستند که تداعی کننده گردبادهای شدید زمین می باشند. دمای اتمسفر 215- درجه سانتیگراد است. در درون سیاره این دما به سرعت افزایش می یابد و به 2300 درجه سانتیگراد در اقیانوس و 7000 درجه سانتیگراد در هسته سنگی می رسد. به نظر می آید که این سیاره بیشتر از دمایی که از خورشید دریافت می نماید، دفع حرارت می کند. از آنجائیکه زاویه انحراف اورانوس 98 درجه است، در طی سال قطبهای این سیاره بیش از استوای آن در معرض نور خورشید قرار دارند. با اینحال سیستم آب و هوا، گرما را در سراسر این سیاره به یک میزان توزیع می کند. اقمار اورانوس 21 قمر شناخته شده دارد. ستاره شناسان 5 قمر بزرگ این سیاره را در بین سالهای 1787 و 1948 کشف کردند. تصاویر تهیه شده توسط ویجر 2 در سالهای 1985 و 1986 ده قمر دیگر این سیاره را آشکار نمود. بعدها ستاره شناسان به کمک تلسکوپهای مستقر در زمین بقیه اقمار آنرا نیز کشف کردند. قمر میراندا (Miranda) که در بین پنج قمر اصلی اورانوس از همه کوچکتر است، مناطق مشخصی در سطح خود دارد که این مناطق در کل منظومه شمسی بی نظیرند. سه منطقه عجیب که به آنها آوید (ovoids) می گویند. هر آوید بین 200 تا 300 کیلومتر عرض دارد. قسمت بیرونی هر آوید شبیه به زمین مسابقات دو میدانیست با شیارهای موازی و دره هایی نیز در مرکز هر کدام از آویدها دیده می شود. در این قسمت دره ها و شیارها یکدیگر را قطع می کنند. میدان مغناطیسی اورانوس میدان مغناطیسی شدیدی دارد. زاویه محور طولی این میدان با محور طولی سیاره زاویه 59 درجه می سازد. این میدان مغناطیسی انرژی زیادی را که بیشتر به شکل ذرات باردار الکترونها و پروتونها می باشد، به دام می اندازد. با حرکت این ذرات به عقب و جلوی قطبهای این میدان، امواج رادیویی به وجود می آید. ویجر 2 توانست این امواج را دریافت و شناسایی کند اما این امواج آنقدر قوی نیستند که از زمین نیز قابل ردیابی باشند. منبع: Gierasch, Peter J., and Philip D. Nicholson. "Uranus." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc. ترجمه: لنا سجادیفر

ترجمه: لنا سجادیفر

----------------------------------------------------------------------

کاوشگرها

کاوشگر وسیله ای بدون سرنشین است که برای کاوش های فضایی به فضا فرستاده می شود. یک کاوشگر ممکن است در فواصل دوردست در فضا انجام ماموریت نماید یا ممکن است دور یک سیاره یا قمر گردش کند و یا بر روی سطح آنها فرود آید. ممکن است یک سفر یک طرفه انجام دهد و یا ممکن است نمونه ها و اطلاعاتی را با خود به زمین بازگرداند. بیشتر کاوشگرها اطلاعات را از طریق رادیو در پروسه ای با نام تلمتری ( telemetry ) به زمین ارسال می کنند.

ماه نوردها و کاوشگرهایی که بر روی سطح مقصد فرود می آیند بر اساس نحوه فرودشان طبقه بندی می شوند. گروهی که در هنگام نزدیک شدن به جرم مورد نظر، از سرعت خود نمی کاهند( Impact vehicles ). گروهی به تجهیزاتی شبیه به تشک بادی مجهزند که موجب کاهش شدت برخورد می شوند( Hard-landers ). گروهی به آرامی و با سرعتی بسیار اندک به سطح مورد نظر می رسند( Soft-landers ). گروهی نیز به داخل سطح جرم مورد نظر نفوذ می کنند( Penetrator ).

چگونه یک کاوشگر ماموریت خود را انجام می دهد

کاوشگرها به روش های متعددی به تحقیق در فضا می پردازند. یک کاوشگر مشاهداتی را از دما، پرتوها و اجرام فضایی انجام می دهد. یک کاوشگر تنها اجرام نزدیک به خود را مشاهده می کند. به علاوه، یک کاوشگر می تواند مواد و اشیائی را از زمین به فضا برده تا دانشمندان بتوانند تاثیرات را بر روی آن بررسی کنند. یک کاوشگر ممکن است آزمایشاتی را در فضای پیرامون خود انجام  دهد، برای مثال مواد شیمیایی را در فضا آزاد کند و یا به حفاری بپردازد. نهایتا حرکت یک کاوشگر این امکان را به مرکز کنترل در زمین می دهد تا بتوانند موقعیت کاوشگر را تعیین کنند. تغییرات در مسیر و سرعت می تواند اطلاعاتی در مورد چگالی جوی و مراکز گرانش را در اختیار بگذارد.

اولین کاوش های بدون سرنشین

در اوایل 1940 ، راکت هایی تجهیزات علمی را با خود حمل می کردند و آنها را تا بالای اتمسفر در مجاورت فضا  می بردند. آنها پدیده های زیادی را کشف کردند و اولین عکس های هوایی از زمین را گرفتند.

سال 1957 با  پرتاب اسپاتنیک 1 عصر فضا آغاز شد. اسپاتنیک 1 تجهیزات علمی و فرستنده های اندکی را با خود همراه داشت ولی راه گشای فضاپیماهایی بود که بعدها به فضا فرستاده و مشغول تحقیقات شدند.

بسیاری از ماهواره های اولیه مسیرهای نقشه بندی نشده در فضا را کاوش می کردند. در اواخردهه 60 و ابتدای دهه 70 ، ماهواره اکسپلورر( Explorer ) ایالات متحده و ماهواره کوسموس ( Kosmos ) جماهیر شوروی فضای بین زمین و ماه را آنالیز نمودند. ماهواره های پگاسوس ( Pegasus ) ایالات متحده شدت ضربات ناشی از برخورد ذرات فضایی را ثبت نمودند.  در اوایل دهه 80 ماهواره های پروگنوز( Prognoz ) شوروی مطالعاتی بر روی خورشید انجام دادند.

کاوشگرهای ماه نورد

در سال 1958 ، ایالات متحده و شوروی شروع به ارسال کاوشگرهایی به سوی ماه نمودند. اولین کاوشگری که توانست به سطح ماه نزدیک شود لونا 1 بود که در تاریخ 2 ژانویه 1959 توسط شوروی ارسال شد. این ماهواره پس از عبور از منطقه ای حدود 6000 کیلومتر(3700 مایل) از ماه، به مداری به دور خورشید رفت. ایالات متحده نیز دو ماه بعد کاوشگر پایونیر 4 ( Pioneer 4 ) را هدایت نمود. کاوشگر لونا 2 شوروی که در تاریخ 12 سپتامبر 1959 ارسال شد اولین کاوشگری بود که سطح ماه را لمس کرد. یک ماه بعد، لونا 3 با گردش در پشت ماه موفق به گرفتن عکس از قسمت مخفی ماه شد.

در سال 1963 اتحاد جماهیر شوروی آزمایشاتی را در مورد ماه نوردهای "هارد لندرز" آغاز کرد. پس از شکست های پیاپی سرانجام آنها موفق شدند در ژانویه 1966لونا 9 را ارسال کنند. ایالات متحده مجموعه ای ازفرودهای موفقیت آمیز "سافت لندرز" را در سال 1966 آغاز کرد. بین سالهای 1970و 1972، سه کاوشگر شوروی نمونه هایی از خاک ماه را در کپسول هایی کوچک به زمین آوردند و دو تا از آنها خودروهای کنترل از راه دوری را به نام  لونخود ( Lunokhod ) به ماه فرستادند.  

در ابتدای سال 1966، ایالات متحده پنج کاوشگر را به مداری به دور ماه فرستاد تا از سطح ماه عکسبرداری کنند. این کاوشگرها وجود غیرعادی مناطقی با گرانش بیشتر در سطح گرانشی ماه که در اثر تجمع مواد سنگین در زیر دریاهای ماه ایجاد شده اند را  آشکار ساختند. به این مناطق مسکونز ( mascons ) می گویند که مخفف واژه mass concentrations به معنی "غلظت جرم" می باشد. اگر وجود "مسکونز" کشف نشده بود فضانوردانی که در ماموریت های آپولو به ماه رفتند با مشکل مواجه می شدند. 

کاوشگر آمریکایی کلمنتاین ( Clementine ) از فوریه تا ماه می 1994 به دور ماه چرخید. این کاوشگر تصاویر بسیاری را از ماه تهیه نمود. به علاوه "کلمنتاین" ارتفاعات و عمق دره ها و دهانه آتشفشان ها  را اندازه گیری و اطلاعات مربوط به "مسکونز" را جمع آوری نمود. از ژانویه 1998 تا جولای 1999، کاوشگر دیگر آمریکا با نام لونار پروسپکتور ( Lunar Prospector ) حول قطب های ماه به گردش در آمد. این کاوشگر مدارک محکمی مبنی بر وجود مقادیر زیادی آب یخ زده همراه با خاک در هر دو قطب ماه به دست آورد.

کاوشگر اسمارت 1 ( SMART-1 ) د رنوامبر 2004 به مدار حول ماه فرستاده شد. این کاوشگر توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) وابسته به  اتحادیه اروپا ساخته و ارسال شد. تجهیزات این کاوشگر به منظور انجام مطالعات مقدماتی درباره خواستگاه ماه و هدایت کردن تحقیقاتی کامل درباره عناصر شیمیایی موجود در سطح ماه، طراحی شد.

کاوشگرهای خورشیدی

اوایل سال 1965، ایالات متحده مجموعه ای از کاوشگرهای پیش قدم در گردش به دور خورشید را به منظور مطالعه درباره اشعه های خورشیدی ارسال نمود. خیلی از این کاوشگرها به مدت بیش از بیست سال به ماموریت خود ادامه دادند.

در سال 1974 و 1976، ایالات متحده دو کاوشگر هلیوس ( Helios ) ساخت آلمان را ارسال نمود. این کاوشگرها برای اندازه گیری پرتوهای خورشیدی وارد مدار عطارد شدند. کاوشگر یولیسس ( Ulysses ) در سال 1990 توسط ایالات متحده و ESA   به فضا ارسال شد. در سال 1994، "یولیسس" اولین کاوشگری بود که توانست خورشید را از مداری بر فراز قطب های آن مشاهده نماید.

کاوشگرهای مریخ

اتحاد جماهیر شوروی در سال 1960اولین کاوشگرها با هدف سیاره ای دیگر یعنی مریخ را ارسال نمود. البته هیچ کدام به مدار نرسیدند. پس از شکست های فراوان شوروی، ایالات متحده دو کاوشگر مارینر( Mariner ) را در سال 1964 به سمت مریخ ارسال کرد. در 14 جولای 1965، "مارینر4"  توانست بر فراز مریخ پرواز کند و تصاویر و اندازه گیری های بسیار حائز اهمیتی را تهیه نماید. این کاوشگر نشان داد که اتمسفر سیاره نازک تر از آن است که انتظار می رفت و سطح آن با سطح ماه مشابهت دارد.

در 1971، کاوشگر شوروی به نام "مارس3" کپسولی را به سطح مریخ انداخت و اولین فرود "سافت لندینگ" بر سطح این سیاره را به انجام رساند. البته این کپسول نتوانست اطلاعات قابل استفاده ای تهیه و ارسال کند. در همان سال، کاوشگر امریکایی "مارینر9" به مریخ رسید و عکس هایی از سراسر سطح این سیاره تهیه نمود. "مارینر9" همچنین تصاویری از دو قمر کوچک مریخ، فوبوس ( Phobos ) و دیموس ( Deimos ) تهیه نمود.

دو کاوشگر امریکا، "وایکینگ 1" و "وایکینگ 2" در سال 1976، در سیاره مریخ فرود آمدند و سالها آب و هوای مریخ را اندازه گیری کردند و آزمایشات پیچیده ای را برای کشف آثار حیات، هدایت نمودند.

در1992، ایالات متحده کاوشگر مشاهده گر مریخ ( Mars Observer ) را ارسال نمود. در 1993، تماس کاوشگر با ناسا  سه روز قبل از رسیدن کاوشگر به مدار، قطع شد. ارتباط هرگز برقرار نشد و به این ترتیب این کاوشگر مفقود شد.

ایالات متحده، کاوشگر پتفایندر ( Pathfinder ) را در دسامبر 1996 ارسال کرد. در 4 جولای 1997، کاوشگر در سطح مریخ فرود آمد. دو روز بعد، خودروی شش چرخه ای با نام سوجورنر ( Sojourner ) به کمک یک سطح شیب دار از کاوشگر به مریخ فرستاده شد. طول این خودرو23/62 سانتیمتر، عرض آن 5/47 سانتیمتر و ارتفاع آن 68/27 سانتیمتر بود. وزن آن نیز معادل 5/11کیلوگرم در زمین بود.

این خودرو مجهز به دستگاهی به نام طیف سنج اشعه ایکس آلفا پروتون، به منظور جمع آوری اطلاعات درباره ساختار شیمیایی خاک و سنگ های مریخ بود. "سوجورنر" این اطلاعات را به "پتفایندر" ارسال و این کاوشگر آنها را به زمین می فرستاد.

دانشمندان در زمین "سوجورنر" را کنترل می کردند. ولی از آنجاییکه رسیدن سیگنال های رادیویی از زمین تا مریخ 10 دقیقه طول می کشد، دانشمندان نمی توانستند که به طور زنده و در زمان واقعی خودرو را کنترل کنند به همین دلیل برای جلوگیری از به مخاطره افتادن خودرو دستگاه های اتوماتیکی در آن جاسازی شده بود.

در 1996، ایالات متحده کاوشگری را به نام پیمایشگر مریخ ( Mars Global Surveyor ) به منظور نقشه برداری از سطح سیاره ارسال کرد. این کاوشگر از یک دستگاه لیزر برای تشخیص برآمدگی ها و ارتفاعات مریخی استفاده می کرد. با دقت این دستگاه، نقشه ای به دست آمد که ارتفاعات با حداقل بلندی یک متر در آن مشخص شده است. نوع دیگری ازتجهیزات، ترکیب مواد معدنی در سطح سیاره را مشخص می نمود. یک دوربین نیز وجود لایه هایی از رسوبات که احتمالا در آب مایع تشکیل شده بودند و آبگذرهایی که به نظر می رسید توسط جریان آب ایجاد شده اند را فاش نمود.

در سال 2001، ایالات متحده کاوشگر ادیسه مریخ ( Mars Odyssey ) را به این سیاره فرستاد. این کاوشگر تجهیزاتی را با خود همراه داشت که بتواند به شناسایی مواد معدنی موجود در سطح سیاره کمک کرده و مدارکی برای وجود آب و یخ در لایه های زیرین سیاره پیدا کند و میزان اشعه های مضر برای حضور انسان بر روی مریخ را اندازه گیری نماید. در سال 2002، "ادیسه مریخ" مقادیر زیادی یخ در سطحی حدود یک متر در نزدیکی قطب جنوب سیاره کشف نمود.

در سال 2003، یک کاوشگر از ESA و دو کاوشگر از ایالات متحده به مریخ ارسال شدند. مارس اکسپرس ( Mars Express ) که ESA آنرا در دسامبر 2003 به مریخ فرستاد، تصاویر شگفت آوری از سطح این سیاره به زمین فرستاد، حضور یخ آب در نزدیکی قطب جنوب سیاره را تائید کرد و در اتمسفر مریخ متان را ، که دلیلی بر وجود حیات است، کشف نمود. "مارس اکسپرس" یک لندر به نام بیگل2 ( Beagle 2 ) نیز با خود برای فرود در سطح مریخ به همراه داشت که نتوانست به درستی فرود آید و مفقود شد.

ایالات متحده دو روبات مریخ نورد به نام های مستعار اسپیریت ( Spirit ) و آپرچونیتی ( Opportunity ) را به مریخ فرستاد. در ژانویه 2004، "اسپیریت"  در حفره گوسیف کراتر ( Gusev Crater ) و "آپرچونیتی" در منطقه مریدیانی پلانوم ( Meridiani Planum ) فرود آمدند. مریخ نوردها از دوربین ها و تجهیزات دیگری برای آنالیز خاک و سنگ های مریخ استفاده نمودند. در مارس 2004، دانشمندان ایالات متحده به این نتیجه دست یافتند که زمانی در منطقه " مریدیانی پلانوم " مقادیر زیادی آب مایع وجود داشته است. آنالیزهای  " آپرچونیتی " نیز نشان می دهند که مواد معدنی و ترکیب بندی سنگ های مریخ شبیه به سنگ های زمینی تشکیل شده در آب می باشند.

Oberg, James. "Space exploration." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc. http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar522550 .

ترجمه: لنا سجادیفر

عطارد نزدیک ترین سیاره به خورشید و قطر آن 4879 کیلومتر، حدودا دو پنجم قطر زمین است. میانگین فاصله مدار عطارد از خورشید 58 میلیون کیلومتر می باشد. در حالیکه فاصله مدار زمین از خورشید حدود 150میلیون کیلومتر است.

به دلیل اندازه کوچک عطارد و نزدیک بودن آن به خورشید درخشان، رصد آن از زمین بدون تلسکوپ اغلب بسیار مشکل می باشد. در زمانهای مشخصی از سال، عطارد در قسمت غربی و در ارتفاع پایین پس از غروب آفتاب در آسمان قابل رویت است. در زمانهای دیگر، این سیاره در قسمت شرقی آسمان پس از طلوع آفتاب مشاهده می گردد.

مدار

عطارد در مدار بیضی شکلی به دور خورشید سفر می کند. نزدیک ترین فاصله سیاره به خورشید 46 میلیون کیلومتر و دورترین فاصله آن از خورشید حدود 70 میلیون کیلومتر است. کم ترین فاصله عطارد از زمین 77 میلیون و 300 هزار کیلومتر می باشد.

سرعت گردش عطارد به دور خورشید از بقیه سیارات منظومه شمسی بیشتر است. عطارد در افسانه های رومی به نام هرمس ( Hermes ) يعنی خدای بازرگانی و دزدی و سخنوری معروف بود و در بعضی افسانه های رومی به نام والکان ( Vulcan ) يا رب النوع آتش و فلز نيز نام داشت. شايد اين سياره به خاطر اينکه خيلی سريع در آسمان حرکت می کند اين نام را به خود گرفته است. سرعت این سیاره 48 کیلومتر در ثانیه است و در هر 88 روز زمینی یکبار به دور خورشید می چرخد. زمین در هر 365 روز یکبار به دور خورشید گردش می کند.

حرکت وضعی

همانگونه که عطارد به دور خورشید در گردش است حول محور عمودی خود نیز می چرخد. این سیاره در هر 59 روز زمینی یک دور کامل به دور خود می چرخد. چرخشی آهسته تر از چرخش همه سیارات به جز زهره. در نتیجه چرخش آهسته سیاره حول محور خود و سرعت سریع آن به دور خورشید، یک روز در عطارد (فاصله زمانی بین دو طلوع خورشید) معادل 176 روز زمینی می باشد.

تا اواسط دهه هفتاد، ستاره شناسان گمان می کردند که عطارد در هر 88 روز یکبار حول محور عمودی خود می چرخد. یعنی طول سال و روز آن برابر است. اگر چنین بود، یک سمت عطارد همیشه رو به خورشید و سمت دیگر آن همیشه پشت به خورشید و تاریک بود. تا اینکه مطالعات راداری که در سال 1965 صورت گرفت نشان داد که این سیاره در هر 59 روز یکبار به دور خود می چرخد.

فاز عطارد

هنگام رصد عطارد به کمک تلسکوپ تغییراتی در شکل و اندازه آن مشاهده می شود. این تغییرات آشکار را که شبیه تغییرات ظاهری ماه است، فاز می نامند. این تغییرات به این دلیل است که در زمانهای مختلف قسمتهای روشن سیاره که از زمین دیده می شوند متفاوت می باشند.

از آنجا که عطارد و زمین هر دو به دور خورشید در گردشند، عطارد تقریبا در هر 116 روز یکبار نزدیک سمتی از خورشید دیده می شود. در این هنگام تقریبا همه قسمت روشن این سیاره از زمین به شکل یک نقطه گرد و درخشان و تقریبا بدون هیچ نشانی بر روی آن رویت می گردد. هنگامیکه عطارد به دور خورشید و به سمت زمین حرکت می کند، بخش کم و کمتری از قسمتهای روشن آن مشاهده می شود. پس از تقریبا 36 روز، تنها نیمی از سطح آن مشاهده می شود. و پس از 22 روز دیگر، به سمتی از خورشید نزدیک می شود که زمین نیز در آن سمت قرار دارد و تنها بخش باریکی از قسمت روشن آن مشاهده می گردد. مقدار قسمتهای روشنی که از زمین قابل رویت است به تدریج با عبور عطارد از مقابل خورشید و دور شدن آن از زمین افزایش می یابد.

هنگامیکه عطارد در سمتی از خورشید قرار دارد که زمین نیز در آن قسمت است، قسمت تاریک آن رو به زمین است. این سیاره معمولا در این هنگام قابل رویت نیست چرا که مدار زمین و عطارد با زوایای مختلف نسبت به خورشید قرار دارند. در نتیجه عطارد همیشه مستقیما از بین زمین و خورشید عبور نمی کند. این اتفاق تنها در هر 3 تا 13 سال یکبار رخ می دهد و در آن هنگام سیاره به صورت نقطه سیاهی از مقابل خورشید عبور می نماید.

سطح و جو

سطح عطارد بسیار شبیه به سطح ماه می باشد. این سیاره تقریبا 6 درصد از نور تابیده شده از خورشید را باز می تاباند. این مقدار شبیه به مقدار بازتاب نور از سطح ماه است. به مانند ماه، سطح عطارد با لایه ای نازک از ماده معدنی به نام سیلیکات به شکل ذراتی کوچک پوشیده شده است. این سیاره همچنین دارای دشتهای مسطح پهناور، شیبهای صخره ای و چاله های عمیق متعددی مانند ماه می باشد. چاله ها و دهانه ها در اثر اصابت اجرام و سنگهای آسمانی به وجود آمده اند. عطارد از داشتن جوی مناسب و کافی برای کاهش سرعت و ضربه این اجرام و سوزاندن آنها در اثر اصطکاک، محروم است. عرض دهانه "حوضه کالوریس" ، بزرگترین چاله عطارد، 1300 کیلومتر اندازه گیری شده است.

بخشهای داخلی سیاره عطارد شبیه به لایه های درونی زمین است. هر دو سیاره در زیر پوسته دارای لایه ای سنگی به نام جبه و دارای هسته ای آهنی می باشند. بر اساس اندازه و جرم عطارد، دانشمندان بر این باورند که هسته این سیاره تقریبا سه چهارم شعاع آن را تشکیل می دهد و تقریبا به اندازه ماه می باشد. هسته زمین نیمی از شعاع آن را در بر گرفته است. با کشف میدان مغناطیسی در عطارد برخی دانشمندان وجود آهن مذاب در بخشهای بیرونی این سیاره را، مانند زمین، اعلام نمودند.

عطارد سیاره ای خشک، داغ و تقریبا بدون جو و هوا می باشد. قدرت پرتوهای خورشید در این سیاره تقریبا 7 برابر قدرت آنها در زمین است. خورشید در آسمان عطارد تقریبا 2/21 برابر بزرگتر از آسمان زمین دیده می شود.

عطارد در جو خود برای کاهش مقدار دما و نور دریافت شده از خورشید، گاز کافی ندارد. در طی روز دمای سیاره به 450 درجه سانتیگراد می رسد اما در شب دما ممکن است تا 275- کاهش یابد. به دلیل کمبود جو، آسمان عطارد سیاه است. احتمالا در طول روز ستارگان در آسمان عطارد قابل رویتند.

تصاویر و اطلاعات به دست آمده توسط رادارهایی بر روی زمین، حاکی از آن است که در چاله های موجود در دو قطب عطارد یخ آب وجود دارد. کف این چاله ها در معرض نور آفتاب قرار نمی گیرند لذا دمای کافی برای ذوب یخ در چاله های قطبی وجود ندارد. 

در خصوص چگونگی پیدایش یخ در قطبهای عطارد تنها دو منبع مشخص می توانند قابل ذکر باشند: بمباران سنگ های آسمانی و خروج فوران های سیاره ای. سنگ های آسمانی مقادیر زیادی آب را با خود به سطح عطارد، به ویژه در گذشته، حمل کرده اند. فوران های آب از درون سیاره نیز می توانند منجر به ایجاد آبراهه هایی در سطح عطارد گردند که البته این مطلب صرفا در حد یک نظریه می باشد. مناطق همیشه سایه نزدیک قطب های عطارد نقش یک تله سرد را ایفا می کنند به این صورت که آبهایی که به هر دلیل به این منطقه وارد می شوند، منجمد گردیده و در همانجا باقی خواهند ماند. البته عواملی برای از بین بردن این یخها نظیر بادهای خورشیدی وجود دارند اما تاثیر آنها بر روی یخها هنوز شناسایی نشده است.

عطارد با مقدار بسیار اندکی هلیوم، هیدروژن، اکسیژن و سدیوم احاطه شده است. این لایه از گازها در عطارد بسیار نازک است به طوریکه بیشترین فشار جوی ممکن یعنی بیشترین نیرویی که وزن این گازها در عطارد ایجاد می نمایند حدود 000.000.000.03/0 پوند در هر اینچ مربع معادل 000.000.000.002/0 کیلوگرم در هر سانتیمتر مربع است. فشار جوی در زمین 03/1 کیلوگرم در هر سانتیمتر مربع می باشد.

گیاهان و جانوران زمینی به دلیل شدت گرما و فقدان اکسیژن نمی توانند در عطارد به حیات خود ادامه دهند. دانشمندان تردید دارند که گونه ای از حیات در این سیاره کشف گردد.

جرم و چگالی

چگالی عطارد به مقدار خیلی کمی از چگالی زمین کمتر است. عطارد از زمین کوچک تر است در نتیجه جرم آن نیز از زمین کمتر می باشد. جرم کمتر این سیاره باعث می شود که نیروی گرانش آن حدودا یک سوم گرانش زمین باشد. جسمی که در زمین 100 پوند وزن داشته باشد در عطارد تنها حدود 38 پوند وزن خواهد داشت.

پروازهایی به سمت عطارد

مارینر 10 ( Mariner 10 ) ایالات متحده نخستین فضاپیمایی بود که به عطارد فرستاده شد. این فضاپیما که از راه دور کنترل می شد در فاصله 740 کیلومتری از عطارد در تاریخ 29 مارس 1974 به پرواز درآمد. این فضاپیما در تاریخهای 24 سپتامبر همان سال و 16 مارس 1975، دوباره به سمت عطارد ارسال گردید. در طول این ماموریتها، این فضاپیما از بخشها و قسمتهای مختلف عطارد عکسبرداری نمود و توانست میدان مغناطیسی این سیاره را تشخیص دهد.

مارینر 10 اولین فضاپیمایی بود که به مطالعه و بررسی دو سیاره پرداخت. این فضاپیما در مسیر خود به سمت عطارد از زهره نیز عکسبرداری نموده و اندازه گیریهایی از این سیاره به عمل آورد. با نزدیک شدن فضاپیما به سیاره زهره، گرانش این سیاره بر فضاپیما تاثیر گذاشته و منجر به افزایش سرعت آن گردید در نتیجه فضاپیما زودتر به مقصد خود یعنی عطارد رسیده و سوخت کمتری را نیز در این راه مصرف نمود.

در سال 2004، ایالات متحده کاوشگر مسنجر ( Messenger ) را به سمت عطارد ارسال کرد. برنامه ریزی شده است که این کاوشگر دو بار در سال 2008 و یکبار در سال 2009 به این سیاره پرواز کند و در سال 2011 در مداری به دور آن قرار گرفته و به مدت یکسال زمینی به مطالعه سطح این سیاره، تهیه نقشه، شناسایی ترکیبات موجود، بررسی ساختمان درونی و مطالعه میدان مغناطیسی آن بپردازد.

تاریخچه تشکیل سیاره عطارد

تاریخ شکل گیری عطارد و زمین به هم شبیه می باشند. حدود 5/4 بیلیون سال پیش سیاره شکل گرفت. در آن زمان سیارات به شدت تحت بمباران های شدیدی قرار داشتند که باعث پدیدار گشتن آنها از دل سحابی تشکیل دهنده منظومه شمسی بود. در اوایل این شکل گیری، عطارد با هسته ای آهنین و پوسته ای سیلیکاتی از داخل مواد و غبار پیرامون خود متولد شد. پس از دوران بمباران شدید، مواد مذاب در سطح سیاره جاری شده و لایه ای دیگر را برای عطارد به وجود آوردند. با گذشت دوران بمباران شدید، دوره بمباران ضعیف تری آغاز شد. در این دوران چاله ها و دهانه های عطارد شکل گرفتند و سپس عطارد سرد شد. با سرمای سیاره هسته آن شروع به انقباض نمود و در اثر این انقباض شکستگیها و شکافهایی که شیبهای تند عطارد را تشکیل دادند در سطح سیاره به وجود آمدند. در مرحله سوم، مواد مذاب در مناطقی جاری گشتند که دشتهای مسطح عطارد را به وجود آوردند. درمرحله چهارم، بمباران سنگ های ریز آسمانی، سطحی غباری را برای عطارد به وجود آوردند. برخورد تعداد کمی سنگ آسمانی بزرگ منجر به ایجاد چاله هایی بزرگ در سطح آن گردید. در حال حاضر به جز برخی برخوردهای محلی سنگ های آسمانی، سطح عطارد فعالیت خاصی نداشته و برای میلیونها سال به همین شکل باقی مانده است.

منابع:

Zuber, Maria T. "Mercury." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc.
solarviews.com
daneshnameh.roshd.ir

گردآوری و ترجمه: لنا سجادیفر

نیروی شدید گرانش بزرگترین مشکل برای ماموریتهای فضایی است. یک فضاپیما در شرایط خاصی از سرعت و جهت به فضا فرستاده می شود. شاتل فضایی ایالات متحده 58 متر اطلس 5 ایالات متحده 60 متر تیتان 4 ایالات متحده 51 متر عکس از ناسا گرانش به هرچیزی بر روی زمین وزن می دهد و منجر به سقوط اشیا به سمت زمین می شود. در سطح زمین شتاب گرانش با g شناخته می شودکه حدود 10 متر در ثانیه است. یک راکت قدرتمند به نام پرتابگر به فضا پیما کمک می کند تا بر نیروی گرانش غلبه کند. همه پرتابگرها دارای حداقل دو واحد راکت می باشند. بخش اول باید فشار لازم برای جدا شدن از سطح زمین را تامین کند. برای این کار فشار این پایه باید متجاوز از وزن کل پرتابگر و فضاپیما باشد. پرتابگر این فشار را با سوزاندن سوخت و خارج کردن گاز ناشی از آن به دست می آورد. سوخت  موتور این راکت ها ترکیب مخصوصی است به نام پروپلنت ( propellant ). این سوخت ترکیبی از سوخت جامد، مایع و اکسیژنه ) ماده ای که اکسیژن لازم برای سوخت را در فضا تامین می کند ( می باشد. معمولا از اکسیژن مایع به عنوان اکسیژنه استفاده می شود. به حداقل شتاب لازم برای غلبه بر گرانش و ماندن در مدار، شتاب مداری می گویند. این شتاب حدودا g 3 یعنی سه برابر شتاب گرانش است. یک پرتابگر معمولا ظرف 9 دقیقه به این شتاب می رسد. در یک ارتفاع 190 کیلومتری (120 مایل)، سرعت لازم برای اینکه یک فضاپیما شتاب مداری داشته باشد و در مدار بماند حدود 8 کیلومتر (5 مایل) در ثانیه است. بیشتر راکت ها توسط یک وسیله نقلیه به سکوی پرتاب آورده شده و سپس در مکان مناسب خود قرار می گیرند. در این هنگام پروپلنت از طریق لوله هایی مخصوص وارد محفظه سوخت راکت می شود. Long March 3B چین 55 متر H-IIA ژاپن 53 متر PSLV هند 44 متر   عکس از ناسا در لحظه پرتاب، موتورهای راکت واحد یک روشن می شوند تا زمانیکه نیروی فشارهای ترکیب شده موتورها از وزن راکت بیشتر شود. این نیرو منجر به جدا شدن پرتابگر از سکوی پرتاب می شود. چنانچه پرتابگری دارای چند واحد راکت باشد، راکت واحد یک پس از چند دقیقه سوخت خود را به پایان رسانده و از پرتابگر جدا می شود. در این هنگام راکت واحد دو شروع به کار می نماید و چند دقیقه بعد سوخت آن نیز به اتمام رسیده و جدا می شود. در صورت لزوم یک واحد کوچک راکت دیگر نیز روشن می شود تا شتاب مداری به دست آید. پرتاب شاتل فضایی کمی با آنچه گفته شد متفاوت است. شاتل علاوه بر موتورهای اصلی راکت، موتورهای شتاب دهنده دیگری به نام بوستر( booster ) با پروپلنت جامد دارد که باعث سوخته شدن پروپلنت مایع است. نیروهای حاصله از بوسترها با نیروی موتورهای اصلی ترکیب شده و منجر به جداشدن پرتابگر از سکو می گردد. حدود دو دقیقه پس از پرواز، بوستر ها از شاتل جدا شده و توسط پاراشوت (چتر نجات) به زمین برمی گردند. موتورهای اصلی همچنان مشغول به کار باقی می مانند تا زمانیکه شاتل تقریبا به شتاب مداری رسیده باشد. پس از آن موتورهای کوچکی شاتل را در شتاب مداری نگه می دارند. برای رسیدن به مداری مرتفع تر، یک فضاپیما به راکت دیگری برای افزایش سرعت نیاز دارد. زمانیکه سرعت فضا پیما 40% بیش تر از شتاب مداری باشد، اصطلاحا به شتاب فرار دست پیدا می کند، یعنی سرعت لازم برای رهایی از گرانش زمین. بازگشت به زمین با مشکل سرعت بسیار بالای فضاپیما و پایین آوردن این سرعت همراه است. برای انجام این کار، یک فضا پیما که گردش مداری دارد، از موتورهای کوچکی برای تغییر مسیر به سمت اتمسفر زمین استفاده می کند. به این عمل خروج از مدار و یا دی اربیت ( de-orbit ) گفته می شود. فضاپیماهایی که از ماه و یا سیارات دیگر به زمین باز می گردند نیز جهت خود را به سمت اتمسفر تغییر می دهند. مقاومت هوا در این ناحیه به صورت قابل توجهی از سرعت فضاپیما می کاهد. سویوز U روسیه 50 متر ارین 5 اروپا 51 متر پروتون روسیه 55 متر   عکس از ناسا در شرایطی که سرعت فضاپیما هنگام ورود به اتمسفر بسیار زیاد است، مولکول های هوا نمیتوانند با سرعت لازم از مسیر فضاپیما بگریزند. در عوض آنها در مقابل فضاپیما تبدیل به توده ای بسیار فشرده می شوند. این فشار بسیار زیاد دمای هوا را تا بیشتر از 5500 درجه سانتیگراد (یعنی داغ تر از سطح خورشید) می رساند. دمای به وجود آمده می تواند فضاپیمایی بدون عایق را ظرف چند ثانیه بسوزاند. صفحات عایق ساخته شده از الیاف کوارتز که به بدنه برخی از فضاپیماها چسبانده می شود عایق مناسبی برای این دما می باشد. سیستم های خنک کننده ای نیز ممکن است به کار روند. اخیرا فضاپیمایی دارای عایق هایی بود که گرما را لایه به لایه تبدیل به بخار و سپس جذب می نمود. اغلب مردم تصور می کنند که گرم شدن فضاپیما ها به دلیل اصطکاک و سایش آنها با هوا می باشد. از لحاظ علمی این باور صحیح نیست. هوا بسیار نازک است و سرعت برخورد آن با فضاپیما به قدری ناچیز است که نمی تواند مسبب اصطکاک زیادی باشد. درمورد فضاپیما های بدون سرنشین یا کاوشگرها، نیروی کاهش سرعت می تواند بین g 60 تا g 90 در مدت زمان 10 تا 20 ثانیه باشد. شاتل ها برای ورود به اتمسفر از بالهای خود استفاده می کنند زمان کاهش سرعت بیش از 15 دقیقه و اندازه آن g 2/11 است.  هنگامیکه فضاپیما بیشتر سرعت خود را از دست داد، آزادانه در هوا به سمت پایین می آید. پاراشوت ها در این هنگام سرعت را باز هم کمتر می کنند همینطور ممکن است برای یک فرود آرامتر در آخرین ثانیه ها، یک راکت کوچک را روشن نمود. شاتل ها با استفاده از بالهای خود می توانند تا یک بزرگراه و یا فرودگاه پرواز و در آنجا فرود آیند. کپسول های فضایی اولیه ایالات متحده برای فرود از بالشتک های آب استفاده می کردند و آن را به درون اقیانوس می انداختند. Oberg, James. "Space exploration." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc. http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar522550 . ترجمه: لنا سجادیفر

ترجمه: لنا سجادیفر

 ----------------------------------------------------------------------

 انسان برای سفر به ماه و یا گردش در مدار زمین باید مدتی در فضا زندگی کند. شرایط در آنجا با شرایط روی زمین بسیار زیاد متفاوت است. در فضا هوا وجود ندارد. دمای محیط بینهایت سرد و یا بینهایت گرم است. پرتوهای مضر خورشیدی در همه جا وجود دارند. وجود ذرات بسیار گوناگون نیز مخاطره آفرینند. برای مثال ذرات کوچکی به نام میکرومتروید (micrometeoroid) با سرعت بسیار زیاد به فضاپیما برخورد می کنند و برای آن تهدید به حساب می آیند. همینطور زباله های فضایی باقی مانده از ماموریت های فضایی پیشین ممکن است که به فضاپیماها آسیب وارد کنند. در زمین، اتمسفر مانند یک صفحه عایق طبیعی ما را از بسیاری از این خطرها محفوظ می کند. اما در فضا، فضانوردان و تجهیزات نیاز به سیستم های حفاظتی دارند. آنها همینطور می باید واکنش های فیزیکی ناشی از سفر در فضا را تحمل نمایند و خود را در مقابل فشارهای بسیار زیاد موقع پرتاب به فضا و بازگشت به زمین حفظ کنند. به نیازهای اولیه فضانوردان نیز باید توجه شود. این نیازها شامل تنفس، خوردن و آشامیدن، تحمل بی وزنی و خوابیدن می باشند. محافظت در برابر خطرهای فضا مهندسین و متخصصان پزشکی فضا درصد زیادی از عوارض ناشی از خطرهای موجود در فضا را حذف نموده و یا کاهش داده اند. فضاپیماها معمولا از دو لایه پوششی برای مقابله با برخوردها بهره می برند. اگر ذره ای از لایه اول نفوذ کند نمی تواند از لایه داخلی نیز عبور نماید. فضانوردان به شیوه های مختلفی در برابر اشعات موجود محافظت می شوند. ماموریت های گردش در مدار زمین در مناطق محافظت شده طبیعی مانند میدان مغناطیسی زمین انجام می گیرد. فیلتر های مخصوصی بر روی شیشه های فضاپیما به منظور محافظت در برابر اشعه ماورا بنفش نصب می گردد. همینطور گروه فضانوردان باید از گرمای بسیار شدید هنگام خارج شدن از زمین و بازگشت به آن محفوظ بمانند. فضاپیما یک عایق گرمای قوی برای تحمل درجه حرارت بالا و یک سازه بسیار مستحکم برای تحمل فشار هنگام سرعت گرفتن و پرتاب، نیاز دارد. ضمنا فضانوردان در شرایطی که جریان خون از سر به پاهایشان کشیده نمی شود باید در موقعیت مناسبی باشند. در این حالت آنها دچار سرگیجه یا بیهوشی می شوند. در داخل یک فضاپیما به خاطر وجود وسایل الکتریکی و گرمای بدن افراد دما افزایش می یابد. یک سری تجهیزات با عنوان کنترل دما گرمای فضاپیما را تنظیم می کنند. این تجهیزات جریان گرم شده درمحیط کابین را به بخش صفحه های رادیاتور پمپاژ می کنند. در آنجا حرارت اضافه به فضا تخلیه می گردد. جریان خنک نیز به داخل کابین پمپاژ می شود. بی وزنی در مدارهای حول زمین، فضاپیماها و هر آنچه که درون آنها است شرایطی را تجربه می کنند که به آن بی وزنی می گویند. فضاپیما و چیزهای داخل آن به خاطر این بی وزنی به صورت معلق در می آیند. اصطلاح بی وزنی از نظر فنی اصطلاحی اشتباه است. فضانوردی داخل شاتل عکس از ناسا گرانش در مدار تنها مقداری از گرانش بر روی زمین کمتر است. فضاپیما و محتویات داخل آن دائما در حال سقوط به سمت زمین می باشند. اما به دلیل سرعت بسیار زیاد فضاپیما، انحنای سطح زمین مانع از کاهش ارتفاع می شود. به نظر می رسد این سقوط دائم وزن همه محتویات فضاپیما را از بین برده است. به این دلیل به چنین شرایطی بی وزنی می گویند. بی وزنی تاثیرات زیادی هم بر روی انسان و هم بر روی تجهیزات می گذارد. برای مثال سوخت از مخازن گذر نمی کند بنابراین لازم است با فشار زیاد گاز جابجا شود. هوای گرم به سمت بالا نمی رود بنابراین گردش هوا با فن انجام می گیرد. ذرات غبار و قطرات آب در کابین معلقند و تنها بر روی فیلترهای فن نشست می کنند. سیستم بدن انسان در برابر شرایط بی وزنی به طرق مختلف واکنش نشان می دهد. در روزهای نخست ماموریت، حدود نیمی از مسافران دچار حالت تهوع و در بعضی شرایط دچار استفراغ می شوند. بیشتر متخصصان بر این باورند که این فضازدگی که به آن همرفت یا سندرم سازگاری با فضا می گویند ناشی از واکنش طبیعی بدن به شرایط بی وزنی است. داروهای خاصی به پیشگیری از پیشرفت عوارض سندرم سازگاری با فضا کمک می کند. این شرایط به طور کلی پس از چند روز از بین می روند. بی وزنی همچنین منجر به اختلال در حفظ تعادل بدن، به خاطر تاثیر در ساز و کار گوش میانی و جلوگیری از تشخیص جهت، می شود. پس از چند روز در فضا، سیستم تعادل نسبت به همه سیگنال های هدایتی بی اعتنا می شود. پس از بازگشت فضانورد به زمین این اختلال به زودی بر طرف می شود. بعد از چند روز یا چند هفته بدن فضانورد دچار بی حسی می شود. در این دوره ماهیچه ها به دلیل کم کاری ضعیف می شوند و رگهای قلب و خون دچار تنبلی می شوند. تمرینهای ورزشی خاص به پیشگیری از این حالت کمک می کنند. مسافرین فضا تمرینات فیزیکی مانند دویدن، دوچرخه ثابت و ... را انجام می دهند. پس از چندین ماه در فضا، مرحله ای به نام کمبود مواد معدنی یا demineralization استخوانها را ضعیف می کند. بیشتر پزشکان بر این باورند که این کمبود به دلیل وجود نداشتن فشار بر روی اسکلت بدن به دلیل شرایط بی وزنی ایجاد می شود. تجربیات کیهان نوردان شوروی که مدت زیادی در مدار دور زمین به سر بردند نشان می دهد که انجام برخی ورزشهای قدرتی و داشتن یک رژیم غذایی مشخص می تواند این عارضه را کاهش دهد. بررسی و ثبت وضعیت جسمانی فضانورد عکس از ناسا رفع نیازهای اولیه در فضا فضاپیماهای با سرنشین دارای سیستمی می باشند که برای تامین نیازهای اولیه افراد طراحی شده اند. علاوه بر این فضانوردان می توانند بسته های مخصوصی که به این منظور طراحی شده اند را در زمانیکه خارج از فضاپیما مشغول انجام کار هستند همراه خود داشته باشند. تنفس یک فضاپیمای با سرنشین باید دارای منبع اکسیژن برای تنفس افراد و قابلیتی برای خارج نمودن دی اکسید کربن ناشی از بازدم آنها باشد. معمولا از ترکیب اکسیژن و نیتروژن که شبیه جو زمین درسطح دریا است استفاده می شود. فن ها هوای موجود در کابین را از میان بخش هایی به گردش در می آورند که با صفحه های شیمیایی به نام هیدروکسید لیتیوم پوشیده شده اند. این صفحه ها دی اکسید کربن موجود در هوا را جذب می کنند. دی اکسید کربن همچنین می تواند با محصولات شیمیایی موجود دیگر ترکیب شود. فیلترهای زغال نیز به کنترل آنها کمک می کنند. خوردن و نوشیدن غذا در فضاپیما باید مغذی باشد، راحت آماده شود و به سادگی قابل نگهداری باشد. در گذشته فضانوردان از غذاهای خشک و منجمد که هنگام استفاده با کمی آب ترکیب میشدند استفاده می کردند. آنها از نی برای افزودن آب به غذا استفاده می کردند. با گذشت زمان غذای مسافران فضا اشتها برانگیزتر می شود. امروزه فضانوردان غذاهای آماده ای شبیه غذاهای روی زمین می خورند. بسیاری از فضاپیماها امکانات گرم کردن غذاهای سرد یا منجمد را نیز دارند. آب آشامیدنی از مهمات یک سفر به فضا است. در شاتل ها دستگاهی وجود دارد که در حین تولید نیروی الکتریسیته فضاپیما، آب نیز تولید می کند. در ماموریت های طولانی آب باید تا حد امکان تصفیه و مجدد استفاده شود. دستگاه هایی نیز وجود دارند که رطوبت موجود در هوا را جذب می کنند. در ایستگاه های فضایی معمولا از این آب برای شستشو استفاده می شود. ضایعات گوارشی ایجاد ضایعات گوارشی بدن در شرایط بی وزنی مسئله مهمی است. فضانوردان از وسیله ای شبیه به توالت فرنگی استفاده می کنند. جریان هوا با ایجاد مکش ضایعات را به بخشی در زیر این وسیله می کشد. در فضاپیماهای کوچک، افراد گروه از وسیله ای قیف مانند برای ضایعات مایع و کیسه های پلاستیکی برای ضایعات جامد سیستم گوارش بدن استفاده می کنند. در زمان کار خارج از فضاپیما لباس فضانوردان مجهز به محفظه ای برای جمع آوری این ضایعات می باشد. استحمام ساده ترین روش استحمام در فضاپیما استفاده از ابر و حوله خیس است. فضانوردان در فضاپیماهای جدید از یک محفظه کاملا بسته که در واقع یک دوش از جنس پلاستیک فشرده است، استفاده می کنند. این به فضانوردان اجازه می دهد که بدن خود را با آب اسپری کنند و سپس با انجام وکیوم، دوش، حوله و بدن خود را خشک کنند. ایستگاه های فضایی جدیدتر دوش حمام ثابت دارند. خوابیدن عکس از ناسا مسافران فضا می توانند از کیسه خواب های مخصوصی برای خوابیدن استفاده کنند. فضانوردها با بندهایی به کیسه خواب وصل می شوند. بیشتر فضانوردان ترجیه می دهند که به صورت معلق به طوری که تعداد کمی طناب آنها را در محیط کابین نگه دارد به خواب روند. مدت زمان خواب در فضا حدودا مانند زمین است. سرگرمی داشتن تفریح و سرگرمی در سفرهای طولانی فضایی برای سلامت روانی فضانوردان نقش خاصی به عهده دارد. تماشای منظره بیرون فضاپیما بسیار پر طرفدار است. ایستگاه های فضایی به تعدادی کتاب، موسیقی و بازی های رایانه ای مجهزند. تمرین های ورزشی نیز ایجاد آسودگی می کنند. کنترل کالا و زباله نگهداری هزاران مورد از اقلام مورد مصرف در حین یک ماموریت مسئله مهمی است. بعضی از این اقلام در کشوها و قفسه ها نگهداری می شوند. بعضی به دیوارها، سقف و کف متصل می شوند. آمار اقلام و محل آنها و جایگزین کردن ها همگی با برنامه های رایانه ای کنترل می شوند. در حین سفر افراد زباله های خود را در محل های بدون استفاده فضاپیما جاسازی می کنند. بعضی از زباله ها به بیرون از فضاپیما داخل اتمسفر پرتاب می شوند (در صورتی که زیان آور نباشند) و بقیه به زمین بازگردانده می شوند

. Oberg, James. "Space exploration." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc. http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar522550.

ترجمه: لنا سجادیفر

سیاهچاله ها ترجمه: لنا سجادیفر

 ----------------------------------------------------------------------

 سیاهچاله ها مناطقی از فضا می باشند که نیروی گرانش در آنجا به قدری زیاد است که هیچ چیز نمی تواند از آن منطقه بگریزد. سیاهچاله ها قابل رویت نیستند و در واقع نامرئیند زیرا حتی نور نیز در دام آنها گرفتار می شود. تشریح بنیادی سیاهچاله ها بر اساس معادلات موجود درتئوری نسبیت عام آلبرت اینیشتین مطرح شد. این تئوری در سال 1916 منتشر گردید. خصوصیات سیاهچاله ها نیروی گرانش نزدیک یک سیاهچاله بسیار قوی است چرا که همه ذرات سیاهچاله در یک نقطه در مرکزآن متمرکز شده اند. فیزیکدانان به این نقطه، نقطه تمرکز (singularity) می گویند و بر این باورند که اندازه آن از هسته یک اتم نیز کوچک تر است. به سطح یک سیاهچاله افق رویداد می گویند. این سطح یک سطح معمولی قابل دیدن یا لمس کردن نیست. در افق رویداد، کشش نیروی گرانش بینهایت قدرتمند است. یک شی در این منطقه تنها برای یک آن می تواند حضور داشته باشد و سپس در ذرات نورغرق شده و فرو می رود. ستاره شناسان برای تعیین اندازه یک سیاهچاله شعاع افق رویداد را اندازه می گیرند. شعاع یک سیاهچاله بر حسب کیلومتر برابر است با سه برابر جرم خورشیدی اجرام موجود در سیاهچاله. جرم خورشید برابر است با یک جرم خورشیدی. هیچ سیاهچاله ای به طور دقیق هنوز کشف نشده. دانشمندان برای اثبات این که یک جرم فشرده یک سیاهچاله است بایستی اثراتی را اندازه گیری کنند که تنها یک سیاهچاله قادر به اعمال و ایجاد آنها می باشد. انحنای شدید موج نور و کند شدن بیش از حد زمان می توانند دو نمونه از آثار وجود یک سیاهچاله باشند. اما ستاره شناسان اجرام فشرده ای را پیدا کرده اند که با کمی تردید می توان آنها را سیاهچاله فرض نمود و ادامه این مقاله نیز بر اساس این یافته ها می باشد. تشکیل سیاهچاله ها طبق نظریه نسبیت عام، یک سیاهچاله زمانی ایجاد می شود که یک ستاره سنگین سوخت هسته ای خود را به اتمام می رساند و پس از آن توسط نیروی گرانش خودش فشرده می گردد. تا هنگامیکه ستاره در حال مصرف سوخت می باشد، انرﮊی ناشی از آن تعادل ستاره را در برابر نیروی گرانش حفظ می کند. پس از اتمام سوخت ستاره دیگر قادر به تحمل وزن خود نیست در نتیجه مرکز ستاره دچار فروریختگی می شود. اگر جرم مرکز ستاره بیش از سه برابر جرم خورشید باشد، ظرف کمتر از یک ثانیه درون نقطه تمرکز فرو می ریزد. سیاهچاله های کهکشانی اغلب ستاره شناسان بر این باورند که کهکشان راه شیری— کهکشانی که منظومه شمسی ما در آن قرار گرفته – شامل میلیونها سیاهچاله است. دانشمندان تعدادی از آنها را در راه شیری پیدا کرده اند. این اجرام در ستاره های دوتایی که اشعه ایکس صادر می کنند می باشند. یک ستاره دوتایی، یک جفت ستاره اند که دور یکدیگر می چرخند. در یک ستاره دوتایی که شامل یک سیاهچاله و یک ستاره معمولی است، ستاره در فاصله نزدیکی از سیاهچاله در گردش است. در نتیجه، سیاهچاله گازهای ستاره را به شدت به درون خود فرو می برد. سایش و اصطکاک اتم های موجود در این گازها در منطقه افق رویداد دمای گازها را به چندین میلیون درجه می رساند. به دنبال آن، انرﮊی به صورت اشعه ایکس از این گازها متشعشع می گردد. ستاره شناسان این تشعشعات را با استفاده از تلسکوپ اشعه ایکس تشخیص می دهند. ستاره شناسان بر اساس دو دلیل می پذیرند که یک ستاره دوتایی شامل سیاهچاله می باشد: 1- هر دوتایی که یک منبع شدید و متغیر از اشعه ایکس است. وجود این اشعه ها اثبات کننده وجود یک ستاره فشرده است. این ستاره فشرده ممکن است یک سیاهچاله و یا جرمی با فشردگی کمتر یعنی ستاره نوترونی باشد. 2- یک ستاره مرئی با چنان سرعتی در مدار خود در گردش است که تنها یک جرم با سه برابر جرم خورشید ممکن است عامل این سرعت باشد. سیاهچاله های عظیم الجثه دانشمندان بر این باورند که همه کهکشانها دارای یک سیاهچاله عظیم الجثه در مرکز خود می باشند. گمان می رود جرم هریک از این سیاهچاله ها بین یک میلیون تا یک بیلیون جرم خورشیدی باشد. ستاره شناسان به اینکه این سیاهچاله ها بیلیونها سال پیش در اثر گازهای متمرکز شده در مرکز کهکشانها تولید شده باشند مظنون می باشند. دلایلی قطعی وجود یک سیاهچاله عظیم الجثه در مرکز کهکشان راه شیری را اثبات میکنند . ستاره شناسان بر این باورند که این سیاهچاله یک منبع عظیم از امواج رادیویی به نام سگیتاریوس آ (Sagittarius A* (SgrA*)) می باشد. مهمترین دلیل برای اینکه ثابت نماید SgrA یک سیاهچاله عظیم الجثه است، سرعت حرکت ستاره ها به دور آن است. سریعترین ستاره که تا به حال در کهکشان راه شیری مشاهده شده هر 2/15 سال یکبار به دور SgrA با سرعت 5000 کیلومتر (3100 مایل) در ثانیه گردش می نماید. حرکت این ستاره، ستاره شناسان را متقاعد می کند که شئ سنگینی چندین میلیون برابر جرم خورشید در مرکز مدار این ستاره وجود دارد. تنها جرم شناخته شده که می تواند به این سنگینی باشد و در مرکز مدار این ستاره قرار بگیرد یک سیاهچاله است.

 McClintock, Jeffrey E. "Black hole." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc. http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar062594.

مترجم: لنا سجادیفر

منظومه ها ترجمه: لنا سجادیفر ---------------------------------------------------------------------- منظومه به مجموعه ای از اجرام سنگین و سیاراتی گفته میشود که همگی به دور یک ستاره در حال گردشند. ما با منظومه شمسی به خوبی آشناییم. منظومه ای مشتمل از زمین و هفت سیاره اصلی و خورشید. علاوه بر سیارات اجرام کوچک فراوانی در منظومه شمسی گرد خورشید در حرکتند از جمله کوتوله ها، سنگ های آسمانی و ستاره های دنباله دارو همینطور ابرهای نازکی از گازها و غبار که به آنها ابرهای میان سیاره گفته می شود. بیش تر از 100 قمر طبیعی نیز در این منظومه در چرخشند. به جز خورشید، زمین و ماه اجرام بسیار دیگری نیز وجود دارند که با چشم غیر مسلح قابل رصدند از جمله سیارات عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل همینطور شهاب سنگ ها و ستارگان دنباله داری که به طور موقت قابل مشاهده اند. اجرام بسیار زیاد دیگری نیز توسط تلسکوپ ها در منظومه شمسی رصد شده اند. از سال 1990 ستاره شناسان سیارات زیاد دیگری در اطراف ستاره های دوردست کشف نموده اند. با مطالعه بر روی این اجرام و نحوه گردششان به دور ستاره مرکزی، دانشمندان امیدوارند اطلاعات کلی تر و جامعی در خصوص منظومه ها به دست آورند. برای مثال می دانیم که درمنظومه ما چهار سیاره کوچک با سطوح سخت و نزدیک به خورشید به نامهای عطارد، زهره، زمین و مریخ همینطور چهار سیاره غول پیکر با سطوح غیر جامد گازی در فاصله دورتر از خورشید به نامهای مشتری، زحل، اورانوس و نپتون وجود دارند اما کشف ستاره ای که دارای چندین سیاره غول پیکر گازی که در مدارهای نزدیک به آن ستاره در گردشند مایه حیرت دانشمندان و ستاره شناسان گردید. برای مثال یک سیاره تقریبا به اندازه مشتری حول مداری به دور ستاره 51 پگاسی (51 Pegasi) کشف شده. فاصله مدار این سیاره تا ستاره نسبت به فاصله مدار سیاره عطارد در منظومه شمسی به خورشید، کمتر است. منظومه شمسی خورشید بزرگترین و مهمترین جرم آسمانی در منظومه شمسی است که 8/99 درصد جرم منظومه شمسی را به خود اختصاص داده است.بیشتر گرما، نور و انرﮊی لازم برای تشکیل و ادامه حیات توسط خورشید تامین می شود. لایه های بیرونی خورشید داغ و متلاطم است. گازهای داغ و ذرات باردار پیوسته از این لایه به فضا متساطع می شوند. این جریان گازها و ذرات، بادهای خورشیدی را ایجاد می کنند که بر همه چیز در منظومه شمسی می وزند. طبق قانون کپلر(Johannes Kepler) ستاره شناس آلمانی در اوایل قرن 17 سیارات در مدارهایی بیضی شکل حرکت می‌کنند که خورشید در یکی از کانونهای آن قرار دارد. چهار سیاره داخلی (نزدیک به خورشید) عمدتا حاوی آهن می باشند. به این چهار سیاره، زمینی ها گفته می شود چون از لحاظ اندازه و ترکیبات بسیار شبیه زمینند. چهار سیاره بیرونی (دورتر از خورشید) گلوله های عظیم گاز هستند. تقریبا بیشتر جرم آنها را هیدروﮊن و هلیم تشکیل می دهد که همین امر باعث گردیده که این سیارات بیشتر شبیه خورشید باشند تا زمین. لایه های زیرین این سیارات ابرهای ضخیم از گازست ولی ممکن است هسته بعضی از آنها جامد باشد. سیاره ها ی کوتوله یا سیارکها اجرام گرد کوچکی هستند که دور خورشید می چرخند. بر خلاف سیارات این اجرام کوچک نیروی گرانش قابل ملاحظه ای برای تاثیر گذاری بر حرکت اجرام دیگر ندارند. این سیارکها اغلب به همراه دسته هایی از اجرام آسمانی کوچک تر از خود در حرکتند. به عنوان مثال در مداری به نام کمربند اصلی که مابین مدارهای مریخ و مشتری قرار دارد میلیونها جرم کوچک آسمانی و سیاره کوتوله در گردشند. سیارکهای دیگری نیز در مداری به نام کمربند کایپر(Kuiper)، دورتر از مدار نپتون در گردشند. این مدار یکپارچه مملو از اجرام کوچک نظیر شهاب سنگها و اجرام یخ زده و غیره است. در مقایسه با سیاره ها، اجرام موجود در کمربند کایپر به حرکات و گردش نامنظم درمدار خود گرایش دارند. از جمله سیارکهای موجود در این منطقه می توان به پلوتو و 2003 یو بی 313 (2003 UB313) که از پلوتو بزرگتر است نام برد. به جز عطارد و زهره بقیه سیارات منظومه شمسی دارای قمر می باشند. سیارات درونی (سیاره های نزدیک به خورشید) قمرهای کمی دارند. زمین یک قمر و مریخ دارای دو قمر کوچک است اما سیارات بیرونی (سیاره های دور از خورشید) با تعداد زیاد قمرهایشان، هر کدام مثل یک منظومه می باشند. مشتری دارای حداقل 63 قمر است. از بین این قمرها، چهار قمر که از همه بزرگترند به نام گالیله (Galileo) ثبت شده اند. این ستاره شناس ایتالیایی د رسال 1610 موفق به کشف آنها با یکی از بدوی ترین تلسکوپ ها شد. بزرگترین قمر مشتری که بزرگترین قمر موجود در منظومه ما نیز می باشد گانیمد (Ganymede) نام دارد. این قمر از عطارد نیز بزرگتر است. سیاره زحل دارای حداقل 56 قمر می باشد. بزرگترین قمر زحل، تیتان (Titan)، جوی ضخیم تر از جو زمین دارد و از عطارد بزرگتر است. اورانوس حداقل 27 قمر دارد و نپتون دارای 13 قمر است. احتمال وجود قمرهای بیشتر حول سیاره های غول پیکر بیرونی که هنوز کشف نشده باشند بسیار زیاد است. بعضی از سیارک ها و اجرام کوچک آسمانی نیز دارای قمر هستند. پلوتو دارای قمریست که نصف خود این سیاره کوتوله است و " 2033 یو بی 313 " قمری دارد که تقریبا یک هشتم آن است. حلقه ای از غبار و اجرام کوچک پیرامون همه سیاره های غول پیکر را وجود دارد. حلقه زحل برای ما آشناترین حلقه است اما حلقه های باریکی نیز حول مشتری ، اورانوس و نپتون وجود دارند. ستاره های دنباله دار، توپهای یخی هستند که ساختمان آنها متشکل از یخ و سنگ است. زمانیکه یکی از این توپهای یخی به خورشید نزدیک می شود، بخشی از یخهای موجود در مرکز آن بخار می شوند این بخار تحت تاثیر بادهای خورشیدی قرار گرفته و به شکل دنباله ای برای توپ یخی در می آید و به این شکل ستاره ای دنباله دار به وجود می آید. ستاره شناسان ستاره های دنباله دار را در دو گروه اصلی طبقه بندی کرده اند. گروه دوره طولانی، که بیش از 200 سال طول می کشد تا یک دور کامل حول خورشید بزنند و گروه دوره کوتاه که دور خود را در مدت زمانی کمتر از 200 سال طی می کنند. ستاره های دنباله دار این دو گروه متعلق به دو منطقه متفاوت در منظومه شمسی هستند. ستاره های گروه دوره طولانی در منطقه ای به نام ابر اورت (Oort) مستقرند. ابر اورت نام گروهی از ستاره های دنباله داریست که در فاصله ای دورتر ازمدار پلوتو قرار گرفته اند. نام این منطقه از نام ستاره شناس آلمانی، جان اورت (Jan H. Oort) گرفته شده است. وی برای اولین بار حضور این ابر را اعلام نمود. ستاره های دنباله دار دوره کوتاه در کمربند کایپر هستند. در هر دو منطقه ابر اورت و کمربند کایپر، اجرامی دیده می شود که مربوط به دوره شکل گیری سیارات در منظومه شمسی است. سیاره های کوچک دیگری نیز در این منظومه حضور دارند که در واقع سنگهای آسمانیند. مدار بعضی از این اجرام بیضی شکل است و به قسمتهای درونی تر از مدار زمین و حتی مدار عطارد نیز می رسند. مدار بعضی دیگر دایره شکل است و در فضاهایی میان مدارهای سیارات بیرونی قرار دارد. بیشتر این اجرام در فضایی به نام کمربند سنگهای آسمانی، در فضایی بین مدارهای سیاره های مریخ و مشتری در حال گردش به دور خورشیدند. این منطقه شامل بیش از 200 سنگ آسمانی می باشد که قطر آنها بیش از 100 کیلومتر(60 مایل) است. دانشمندان تخمین می زنند که بیش از000/750 سنگ آسمانی با قطر بیش از 1 کیلومتر (5/3 مایل) و میلیون ها سنگ کوچک تر در این کمربند وجود دارند. در این منطقه حتی سنگهایی یافت شده که چندین سنگ کوچک تر حول آنها در گردش است. شهاب سنگهای کوچک نیز گروهی از اجرام فلزی یا صخره ای هستند. زمانیکه این اجرام وارد جو زمین می شوند، رده ای نورانی به جای می گذارند که ناشی از تلاشی و تجزیه آنهاست. برخی از این اجرام کوچک پس از عبور از جو، به زمین برخورد می کنند. بیشتر این شهاب سنگها اجرامی هستند که در کمربند سنگهای آسمانی تشکیل شده اند. در اواخر قرن بیستم ستاره شناسان شهاب سنگهایی را کشف کردند که از مریخ و ماه می آمدند. خیلی از شهاب سنگها قطعات جدا شده از ستاره ها ی دنباله دارند. در منظومه شمسی، منطقه ای وجود دارد شبیه به قطره اشک. این منطقه آکنده از ذرات باردار الکتریکی می باشد که توسط خورشید تولید شده اند. دانشمندان هنوز ابعاد دقیق این منطقه را اندازه گیری نکرده اند ولی گمان می رود که وسعت این منطقه از قسمت لبه پایین اشک، حدود 15 بیلیون کیلومتر(9 بیلیون مایل) باشد. ساختمان منظومه شمسی بسیاری از ستاره شناسان بر این عقیده اند که منظومه شمسی از غباری بسیار عظیم و دوار به نام غبار خورشید تشکیل شده است. براساس این تئوری، غبار خورشید به سبب گرانش شدید خود متلاشی شده. شمار دیگری از ستاره شناسان وقوع یک ابر نواختر در نزدیکی غبار خورشید را دلیل تلاشی آن می دانند. زمانیکه توده بزرگ غبار خورشید منقبض شد چرخش آن سریعتر گردید و به یک صفحه سیاره ای مبدل شد. تئوری غبار خورشید معین می نماید ذراتی که در صفحه سیاره ای وجود داشتند با برخورد به یکدیگر به اجرام شبه سیاره یا سیارک ها تبدیل شدند. برخی از این اجرام با یکدیگر ترکیب شده و در نهایت هشت سیاره بزرگ این منظومه را شکل داده اند. بقیه اجرام تشکیل دهنده اقمار، سیاره های کوتوله، اخترک ها و ستاره های دنباله دار بوده اند. همه اجرام بزرگ و کوچک موجود در منظومه شمسی دور خورشید، در یک جهت، و تقریبا در یک صفحه، در گردشند چرا که همه آنها در اصل اعضای یک صفحه بزرگ سیاره ای هستند. بیشتر مواد و ذرات موجود در غبار خورشید، بر اساس تئوری غبار خورشید، در هنگام انقباض به مرکز این توده کشیده شده و در آن قسمت تحت فشار کافی، منجر به تشکیل خورشید گردیده اند. در این هنگام انفجار های خورشیدی آغاز و بادهای خورشیدی شروع به وزیدن نمودند. این بادها به اندازه ای شدید بودند که عناصر سبک از جمله هیدروﮊن و هلیم را با خود به قسمتهای داخلی منظومه آوردند. شدت این بادها در قسمتهای بیرونی کمتر و در نتیجه اجتماع هیدروﮊن و هلیم در این مناطق بیشتر از بخشهای درونیست و این توجیه مناسبی برای این مسئله می باشد که سیارات درونی کوچک تر و صخره ای هستند ولی سیارات بیرونی غول پیکرند و تقریبا به طور کامل از هیدروﮊن و هلیم تشکیل شده اند. منظومه های دیگر ستاره های زیادی دارای صفحه سیاره ای پیرامون خود می باشند که به نظر می رسد این صفحه ها همان سیستم های منظومه ای باشند. در سال 1983 یک تلسکوپ مادون قرمز تصویری از صفحه سیاره ای حول ستاره وگا (Vega)، درخشان ترین ستاره در صورت فلکی لیرا (Lyra) تهیه نمود. این اکتشاف اولین مدرک به دست آمده مبین وجود مجموعه هایی شبیه به منظومه شمسی در نقاط دیگر فضا به حساب می آید. در سال 1984 ستاره شناسان صفحه سیاره ای دیگری پیرامون ستاره پیکتوریس بتا (Beta Pictoris) در صورت فلکی پیکتور(Pictor) مشاهده نمودند. در اوایل قرن 21 ستاره شناسان بیش از 50 ستاره را کشف کردند که مانند خورشید سیاراتی درحال گردش به دورخود دارند. در اغلب موارد تنها یک سیاره به دور ستاره در گردش دیده شده است که احتمالا سیاره پوشیده از گاز و بدون سطوح سخت است. Pasachoff, Jay M. "Solar system." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc. http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar518960. ترجمه: لنا سجادیفر

---------------------------------------------------------------------- آغاز عصر فضا هنگامیکه انسان رویای پرواز بر فراز زمین را در سر می پروراند، به این نتیجه رسید که اجرام آسمانی می توانند مقصدی برای سفرهای آینده انسان باشند. در اوایل 1600 میلادی، ستاره شناس و ریاضی دان آلمانی یوهانس کپلر(Johannes Kepler) اولین دانشمندی بود که سفر به دنیا های دیگر را شرح داد. او همچنین قوانین حرکت سیاره ای که توضیحی برای چرخش اجرام در فضا می باشند را توسعه داد. دانشمند انگلیسی سر ایزاک نیوتن (Sir Isaac Newton) برای نخستین بار قوانین حرکت را تشریح کرد که در سال 1687 منتشر شد. این قوانین به دانشمندان اجازه داد تا بتوانند امکان پرواز و گردش به دور زمین و رسیدن به دنیاهای دیگر را پیش بینی کنند. نیوتن همینطور توضیح داد که چه طور یک ماهواره مصنوعی می تواند درمدار باقی بماند. قانون سوم نیوتن که می گوید برای هر کنش یک واکنش با قدرت مساوی در جهت مخالف وجود دارد، توضیح می دهد که چرا یک راکت کار می کند. رویاهای اولیه سفر به فضا در طی سالهای 1700 میلادی، دانشمندان پی بردند که در ارتفاعات بالاتر، هوا رقیق تر و لایه آن نازک تر است. این بدان معنا بود که احتمالا هوا در فضای بین زمین و دنیاهای دیگر اصلا وجود ندارد بنابراین وجود بال برای این سفر بی استفاده است. نویسندگان شیوه های تخیلی فراوانی برای سفر به این دنیاها ارائه نمودند. در سال 1903 کنستانتین تسیولکوفسکی ( Konstantin E. Tsiolkovsky) یک معلم دبیرستان روسی، برای اولین بار مقاله علمی استفاده از راکتها برای سفرهای فضایی را کامل نمود. سالها بعد، رابرت گدارد ( Robert H. Goddard) از ایالات متحده و هرمن اوبرت (Hermann Oberth) از آلمان توجه علمی وسیع تری را نسبت به سفرهای فضایی جلب نمودند. هر یک از این سه مرد، مشکلاتی که از لحاظ تکنیکی بر سر راه پرتاب موشک و سفر به فضا بود را شناسایی کردند. هر سه آنها پدران پرواز به فضا شناخته می شوند. در سال 1919 ، گدارد در مقاله خود "یک شیوه برای رسیدن به ارتفاعات بسیار بالا" توضیح داد که چطور یک راکت می تواند در جو بالای زمین کاوش کند. این مقاله همچنین پرواز یک راکت به ماه را نیز توضیح می دهد. در کتابی به نام "موشکی به سوی فضا" سال 1923 ،اوبرت مشکلات فنی پرواز به فضا را مورد بحث قرار داد. او همینطور شرح داد که یک فضاپیما چگونه می تواند باشد. تسیولکوفسکی مطالعات جدیدی را در سال 1920 یادداشت نمود. این مطالعات حاوی جزئیاتی درباره موشک های چند مرحله ای بود. نخستین راکتها در طی سالهای 1930 ، تحقیقات در مورد موشکها در کشورهای ایالات متحده، آلمان و شوروی پیشرفت کرد. در سال 1926 تیم گدارد علیرغم عدم پشتیبانی دولت ایالات متحده، موفق به ساخت اولین پروپلنت مایع برای سوخت راکتها شدند. دانشمندان آلمان و شوروی برای ساخت موشک های نظامی از دولتهای خود سرمایه دریافت کردند. در سال 1942 ، هنگام جنگ جهانی دوم، کارشناسان ساخت موشک آلمان تحت مدیریت ورنر ون براون (Wernher von Braun) موشک هدایتی V-2 را ساختند. هزاران موشک V-2 بر سر شهرهای اروپایی به خصوص لندن پرتاب شد که موجب تخریب فراوان و کشتار مردم شد. پس از پایان جنگ جهانی در سال 1945 ، مهندسین آلمانی برای کمک به دولت ایالات متحده درساخت موشک های نظامی به آمریکا رفتند. نیروی دریایی ایالات متحده بر روی راکتهای بزرگتری مانند ایروبی (Aerobee) و وایکینگ (Viking) کار می کرد. در سال 1949 ، اولین راکت دومرحله ای، با یک موشک V-2 به عنوان مرحله اول و یک WAC کوچک به عنوان مرحله دوم، ساخته شد. این راکت به ارتفاعی معادل 400 کیلومتر(250 مایل) دست یافت. در سال 1947 ، اتحادیه جماهیر شوروی یک برنامه محرمانه فشرده به هدف ساخت موشک های برد بالای نظامی آغاز کرد. در سالهای 1940 ، انجمن کوچک ولی پرنفوذ فضای بریتانیا برنامه های دقیقی برای فضاپیماهای باسرنشین که به ماه بروند، لباس فضایی و ایستگاه مداری منتشر کرد. گروه ای یو اس (A U.S.) ، انجمن راکت آمریکا، تمرکز خود را بر روی مهندسی موشک گذاشت. در سال 1950 ، یک فدراسیون جدید فضانوردی بین المللی کار خود را برای برگزاری کنفرانس های سالیانه آغاز نمود. ماهواره ها ی مصنوعی در سال 1955 ، هر دو کشور ایالات متحده و شوروی برنامه های خود برای پرتاب ماهواره مصنوعی مجهز به تجهیزات علمی را آغاز کردند. ماهواره هایی که به مدار ارسال می شدند بخشی از قرارداد بین المللی سال ژئوفیزیک بودند. در این دوره که از جولای 1957 آغاز شد همه کشورها با مشارکت و همکاری یکدیگر تحقیقات علمی را انجام می دادند. شوروی تجهیزات رادیویی بسیار دقیقی را برای ماهواره های خود تدارک می دید ولی تا آن زمان برنامه های راکت ها به صورت محرمانه انجام می گرفت. در نتیجه بسیاری از مردم در کشورهای دیگر نمی توانستند باور کنند که شوروی دارای تکنولوژی تحقیقات فضاییست. در 4 اکتبر 1957 ، شوروی با کسب موفقیت در رسیدن به هدف، دنیا را شگفت زده کرد. (و البته با این کار از امریکا پیشی گرفت). شش هفته پیش از این تاریخ، موشک دو مرحله ای R-7 شوروی اولین پروازخود در ارتفاع 8000 کیلومتری (5000 مایل) را انجام داد. در این تاریخ اسپاتنیک (Sputnik) که بعدها اسپاتنیک 1 نام گرفت، نخستین ماهواره مصنوعی، به فضا ارسال شد. اسپاتنیک به زبان روسی به معنای همسفر است. پرتابگر R-7 ، ماهواره ای به وزن 83 کیلوگرم را به همراه راکت اصلی آن به مدار دور زمین پرتاب کرد. مردم در همه جای دنیا صدای بیب بیب مخصوص اسپاتنیک را از طریق رادیوهای خود دریافت می کردند. نبرد فضایی آغاز می شود واکنش جامعه غرب به پرتاب اسپاتنیک با شگفتی، ترس و احترام همراه بود. نیکیتا خروشچف (Nikita S. Khrushchev) دستور پشتیبانی مالی فراوان برای اجرای پروژه هایی که دنیا را به حیرت می آورند صادر نمود. در ایالات متحده نیز پیشگامان پیمان بستند که هر آنچه را که لازم است برای پیشی گرفتن به کار گیرند. به این ترتیب نبرد فضایی آغاز شد. پیشرفت های شوروی ادامه یافت. یک ماه بعد ماهواره دیگر، اسپاتنیک 2 ، سگی به نام لایکا را با خود به فضا برد. این پرواز ثابت کرد که حیوانات می توانند از تاثیرات ناشناس بی وزنی جان سالم به در برند (گرچه لایکا زنده به زمین باز نگشت). در سال 1959 ، لونا 2 (Luna 2) اولین فضاپیمای کاوشگر بود که به سطح ماه رسید. بعدها در همان سال، لونا 3 عکسی از قسمتی از ماه که از زمین دیده نمی شود گرفت. اولین ماهواره ایالات متحده، اکسپلورر1 (Explorer 1) نام داشت که در تاریخ 31 ژانویه 1958 ارسال شد. این ماهواره توسط ماهواره ونگارد1 (Vanguard 1) که در تاریخ 17 مارس 1958 ارسال گردید، مشایعت می شد. اینها و ماهواره های بعدی ایالات متحده از نمونه های مشابه که در شوروی ساخته می شد کوچک تر بودند چرا که راکت هایی که ایالات متحده برای حمل ماهواره ها می ساخت کوچک تر و کم قدرت تر از راکت های مورد استفاده در شوروی بودند. راکت های اتحاد جماهیر شوروی باعث برتری آن کشور در ابتدای نبرد فضایی شدند. از آنجا که راکت های بزرگ برای پروازهای با سرنشین به ماه مورد نیاز بودند لذا هر دو کشور برنامه های جامعی را برای طراحی، ساخت و آزمایش راکت های بزرگ شروع کردند. برنامه ریزی و مدیریت فعالیت های فضایی ازعوامل کلیدی موفقیت نهایی برنامه های فضایی ایالات متحده، برنامه ریزی تمرکز یافته بود. در سال 1958 ، یک آژانس فضایی غیر نظامی به نام هوانوردی و کیهان پژوهی ملی، ناسا، (National Aeronautics and Space Administration (NASA)) تاسیس شد. ناسا گروه های مختلف ازمحققان هوانوردی و آزمایشگاه های علوم فضایی ارتش را جذب کرد. تشکیلات ناسا کمک نمود تا یک توافق پیش برنده در میان اعضای فعال در این زمینه از جمله شعبات ارتش، دانشگاه ها، صنایع هوانوردی و سیاست مداران ایجاد شود. از سوی دیگر، فعالیت های فضایی شوروی تحت هماهنگی کامل با کمیسیون های ویژه اجرایی بود. تلاش این کمیسیون ها بر این بود که بخش های فضایی مختلف از جمله ارتش، گروه های صنعتی، کارشناسان و دانشمندان را به یکدیگر مرتبط کنند. ولی تلاش آنها در جهت ایجاد هماهنگی، در مقابله با معضلات نبرد فضایی کافی نبود. Oberg, James. "Space exploration." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc. http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar522550. ترجمه: لنا سجادیفر

خورشید خورشید، گوی غول پیکر درخشانی در وسط منظومه شمسی و تامین کننده نور، گرما و انرژی های دیگر زمین است. این ستاره به طور کامل از گاز تشکیل شده است. بخش بشتر این گاز از نوعی می باشد که به نیروی مغناطیسی حساس است. این نوع از گاز به خاطر همین حساسیت، بسیار خاص می باشد. دانشمندان به آن پلاسما* می گویند. نه سیاره و قمرهایشان، ده ها هزار خرده سیاره و چندین تریلیون شهاب سنگ به دور خورشید در گردشند. خورشید و همه این اجرام در منظومه شمسی می باشند. زمین با میانگین فاصله تقریبی 149.600.000 کیلومتر از خورشید در حرکت است. خورشید یکی از 100 بیلیون ستاره در کهکشان راه شیری است. فاصله خورشید از مرکز کهکشان 25.000 سال نوری است و هر 250میلیون سال یکبار به دور آن گردش می کند. عکس از ناسا شعاع خورشید (فاصله بین مرکز تا سطح آن) حدود 695.500 کیلومتر، تقریبا 109 برابر شعاع زمین است. مثال زیر به شما کمک می کند تا مقیاس خورشید، زمین و فاصله بین آنها را تصور کنید: اگر شعاع زمین را به اندازه عرض یک گیره کاغذ معمولی تصور کنیم، شعاع خورشید تقریبا برابر با پایه یک میز تحریر و فاصله آنها حدودا به اندازه 100 قدم خواهد بود. قسمتی از خورشید که ما می بینیم دمایی حدود 5500 درجه سانتیگراد دارد. ستاره شناسان دمای ستارگان را با واحدی به نام کلوین (Kelvin) اندازه گیری می کنند و به طور خلاصه آن را K می نویسند. یک کلوین دقیقا برابر با 1 درجه سلسیوس یا 1.8 درجه فارنهایت است، اما تفاوت واحد کلوین با واحد سلسیوس در نقطه شروع آنهاست. مقیاس واحد کلوین از صفر مطلق که برابر است با 273.15 – درجه سانتیگراد آغاز می شود. بنابراین دمای سطح خورشید 5800K و دمای هسته خورشید بیش از 15میلیون K می باشد. انرژی خورشید به واسطه واکنش های ترکیبی اتمی در اعماق هسته آن تامین می شود. در یک واکنش ترکیبی دو هسته اتم با یکدیگر همراه شده و هسته ای جدید را به وجود می آورند. --------- * پلاسما حالت چهارم ماده است. در خیلی جاها این چنین آموزش می دهند که ماده دارای سه حالت جامد، مایع و گاز است. پلاسما گاز شبه خنثایی از ذرات باردار و خنثی است که رفتار جمعی از خود ارائه می‌دهد. به عبارت دیگر می‌توان گفت که واژه پلاسما به گاز یونیزه شده‌ای اطلاق می‌شود که همه یا بخش قابل توجهی از اتمهای آن یک یا چند الکترون از دست داده و به یونهای مثبت تبدیل شده باشند. یا به گاز به شدت یونیزه شده‌ای که تعداد الکترونهای آزاد آن تقریبا برابر با تعداد یونهای مثبت آن باشد، پلاسما گفته می‌شود. توضیحات بیشتر را در ادامه مقاله مطالعه خواهید نمود. این ترکیب با تبدیل اجزای هسته به انرژی، تولید انرژی می کند. خورشید مانند زمین مغناطیسی است. دانشمندان با در نظر گرفتن میدان مغناطیسی یک جرم، خاصیت مغناطیسی آن جرم را تشریح می کنند. میدان مغناطیسی محدوده ای است که از همه فضای اشغال شده توسط یک جرم و بیشتر فضای پیرامون آن شامل می شود. دانشمندان محدوده ای که در آن نیروهای مغناطیسی شناسایی می شوند(مثلا به وسیله قطب نما) را میدان مغناطیسی می نامند. فیزیکدانان خاصیت مغناطیسی یک جرم را بر اساس قدرت میدان مغناطیسی آن توصیف می کنند. این قدرت برابر است با نیرویی که یک میدان مغناطیسی بر یک جسم مغناطیسی مانند سوزن قطب نما اعمال می کند. قدرت میدان مغناطیسی عمومی خورشید تنها دو برابر قدرت میدان مغناطیسی زمین می باشد. ولی میدان مغناطیسی خورشید در مناطق کوچکی به شدت متمرکز است، با قدرتی معادل 3000 بار بیشتر از اندازه میدان مغناطیسی عمومی آن. این مناطق شکل دهنده ساختمان خورشید و به وجود آورنده ترکیبات سطح و اتمسفر آن یعنی منطقه ای که ما می بینیم می باشند. مناطق نسبتا سرد و لکه های خورشیدی، فوران های بسیار دیدنی که به آنها زبانه های خورشیدی می گویند و شعله های تاج خورشید، شکل کلی سطح خورشید را ایجاد می نمایند. زبانه های خورشیدی شدیدترین انفجار و فوران در منظومه شمسی می باشند. سپس شعله های تاج خورشید که دارای شدتی کمتر از زبانه ها و محتوی مقدار بسیار زیادی ماده می باشند. تنها یک فوران در تاج خورشید می تواند حدود 20 بیلیون تن ماده را در فضا پخش کند. یک مکعب از جنس سرب که هر ضلع آن برابر با 1.2 کیلومتر است می تواند چنین جرمی داشته باشد. خورشید 4.6 بیلیون سال پیش متولد شد و سوخت لازم برای اینکه تا 5 بیلیون سال دیگر به همین صورت باقی بماند را دارد. پس از آن اندازه خورشید آنقدر بزرگ می شود تا اینکه به نوعی از ستاره به نام غول سرخ تبدیل می شود. در آن هنگام لایه های بیرونی خود را با فراافکنی از دست می دهد. با فرو ریختن آنچه از خورشید باقی می ماند، به جرمی با نام کوتوله سفید تبدیل می شود و آرام آرام روشنایی خود را از دست می دهد و سرانجام وارد دوره جدید زندگی خود، به شکل یک جرم کم نور و سرد که گاهی به آن کوتوله سیاه می گویند، می شود. مشخصات خورشید جرم و چگالی جرم خورشید 99.8 درصد از جرم کل منظومه شمسی است. این جرم معادل عدد 1027 X2 تن می باشد که با یک 2 و بیست وهفت صفر مقابل آن نوشته می شود. جرم خورشید 333.000 برابر جرم زمین است. میانگین چگالی آن حدود 90 پوند در هر فوت مکعب و یا 1.4 گرم در هر سانتیمتر مکعب می باشد. این مقدار تقریبا معادل 1.4 برابر چگالی آب و کمتر از یک سوم میانگین چگالی زمین است. مقایسه اندازه خورشید با زمین و دیگر سیارات عکس از سایت ایرانیکا ترکیب بندی بیشتر اتمهای خورشید، مانند اغلب ستارگان، اتمهای عنصر شیمیایی هیدروژن می باشند. بعد از هیدروژن، عنصر هلیوم در خورشید بسیار یافت می شود و بقیه جرم خورشید از اتمهای هفت عنصر دیگر تشکیل شده است. به ازای هر 1 میلیون اتم هیدروژن در کل خورشید، 98.000 اتم هلیوم، 850 اتم اکسیژن، 360 اتم کربن، 120 اتم نئون، 110 اتم نیتروژن، 40 اتم منیزیوم، 35 اتم آهن و 35 اتم سیلیکون وجود دارد. بنابراین حدودا 94 درصد از اتمها، هیدروژن و حدود 0.1 درصد اتمهایی غیر از هیدروژن و هلیوم می باشند. اما هیدروژن سبک ترین عنصر است و 72 درصد از جرم این ستاره را تشکیل می دهد. هلیوم 26 درصد از جرم خورشید را به خود اختصاص داده است. درون خورشید و بیشتر اتمسفر آن از پلاسما تشکیل شده است. پلاسما گازی است که دمای آن به قدری زیاد است که به نیروی مغناطیسی حساس می باشد. دانشمندان گاهی به تفاوتهای بین گاز و پلاسما بسیار تاکید کرده و پلاسما را حالت چهارم ماده، در کنار سه حالت جامد، مایع و گاز، می نامند. ولی در حالت کلی، دانشمندان تنها در صورت لزوم بین گاز و پلاسما تفاوت قائلند. تفاوت اساسی بین گاز و پلاسما متاثر از حرارت بسیار شدید است: این حرارت باعث جدا شدن اتهای گاز می شود. آنچه باقی می ماند – یعنی پلاسما – از اتمهای باردار به نام یون و ذرات باردار به نام الکترون که به طور مستقل حرکت می کنند، تشکیل شده است. یک اتم خنثی شامل یک یا چند الکترون است که مانند یک پوسته در اطراف هسته مرکز اتم عمل می کنند. هر الکترون حامل یک بار منفی الکتریکی است. هسته در قلب مرکزی یک اتم جای گرفته است که تقریبا همه جرم اتم را دارد. ساده ترین شکل هسته، که همان هسته هیدروژن است، از یک ذره به نام پروتون تشکیل شده است. یک پروتون حامل یک بار مثبت الکتریکی است. بقیه شکل های هسته شامل یک یا چند پروتون و یک یا چند نوترون می باشند. نوترون بار الکتریکی ندارد بنابراین بار الکتریکی همه هسته ها مثبت است. یک اتم خنثی به تعداد پروتونهایش، الکترون دارد بنابراین مجموع بارهای آن برابر با صفر است. یک اتم یا مولکول که یک یا چند الکترون خود را از دست بدهد بار مثبت پیدا می کند و به آن یون یا یون مثبت می گویند. بیشتر اتمهای خورشید، یونهای مثبت هیدروژنند. بنابراین، بیشتر خورشید شامل پروتون و الکترون های مستقل است. خورشید بسیار بزرگتر از زمین است. از مرکز خورشید تا سطح آن 109 برابر شعاع زمین می باشد. بعضی از طوفان های گازی که از سطح خورشید بلند می شوند از زمین بزرگترند. تصویر از world book مقدار نسبی پلاسما و دیگر گازها در یک منطقه مشخص شده از اتمسفر خورشید به دمای آن منطقه بستگی دارد. با افزایش دما، اتمهای بیشتر و بیشتری یونیزه می شوند و اتم های یونیزه شده الکترون های بیشتر و بیشتری از دست می دهند. تاج خورشید نام منطقه ای از اتمسفر خورشید است که بیش از هر جای دیگر در اتمسفر خورشید، یونیزه شده است. دمای تاج خورشید معمولا بین 3 میلیون K تا 5 میلیون K یعنی دمایی فراتر از دمای لازم برای جدا کردن بیش از نیمی از 26 الکترون اتم آهن می باشد. اینکه چه اندازه از اتم های یک گاز اتمهای یونیزه هستند بستگی به دما دارد. اگر دما نسبتا داغ باشد، اتمها یونیزه می شوند اما چنانچه گاز نسبتا سرد باشد امکان ترکیب شیمیایی اتمها و تشکیل مولکول به وجود می آید. بیشتر اتمهای سطح خورشید یونیزه شده اند. ولی در مناطق لکه های خورشیدی به دلیل پائین بودن دما، اتمها تشکیل مولکول می دهند. انرژی بازده بیشتر انرژی که خورشید ساطع می کند نور مرئی و اشعه های فروسرخ که ما آن را به صورت گرما دریافت می کنیم، می باشد. نور مرئی و پرتوهای فروسرخ، دو شکل از پرتوهای الکترومغناطیسی می باشند. خورشید همچنین پرتوهایی از ذرات که بیشتر پروتون ها و الکترون ها می باشند را ساطع می نماید. پرتوهای الکترومغناطیسی پرتوهای الکترومغناطیسی شامل نیروی الکتریکی و نیروی مغناطیسی می باشند. این پرتوها را می توان مانند یک موج انرژی و یا بسته های ذره مانندی از انرژی به نام فوتون دانست. نور مرئی، اشعه فروسرخ و دیگر اشکال پرتوهای الکترومغناطیسی از حیث مقدار انرژی با هم متفاوتند. شش گروه از انرژی ها، طیف انرژی های الکترومغناطیس را تشکیل می دهند. از کم انرژی ترین تا پر انرژی ترین به ترتیب عبارتند از: امواج رادیویی، اشعه فروسرخ، نور مرئی، اشعه فرا بنفش، اشعه ایکس و اشعه گاما. مایکروویو ها، که موج های بسیار قوی رادیوئی هستند، گاهی در یک رده دیگر به طور مجزا قرار می گیرند. پرتوهای خورشید شامل همه پرتوهای طیف الکترومغناطیس می باشند. مقدار انرژی در امواج الکترومغناطیس ارتباط مستقیم با طول موج* یعنی فاصله بین قله های پیاپی آنها دارد. هرچه انرژی پرتو بیشتر باشد، طول موج کوتاهتر است. برای مثال پرتوهای گاما طول موجی کوتاهتر از امواج رادیوئی دارند. انرژی یک ذره فوتون بستگی به مکان آن در طیف دارد. برای مثال یک فوتون اشعه گاما انرژی بیشتری از یک فوتون رادیوئی دارد. همه اشکال امواج الکترومغناطیس با سرعت برابر، معادل سرعت نور (299.792 کیلومتر در ثانیه) در فضا سفر می کنند. با این سرعت، یک فوتون آزاد شده از خورشید تنها حدود 8 دقیقه طول می کشد تا به زمین برسد. امواج الکترومغناطیسی که از خورشید به بالای اتمسفر زمین می رسند ثابت خورشیدی نام دارند. این مقدار برابر است با حدود 1370 وات در هر متر مربع. ولی تنها حدود 40 درصد از این امواج به سطح زمین می رسند. اتمسفر زمین مقداری از نور مرئی و اشعه فروسرخ، تقریبا همه پرتوهای فرابنفش و تمامی پرتوهای ایکس و گاما را فیلتر می کند. تقریبا همه امواج رادیویی به سطح زمین می رسند. پرتوهای ذرات پروتون ها و الکترون ها دائما مانند بادهای خورشیدی از سطح خورشید بلند می شوند. این ذرات به زمین بسیار نزدیک می شوند ولی میدان مغناطیسی زمین مانع از ورود آنها به سطح زمین می شود. به هر حال به دلیل انفجارها و گدازه های تاج و زبانه های خورشیدی، ذرات زیادی با شدت به اتمسفر زمین می رسند. این ذرات را به نام پرتوهای کیهانی خورشیدی می شناسند. بیشتر این ذرات پروتون ها هستند ولی الکترون ها نیز در آنها وجود دارند. آنها به شدت پر انرژیند. بنابراین می توانند برای فضانوردها و کاوشگرها خطرآفرین باشند. -------- *برای درک بهتر از معنی طول موج تصور کنید،حشره ای در آب یک حوض آرام دست و پا می زند و امواجی دایره ای به سمت حاشیه های اطراف حوض منتشر می شوند. به بلندترین قسمت هر موج دایره شکل "قله" می گویند. فاصله میان هر دو قله "طول موج" نامیده می شود. شمار قله هایی که در هر ثانیه به حاشیه حوض می رسند "فرکانس" نام دارد. هر چه فرکانس بیشتر باشد، طول موج کوتاه تر است پرتوهای کیهانی نمی توانند به سطح زمین برسند. هنگامیکه آنها با اتمسفر زمین برخورد می کنند، تبدیل به بارانی از ذرات کم انرژی تر می شوند. ولی از آنجائیکه رویدادهای خورشیدی بسیار پر انرژی هستند، آنها می توانند طوفانهای ژئومگنتیک را، بویژه در میدان مغناطیسی زمین به وجود آورند. این طوفانها می توانند باعث مختل شدن تجهیزات الکتریکی در سطح زمین شوند. برای مثال آنها می توانند با افزایش فشار بار کابلها منجر به قطع برق شوند. رنگ در طیف پرتوهای الکترومغناطیس، نور مرئی متشکل از رنگهای موجود در رنگین کمان می باشد. نور خورشید شامل همه این رنگها است. بیشتر پرتوهایی که از خورشید به ما می رسند رنگهای زرد تا سبز از طیف نور مرئی می باشند. در هر صورت نور خورشید سفید است. هنگامیکه اتمسفر زمین مانند یک فیلتر برای تنظیم خورشید عمل می کند، خورشید ممکن است زرد یا نارنجی به نظر رسد. شما می توانید نور خورشید را به کمک یک منشور نگاه کرده و آن را تفکیک کنید. نور قرمز، که توسط کم انرژی ترین فوتون ها، با بلندترین طول موج، به وجود می آید در یکی از دو انتهای طیف قرار می گیرد. نور قرمز در نور نارنجی و سپس زرد محو می شود. پس از زرد، نور سبز و بعد از آن آبی را خواهید دید. آخرین رنگ نیز بنفش می باشد که با پر انرژی ترین فوتون ها و کوتاه ترین طول موج، به وجود می آید. این فهرست رنگ به این معنا نیست که نور خورشید تنها از شش یا هفت رنگ تشکیل شده بلکه هر یک از رنگ های مابین رنگهای مذکور، خود یک رنگ به حساب می آید. تعداد رنگهای موجود در طبیعت از تعداد رنگهاییکه انسان تابه حال نامگذاری کرده بسیار بیشتر است. چرخش خورشید خورشید تقریبا در هر ماه یک دور کامل به دور خود می چرخد. ولی از آنجائیکه خورشید یک جرم گازیست نه یک جرم جامد، قسمتهای مختلف آن با سرعت متفاوت حرکت می کند. گازهای نزدیک به خط استوای خورشید در هر 25 روز یک دور کامل حرکت می کنند، در حالیکه گردش کامل گازهای موجود در عرضهای جغرافی بالاتر 28 روز به طول می انجامد. محور گردش خورشید با چند درجه شیب نسبت به محور گردش زمین قرار گرفته است بنابراین قطب جغرافی شمال یا قطب جغرافی جنوب آن معمولا از زمین قابل رویت است. ارتعاش ارتعاشات خورشید مانند زنگیست که دائم در حال نواخته شدن است. خورشید در آن واحد بیشتر از 10 میلیون درجه صوت مختلف ایجاد می کند. ارتعاشات گازهای خورشیدی از نظر مکانیکی شبیه به ارتعاشات هوا، که آنها را با نام امواج صوتی* می شناسیم، می باشند. از این رو ستاره شناسان امواج خورشیدی را به رغم اینکه نمی شنویم، مانند امواج صوتی می دانند. سریعترین ارتعاش خورشیدی حدود 2 دقیقه به طول می انجامد. مدت زمان یک ارتعاش مقدار زمان لازم برای کامل شدن یک حلقه یا سیکل از ارتعاش است. آرام ترین ارتعاشی که گوش انسان قادر به تشخیص آن می باشد مدت زمانی معادل 20/1 ثانیه دارد. بیشتر امواج صوتی خورشید از "سلولهای حرارتی" موجود در توده های متراکم گاز در اعماق خورشید سرچشمه می گیرند. این سلولها انرژی را تا سطح خورشید بالا می آورند. بالا آمدن این سلولها مانند بالا آمدن بخار از آب در حال جوشیدن است. واژه سلولهای حرارتی به همین دلیل به آنها اطلاق می گردد. هنگامیکه سلولها بالا می آیند، سرد می شوند. آنگاه به درون خورشید جائیکه بالا آمدن از آنجا آغاز می شود باز می گردند. در هنگام سقوط و پائین رفتن سلولهای حرارتی ارتعاش شدیدی به وجود می آید. این ارتعاش باعث می شود که امواج صوتی از درون سلولها خارج شوند. از آنجائیکه اتمسفر خورشید غلظت کمی دارد، امواج صوتی نمی توانند در آن به حرکت و جریان درآیند. در نتیجه، وقتی که یک موج به سطح می رسد مجددا به درون خورشید بر میگردد. بنابراین قسمت کوچکی از سطح خورشید حرکت تند و سریعی به بالا و پائین پیدا می کند. وقتی یک موج به درون خورشید سفر می کند، به سمت بالا و سطح آن خم می شود. مقدار انحنای موج بستگی به چگالی گازی که موج درون آن حرکت میکند و مواردی دیگر دارد. در نهایت، موج به سطح می رسد و دوباره به درون بر می گردد. این رفت و آمدها تا آنجا که موج انرژی خود را در گازهای پیرامون از دست بدهد، ادامه خواهد داشت. امواجی که به عمیق ترین فاصله از سطح خورشید فرو می روند طولانی ترین مدت را دارند. برخی از این امواج تا هسته خورشید فرو می روند و مدتی معادل چندین ساعت دارند. -------- *هوا دارای خاصیت ارتجاعی می‌باشد هنگامی که یک لایه از مولکولهای هوا به جلو رانده می‌شود، این لایه به نوبه خود لایه دیگری را به جلو می‌راند و خود به حال اول بر می‌گردد. لایه جدیدی نیز لایه دیگری را به جلو می‌راند و به همین ترتیب این عمل بارها و بارها تکرار می‌گردد تا انرژی به پایان برسد. این جابجایی مولکولها اگر بیش از 16 مرتبه در ثانیه تکرار ‌گردد صدا بوجود می‌آید. هر رفت و برگشت لایه هوا یک سیکل نام دارد و تعداد سیکل در ثانیه تواتر یا بسامد یا فرکانس نامیده می‌شود. میدان مغناطیسی گاهی اوقات، میدان مغناطیسی خورشید به شکلی ساده و گاهی به شدت پیچیده است. زمانی میدان مغناطیسی شکلی ساده دارد که محور عمودی خورشید مانند یک آهن ربای غول پیکر عمل کند. شما با انجام آزمایش براده آهن بر روی کاغذ و یک آهن ربا می توانید شکل میدان مغناطیسی آهن ربا را مشاهده کنید. بیشتر براده ها در حلقه های D شکلی که دو سر آهن ربا را به هم وصل می کنند تجمع می نمایند. فیزیکدانان میدان مغناطیسی را به صورت خطوطی فرضی که حلقه های براده آهن بر روی آنها قرار می گیرند ، فرض می نمایند. به این خطوط ، خطوط میدان مغناطیسی یا خطوط نیرو می گویند. دانشمندان به این خطوط، مسیر اختصاص داده اند. به یک سر آهن ربا قطب شمال مغناطیسی و به سر دیگر قطب جنوب مغناطیسی اطلاق می گردد. خطوط مغناطیسی از قطب شمال آهن ربا بیرون می آیند و با ایجاد یک خمیدگی از ناحیه قطب جنوب مغناطیسی وارد آهن ربا می شوند. دلیل ایجاد میدان مغناطیسی خورشید انتقال حرارتی در خورشید است. هر ذره باردار الکتریکی می تواند با حرکت و جابجایی یک میدان مغناطیسی به وجود آورد. سلولهای حرارتی که از یونهای مثبت و الکترون ها تشکیل شده اند، به شکلی منتشر می گردند که باعث ایجاد میدان مغناطیسی خورشید می شود. وقتی میدان مغناطیسی خورشید پیچیده می شود، خطوط مغناطیسی دچار پیچ و تاب می شوند. میدان مغناطیسی به دو دلیل این چرخش ها و پیچیدگی ها را به وجو می آورد: اول اینکه خورشید در منطقه استوایی بسیار سریع تر از قسمتهای دیگر حرکت می کند و دوم اینکه لایه های درونی خورشید بسیار سریع تر از سطح آن در گردشند. تفاوت در سرعت گردش در قسمتهای مختلف باعث کشیده شدن خطوط مغناطیسی در جهت شرق می شوند. در نهایت، این خطوط دچار اعوجاج گشته و پیچ و تاب هایی را ایجاد می نمایند. در برخی مناطق، میدان مغناطیسی هزاران بار قوی تر از میدان مغناطیسی عمومی خورشید است. در این مناطق، دسته هایی از خطوط مغناطیسی به بیرون از سطح آمده و حلقه هایی را در اتمسفر خورشید به وجود می آورند. یکی از دو سر این حلقه ها، قطب شمال مغناطیسی است. در این نقطه جهت خطوط مغناطیسی به سمت بالا می باشد. سر دیگر این حلقه ها قطب جنوب مغناطیسی است و جهت خطوط مغناطیسی به سمت پائین و داخل خورشید است. در هر دو سر هر حلقه یک لکه خورشیدی پدیدار می گردد. خطوط مغناطیسی، یونها و الکترونها را به سمت بیرون لک های خورشیدی راهنمایی می کنند و به این صورت حلقه هایی غول پیکر از گاز تشکیل می شوند. تعداد لکه ها بر روی خورشید به اعوجاج های میدان مغناطیسی آن بستگی دارد. تغییر تعداد آنها، از حداقل به حداکثر و دوباره به حداقل، چرخه لکه های خورشیدی نامیده می شود. میانگین مدت یک چرخه حدود 11 سال می باشد. در پایان هر چرخه از لکه های خورشیدی، میدان مغناطیسی به سرعت دچار جابجایی قطبی می شود و بسیاری از اعوجاج های خود را از دست می دهد. فرض کنید که قطب شمال مغناطیسی خورشید در آغاز یک چرخه در ناحیه قطب شمال جغرافیایی خورشید قرار دارد. در زمان شروع چرخه بعدی، قطب شمال مغناطیسی خورشید در محل قطب جنوب جغرافیایی آن قرار می گیرد. یک تغییر قطبی از یک جهت به جهتی دیگر و بازگشت مجدد آن برابر با دو چرخه پیاپی و درنتیجه معادل 22 سال می باشد. ترکیب هسته ای ترکیب هسته ای در مرکز خورشید به دلیل دما و تراکم فوق العاده زیاد می تواند صورت پذیرد. از آنجائیکه بار ذرات مثبت است، تمایل به دفع یکدیگر دارند اما دما و تراکم هسته خورشید به قدری زیاد است که می تواند آنها را در کنار یکدیگر نگاه دارد. رایج ترین ترکیب هسته ای در مرکز خورشید زنجیره پروتون-پروتون نام دارد. این فرایند زمانی انجام می گیرد که ساده ترین شکل از هسته های هیدروژن (دارای یک پروتون) در یک آن کنار هم قرار می گیرند. نخست، هسته ای متشکل از دو ذره به وجود می آید، سپس هسته ای با سه ذره و در نهایت هسته ای با چهار ذره شکل می گیرد. در این فرایند همچنین یک ذره الکتریکی خنثی به نام نوترینو پدیدار می گردد. هسته نهایی شامل دو پروتون و دو نوترون است که در واقع هسته هلیوم می باشد. جرم این هسته به مقدار بسیار اندکی کمتر از جرم چهار پروتونیست که هسته از آن تشکیل شده است. جرم از دست رفته به انرژی تبدیل شده است. این مقدار از انرژی به کمک فرمول مشهور فیزیکدان آلمانی، آلبرت اینشتین، E=mc2 قابل محاسبه است. در این معادله E به معنای انرژی، m به معنای جرم و c به معنای سرعت نور می باشد. مقایسه با دیگر ستارگان کمتر از 5 درصد ستارگان در کهکشان راه شیری نورانی تر یا سنگین تر از خورشید می باشند. ولی برخی از ستارگان بیش از 100.000 برابر نورانی تر از خورشید، و برخی از آنها جرمی بیش از 100 برابر جرم خورشید را دارند. از سویی دیگر، برخی ستارگان نیز کمتر از 0001/0 خورشید نور دارند، و یک ستاره می تواند کمتر از 07/0 جرم خورشید را داشته باشد. ستاره های داغ تری وجود دارند که بسیار آبی تر از خورشیدند و ستارگان سردتری نیز وجود دارند که سرخ تر از خورشید هستند. خورشید نسبتا جوان و متعلق به نسلی از ستارگان به نام "جمعیت I ستارگان" می باشد. یک نسل قدیمی تر از ستارگان را با نام "جمعیت II ستارگان" می شناسیم. احتمال وجود نسلی قدیمی تر به نام "جمعیت III ستارگان" نیز وجود دارد که البته تا کنون هیچ عضوی از این گروه شناسایی نشده است. مناطق خورشید خورشید و اتمسفر آن از چندین منطقه یا لایه تشکیل شده اند. از داخل به خارج، بخش داخلی خورشید متشکل از هسته، منطقه تابشی و منطقه حرارتی می باشد. اتمسفر خورشید نیز از لایه های فوتوسفر، کرومسفر، منطقه انتقالی و تاج خورشید تشکیل شده است. فراتر از تاج خورشید، بادهای خورشیدی، که معمولا جریانات برخواسته از گازهای تاج خورشید می باشند، وجود دارند. از آنجائیکه ستاره شناسان قادر به دیدن درون خورشید نیستند، کلیه دریافت ها به صورت غیر مستقیم حاصل می گردد. برخی از اطلاعات بر اساس قسمتهای قابل مشاهده از خورشید به دست آمده اند. برخی از این اطلاعات نیز بر پایه محاسبات انجام شده با داده هایی از مناطق قابل رویت پیرامون خورشید ثبت گردیده است. هسته منطقه هسته از مرکز خورشید تا حدود یک چهارم به سمت سطح خورشید گسترده شده است. هسته حدود 2 درصد از حجم خورشید اما تقریبا نصف جرم آن را دارد. حداکثر دمای این منطقه 15 میلیون کلوین است. چگالی آن به 150گرم در هر سانتیمتر مکعب، تقریبا 15 برابر چگالی سرب، می رسد. دما و چگالی بالای هسته به سبب فشار بسیار زیادی، معادل حدودا 200 بیلیون بار بیشتر از فشار جو زمین در سطح دریا، می باشد. فشار زیاد هسته با در بر گرفتن همه گازهای خورشید، مانع از فروپاشی آن می شود. در واقع هسته با داشتن این فشار زیاد، وزن خورشید را تحمل میکند. تقریبا همه ترکیبات اتمی در این منطقه صورت می گیرند. مانند سایر قسمتهای خورشید، هسته آن نیز، بر اساس جرم، از 72 درصد هیدروژن، 26 درصد هلیوم و 2 درصد عناصر سنگین تر تشکیل شده است. ترکیبات اتمی به تدریج محتویات هسته را تغییر داده اند. در حال حاضر 35 درصد از جرم هیدروژن در قسمتهای مرکزی هسته و 65 درصد آن در مرزهای بیرونی هسته متمرکزند. منطقه تابشی پیرامون هسته، پوسته ضخیمی به نام منطقه تابشی وجود دارد. ضخامت این پوسته تا 70 درصد از شعاع خورشید پیش رفته است. این منطقه 32 درصد از حجم و 48 درصد از جرم آن را شامل می شود. این منطقه به دلیل اینکه انرژی غالبا در این جا به صورت نور و تشعشع سفر می نماید، منطقه تابشی نام گرفته است. فوتون های به وجود آمده در هسته از میان لایه های پایدار گاز عبور می کنند. اما آنها به خاطر غلظت شدید ذرات گاز دچار پراکندگی شده و گاهی مدت 1 میلیون سال طول می کشد که یک فوتون از این منطقه گذر کند. در پایین منطقه تابشی، چگالی معادل 22 گرم در هر سانتیمتر مکعب (حدودا دو برابر چگالی سرب) و دما 8 میلیون K می باشد. در بالای منطقه تابشی، چگالی معادل 0.2 گرم در هر سانتیمتر مکعب و دما 2 میلیون K است. ترکیبات عناصر در منطقه تابشی از زمان تولد خورشید تا به امروز به همین شکل باقی مانده است. درصد عناصر در بالای منطقه تابشی بسیار شبیه به سطح خورشید میباشد. منطقه حرارتی بالاترین لایه درونی خورشید، منطقه حرارتی، از منطقه تابشی تا سطح خورشید کشیده شده است. این منطقه از سلول های حرارتی در حال جوش تشکیل شده است که 66 درصد از حجم خورشید و تنها کمی بیش از 2 درصد جرم آن را به خود اختصاص داده است. در بالای منطقه، چگالی نزدیک به صفر و دما حدود 5800 K می باشد. از آنجا که فوتون های خارج شده از منطقه تابشی باعث داغ شدن سلولهای حرارتی می گردند، این سلولها به سمت سطح خورشید در جوش و التهابند. ستاره شناسان تا کنون دو نوع از سلولهای حرارتی را مشاهده کردند. سلولهای دانه ای (granulation) و سلولهای ریز دانه ای (supergranulation). سلولهای دانه ای حدود 1000 کیلومتر و سلولهای ریزدانه ای در منطقه ای باضخامت تقریبی30000 کیلومتر می باشند. فوتوسفر پایین ترین لایه اتمسفر خورشید فوتوسفر نام دارد. این منطقه نوری را که ما می بینیم متساطع می نماید. ضخامت فوتوسفر 500 کیلومتر است. ولی بخش اعظم نوری که ما مشاهده می کنیم از پایین ترین قسمتهای این منطقه که ضخامت آن تنها حدود 150 کیلومتر است ناشی می شود. ستاره شناسان گاهی این قسمت را، سطح خورشید می دانند. در پایین فوتوسفر دما 6400K و در بالای آن 4400K می باشد. فوتوسفر از شمار زیادی دانه تشکیل شده که در بالای سلولهای دانه ای قرار دارند. یک دانه معمولی حدو 15 تا 20 دقیقه عمر می کند. میانگین چگالی فوتوسفر کمتر از یک میلیونیم گرم در هر سانتیمتر مکعب می باشد. به نظر می رسد که این مقدار چگالی بسیار ناچیز است اما در هر سانتیمتر مکعب از این منطقه بین ده ها تریلیون تا صدها تریلیون ذرات خاص وجود دارند. کرومسفر منطقه بعدی کرومسفر است. مهمترین خصوصیت این منطقه افزایش دما بین 10.000K تا 20.000K می باشد. ستاره شناسان نخست طیف کرومسفر را در هنگام کسوف های کامل شناسایی کردند. این طیف پس از آنکه ماه فوتوسفر را می پوشاند، قبل از پوشیده شدن کرومسفر در سایه ماه، قابل رویت است. این حالت تنها چند ثانیه به طول می کشد. خطوطی که از این طیف منتشر می شوند مانند نور فلش به طور ناگهانی به چشم می خورند، از این رو به این طیف، طیف فلش می گویند. کرومسفر ظاهرا از تشکیلاتی شبیه میخ به نام "خار" ساخته شده است. یک خار معمولی حدود 1000 کیلومتر عرض و تا 10.000 کیلومتر ارتفاع دارد. چگالی کرومسفر حدود 10 بیلیون تا 100 بیلیون ذره در هر سانتیمتر مکعب است. منطقه انتقالی دمای کرومسفر تا حدود 20.000K ، و دمای تاج خورشید به بیش از 500.000K می رسد. بین دو منطقه مذکور، منطقه ای با میانگین دما وجود دارد که به آن منطقه انتقالی می گویند. این منطقه بیشتر انرژی خود را از تاج خورشید می گیرد و بیشتر نور خود را به شکل فرابنفش متساطع می نماید. ضخامت منطقه انتقالی چند صد تا چندین هزار کیلومتر است. در برخی قسمتها، خارهای کرومسفر که نسبتا سرد شده اند سر بر افراشته و به اتمسفر خورشید می رسند. در برخی قسمتها نیز ترکیبات داغ تاج خورشید تا نزدیکی فوتوسفر فرو می رود. تاج خورشید تاج خورشید بخشی از اتمسفر آن است و دمایی متجاوز از 500.000K دارد. تاج خورشید متشکل از گازهای یونیزه شده به شکل رود و یا حلقه ای می باشد. ترکیبات و ساختمان تاج خورشید به صورت عمودی به سطح آن متصل است و میادین مغناطیسی که از اعماق خورشید ساطع می گردند منجر به شکل گیری این منطقه می شوند. دمای هر یک از جریانات تاج خورشید به خطوط میدان مغناطیسی شکل دهنده همان جریان بستگی دارد. دمای نزدیک ترین بخش از تاج خورشید به سطح آن حدودا بین 1 تا 6 میلیون K و چگالی آن معادل 100 میلیون تا 1 بیلیون ذره در هر سانتیمتر مکعب می باشد. دمای این منطقه هنگام وقوع یک فوران به ده ها میلیون کلوین می رسد. بادهای خورشیدی تاج بسیار داغ خورشید در فضا منتشر و دائم در آن گسترده می شود. به جریان گازهای تاج خورشید در فضا، بادهای خورشیدی می گویند. چگالی این بادها در نزدیکی خورشید تقریبا بین 10 تا 100 ذره در هر سانتیمتر مکعب می باشد. باد خورشیدی با سرعتی معادل صدها کیلومتر در ثانیه از خورشید به هر سوی می وزد. در فواصل زیادی از خورشید یعنی فراتر از مدار پلوتو، از سرعت این باد که مافوق صوت می باشد، کاسته می شود و با گازهای میان ستاره ای ترکیب می گردد. بادهای خورشیدی به شکل یک حباب بزرگ شبیه به قطره اشک به نام هلیوسفر، در فضای میان سیاره ای گسترده شده است. خورشید و همه سیاره های آن درون هلیوسفر می باشند. فراتر از مدار پلوتو، دورترین سیاره از خورشید، هلیوسفر به گازها و غبارهای میان ستاره ای می پیوندد. گرچه اتمهای موجود در فضای بین ستاره ای می توانند در این حباب نفوذ نمایند اما در واقع می توان گفت که همه مواد تشکیل دهنده هلیوسفر از خود خورشید ناشی می شوند. فعالیت های خورشیدی میدان های مغناطیسی خورشید از منطقه حرارتی، بالا رفته و از میان مناطق فوتوسفر، کرومسفر و تاج خورشیدی سر بر می آورند. این جریانات مغناطیسی منجر به شکل گیری فعالیت های خورشیدی می گردند. این فعالیت ها شامل پدیده هایی به نام لکه های خورشیدی، شعله های بلند، زبانه ها و فوران های تاج خورشید می باشند. زبانه های خورشیدی زبانه های خورشیدی انفجارهای مهیبی در سطح خورشید می باشند. در مدت زمانی معادل چند دقیقه یک زبانه می توانند دمای مواد موجود را تا میلیون ها درجه افزایش دهد و انرژیی آزاد نماید که معادل انرژی آزاد شده توسط یک هزار بیلیون تن TNT می باشد. این انفجارها در نزدیکی لکه های خورشیدی، معمولا در راستای خطوطی بین دو سر میدان مغناطیسی رخ می دهند. زبانه ها انرژی را به اشکال گوناگونی مانند پرتوهای الکترومغناطیس (پرتوهای گاما و ایکس) و ذرات باردار (پروتون و الکترون) آزاد می کنند. دانشمندان برای نخستین بار به این نتیجه رسیدند که زبانه ها و فوران های خورشیدی لرزه هایی را در اعماق خورشید به وجود می آورند که بسیار شبیه به زمین لرزه در سیاره ما می باشند. محققان زبانه ای را مشاهده نمودند که منجر به وقوع لرزه ای بسیار شدید در اعماق خورشید گردید. این لرزه 40 هزار بار بیشتر از زمین لرزه شدید سانفرانسیسکو در سال 1906 انرژی آزاد نمود. مقدار این انرژی آزاد شده به حدی بود که می توانست برق مصرفی ایالات متحده را تا مدت 20 سال تامین نماید. مناطقی که لکه های خورشیدی و فوران ها در آنها شکل می گیرند، مناطق فعال نامیده می شوند. مقدار فعالیت های خورشیدی از ابتدای یک چرخه لکه خورشیدی، به تدریج افزایش می یابد و با گذشت پنج سال به حداکثر می رسد. تعداد لکه ها در هر زمان متفاوت است. در قسمتی از صفحه خورشید که ما می بینیم، تعداد آنها از صفر تا 250 لکه تغییر می کند. لکه های خورشیدی لکه ها ی خورشیدی مناطقی تیره و تقریبا دایره ای شکل در سطح خورشید می باشند. آنها زمانی شکل می گیرند که دسته ای از خطوط مغناطیسی درون خورشید به سطح آن می رسند. دمای لکه ها از دمای مناطق اطرافشان کمتر و میدان مغناطیسی در آنها بسیار قوی است. دمای لکه های خورشیدی بین 4000 تا 4500 کلوین و دمای سطح خورشید 5700 کلوین است. به همین دلیل آنها تیره تر از سطح ستاره به نظر می رسند. داده های رصدی از دهه 80 قرن بیستم نشان می دهند که تعداد لکه های خورشیدی با شدت تابش خورشید مرتبط است. جالب این که هر چه تعداد لکه ها بیشتر باشد، شدت تابش نور خورشید بیشتر است، چون که مناطق اطراف لکه ها درخشان تر اند. ابرنواختر ستاره ای در حال انفجار می باشد که می تواند بیلیون ها بار درخشان تر از خورشید باشد، پیش از آنکه به تدریج محو شود. در هنگام درخشندگی، نور یک ستاره منفجر شده می تواند همه یک کهکشان را تحت الشعاع قرار دهد. این انفجار، ابر عظیمی از گاز و غبار را در فضا ایجاد می نماید. جرم مواد موجود در این ابرها می تواند متجاوز از 10 برابر جرم خورشید باشد. ستاره شناسان دو نوع از ابرنواختر ها را شناسایی کرده اند. نوع اول و نوع دوم. نوع اول ابرنواخترها احتمالا در ستاره های دوتایی شکل می گیرند. ستاره دوتایی به یک جفت ستاره اطلاق می گردد که به هم نزدیکند و دور یکدیگر می چرخند. نوع اول احتمالا در دوتایی هایی رخ می دهد که یکی از آنها یک ستاره کوچک و متراکم به نام کوتوله سفید است. اگر این دو ستاره به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک باشند، جاذبه کوتوله سفید اجرام و ذرات ستاره همراه خود را به سمت خود می کشد. هنگامیکه کوتوله سفید به جرمی معادل 4/1 برابر جرم خورشید رسید، متلاشی و منفجر می گردد. نوع دوم ابرنواختر در اثر مرگ یک ستاره بسیار بزرگتر از خورشید شکل می گیرد. زمانیکه چنین ستاره ای به آخر عمر خود می رسد، هسته آن به سرعت متلاشی می گردد. حجم بینهایت زیادی انرژی ناگهان به شکل نوترون (نوعی از ذرات تشکیل دهنده اتم) و پرتوهای الکترومغناطیس (نیروهای الکتریکی و مغناطیسی) آزاد می شود. این انرژی باعث تبدیل ستاره به ابرنواختر می گردد. بیشتر ابرنواختر ها در چند روز نخست شکل گیری به حداکثر درخشندگی می رسند و تا چندین هفته درخشندگی آنها ادامه خواهد داشت. با گذشت چند ماه درخشندگی آنها کم می شود. و در طی سالها همچنان از درخشندگی آنها کاسته می گردد. تفاوت دیگر ابرنواختر ها در مقدار و ترکیب موادیست که به فضا خارج می کنند. ابرنواختر ها همچنین می توانند اجرام گوناگونی را بر جای بگذارند. پس از برخی از انفجارهای ابرنواختر، ستاره ای کوچک و متراکم متشکل از نوترون ها و یا شاید ذرات بنیادی کوارک بر جای مانده است. به چنین ستاره ای ستاره نوترونی می گویند. به ستاره های نوترونی که به سرعت می چرخند و به شدت مغناطیسی باشند، اصطلاحا تپ اختر می گویند. پس از برخی انفجارها ممکن است جرم نامرئی به نام سیاهچاله ایجاد گردد. سیاهچاله چنان گرانشی دارد که حتی نور نیز منی تواند از آن عبور کند. دانشمندان بر این باورند که ابرنواخترها به وجود آرندگان عناصر سنگینی چون آهن، طلا و اورانیوم که در زمین و اجرام منظومه شمسی یافت شده اند می باشند. در سال 1054 ستاره شناسان چینی ابرنواختری را ثبت کردند که در تمام طول روز درخشش آن پیدا بود. این انفجار از خود یک تپ اختر و سحابی کراب که همچنان قابل رصد است را بر جای گذاشت. در سال 1987، یک ابرنواختر در ابر ماژلانی، نزدیک ترین کهکشان به راه شیری، مشاهده شد. در طی 400 سال این اولین ابرنواختری بود که با چشم غیر مسلح قابل رویت بود. جدول آماری خورشید جرم (کیلوگرم) 1.989e+30 جرم (زمین =1) 332,830 شعاع استوایی (کیلومتر) 695,000 شعاع استوایی (زمین =1) 108.97 میانگین چگالی (گرم در سانتیمتر مکعب) 1.410 دوره گردش (روز) 25-36 شتاب گریز از سطح (کیلومتر در ثانیه) 618.02 درخشندگی (ارگ* در ثانیه) 3.827e33 میانگین دمای سطح 6,000°C سن (بیلیون سال) 4.5 عناصر اصلی شیمیایی 92.1% هیدروژن 7.8% هلیوم 0.061% اکسیژن 0.030% کربن 0.0084% نیتروژن 0.0076% نئون 0.0037% آهن 0.0031% سیلیکون 0.0024% منیزیوم 0.0015% گوگرد 0.0015% *ارگ (erg) واحد انرژی در دستگاه cgs، معادل کار انجام گرفته در بالا بردن جرمی معادل 001/0 گرم تا ارتفاع یک سانتیمتر. برای مثال یک حشره موقع بالا رفتن از ضخامت یک برگ کاغذ، 1 ارگ انرژی مصرف می کند. ما به هنگام بالا رفتن از یک پله، یک میلیارد ارگ انرژی مصرف می کنیم. منابع: http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar540310. www.solarviewscom solarscience.msfc.nasa.gov daneshnameh.roshd.ir کتاب ساختار ستارگان و کهکشانها نوشته پاول هاج ترجمه توفیق حیدرزاده کتاب اتمهای سکوت نوشته اوبر ریوز ترجمه عباس مخبر گردآوری و ترجمه: لنا سجادیفر

فضا چیست؟ ترجمه: لنا سجادیفر ---------------------------------------------------------------------- سفر به فضا سفر به فضا پاسخی است به کنجکاوی انسان برای شناخت زمین، ماه، سیارات، خورشید، دیگر ستارگان و کهکشانها. فضاپیماهایی با سرنشین و بدون سرنشین به مرزهای فراتر از زمین ارسال شده اند تا اطلاعات مستند و تازه ای از کائنات برای ما به همراه آورند. بشر تاکنون موفق به دیدار حضوری ماه و زندگی طولانی مدت در ایستگاه فضایی شده است. سفر به فضا این امکان را به ما می دهد تا زمین را در بستر و موقعیت واقعی آن در هستی بنگریم. چنین سفرهای تحقیقاتی می توانند چگونگی تشکیل خورشید، سیارات و ستاره ها و وجود حیات در جایی فراتر از دنیای ما را معلوم کنند. عصر فضا از روز 4 اکتبر سال 1957 آغاز شد. در آن روز شوروی ماهواره اسپاتنیک 1(Sputnik 1) را برای گردش در مدار زمین به فضا فرستاد. اولین فضاپیمای با سرنشین در روز 12 آپریل سال 1961 به همراه یوری گاگارین (Yuri A. Gagarin) فضانورد اهل شوروی به مدار زمین فرستاده شد. نام این فضا پیما وستوک 1 (Vostok 1) بود. فضاپیماهای بدون سرنشین که به آنها کاوشگر فضا می گویند، به طور وسیعی به اطلاعات ما درباره فضای اطرافمان، سیارات و ستارگان افزوده اند. در سال 1959 یک کاوشگر شوروی به نزدیکی ماه و کاوشگر دیگر آن به سطح ماه رسیدند. در سال 1962 کاوشگر ایالات متحده به سمت سیاره زهره فرستاده شد. در سالهای 1974 و 1976 ایالات متحده دو کاوشگر ساخت آلمان به مدار سیاره عطارد نزدیک خورشید ارسال کرد. دو کاوشگر دیگر ایالات متحده در سال 1976 بر روی مریخ نشستند. علاوه بر سیارات، کاوشگرها برای شناخت سنگها و اجرام کوچک آسمانی نیز به فضا فرستاده می شوند. اولین سفر با سرنشین به ماه در روز 21 دسامبر 1968، زمانیکه ایالات متحده فضا پیمای آپولو 8 (Apollo 8) را ارسال کرد آغاز شد. این فضا پیما 10 بار دور ماه گردش کرد و سپس با موفقیت کامل به زمین برگشت. در تاریخ 20 جولای 1969 فضا نورد امریکایی، نیل آرمسترانگ (Neil A. Armstrong) و باز آلدرین (Buzz Aldrin) اتاقک مخصوص آپولو 11 را بر روی سطح ماه نشاندند. آرمسترانگ اولین انسانیست که بر روی ماه قدم گذاشته است. تا سال 1972 فضانوردان امریکایی 5 سفر دیگر به کره ماه با برنامه سفری آپولو به انجام رساندند. در دهه هشتاد میلادی فضانوردان توانایی خود را برای اقامت طولانی در فضا در دو ایستگاه فضایی اسکای لب (Skylab) و سالیوت (Salyut) افزایش دادند. در سالهای 1987 و 1988 دوفضانورد از شوروی، 366 روز پیاپی را در فضا سپری کردند. در روز 12 آپریل سال 1981 ، شاتل فضایی ایالات متحده، کلمبیا، به فضا ارسال شد. اولین شاتل که بیش از یکبار قابل استفاده بود و اولین فضاپیمایی که می توانست در فرودگاه های معمولی نیز به زمین بنشیند.در روز 28 ﮊانویه 1986 سانحه ای دلخراش به وقوع پیوست. شاتل چلنجر دچار نقص فنی گردید و هر هفت سرنشین آن جان باختند. شاتل مجددا طراحی و در سال 1988 سفرهای خود را آغاز نمود. بار دیگر این سانحه در تاریخ 1 فوریه 2003 رخ داد. این بار شاتل کلمبیا هنگام ورود به جو زمین متلاشی شد و هفت سرنشین آن نیز جان باختند. هلیوس، نمونه اولیه هواپیمای بدون سرنشین با نیروی خورشیدی بر فراز هاوایی عکس از ناسا در سالهای نخست عصر فضا، موفقیت در فضا مرهون پیشرفت کشورها در عرصه های مختلف علمی، مهندسی و نظامی بود. ایالات متحده و جماهیر شوروی دو عضو رقابتی با نام جنگ سرد بودند. در نتیجه دو عضو مذکور در زمینه توسعه برنامه های فضایی با یکدیگر به رقابت پرداختند. در دهه های 70 و 80 میلادی این نبرد فضایی دو عضو را به تلاشهای فراوان و تحقیقات شگفت آوری گماشت. این نبرد در انتهای دهه 80 یعنی زمانیکه دو کشور اهداف مستقلی را در زمینه فضا پیش گرفتند کمرنگ شد. مسئله مورد بحث در توسعه برنامه های فضایی تعادل مناسب بین سفرهای تحقیقاتی با سرنشین و بدون سرنشین به فضا می باشد. بعضی کارشناسان کاوشگر های بدون سرنشین را ترجیح می دهند چرا که ارزان تر، امن تر، و سریعترند. آنها متوجه این نکته هستند که کاوشگرها قادر به انجام سفرهایی می باشند که برای انسان بسیار خطرآفرینند. از طرفی کاوشگرها عموما قادر به انجام عکس العمل های لازم در شرایط خاص و غیر قابل پیش بینی نیستند. امروزه اغلب طراحان و برنامه ریزان فضا، استراتژی تلفیق کاوشگرهای بدون سرنشین و سفرهای تحقیقاتی با سرنشین را ترجیح می دهند. کاوشگرها می توانند به مناطق کشف نشده فضا یا مناطق شناسایی شده سرکشی کنند و اطلاعات معینی را جمع آوری نمایند اما در بعضی شرایط، انسان باید کاوشگر را همراهی کند تا از قدرت ابتکار، انعطاف پذیری و شهامت خود برای کشف اسرار کائنات بهره گیرد. فضا چیست؟ فضا عرصه ای تقریبا تهی است که همه اجرام جهان درون آن در حرکتند. سیارات و ستارگان در برابر گستره پهناور فضا، مانند نقاطی بسیار کوچکند. آغاز فضا هوایی کره زمین را فرا گرفته است و جو آن را تشکیل می دهد. هر چه از زمین دورتر شویم، لایه هوا نازکتر می شود. مرز مشخصی بین جو زمین و فضا وجود ندارد ولی بیشتر کارشناسان می گویند که فضا از ارتفاع 95 کیلومتری (60 مایل) زمین آغاز می شود. فضایی که درست بالای جو زمین است به طور کامل تهی نیست. این فضا حاوی ذراتی از هوا، غبار فضایی و به طور محلی قطعاتی از فلزات یا مواد سنگی که به آنها احجار آسمانی می گویند،می باشد. انواع متفاوتی از پرتوها نیز در جریانند. تا کنون هزاران ماهواره ی مصنوعی به این منطقه از فضا ارسال شده اند. میدان مغناطیسی زمین از اتمسفر این سیاره فراتر رفته و در فضا قابل رویت است. این میدان مغناطیسی، ذرات الکتریکی موجود در فضا را جذب کرده و بدین ترتیب مناطقی از پرتوهای رادیویی به نام کمربندهای ون الن (Van Allen belts) ایجاد نموده است. منطقه ای از فضا که در آن حرکت ذرات باردار تحت کنترل میدان مغناطیسی زمین است مگنتوسفر (magnetosphere) نامیده می شود. این منطقه شبیه به قطره اشکی است که نقطه شروع آن نزدیک خورشید و به سمت زمین گسترده می شود. میدان مغناطیسی زمین فراتر از این منطقه مغلوب میدان مغناطیسی خورشید می گردد. اما وضع در مورد نیروی گرانش زمین کمی فرق دارد به این صورت که این نیرو تا فواصلی نظیر 6/1 میلیون کیلومتر(1 میلیون مایل) همچنان تاثیر گذار است و میتواند ماهواره ها را در مدار خود نگه دارد. فضای بین سیاره ها، فضای میان سیاره ای نامیده می شود. گرانش خورشید حرکت سیارات را در این منطقه کنترل می کند و منجر به گردش سیارات به دور خورشید می شود. فواصل زیاد عموما سیارات را دور از یکدیگر در فضای میان سیاره ای نگه می دارد. برای مثال زمین با فاصله 150 میلیون کیلومتر(93 میلیون مایل) از خورشید در مدار خود در گردش است. فاصله سیاره زهره از خورشید 110 میلیون کیلومتر(68 میلیون مایل) است. زهره سیاره ایست که در هنگامیکه درست بین زمین و خورشید قرار می گیرد کمترین فاصله با زمین یعنی 40 میلیون کیلومتر(25 میلیون مایل) را دارد. در چنین شرایطی فاصله زهره از زمین 100 برابر فاصله ماه از زمین است. فضای بین ستارگان، فضای میان ستاره ای نامیده می شود. فواصل در این منطقه بسیار زیاد است به طوری که دانشمندان از واحد های کیلومتر و مایل استفاده نمی کنند. دانشمندان برای اندازه گیری فواصل در مقیاس میان ستاره ای از واحد سال نوری استفاده می کنند. یک سال نوری برابر است با 46/9 تریلیون کیلومتر(88/5 تریلیون مایل). این مقدار فاصله ایست که نور باسرعت خود یعنی 792/299 کیلومتر (282/186 مایل) در ثانیه به مدت یک سال طی می کند. گازهای متفاوت، لایه هایی از ابرهای بسیار سرد غبار و تعداد کمی ستاره های دنباله داری که میان ستارگان، سرگردانند همینطور اجرامی که هنوز به درستی کشف و شناسایی نشده اند، در فضای بین ستاره ای وجود دارند. Oberg, James. "Space exploration." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc. http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar522550. ترجمه: لنا سجادیفر

ترجمه: لنا سجادیفر ---------------------------------------------------------------------- در سال 1958، دانشمندان ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی تلاش های جدی خود برای ساخت فضاپیماهایی که قادر به حمل انسان به فضا باشند را آغاز نمودند. هر دو کشور ساخت کپسول های بدون بال که در بالای شتابگر مجهز به موشکهای پیشرفته برد بالا، قرار می گیرند را انتخاب کردند. کشف امکان سفر انسان به فضا برای دانشمندان نگران کننده بود. آزمایش هایی که بر روی حیوانات انجام گرفت نشان داد که سفر به فضا گرچه با خطرات فیزیکی همراه نیست ولی احتمال بروز عوامل روانی وجود دارد. برخی کارشناسان از این می ترسیدند که فشار ناشی از پرتاب، پرواز و فرود فضاپیما منجر به ترس شدید و یا بیهوشی در فضانورد گردد. وستوک (Vostok) و مرکوری (Mercury): اولین حضور انسان در فضا فضاپیمای جمینی 5.8 متر ظرفیت دو سرنشین کپسول مرکوری 2.9 متر ظرفیت یک سرنشین کپسول وستوک 4.9 متر ظرفیت یک سرنشین عکس از کتاب تصویر سازی آکسفورد برنامه "وستوک" جماهیر شوروی و برنامه "مرکوری" ایالات متحده نمایانگر نخستین تلاش ها برای فرستادن انسان به فضا بودند. کپسول "وسوتوک" 4500 کیلوگرم وزن داشت. این کپسول بر سر یک موشک پیشرفته R-7 حمل می شد. کپسول شامل یک کابین کروی خلبان، یک اتاقک استوانه ای و بخش محتوی سیستم نیروی محرکه بود. در صورت بروز حادثه به هنگام پرتاب کپسول، فضانورد می توانست به همراه صندلی خود از کپسول خارج شود. سیستم تامین هوا از ترکیب اکسیژن و نیتروژن شبیه به جو سطح دریا استفاده می کرد. کپسول "مرکوری" ایالات متحده حدود 1360 کیلوگرم وزن داشت و بر سر یک راکت رد ستون (Redstone) یا اطلس (Atlas) قرار می گرفت. این کپسول مخروطی شکل می توانست به کمک جتر نجات بر روی اقیانوس فرود آید. سیستم تامین هوا از اکسیژن خالص در فشار کم استفاده می کرد. در صورت بروز نقص فنی به هنگام پرتاب، کپسول و فضانورد با کمک راکت سوخت جامد متصل به نوک کپسول از راکت حامل جدا می شدند. هر اندازه که برنامه های ایالات متحده بر سر زبانها افتاده بود، فعالیت های شوروی محرمانه و به طور نهانی انجام می گرفت. در سالهای 1960و 1961 هر دو کشور آزمایشاتی را بر روی کاوشگرهای بدون سرنشین انجام دادند که بعضی از آنها با شکست به هنگام پرتاب مواجه شد. در این مدت هر دو کشور حیواناتی را به فضا فرستادند. یکی از این حیوانات شامپانزه ای به نام هم (Ham) بود که در 31 ژانویه 1961 به مدت 18 دقیقه در یک کپسول "مرکوری" پرواز کرد. اولین تلفات مربوط به برنامه های فضایی انسان در تاریخ 23 مارس 1961 رخ داد. والنتین بوندارنکو (Valentin V. Bondarenko) کارآموز کیهان نوردی شوروی بود که در سانحه آتش سوزی اتاقک فشار جان سپرد. سازمان های شوروی این حادثه را تا مدتها مخفی نگه داشتند. نخستین انسانی که به فضا رفت خلبان نیروی هوایی شوروی یوری گاگارین (Yuri A. Gagarin) بود. وی درون "وستوک" که بعدها "وستوک1" نام گرفت در تاریخ 12 آپریل 1961 به فضا فرستاده شد. 108 دقیقه پس از پرتاب او به سلامت یک دور کامل به دور زمین زده و فرود آمد. یک سیستم کنترل پرواز اتوماتیک، عملکرد فضاپیما را در تمام مدت پرواز در اختیار داشت. یک پرواز 25 ساعته با 17 دور گردش در مدار در آگوست همان سال توسط فضانوردی به نام گرمن تیتو (Gherman Titov) انجام گرفت. برنامه "مرکوری" اولین پرواز با سرنشین خود را درتاریخ 5 می 1961، در حالیکه یک راکت Redstone فضانورد آلن شپرد (Alan B. Shepard) را در کپسولی به نام Freedom 7 به فضا فرستاد، آغاز نمود. "شپرد" به مدت 15 دقیقه ماموریت "زیرمدار" خود را انجام داد. "زیرمدار" ماموریتی است که در آن سرعت و ارتفاع لازم برای گردش در مداری به دور زمین نمی رسد. نخستین گروه هفت نفره فضانوردان منتخب برای برنامه مرکوری عکس از ناسا در تاریخ 21 جولای 1961، یک پرواز "زیرمدار" که توسط فضانورد ویرجیل گریسام (Virgil I. Grissom) صورت گرفت پایانی تقریبا ناخوشایند داشت. دریچه کناری کپسول مرکوری پس از فرود در اقیانوس آتلانتیک خیلی زودتر از موقع پیش بینی شده باز شد و گریسام با شنا جان سالم به در برد. در تاریخ 20 فبریه 1962، جان گلن (John H. Glenn)، به عنوان نخستین آمریکایی دور زمین به گردش پرداخت. او در زمان کمتر از 5 ساعت 3 دور را کامل کرد. او مسیر کپسول خود را در جهات مختلف تغییر داد و سیستم های زیادی را آزمایش نمود و زمین را مشاهده کرد. سه ماه بعد ستاره شناس اسکات کارپنتر(M. Scott Carpenter) ماموریت گلن را تکرار کرد. در اکتبر 1962، با انجام گرفتن یک ماموریت شش دوره به دور زمین توسط والتر شیرا (Walter M. Schirra) آزمایش فضاپیماها گسترش یافت. آخرین ماموریت "مرکوری" در ماه می 1963، توسط گردن کوپر(Gordon Cooper) انجام شد و یازده روز به طول انجامید. در این میان، جماهیر شوروی ماموریت های "وستوک" را ادامه داد. د رآگوست 1962، "وستوک3" و "وستوک4" با فاصله یک روز ارسال شدند و در فضا در کنار هم قرار گرفتند. دو کپسول دیگر "وستوک5" . "وستوک6" د رژوئن 1963 ارسال شدند. یکی از خلبان ها تقریبا 5 روز در مدار ماند و رکوردی جدید بر جای گذاشت. خلبان دیگر والنتینا ترشکوا (Valentina Tereshkova) اولین زنی بود که پا به فضا گذاشت. وسخود (Voskhod) و جمینی (Gemini): اولین فضاپیماهای چند نفری در سال 1961، ایالات متحده برنامه "جمینی" که می توانست دو فضانورد را در یک کپسول بزرگ تر شده "مرکوری" حمل کند، آغاز نمود. این امر طراحان شوروی را بر آن داشت تا با ایجاد تغییراتی در فضاپیمای "وستوک" ، فضاپیمایی با ظرفیت سه فضانورد طراحی کنند. فشارهای سیاسی برای پیشی گرفتن از امریکا به حدی زیاد بود که مهندسین شوروی به منظور بزرگتر نمودن فضای داخل فضاپیما از برخی موارد ایمنی، از جمله صندلی خارج شونده چشم پوشی کردند. نخستین کپسول فضایی با ظرفیت چند سرنشین، "وسخود"، به معنای طلوع خورشید بود که بعدها به آن "وسخود1" گفته شد. این کپسول در 12 اکتبر 1964 پرتاب شد. فضانوردان ولادمیر کمارف (Vladimir M. Komarov)، کنستانتین فئوکتیستف(Konstantin P. Feoktistov) و بوریس یگورف(Boris B. Yegorov) 24 ساعت را در فضا سپری کردند. آنها اولین فضانوردانی بودند که در کپسول خود، به جای اقیانوس،بر روی زمین فرود آمدند. در مارس 1965، فضانورد الکسی لئونف(Alexei A. Leonov) با قدم گذاشتن در محفظه بادی که به "وسخود2" وصل می شد اولین انسانی بود که در فضا راه رفت. به دلیل نقص فنی که در سیستم کنترل پرواز اتوماتیک کپسول پیش آمد لئونف و پاول بلیایف (Pavel I. Belyayev) ناچار به فرود با سیستم غیراتوماتیک شدند. فرود در منطقه آماده سازی شده انجام نشد و آنها در یک جنگل دور افتاده فرود آمدند. آنها تا روز بعد که گروه نجات از راه رسید، با گرگهای گرسنه دست و پنجه نرم کردند. اولین فضانورد امریکایی که در فضا راه رفت ادوارد وایت در تاریخ 3 ژوئن 1965 عکس از ناسا نخستین ماموریت با سرنشین "جمینی" یعنی "جمینی3" در23 مارس 1965 آغاز شد. فضانوردان "گریسام" و جان یانگ (John W. Young) با مانور راکت های کپسول مسیر آن را به سمت فضا تغییر دادند. با ماموریت "جمینی4" که در تاریخ 3 ژوئن 1965 آغاز شد کمک خلبان ادوارد وایت (Edward H. White II) به عنوان اولین امریکایی که در فضا راه رفت شناخته شد. فضانوردی که در "جمینی5" بود و در تاریخ 21 آگوست 1965 ارسال شد، مدت 8 روز را در فضا سپری نمود. این رکورد با استفاده از سلول های سوخت برای تامین الکتریسیته به دست آمد. "جمینی6" از ابتدا با هدف اتصال به یک راکت "اجنا" که چند ساعت زودتر به فضا ارسال شود، برنامه ریزی شده بود. پس از آنکه راکت بدون سرنشین "اجنا" به دلیل نقص فنی از بین رفت، ناسا "جمینی6" را در ماموریت 14 روزه "جمینی7" به کار گرفت. "جمینی7" طبق برنامه در 4 دسامبر 1965، و " جمینی 6" یازده روز بعد به فضا ارسال شدند. "شیرا" و توماس استفورد (Thomas P. Stafford) فضاپیمای خود را تا فاصله 30 سانتیمتری "جمینی7" نزدیک بردند. سرنشینان " جمینی7" فرانک بورمن (Frank Borman) و جیمز لاول (James A. Lovell) بودند. آنها در فضاپیماهای خود ساعتها بدون جدا شدن فضاپیما ها از یکدیگر به دور زمین حرکت کردند. در 16 مارس 1966، "جمینی8 " با اتصال به راکت "اجنا" در فضا نخستین اتصال در فضا را انجام داد. البته فضاپیما به طور ناگهانی دچار نقص فنی شد ولی دو فضانورد آن "نیل آرمسترانگ" و دیوید اسکات (David R. Scott) موفق شدند که کنترل فضاپیما را در دست بگیرند و به طور اضطراری در اقیانوس آرام فرود آمدند. در چهار ماموریت آخر "جمینی"، آزمایشات نهایی برای اتصال در فضا و ماموریت خارج از فضاپیما (EVA) صورت گرفت. در این ماموریت ها، فضانوردان و کنترل کنندگان پرواز تجارب بسیاری نیز در خصوص مواجه شدن با چالش های سفر به ماه، کسب کردند. Oberg, James. "Space exploration." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc. http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar522550. ترجمه: لنا سجادیفر

ونوس، جواهری در آسمان ترجمه: لنا سجادیفر ---------------------------------------------------------------------- ونوس (ناهید یا زهره) به دلیل تشابه اندازه، جرم، چگالی و حجم به خواهر دوقلوی زمین شهرت گرفته است. قطر این سیاره در حدود 12.100 کیلومتر و تقریبا 644 کیلومتر کمتر از قطر زمین می باشد. هیچ سیاره ای به اندازه ونوس به زمین نزدیک نمی شود. در نزدیکترین حالت، فاصله ونوس از زمین حدود 38.2 میلیون کیلومتر است. این تصویر به کمک ارسال امواج رادار به این سیاره تهیه شده و رنگها بر اساس تصاویریست که کاوشگرهای فرود آمده بر سطح ونوس تهیه نموده اند. عکس از ناسا از منظر ساکنین زمین، ونوس از هر سیاره و حتی ستاره دیگری درخشان تر است. در زمانهای مشخصی از سال، ونوس اولین سیاره یا ستاره ایست که در هنگام غروب در قسمت غربی آسمان مشاهده می شود. در زمانهای دیگر، ونوس آخرین سیاره یا ستاره ایست که پس از طلوع آفتاب در قسمت شرقی آسمان وجود دارد. هنگامیکه ونوس در آستانه درخشانترین فاز خود است، در نور روز نیز قابل مشاهده می باشد. ستاره شناسان دوران باستان، جرمی را که به هنگام روز مشاهده می کردند، فسفر (به معنای جسم تابنده) و جرمی را که به هنگام غروب در آسمان می دیدند، هسپروس (Hesperus) به معنای ستاره شامگاهی، نامگذاری کرده بودند. بعدها آنها فهمیدند که این دو جرم در واقع یک سیاره است و آن را به افتخار الهه عشق و زیبایی ونوس نامیدند. مدار ونوس دومین سیاره از منظومه شمسی است که میانگین فاصله آن تا خورشید 108.2 میلیون کیلومتر می باشد. به منظور قیاس، لازم به ذکر است که فاصله زمین، سومین سیاره منظومه از خورشید 150 میلیون کیلومتر و فاصله عطارد، نخستین سیاره منظومه از خورشید 57.9 میلیون کیلومتر می باشد. سیاره ونوس تقریبا در یک مدار دایره شکل به دور خورشید در گردش است. دورترین فاصله این سیاره از خورشید 108.9 میلیون کیلومتر و کمترین فاصله آن 107.5 میلیون کیلومتر می باشد. مدار بقیه سیارات منظومه شمسی بیضی شکل است. یک سال در ونوس معادل 225 روز زمینی می باشد. فاز هنگام رصد ونوس به کمک تلسکوپ تغییراتی در شکل و اندازه آن مشاهده می شود. این تغییرات آشکار را که شبیه تغییرات ظاهری ماه است، فاز می نامند. این تغییرات به این دلیل است که در زمانهای مختلف، قسمتهای روشن سیاره که از زمین دیده می شوند متفاوت می باشند. از آنجائیکه زمین و ونوس هر دو به دور خورشید در گردشند، هر 584 روز یکبار ونوس در گوشه ای از خورشید مشاهده می شود. در این هنگام تقریبا همه قسمتهای روشن سیاره قابل رویت است. با حرکت ونوس به دور خورشید و به سمت زمین، قسمتهای روشن آن کمتر و سایز سیاره بزرگتر به نظر می رسد. پس از گذشت تقریبا 221 روز، تنها نیمی از سیاره قابل رویت است. پس از 71 روز دیگر، ونوس به سمتی از خورشید که زمین نیز در آنجا قرار می گیرد، نزدیک می شود و تنها هلال باریکی از آن قابل رویت خواهد بود. هنگام حرکت ونوس به سمت زمین، این سیاره نزدیک غروب دیده می شود و هنگام عبور این سیاره پس از زمین، صبح زود مشاهده می گردد. گردش سیاره در حالیکه ونوس به دور خورشید در حرکت است، به آرامی حول محور طولی خود نیز گردش می کند. محور طولی ونوس عمود بر صفحه گردش مداری سیاره نیست بلکه نسبت به آن زاویه ای حدود 178 درجه دارد. بر خلاف زمین، ونوس در جهت گردش خود به دور خورشید، حول محور طولی خود نمی چرخد بلکه بر خلاف آن در حرکت است. از منظر بیننده ای که بر روی ونوس است، خورشید از غرب طلوع و از شرق غروب می کند. هر دور وضعی و به عبارتی هر یک روز در این سیاره معادل 243 روز زمینی طول می کشد و از یکسال آن که معادل 225 روز زمینی می باشد، طولانی تر است. سطح و جو گرچه ونوس خواهر دوقلوی زمین است اما شرایط سطح آن با زمین تفاوت های بسیار زیادی دارد. سیاره شناسان مشکلات زیادی برای شناسایی شرایط سطح این سیاره داشتند به این دلیل که جو ونوس همیشه با لایه ای بسیار ضخیم از ابر اسید سولفوریک پوشیده شده است. آنها برای شناخت این سیاره از رادار، تجهیزات رادیویی ستاره شناسی و کاوشگرهای فضایی استفاده می کنند. تا همین اواخر، بیشتر دانش سیاره شناسان از ونوس توسط رادارهای مشاهده گر زمینی، کاوشگر ونرای (Venera) جماهیر شوروی و کاوشگر پایونیر (Pioneer) ایالات متحده به دست آمده بود. در سال 1990، کاوشگر ماژلان (Magellan) ایالات متحده گردش خود به دور ونوس را آغاز کرد و توسط رادار از سطح این سیاره نقشه هایی تهیه نمود. ابر ضخیمی از اسید سولفوریک ونوس را احاطه کرده است. عکس از ناسا سطح ونوس بسیار داغ و بسیار خشک است. به دلیل دمای بسیار زیاد وجود آب مایع در سطح آن غیر ممکن است. سطح این سیاره پوشیده از منطقه های گوناگونی شامل سطوح مسطح، کوهستان، دره و شیار است. حدود 65 درصد از سیاره را دشتهای صاف و مسطح پوشانده است. در این دشتها هزاران دهانه آتشفشان با قطرهای مختلف از 8/0 تا 240 کیلومتر وجود دارد. شش منطقه کوهستانی 35 درصد از سطح سیاره را به خود اختصاص داده اند. ارتفاع یکی از این کوهستانها به نام مکسول (Maxwell) که در منطقه ایشتار ترا (Ishtar Terra) قرار گرفته است 3/11 کیلومتر و طول آن حدود 870 کیلومتر می باشد. این مرتفع ترین منطقه بر روی ونوس است. در منطقه ای به نام بتا رژیو (Beta Regio) دره ای به عمق 1 کیلومتر وجود دارد. چاله هایی نیز در سطح ونوس به دلیل برخورد سنگ های آسمانی با سیاره وجود دارند. ماه، مریخ و عطارد با چنین چاله هایی پوشیده شده اند ولی تعداد چاله ها بر روی ونوس به طور قابل توجهی اندک است. از کمیاب بودن این چاله ها بر روی ونوس، سیاره شناسان چنین استنتاج نموده اند که عمر سطح فعلی سیاره ونوس کمتر از 1 بیلیون سال است. چاله ای برخوردی در ونوس به عرض 37 کیلومتر. این تصویر رایانه ای به کمک اطلاعات ارائه شده توسط ماژلان، تهیه شده است. عکس از ناسا مناطقی بر روی ونوس وجود دارند که به هیچ چیز بر روی زمین شبیه نیست. برای مثال تاجهایی حلقه مانند با قطرهای مختلف (بین 155 تا580 کیلومتر) که دانشمندان تصور می کنند این تاجها در اثر خروج مواد مذاب از دل این سیاره شکل می گیرند. همچنین در ونوس مناطقی وجود دارد که در آنجا شیارها و لبه هایی در جهات مختلف به وجود آمده اند. جو ونوس از بقیه سیارات منظومه شمسی سنگین تر است. به طور عمده این جو شامل دی اکسید کربن، مقدار کمی نیتروژن و بخار آب می باشد. مقادیر بسیار اندکی آرگون، مونوکسید کربن، نئون و دی اکسید سولفور نیز در آن ردیابی شده است. فشار جوی در ونوس 9.122 کیلو پاسکال تخمین زده می شود. این مقدار 90برابر فشار جوی در زمین (معادل 101 کیلو پاسکال) است. دما دمای لایه های بالایی جو ونوس به طور میانگین 13 درجه سانتیگراد می باشد، در حالیکه دمای سطح این سیاره به 465 درجه سانتیگراد می رسد. ونوس داغ ترین سیاره منظومه شمسی و داغ تر از اغلب کوره ها است. گیاهان و جانداران زمینی به دلیل دمای بسیار زیاد ونوس نمی توانند به حیات در این سیاره ادامه دهند. دانشمندان هنوز هیچ گونه ای از حیات را بر روی این سیاره کشف ننموده و تردید دارند که نوعی از آن در آینده پیدا شود. بیشتر دانشمندان بر این باورند که دمای شدید سطح ونوس به دلیل تاثیرات پدیده گلخانه ایست. یک گلخانه به پرتوهای پر انرژی خورشید اجازه ورود می دهد ولی از خروج گرما جلوگیری می کند. ابرهای ضخیم و اتمسفر غلیظ ونوس نیز به همین شکل عمل می کنند. پرتوهای تابناک خورشید به درون جو سیاره راه پیدا می کنند اما انبوه قطرات بسیار ریز اسید سولفوریک و مقادیر زیاد دی اکسید کربن در ابرهای ونوس، به نظر مانند تله ای، بیشتر انرژی خورشید را در سطح سیاره محبوس کرده اند. جرم و چگالی جرم ونوس تقریبا چهار پنجم جرم زمین است. نیروی گرانش آن کمی از گرانش زمین کمتر می باشد از این رو جرمی معادل 100 پوند بر روی زمین، حدود 88 پوند بر روی ونوس وزن خواهد داشت. چگالی ونوس نیز اندکی از چگالی زمین کمتر است. پروازهایی به ونوس ونوس نخستین سیاره ای بود که توسط یک فضاپیمای در حال عبور مورد مشاهده قرار گرفت. فضاپیمای بدون سرنشین مارینر 2 ایالات متحده در 14 دسامبر 1962 از فاصله 34.760 کیلومتری این سیاره عبور نموده و موفق به اندازه گیری شرایط مختلف سطح و اطراف سیاره گردید. برای مثال به کمک تجهیزات خاصی که در فضاپیما وجود داشت، دمای شدید سیاره اندازه گیری شد. مارینر 10 دو فضاپیمای بدون سرنشین شوروی نیز در سال 1966به کاوش در ونوس پرداختند. ونرا 2 (Venera 2) در 27 فوریه از 24.000 کیلومتری ونوس عبور کرد و ونرا 3 (Venera 3) در اول مارس با اتمام ماموریت خود به درون سیاره سقوط نمود. در اکتبر 1967، از دو کشور ایالات متحده و شوروی فضاپیماهایی به ونوس ارسال شد. ونرا 4، فضاپیمای شوروی، کپسول تجهیزات را توسط پاراشوت به داخل جو سیاره انداخت. مارینر 5، فضاپیمای ایالات متحده، از 3.990 کیلومتری سیاره عبور نمود. این فضاپیما میدان مغناطیسی شناسایی ننمود. هر دو فضاپیما وجود مقادیر زیادی دی اکسید کربن در جو سیاره را گزارش کردند. در 15 دسامبر 1970، ونرا 7 ، فضاپیمای شوروی، بر روی ونوس فرود آمد. در 5 فوریه 1974، ایالات متحده کاوشگر سیاره ای خود، مارینر 10 را به نزدیکی این سیاره فرستاد. این کاوشگر برای نخستین بار تصاویری که در فاصله نزدیک از ونوس تهیه نمود را به زمین ارسال کرد. در 22 اکتبر 1975، فضاپیمای بدون سرنشین شوروی به نام ونرا 9 بر روی ونوس فرود آمده و اولین تصاویر از سطح سیاره را تهیه نمود. سه روز بعد فضاپیمای بعدی شوروی یعنی ونرا 10 به ونوس رسید. این فضاپیما تصاویری از سطح ونوس تهیه کرد، فشار جوی سیاره را اندازه گیری نمود و ترکیب بندی سنگ های سطح سیاره را مشخص کرد. چهار فضاپیمای بدون سرنشین در دسامبر سال 1978، به ونوس رسیدند. فضاپیمای ایالات متحده به نام پایونیر ونوس 1 (Pioneer Venus 1) گردش خود به دور ونوس را در 4 دسامبر آغاز کرد. این فضاپیما تصاویر راداری از ونوس را برای ما ارسال نمود، از سطح سیاره نقشه ای تهیه کرد و دمای ابرهای بالای سیاره را اندازه گرفت. در نهم دسامبر، پایونیر ونوس 2 وارد جو ونوس شده و چگالی و ترکیب بندی شیمیایی آن را اندازه گیری کرد. در 21 دسامبر، ونرا 12، فضاپیمای شوروی، در این سیاره فرود آمد. چهار روز بعد ونرا 11 نیز به ورنا 12 پیوست. هر دوی آنها اطلاعاتی در مورد لایه های پائینی جو ونوس ارسال نمودند. دو فضاپیمای دیگر نیز از شوروی در سال 1982 بر سطح ونوس فرود آمدند. ونرا 13، در 14 مارس و ونرا 14، در پنجم همان ماه. هر دوی آنها ضمن ارسال تصاویر به دست آمده، به آنالیز نمونه های خاک این سیاره نیز پرداختند. در اوایل اکتبر 1983، دو فضاپیمای دیگر شوروی به کمک رادار از قسمتهای شمالی ونوس نقشه برداری کردند. ونرا 15 و ونرا 16 کار نقشه برداری خود را در سال 1984 به اتمام رساندند. هر دوی آنها تصاویر شفاف و واضحی از سطح ونوس تهیه کردند. فضاپیمای ماژلان ایالات متحده گردش خود به دور سیاره را در 10 آگوست 1990 آغاز نمود. در تصاویر راداری به دست آمده توسط ماژلان، اجرام یا بخش هایی به وسعت 100 متر قابل تفکیک می باشند. جدول آماری ونوس جرم (کیلوگرم) 4.869e+24 جرم (زمین =1) .81476 شعاع استوایی 6,051.8 شعاع استوایی (زمین =1) .94886

منبع:www.iranika.i

سلاح تازه اي كه ساخت آن بسيار ساده و تأثير آن كاملاً گسترده است ، نگراني هايي را براي دانشمندان و دولتمردان بوجود آورده است . به نوشته هفته نامه علمي نيوساينتيست اين سلاح مؤثر « بمب الكترو مغناطيسي » نام دارد كه اساس و عصاره آنها چيزي نيست جز يك پرتو شديد و آني از موجهاي راديويي يا مايكروويو كه قادر است همه مدارهاي الكتريكي را كه در سر راهش قرار گيرد ، نابود سازد . در دوراني كه بافت و ساخت تمامي جوامع تا حدود بسيار زيادي به دستاوردهاي علمي از نوع الكترونيكي وابسته است و همه امور از تجهيزات بيمارستانها تا شبكه هاي مخابراتي و از رايانه هاي بانكها و مؤسسات بزرگ مالي يا نظامي تا دستگاههاي نظارت و مراقبت ، نحوه كار ماشينها و ادوات صنعتي همگي متكي به ساختارهاي الكترونيك هستند ، كاربرد بمبهاي الكترو مغناطيس مي تواند سبب فلج شدن روند زندگي در مناطق بزرگ مسكوني شود . به اعتقاد برخي كارشناسان به نظر مي رسد كشورهاي پيشرفته پيشاپيش چنين سلاحي را تكميل كرده اند و حتي برخي بر اين باورند كه ناتو در جريان جنگ عليه صربستان از اين قبيل بمبها براي تخريب دستگاههاي رادار صربها بهره گرفته است . توجه به بمبهاي الكترو مغناطيس حدود نيم قرن قبل مطرح شد . متخصصان در آن هنگام به اين نكته توجه كردند كه اگر بمبي هسته اي منفجر شود ، امواج الكترومغناطيسي كه در اثر انفجار پديد مي آيد تمامي مدارهاي الكترونيك را نابود مي سازد . اما مسئله اين بود كه به چه ترتيب بتوان موج انفجار را ايجاد كرد بدون آنكه نياز به انجام يك انفجار هسته اي باشد ؟ دانشمندان مي دانستند كه كليد حل اين مسئله در ايجاد پالسهاي ( تپ هاي ) الكتريكي كه با عمر بسيار كوتاه و قدرت زياد نهفته است . اگر اينگونه پالسها به درون يك آنتن فرستنده تغذيه شوند ، امواج الكترومغناطيس قدرتمندي در فركانسهاي ( بسامد ) مختلف از آنتن بيرون مي آيند ، هر چه فركانس موج بالاتر باشد ، امكان تأثيرگذاري آن بر مدارهاي الكترونيك دستگاهها بيشتر خواهد شد . بزودي اين نكته روشن شد كه مناسب ترين امواج الكترومغناطيس براي ساخت بمبهاي الكترومغناطيس امواج با فركانس در حدود گيگا هرتز است . اين نوع امواج قادرند به درون انواع دستگاههاي الكترونيك نفوذ كنند و آنها را از كار بيندازند . براي توليد امواج با فركانس گيگاهرتز نياز به توليد پالسهاي الكترونيكي بود كه تنها 100 پيكو ثانيه تدوام پيدا كنند . يك شيوه توليد اين نوع پالسها استفاده از دستگاهي به نام « مولد ژنراتور ماركس » بود . اين دستگاه عمدتاً متشكل است از مجموعه بزرگي از خازنها كه يكي پس از ديگري تخليه مي شوند و نوعي جريان الكتريكي موجي شكل بوجود مي آورند . با گذراندن اين جريان از درون مجموعه اي از كليدهاي بسيار سريع مي توان پالسهايي با دوره زماني 300 پيكوثانيه توليد كرد . با عبور دادن اين پالسها از درون يك آنتن ، امواج الكترومغناطيسي بسيار قوي توليد مي شود . مولدهاي ماركس سنگين هستند اما مي توانند پشت سرهم روشن شوند تا يك سلسله پالسهاي قدرتمند را به صورت متوالي توليد كنند . اين نوع مولدها هم اكنون در قلب يك برنامه تحقيقاتي قرار دارند كه بوسيله نيروي هوايي آمريكا كانزاس در دست اجراست . هدف اين برنامه جاي دادن مولدهاي ماركس روي هواپيماهاي بدون خلبان يا در درون بمبها و موشكهاست تا از اين طريق نوعي « ميدان مين الكترومغناطيس » براي مقابله با دشمن ايجاد شود . اگر هواپيما يا موشك دشمن از درون اين ميدان مين الكترومغناطيس عبور كند ، بلافاصله نابود خواهد شد . اگر لازم باشد تنها يك انفجار عظيم به انجام رسد ، به دستگاهي نياز است كه بتواند يك پالس الكترونيكي بسيار قدرتمند را بوجود آورد ؛ اين كار را مي توان با استفاده از مواد منفجره متعارف نظير « تي . ان . تي » انجام داد . دستگاهي كه اين عمل را به انجام مي رساند ، « متراكم كننده شار » نام دارد . در اين دستگاه از انفجار اوليه يك ماده منفجره متعارف براي فشرده كردن يك جريان الكتريكي و ميدان الكترومغناطيسي توليد شده بوسيله آن استفاده مي شود. زماني كه اين جريان فشرده شد ، به درون يك آنتن فرستاده مي شود و يك موج الكترومغناطيس بسيار قدرتمند از آنتن بيرون مي آيد . نيوساينتيست مي افزايد : طرح تكميل دستگاههاي متراكم كننده شار از سوي نيروي هوايي آمريكا در ايالت نيو مكزيكو در دست تكميل است . از جمله طرحهايي كه براي كاربرد اين دستگاه در نظر گرفته شده ، جاي دادن آنها در بمبهايي است كه از هواپيما به پايين پرتاب مي شود و نصب آنها در موشكهاي هوا به هواست . امتياز بزرگ بمبهاي الكترومغناطيس در دو نكته است : نخست آنكه اين بمبها مستقيماً جان انسانها را به خطر نمي اندازد و تنها بر دستگاههاي الكترونيك اثر مي گذارد ؛ و نكته دوم آنكه ساخت آنها بسيار ساده است . بمبهاي الكترومغناطيس در صورتي مي توانند بالاترين خسارت را وارد آورند كه فركانس امواجشان با فركانس دستگاههايي كه به آنها وارد مي شوند يكسان باشد . بنابراين براي ايجاد مصونيت در دستگاههاي الكترونيكي كه در مراكز حساس كار مي كنند ، مي توان طراحي مدارها را به گونه اي انجام داد كه اولاً ميان بخشهاي مختلف ، سپرهاي محافظتي موجود باشد و ثانياً در ورودي اين قبيل دستگاهها بايد صافيها و سنجنده هايي را قرار داد كه بتواند علامتهاي مورد نياز و امواج حاصل از انفجار را تشخيص دهند و مانع ورود اين قبيل امواج شوند . منبع : ( www . sciencedaily . com )

مادون در لغت به معناي زير دست و قرمز به معناي هر چه به رنگ خون باشد، است. پس ميتوان گفت كه مادون قرمز اشعه بسيار ريز و قرمز رنگ است. اطلاعات اوليه كشف هرسل اولن گام در ايجاد پديده‌اي كه ما آن را طيف الكترومغناطيسي ميناميم. نور مرئي و پرتوهاي مادون قرمز دو نمونه اشكال فراواني از انرژي هستند كه توسط تمام اجسام موجود در زمين و اجرام آسماني تابانده ميشوند. مادون قرمز در طيف الكترومغناطيسي داراي محدوده طول موجي بين 0.78 تا 1000 ميكرو متر است. تنها با مطالعه اين تشعشعات است كه ميتوانيم اجرام آسماني را تشخيص و تميز دهيم و تصويري كامل از چگونگي ايجاد جهان و تغييرات آن بدست آوريم. در سال 1800 سر ويليام هرشل يك نمونه نامرئي از تشعشعات را كشف كرد كه اين نمونه دقيقا زير بخش قرمز طيف مرئي قرار داشت. او اين شكل از تشعشعات را مادون قرمز ناميد. سير تحولي و رشد Greathouse و همكارانش طي مطالعه‌اي تاثير ليزر مادون قرمز را به انتقال عصبي ، عصب راديال بررسي كردند. زمان تاخير ، دامنه پتانسيل عمل و دما ، متغيرهاي مورد آزمايش مشاهده نشد.Lynn Snyder و همكارانش اثر ليزر كم توان هليوم - نئون را بر زمان تاخير شاخه حسي عصب راديال در دو گروه ليزر و پلاسبو بررسي نمودند و مشاهده كردند كه در گروه ليزر ، افزايش معني دارا در زمان تاخير حسي پس از بكارگيري ليزر ايجاد گرديده است. Bas Ford و همكارانش طي مطالعه‌اي اثر ليزر كم توان هليوم - نئون را بر شاخه حسي اعصاب راديال و مدين بررسي كردند. هيچ اختلاف معني داري در دامنه پتانسيل عمل ، زمان تاخير و دما ساعد بعد از بكارگيري ليزر مشاهده نشد.Baxter و همكارانش افزايش معني دار در زمان تاخير عصب مدين بعد از بكارگيري ليزر گرارش كردند. Low و همكارانش كاهش دما را به دنبال تابش ليزر كم توان مادون قرمز ديدند. نتايج اشعه مادون قرمز گرمايي كه ما از خورشيد يا از يك محيط گرم احساس ميكنيم، همان تشعشعات مادون قرمز يا به عبارتي انرژي گرمايي است. حتي اجسامي ‌كه فكر ميكنيم خيلي سرد هستند، نيز از خود انرژي گرمايي منتشر ميسازند (يخ و بدن انسان). سنجش و ارزيابي انرژي مادون قرمز ساطع شده از اجرام نجومي ‌به علت اينكه بيشترين جذب را در اتمسفر زمين دارند مشكل است. بنابراين بيشتر ستاره شناسان براي مطالعه انتشار گرما از اين اجرام از تلسكوپهاي فضايي استفاده ميكنند. مادون قرمز در نجوم تلسكوپها و آشكارسازهايي كه توسط ستاره شناسان مورد استفاده قرار ميگيرند نيز از خودشان انرژي گرمايي منتشر ميسازند. بنابراين براي به حداقل رساندن اين تاثيرات نامطلوب و براي اينكه بتوان حتي تشعشعات ضعيف آسماني را هم آشكار ساخت، اخترشناسان معمولا تلسكوپها و تجهيزات خود را به درجه حرارتي نزديك به 450?F ، يعني درجه حرارتي حدود صفر مطلق ، ميرسانند. مثلا در يك ناحيه پرستاره ، نقاطي كه توسط نور مرئي قابل رويت نيستند، با استفاده از تشعشعات مادون قرمز بخوبي نشان داده ميشود. همچنين مادون قرمز ميتواند چند كانون داغ و متراكم را همره با ابرهايي از گاز و غبار نشان دهد. اين كانونها شامل مناطق پرستاره‌اي هستند كه در واقع ميتوان آنها را محل تولد ستاره‌اي جديد دانست. با وجود اين ابرها ، رويت ستاره‌هاي جديد با استفاده از نور مرئي به سختي امكانپذير است. اما انتشار گرما باعث آشكار شدن آنها در تصاوير مادون قرمز ميشود. اختر شناسان با استفاده از طول موجهاي بلند مادون قرمز ميتوانند به مطالعه توزيع غبار در مراكزي كه محل شكل گيري ستاره‌ها هستند، بپردازند. با استفاده از طول موجهاي كوتاه ميتوان شكافي در ميان گازها و غبارهاي تيره و تاريك ايجاد كرد تا بتوان نحوه شكل گيري ستاره‌هاي جديد را مورد مطالعه قرار داد. فضاي بين ستاره‌اي در كهكشان راه شيري ما نيز از توده‌هاي عظيم گاز و غبار تشكيل شده است. اين فضاهاي بين ستاره‌اي يا از انفجارهاي شديد نواخترها ناشي شده‌اند و يا از متلاشي شدن تدريجي لايه‌هاي خارجي ستاره‌هايي جديد از آن شكل ميگيرند. ابرهاي بين ستاره‌اي كه حاوي گاز و غبار هستند، در طول موجهاي بلند مادون قرمز خيلي بهتر آشكار ميشوند (100 برابر بيشتر از نور مرئي). اخترشناسان براي ديدن ستاره‌هاي جديد كه توسط اين ابرها احاطه شده‌اند، معمولا از طول موجهاي كوتاه مادون قرمز براي نفوذ در ابرهاي تاريك استفاده ميكنند. اخترشناسان با استفاده از اطلاعات بدست آمده از ماهوارهاي نجومي ‌مجهز به مادون قرمز صفحات ديسك مانندي از غبار را كشف كردند كه اطراف ستاره‌ها را احاطه كرده‌اند. اين صفحات احتمالا حاوي مواد خامي ‌هستند كه تشكيل دهنده منظومه‌هاي شمسي هستند. وجود آنها خود گوياي اين است كه سياره‌ها در حال گردش حول ستاره‌ها هستند. مادون قرمز در پزشكي اگر نگاه دقيق و علمي ‌به يك طيف الكترومغناطيسي بيندازيم، ميبينيم كه از يك طرف طيف تا سوي ديگر آن ، انواع تشعشعات و پرتوها بر اساس طول موج و فركانس‌هاي مختلف قرار دارند، از آن جمله ميتوان به تشعشعات گاما ، اشعه ايكس ، ماوراي بنفش ، نور مرئي ، مادون قرمز و امواج راديويي اشاره كرد. هر كدام از اين پرتوها و تشعشعات همگام با پيشرفت بشر ، به نوبه خود چالش‌هايي را در زمينه‌هاي علمي ‌پديد آورده‌اند كه در اينجا علاوه بر كاربرد مادون قرمز در شاخه ستاره شناسي ، اشاره‌اي به كارآيي چشمگيري اين پرتو در رشته پزشكي خواهيم داشت. كاربرد درماني مادون قرمز بكار بردن گرما يكي از متداولترين روشهاي درمان فيزيكي است. از موارد استعمال درماني مادون قرمز موارد زير را ميتوان ذكر كرد. تسكين درد با وجود حرارت ملايم ، كاهش درد به احتمال زياد بواسطه اثر تسكيني بر روي پايانه‌هاي عصبي ، حسي ، سطحي است. همچنين به علت بالا رفتن جريان خون و متعاقب آن متفرق ساختن متابوليتها و مواد دردزاي تجمع در بافتها ، درد كاهش مييابد. استراحت ماهيچه تابش اين اشعه راه مناسبي براي درمان اسپاسم و دستيابي به استراحت عضلاني ميباشد. افزايش خون رساني در درمان زخمهاي سطحي و عفونتهاي پوستي ، براي اينكه فرآيند ترميم به خوبي انجام گيرد، بايد به مقدار كافي خون به ناحيه مورد نظر برسد و در صورت وجود عفونت نيز افزايش گردش خون سبب افزايش تعداد گلبولهاي سفيد و كمك به نابودي باكتريها ميكند. از اين پرتو ميتوان براي درمان مفصل آرتوريتي و ضايعات التهابي نيز استفاده كرد. كاربرد تشخيصي مادون قرمز از مهمترين كابردهاي تشخيصي آن ميتوان توموگرافي را نام برد. اصطلاح ترموگرافي به عمل ثبت و تفسير تغييراتي كه در درجه حرارت سطح پوست بدن رخ ميدهد، اطلاق ميشود. تصوير حاصل از اين روش كه توموگرام ناميده ميشود، بخش الگوي حرارتي سطح بدن را نشان ميدهد. در توموگرافي ، آشكار ساز ، تشعشع حرارتي دريافت شده توسط دوربين را به يك سيگنال الكترونيكي تبديل ميكند و سپس آن را علاوه بر تقويت بيشتر ، پردازش ميكند تا اينكه يك صفحه كاتوديك مثل مونيتور تلويزيون آشكار شود. تصاوير بدست آمده به صورت سايه‌هاي خاكستري رنگ ميباشند، بدين معني كه سطوح سردتر به صورت سايه‌هاي خاكستري روشن ديده ميشوند و در نوع رنگي آن نيز نواحي گرم ، رنگ قرمز و نواحي سرد ، رنگ روشن خواهند داشت. درجه حرارت پوست بدن در نتيجه فرآيندهاي فيزيكي ، فيزيولوژيك طبيعي يا بيماري تغيير ميكند. از اين خاصيت تغيير گرمايي در عضوي خاص يا در سطح بدن براي آشكارسازي يك بيماري استفاده ميشود كه مهمترين آنها به قرار زير است. - بيماري پستان : وسيع ترين جنبه كاربردي توموگرافي در آشكار سازي سرطانهاي پستاني است. زيرا روشي كاملا مطمئن و بدون آزار است. از پرتوهاي يونيزان استفاده نميشود. روشي كاملا سريع ، راحت و ارزان است. به دليل بي ضرر بودن از قابليت تكراري بسيار زيادي برخوردار است. كاربرد ترموگرافي در مامائي چون جفت از فعاليت بيولوژيكي زيادي برخوردار است. درجه حرارت حاصله در اين محل بطور قابل ملاحظه‌اي از بافتهاي اطراف بيشتر است. پس ميتوان از توموگرافي براي تعيين محل جفت استفاده كرد. ضررهاي مادون قرمز از طرف ديگر خطرهايي نيز در استفاده از مادون قرمز وجود دارد كه ميتوان به سوختگي الكتريكي (در اثر اتصال بدن به مدارات الكتريكي دستگاه) سر درد ، توليد ضعيف در بيمار و آسيب به چشمها در اثر تابش مستقيم پرتو اشاره كرد. منبع : دانشنامه رشد

ما در آسمان ستاره هاي زيادي ميبينيم که برخي از آنها چشمک ميزنند. علت اين امر که اين ستاره ها چشمک ميزنند چيست؟

نور ستاره‌ها هنگام گذر از درون جو زمين دچار اعوجاج مي‌شود. همين اعوجاج است که باعث مي‌شود تا ستاره‌ها از ديد ما چشمک‌زن به نظر آيند. زماني که پرتوهاي نوري ستاره‌ها وارد تلسکوپ مي‌شود اين اعوجاج تشديد مي‌شود. سيستم اپتيک سازگار با کمک آينه‌اي قابل حرکت به تصحيح اين اعوجاجات مي‌پردازد. 

البته نظريه ي ديگري هم هست كه ميگويد اين امر به علت وجود گازهاي در فضا و اطراف ستارگان و مسير نوري آنهاست .

© کپی رایت توسط .:مقاله نت

در نيم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوري عمده بوديم، كه باعث پيشرفت هاي عظيم اقتصادي در كشورهاي سرمايه گذار و ايجاد فاصله شديد بين كشورهاي جهان شد. متأسفانه در كشور ما بدليل فقدان جرات علمي و عدم تصميم گيري بموقع ، به اين فرصتها پس از گذشت ساليان طلائي آن بها داده مي شد كه البته سودي هم براي ما به ارمغان نمي آورد، همچون فنآوري الكترونيك و كامپيوتر در دو سه دهه گذشته كه امروزه عليرغم توانائي دانشگاهي و داشتن تجهيزات آن، هيچگونه حضور تجاري در بازارهاي چند صد ميلياردي آن نداريم. فناوري نانو جديدترين اين فرصتها ست، كه كشور ما بايد براي حضور يا عدم حضور درآن خيلي سريع تصميم خود را اتخاذ كند.

علم و فناوري نانو ( نانو علم و نانو تكنولوژي) توانائي بدست گرفتن كنترل ماده در ابعاد نانومتري (ملكولي) و بهره برداري از خواص و پديده هاي اين بعد در مواد، ابزارها و سيستم هاي نوين است. اين تعريف ساده خود دربرگيرنده معاني زيادي است. به عنوان مثال فناوري نانو با طبيعت فرا رشته اي خود، در آينده در برگيرنده همه ي فناوريهاي امروزين خواهد بود و به جاي رقابت با فن آوري هاي موجود، مسير رشد آنها را در دست گرفته و آنها را به صورت « يك حرف از علم» يكپارچه خواهد كرد.

ميليونها سال است كه در طبيعت ساختارهاي بسيار پيچيده با ظرافت نانومتري ( ملكولي ) - مثل يك درخت يا يك ميكروب - ساخته مي شود. علم بشري اينك در آستانه چنگ اندازي به اين عرصه است، تا ساختارهائي بي نظير بسازد كه در طبيعت نيز يافت نمي شوند. فناوري نانو كاربردهاي را به منصه ظهور مي رساند كه بشر از انجام آن به كلي عاجز بوده است و پيامدهائي را در جامعه برجا مي گذارد كه بشر تصور آنها را هم نكرده است. به عنوان مثال:

o ساخت مواد بسيار سبك و محكم براي مصارف مرسوم يا نو

o ورشكستگي صنايع قديمي همچون فولاد با ورود تجاري مواد نو

o كاهش يافتن شديد تقاضا براي سوخت هاي فسيلي

o همه گير شدن ابر كامپيوترهاي بسيار قوي، كوچك و كم مصرف

o سلاحهاي سبك تر، كوچكتر، هوشمند تر، دوربردتر، ارزانتر و نامرئي تر براي رادار

o شناسائي فوري كليه خصوصيات ژنتيكي و اخلاقي و استعدادهاي ابتلا به بيماري

o ارسال دقيق دارو به آدرس هاي مورد نظر در بدن و افزايش طول عمر

o از بين بردن كامل عوامل خطرناك جنگ شيميائي و ميكروبي

o از بين بردن كامل ناچيز ترين آلاينده هاي شهري و صنعتي

o سطوح و لباسهاي هميشه تميز و هوشمند

o توليد انبوه مواد و ابزارهائي كه تا قبل از اين عملي و اقتصادي نبوده اند ،

o و بسياري از موارد غير قابل پيش بيني ديگر!

دكترDrexler در همايش جهاني نظام علمي در زمينه نانوتكنولوژي اظهار كرده است: "در جهان اطلاعات ، تكنولوژيهاي ديجيتالي كپي‌برداري را سريع، ارزان، كامل و عاري از هزينه‌بري يا پيچيدگي محتوايي نموده‌اند. حال اگر همين وضعيت در جهان ماده اتفاق بيافتد چه مي‌شود. هزينه توليد يك تن ‌تري بيت تراشه‌هاي RAM تقريبا" معادل با هزينه بري ناشي از توليد همان مقدار فولاد مي‌شود".

دكترSmalley رئيس هيئت تحقيقاتي دانشگاه رايس و كاشف Buckyballs مي‌گويد:

" نانوتكنولوژي روند زيانبار ناشي از انقلاب صنعتي را معكوس خواهد كرد". در مقدمه مقاله نانوتكنولوژي كه توسط آقايان Peterson و Pergamit در سال 1993 نگاشته شده چنين آمده است :

" تصور كنيد قادريد با نوشيدن دارو كه در آب ميوه مورد علاقه‌تان حل شده است سرطان را معالجه كنيد . يك ابر كامپيوتر را كه به اندازه يك سلول انسان است در نظر بگيريد. يك سفينه فضايي 4 نفره كه به دور مدار زمين مي‌گردد با هزينه‌اي در حدود يك خودروي خانوادگي تجسم كنيد" .

موارد فوق، فقط تعداد محدودي از محصولات انتظار رفته از نانوتكنولوژي هستند. انسان در معرض يك انقلاب اجتماعي تسريع شده و قدرتمند است كه ناشي از علم نانوتكنولوژي است. در آينده نزديك گروهي از دانشمندان قادر به ساخت اولين آدم آهني با مقياس نانومتري مي‌گردند كه قادر به همانندسازي است. طي چند سال با توليد پنج ميليارد تريليون نانوروبات ، تقريبا" تمامي فرايندهاي صنعتي و نيروي كار كنوني از رده خارج خواهند شد. كالاهاي مصرفي به وفور يافت‌شده ، ارزان، شيك و با دوام خواهند شد. دارو يك جهش سريع و كوانتومي را به جلو تجربه خواهد نمود. سفرهاي فضايي و همانندسازي امن و مقرون به صرفه خواهند شد. به اين دلايل و دلائلي ديگر، سبكهاي زندگي روزمره در جهان بطور زيربنايي متحول خواهد شد و الگوي رفتاري انسانها تحت‌الشعاع اين روند قرار خواهد گرفت.

سه فناوري تسخيركننده

از طرفي شايد بتوان گفت تسخيركنندگان علم و فناوري آينده در سه گروه فناوري اطلاعات، نانوفناوري و زيست فناوري خلاصه مي شوند.

قرارگيري مقادير و حجم زيادي از اطلاعات در فضائي كوچك از ابعاد هم گرائي نانوفناوري و فناوري اطلاعات مي باشد از طرفي در زيست فناوري و يا به عبارتي براي زيست شناسان قرار گيري حجم زيادي از اطلاعات در يك فضاي بسيار كوچك موضوعي بسيار آشنا مي باشد.

در كوچكترين سلول انساني همه اطلاعات مربوط به يك موجود زنده از قبيل رنگ مو، رشد استخوان و عصب ها وجود دارد. حتي در قسمت بسيار كوچكي از سلول به نام DNA كه شامل حدوداً پنجاه اتم مي باشد همه اين اطلاعات ذخيره مي گردد ( نه تنها سطح يا به عبارتي تعداد اتم ها بلكه نحوه قرار گرفتن اين زنجيره ها در ذخيره سازي اطلاعات زيستي اهميت دارد). شايد يكي از علل هم گرائي اين فناوري و فناوري اطلاعات وجود همين مسائل مشترك اين سه فناوري است.

ابزارهاي جديد براي كارهاي ظريف

اگر شما از دانشمندان علوم سطح بپرسيد كه چه پيشرفتهاي عمده دستگاهي باعث شده‌اند تا نانوتكنولوژي در خطوط مقدم تحقيقات علوم فيزيكي قرار گيرد، تقريبا" همه آنها به داستان ميكروسكوپ پروب اسكن‌كننده SPM (Scanning probe microscope SPM: در SPM يك پروب نانوسكوپي در ارتفاع ثابتي بر بالاي بستري از اتم‌ها حفظ مي‌شود. اين فاصله مي‌تواند آن‌قدر كم باشد كه الكترون‌هاي اتم‌هاي تيرك و سطح با هم تعامل داشته باشند. اين تعاملات مي‌تواند آن‌قدر قوي باشد، كه اتم‌ها از جا كنده شده و به جاي ديگري بروند.)

اشاره مي‌كنند. عليرغم تازه واردگي به عرصه تحليل دستگاهي، استفاده از ميكروسكوپي تونل‌زني اسكن‌كننده STM (Scanning tunneling microscope STM : وسيله‌اي براي تهيه تصوير از اتمهاي روي سطوح مواد، كه نقش مهمي در درك توپوگرافي و خواص الكتريكي مواد و رفتار قطعات ميكروالكترونيكي دارند. STM بر خلاف يك ميكروسكوپ نوري، براي تهيه تصوير نيروهاي الكتريكي را با يك پروب نازك‌شده به حد تيزي يك اتم آشكار مي‌كند. پروب سطح را جاروب كرده، بي‌نظمي‌هاي الكتريكي حاصل از پوسته‌هاي الكتروني يا ابرالكتروني پيرامون اتم‌ها را به كمك يك كامپيوتر به تصوير مبدل مي‌كند. به دليل يك اثر مكانيك كوانتومي موسوم به «تونل‌زني»، الكترون‌ها مي‌توانند به سادگي از تيرك به سطح و بالعكس بجهند. درجه وضوح تصاوير در حدود nm1 يا كمتر است. از STM مي‌توان براي جابجايي تك به تك اتم‌ها و تهيه نقشه‌هاي پروضوح از سطوح مادي استفاده كرد.) ، ميكروسكوپي نيروي اتمي (AFM) و ديگر تكنيكهاي مشتق‌شده از اين دو مورد اصلي در بسياري از آزمايشگاهها ، به دليل حجم زياد اطلاعاتي كه از مقياس نانومتر به دست مي دهند، متداول و حتي گريزناپذير شده است. ريچارد فينمن طي يك سخنراني در همايش جامعه فيزيك آمريكا در 1959 در مؤسسه تكنولوژي كاليفرنيا كه بعد در آنجا استاد فيزيك شد ايده‌هايي بنيادي در زمينه كوچك‌سازي نوشتجات، مدارها و ماشين‌ها ايراد كرد : " آنچه من مي‌خواهم به شما بگويم، مسئله دستكاري و كنترل اشياء در مقياس كوچك است. ترديدي وجود ندارد كه در نوك يك سوزن آنقدر جا هست كه بتوان تمام دايره‌‌المعارف بريتانيكا را جا داد." فينمن براي به تفكر واداشتن محققين و تاكيد نمودن بر عقيده‌اش مبني بر امكان فيزيكي چنين معجزه‌اي ، جايزه‌هايي 1000 دلاري براي اولين افرادي كه به اهداف مشخص شده اي در كوچك‌سازي كتابها و موتورهاي الكتريكي دست يابند تعيين كرد. فينمن تاكيد كرد : " من در حال خلق ضد جاذبه نيستم كه به فرض روزي اگر قوانين (فيزيك) آنچه ما مي‌پنداريم، نبودند عملي شود. من صحبت از چيزي مي‌كنم اگر قوانين آنچه ما مي‌پنداريم باشند، عملي خواهد بود. ما به آن دست پيدا نكرده‌ايم چون خيلي ساده هنوز درصدد انجام آن نبوده‌ايم."

وضعيت جهاني

از فناوري نانو به عنوان "رنسانس فناوري" و" روان كننده جريان سرمايه گذاري " ياد مي شود.ورود محصولات متكي بر اين فناوري جهشي بس عظيم در رفاه و كيفيت زندگي و توانائي هاي دفاعي و زيست محيطي به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائي هاي بزرگ اقتصادي خواهد شد . هم اكنون بخش هاي دولتي و خصوصي كشورهاي مختلف جهان شامل ژاپن ، آمريكا، اتحاديه اروپا، چين، هند، تايوان، كره جنوبي، استراليا، اسرائيل و روسيه در رقابتي تنگاتنگ بر سر كسب پيشتازي جهاني در لااقل يك حوزه از اين فناوري به سر ميبرند . هم اكنون روي هم رفته حدود 30 كشور دنيا در زمينه فناوري نانو داراي "برنامه ملي" يا درحال تدوين آن هستند، وطي پنچ سال گذشته بودجه تحقيق و توسعه در امر فناوري نانو را به 5/3 برابر افزايش داده اند. كشورهاي ژاپن و آمريكا نيز فناوري نانو را اولين اولويت كشور خود در زمينه فناوري اعلام كرده اند .

و امّا بطور كلي و خلاصه اينكه:

o نانوتكنولوژي چست؟

o نانوتكنولوژي مطالعه ذرات در مقياس اتمي براي كنترل آنهاست. هدف اصلي اكثر تحقيقات نانوتكنولوژي شكل‌دهي تركيبات جديد يا ايجاد تغييراتي در مواد موجود است. نانوتكنولوژي در الكترونيك، زيست‌شناسي، ژنتيك، هوانوردي و حتي در مطالعات انرژي بكار برده ميشود.

o چرا " Nano"؟

o nano كلمه‌اي يوناني به معني كوچك است و براي تعيين مقدار يك ميليارديم يا 9- 10 يك كميت استفاده مي‌شود. چون يك اتم تقريباً" 10 نانومتر است، اين اصلاح براي مطالعه عمومي روي ذرات اتمي و مولكولي بكاربرده ميشود.

o تفاوت بين نانوعلم و نانوتكنولوژي چيست؟

o نانو علم صرفا" تحقيق است ولي نانوتكنولوژي كاربرد تحقيقات براي حل مسائل و ساخت مواد جديد است.

o نانوتكنولوژي از كجا آمده است؟

o براي اولين بار ريچارد فينمن برنده جايزه نوبل فيزيك پتانسيل نانوعلم را در يك سخنراني تكان‌دهنده با نام " درپايين اتاقهاي زيادي وجود دارد"، مطرح كرد . فينمن اصرار داشت، كه دانشمندان ساخت وسائلي را،كه براي كار در مقياس اتمي لازم است، شروع كنند. اين موضوع مسكوت ماند، تا اينكه اريك دركسلر (دانشجوي تحصيلات تكميليMIT) نداي فينمن را شنيد و يك قالب‌كاري براي مطالعه "وسايلي كه توانايي حركت دادن اشياء مولكولي و مكان آنها را با دقت اتمي دارند" ايجاد كرد، كه در سپتامبر 1981 در مقاله‌اي با نام " پروتئين راهي براي توليدانبوه مولكولي ايجاد ميكند" آن را ارائه داد. دركسلر آن را با كتابي بنام " موتورهاي خلقت" دنبال كرد و توسعه مفهوم نانوتكنولوژي را همانند يك كوشش علمي ادامه داد. اولين نشانه هاي ثبت‌شده از اين مفهوم نانوتكنولوژي تغيير مكان دادن اشيا مولكولي، در سال 1989 بود، موقعي كه دانشمندي در مركز تحقيقات آلمادنIBM اتمهاي منفردگزنون را روي صفحه نيكل حركت داد، تا نام IBM را روي سطح نيكل نقش كند.

o آيا نانوتكنولوژي خيالي‌تر از علم است؟

o از موقعي كه اولين مقاله در دهه گذشته منتشر شد، از نانوتكنولوژي همانند چوبدست سحرآميزي براي ساخت كودكان طراح تا ماشينهاي توليد اكسيژن براي استعمار كره مريخ، تصور مي‌شد. هيجانات از واقعيات جلوتر بود، اما پيشرفت واقعي با مسائلي پيش‌پا افتاده شروع شد.چند سال پيش محققين در دانشگاههاي كاليفرنيا، رايس وMIT موفق به ساخت نانوذراتي شدند، كه به دانشمندان كمك مي‌كردند. تعدادي از اساتيد اين دانشگاهها شركتهايي تأسيس كردند، كه وسايل موردنياز براي تحقيقات مقياس نانو را مي‌ساختند. اكنون آنها به شدت دنبال حفاظت كارهايشان از طريق ثبت اختراع هستند، تا زمينه توليد فرايندهايشان را فراهم كنند. كاربردهاي علمي نانوعلم هنوز كم است. اما مقداري از توليدات اوليه اكنون وارد بازار مي‌شوند.

o كارهاي علمي انجام‌شده بوسيله نانوتكنولوژي چيست؟

o بيشترين كار علمي روي ايجاد تغييراتي در مواد شيميايي يا نقشه‌برداري از تركيبات زيستي، مانند DNA و سلولهاي سرطاني است. بعضي ازاولين محصولات تجاري، بهبود توليدات شيميايي كنوني يا روشهاي پزشكي است.
منبع :www.sharghian.com

نقل از: http://www.hupaa.com/Data/P00546.php

حامد تاج آبادی
کارشناس فيزيک دانشگاه صنعتی اميرکبير تهران
نقل از ماهنامه راه و ساختمان شماره 15

مقدمه
اين سوال که آيا پيش بينی زمين لرزه امکان پذير است يا خير به مدت بيش از يک قرن مورد بحث بوده است. گروهی به پاسخ مثبت اين سوال خوشبين هستند و گروهی ديگر بدبين. برای پايان دادن به اين جدال طولانی، تنها دو راه وجود دارد. راه اول اينکه گروه بدبينان بتوانند اثبات کنند پاسخ اين سوال منفی است. درست مثل اينکه در هندسه امکان تقسيم يک زاويه به سه قسمت مساوی غير ممکن است و يا در فيزيک قوانين انرژی بقا دارند. در اين صورت هيچ يک از افراد گروه خوش بينان ديگر تلاش نخواهد کرد که زلزله را پيش بينی کند و اين بحث با صلح و دوستی خاتمه می يابد. رسانه ها، راديو و تلويزيون، نهادهای رسمی و همه مردم کره زمين از اين پس يقين خواهند داشت که پيش بينی زلزله امکان ناپذير است و ديگر بازار شايعه پراکنی و حدس و گمان هم خريداری نخواهد داشت.
اما راه دوم اين است که گروه خوش بينان بتوانند نمونه ای واقعی از دستاورد خود را مثل ساخت نخستين هواپيما نشان دهند. در اين صورت گروه بدبينان کم کم ناپديد می شوند و ادعای خود را مبنی بر غيرممکن بودن پيش بينی زلزله به فراموشی می سپارند.
در اين مقاله، نويسنده تلاش می کند نشان دهد روش های نوينی وجود دارند که محققانی خوش بين و پرتلاش با آزمودن آنها و کسب نتايج درخشان در پيش بينی نسبتا موفق برخی از زلزله ها توانسته اند نشان دهند که رويای پيش بينی زمين لرزه در آستانه محقق شدن می باشد.

ابرزلزله چيست و آيا ارتباطی بين يک ابرزلزله و زمين لرزه وجود دارد؟

نظريه ابرهای زلزله يکی از نظريات جديد است که روشهای مشابه آنرا نخستين بار محققين چينی و ايتاليايی حدود 300 سال پيش برای پيش بينی زلزله به کار برده اند. اين روشهای قديمی با گذشت زمان و عدم وجود امکانات فنی برای توسعه بيشتر به دست فراموشی سپرده شد تا اينکه در سال 1990 به طور جدی توسط يک محقق چينی به نام ژونگائو شو (Zhonghao Shou) مورد توجه قرار گرفت.
مطابق اين نظريه، قبل از وقوع زلزله در نقطه ای که گسل زلزله خيز وجود دارد، بخارات و گازهای گرمی از زمين خارج می شوند که پس از سرد شدن به ابر تبديل می شوند. بر خلاف ابرهای معمولی که منشا آن فعل و انفعالات جوی است و علم هواشناسی به مطالعه رفتار آنها می پردازد، اين ابرها منشا هواشناسی ندارند و تشکيل آنها نشاندهنده فعاليت های گسل موجود در نقطه خروج گازهای گرم از زمين است. اين ابرها به طور ناگهانی و خطی شکل ايجاد می شوند و با ابرهای جوی که تدريجا و توده ای ايجاد می شوند تفاوت دارند. در واقع علم هواشناسی نمی تواند وجود چنين ابرهايی را توجيه کند.
شبيه سازی ابر زلزله بم با پشت سر هم قرار دادن تصاويرماهواره ای از اين نقطه در زمان خروج گازهای گرم گسل زمين در اين منطقه، به خوبی بيانگر حقيقت وجود ابرهای زلزله است.
با توجه به ويژگيهای اين ابرها که ابرزلزله نام گرفته اند، اگر بتوانيم در مورد مکان، حجم و زمان خروج گازهای گرم که با رسيدن به منطقه سرد به ابر بدل می شوند اطلاعات دقيقی بدست آوريم، اين امکان وجود دارد که بتوانيم سه عامل مهم در پيش بينی زلزله يعنی به ترتيب محل وقوع، شدت و زمان دقيق آنرا (با خطای علمی تعريف شده) تخمين بزنيم يا به بيان ديگر احتمال وقوع زلزله را پيش بينی کنيم.
بنا براين در مطالعه ابرهای زلزله، مساله اين نيست که خود گسل و فعاليت آن را از نزديک مطالعه کنيم بلکه هدف مطالعه اثر و نتيجه اين فعاليت است که ممکن است به صورت گاز از چندين ساعت گرفته تا حدود 103 روز قبل از وقوع زلزله رخ نمايی کند . طبيعی است اگر اطلاعات موثقی در اختيار داشته باشيم که نشان دهد بين اين ابر و زلزله ارتباط دقيقی وجود دارد می توانيم با پشتوانه علمی وقوع زلزله را پيش بينی کنيم و مثلا بگوئيم به احتمال 68% ممکن است بين 10 روز آينده در منطقه ای مثلثی شکل به مرکز تهران و مساحت معين، زلزله ای با قدرت حدود 7 ريشتر رخ دهد (يا دوزلزله با قدرت حدودی 5 ريشتر يا زلزله های خفيف تر اما با تعداد بيشتر).
اين پيش بينی می تواند کاملا علمی باشد و البته با جمله کاملا صحيح " امکان پيش بينی دقيق (يعنی 100%) زلزله وجود ندارد" نيز در تضاد نيست. تنها تفاوت در اين است که جمله اول ممکن است منجر به نجات جان مليونها نفرشود (با جدی گرفتن احتمال خطر و تلاش برای کسب راههای مقابله با خطرات حين و بعد از زلزله) اما جمله دوم هشداری در بر ندارد و حتی احتمال صحت جمله اول را نيز به طور غير مستقيم نفی می کند!

نظريه ابرهای زلزله و علل شکل گيری آنها در طول 14 سال گذشته توسط آقای شو که يک شيميدان بازنشسته می باشد مورد بررسی و مطالعات علمی جدی قرار گرفته است. او مبتکر نظريه پسابش (Theory Dehydration) است که علت ايجاد و فوران گازهای گرم و بخارات شيميايی حاصل از فعاليت درونی گسل ها را توضيح می دهد. وی زندگی خود را وقف تلاش برای بررسی ابرهای زلزله و شناسايی آنها به کمک تصاوير ماهواره های هواشناسی نموده و در اين راه با موفقيت چشمگيری نيز مواجه شده است. او بدون حمايت جدی سازمان يا دولتی خاص به بررسی تصاوير ماهواره های هواشناسی از نقاط مختلف زمين و تجزيه و تحليل ابرهای موجود در اين تصاوير می پردازد تا بتواند ابرهای زلزله را از ابرهای معمولی ديگر تشخيص دهد. نتايج فعاليت های او به طور مرتب از طريق سايت رسمی او منتشر می شود.
پس از شناسايی ابر زلزله، وی با استناد به تجربيات قبلی خود برای پيش بينی زلزله های ديگر و محاسبات علمی سعی می کند حدس بزند به کمک اين نتايج آيا قادر است موقعيت مکانی، بازه زمانی احتمال وقوع زمين لرزه و شدت حدودی آنرا پيش بينی کند يا خير. او يک دانشمند مستقل است و با گذشت 14 سال از فعاليت خود در اين زمينه توانسته است به دقتی در حدود 70 درصد در مورد پيش بينی هايی که انجام می دهد دست يابد.
نخستين مشاهده ابر زلزله توسط او در تاريخ 20 ژوئيه سال 1990 رخ داد. وی توانست يک ابرطولانی و خطی شکل را در ناحیه شمالغربی شهر محل سکونت خود در چين شناسايی کند. درست 18 ساعت بعد زلزله ای با قدرت 7.7 ريشتر در مرکز رودبار به وقوع پيوست که 370 هزار کشته و مجروح بر جای گذاشت. از آنجايی که قريب به مدت 300 روز، از تاريخ 31 می 1990(21 روز قبل از زلزله رودبار) تا 28 آوريل سال بعد، تنها زلزله ای که با قدرت بيش از 7 ريشتر و در جهت مذکور به قوع پيوسته بود زلزله رودبار بود، شو به اين اعتقاد رسيد که احتمالا ارتباطی بسيار قوی بين آن ابر زلزله و زمين لرزه رودبار وجود داشته است. سپس وی تلاش نمود تا به برسی بيشتر نظريه ابرهای زلزله بپردازد و از آنجايی که اين نظريه منسوخ شده بود احساس کرد وظيفه خود اوست که اين روش را توسعه دهد و مطالعات جدی تری را بر مبنای آن انجام دهد.

او تا کنون پيش بينی های متعددی را به طور رسمی در مرکز مطالعات زمين شناسی ايالات متحده به ثبت رسانده است که حدود 70% اين پيش بينی ها درست بوده ا ند. در بين پييش بينی های موفق او پيش بينی زمين لرزه های بزرگی در طول ساليان اخير (زلزله رودبار، ترکيه، افغانستان، پاکستان، چندين زلزله ژاپن و زمين لرزه بم که دقيق ترين پيش بينی او تا کنون بوده است) نيز به چشم می خورد.

او معتقد است گازهای گرم در منطقه گسل، در حدود 30 دقيقه طول می کشد تا از زمين خارج شود اما ماهواره های هواشناسی فعلی از يک منطقه خاص در بازه های زمانی 1 تا 6 ساعت و بيشتر، تصوير برداری می کنند. لذا فرايند تعيين مرکز احتمالی وقوع زلزله با خطا همراه است. بعلاوه در مواردی که گسل در ماههای سرد سال فعال شود تشکيل ابردر محل خروج بخارها سريعتر بوده و امکان تعين کانون احتمالی زلزله با دقت بالاتری امکان پذير است. در واقع به همين دليل بود که او در روز 25 دسامبر سال 2003 يعنی درست يکروز قبل از وقوع زمين لرزه بم موفق به مشاهده ابر زلزله در آن منطقه و پيش بينی وقوع يک زمين لرزه قوی با شدت 6.5 ريشتر در سايت خود شده بود. اما در مواردی که گسل در منطقه ای گرم فعال شده باشد امکان تشخيص ابر زلزله از روی تصاوير ماهواره ای تنها زمانی امکان پذير می باشد که اين بخارات گرم به منطقه ای سرد برسند تا تشکيل ابر دهند.
در واقع عامل اصلی خطا در پيش بينی زلزله با روش تحليل ابر زلزله، ناکافی بودن اطلاعات مورد نياز در تصاوير حاصل از ماهواره های هواشناسی فعلی است و اين خطا در ماههای گرم سال بيشتر است.

در صورتی که شو موفق شود با حمايت دولتهای بزرگ سيستم جديدی از عکسبرداری را در ماهواره های فعلی به کار گيرد که امکان تصوير برداريهای دقيق تری از زمين را در بازه های زمانی کوتاه تر فراهم آورد (بازه 15 دقيقه ای)، می توان اميدوار بود که جنجال بر سر امکان پيش بينی زلزله به نفع گروه خوش بينان و با پشتوانه دقيق علمی و خطای بسيار کم پايان پذيرد. در اين صورت بدون شک حيات مليونها انسان در زمان حال و آينده مرهون تلاش و فداکاريهای او خواهد بود.


بررسی مساله زمين لرزه در ايران و نتايج تحقيقات ژونگائو شو

نتايج علمی بررسی های شو از تصاوير ماهواره ای شمال ايران در طول ماههای گذشته که منجر به پيش بينی زمين لرزه بلده شده بود، اين ترديد را ايجاد می کند که ممکن است به دنبال وقوع زمين لرزه در بلده، زمين لرزه ديگری نيز تا تاريخ 15 ژوئيه (26 خرداد ماه) در محدوده ای مثلثی شکل در اطراف تهران رخ دهد. (ايشان در آخرين نظر رسمی خود در زمان نگارش اين مقاله احتمال وقوع زمين لرزه ای به قدرت 6 ريشتر را در منطقه ای که با علامت X نشان داده شده پيش بينی نموده است).

علت اين ترديد به تحليل وضعيت ابر زلزله منطقه شمالی ايران مربوط است که در24 فوريه (اوائل بهار) ايجاد شده است.
در تاريخ 1 مارس (يک هفته پس از ايجاد ابر)، دکتر شو پيش بينی نمود که دو زمين لرزه به قدرت 6 و 7 ريشتر ايران يا همسايگان آنرا در يک بازه 100 روزه خواهد لرزاند. در تاريخ 28 می، يعنی حدود 90 روز بعد، زمين لرزه ای به بزرگی 6.2 ريشتر در کانون بلده به وقوع پيوست.
آنچه از تصاوير ماهواره ای بدست می آيد اين امکان را می دهد که از دو نقطه نزديک به هم، بخارات گرمی از زمين خارج شده اند و به علت گرم بودن هوا و جريانات جوی، اين بخارات به منطقه ای سردتر حرکت کرده و دو ابر را بوجود آورده اند.
احتمال دوم اين است که کانون اصلی خروج گازها و بخارات گرم يک نقطه بوده (بلده) و به علت وجود منطقه ای کوهستانی، اين ابر زلزله با عبور از يک کوه مرتفع به دو بخش تقسيم شده است. با مراجعه به مستندات تصويری ماهواره ای که در سايت وی موجود است، خود شما هم می توانيد هر دو احتمال فوق را بررسی و تائيد کنيد.


شو موفق به کشف پديده ای موسوم به شکم گرمازمينی (geothermal bulge) شده است که نشان می دهد گرمای حاصل از يک گسل فعال باعث تغير در شکل ابرهای سرد بالای گسل میشود. اين پديده به خوبی در گسل های منطقه ای مثلثی شکل به مرکزيت تهران رخ داده است که شاهدی دقيق بر فعاليت اين گسل ها است. در حاليکه علم هواشناسی قادر به توجيه اين پديده نيست، نظريه شو به خوبی آنرا توجيه می کند و نشان می دهد که تغيرات ناگهانی يا موضعی در شکل ابرهای يک منطقه سرد حاکی از داغ بودن گسل های آن منطقه می باشد.

در پايان شو اظهار می دارد بر خلاف داده ها و شواهد دقيق زلزله بم، اطلاعات فعلی با قطعيت وقوع يک زمين لرزه در تهران را پيش بينی نمی کنند اما با توجه به در نظر گرفتن شيوه های متعدد تحليل نتايج، اين امکان وجود دارد که در طول 14 روز آينده از تاريخ 3 ژوئيه و به احتمال قوی تر 10 روز(يعنی تا حدود 28 خرداد ماه)، به احتمال 68% زلزله ای با شدت حدودی 7 ريشتر منطقه ای در شمال مرکزی ايران (حوالی تهران) را بلرزاند و اين پيش بينی در صورتی است که فرض کنيم دو ابر خطی شکل زلزله که در اواخر فوريه سال جاری در شمال ايران ايجاد شده اند از دو کانون خارج شده باشند. (در غير اينصورت زلزله بلده نتيجه تنها ابر زلزله تلقی می شود).
لازم به ذکر است از تاريخ 8 خرداد که زمين لرزه شديدی در کانون بلده رخ داده است، تا کنون بيش از 300 پس لرزه در اين شهرستان اتفاق افتاده و طی سه روز اخيرنيززمين لرزه هايی به شدت 3، 1/4 (چهار مميز يک)، 4/4 ، 5/3 (سه مميز پنج) و 6/3 (سه مميز شش) ريشتر به ترتيب در نواحی سمنان، نور و نوشهر ، چهاردانگه کياسر و اراک رخ داده است که نشان از انرژی زياد درونی گسلها و فعال شدن آنها دارد.
اين وقايع با پيش

سرن

فيزيكدان هاي ذرات بيشتر كشور هاي اروپا و ساير نقاط جهان به يك عمل متهورانه ي مشترك فوق العاده پيوسته اند تا پاسخ هايي براي سوالاتي كه ما را در مورد مه بانگ و منشا ماده به چالش كشيده اند، بيابند.

پايگاه آنها در سرن – آزمايشگاه اروپايي فيزيك ذرات – واقع در حومه ي ژنو، بر روي مرز فرانسه و سوييس قرار دارد. سرن نمونه اي از يك همكاري اروپايي خوب نه تنها در زمينه ي دانش، بلكه در هر زمينه ي ديگري است. تاسيس آن به سال ١٩٥٤ بر مي گردد؛ زماني كه بسياري از فيزيك دان هاي اروپايي شروع به درك اين مساله نموده بودند كه همكاري هاي مشترك تنها راه پيش رو براي انجام پروژه هايي به پيچيدگي ساختن يك شتابدهنده ي بزرگ ذرات است.

طرحي از سطح مقطع برخورد دهنده ي L.E.P با كوهها ي آلپ در پس زمينه؛ منطقه ي ژنو در ميان؛ و منطقه ي تحقيقاتي زير زمينيL.E.P در پيش زمينه ي تصوير.

كشور هاي موسس عبارت بودند از: آلمان، ايتاليا، بلژيك، دانمارك، سوئد، سوييس، فرانسه، نروژ، هلند، يوگسلاوي و يونان. از ١٩٥٤ به اين طرف، سرن در حدي توسعه يافته است كه اكنون شامل تعداد زيادي شتابدهنده است كه پذيراي مجموعه اي ٦٠٠٠ نفري از فيزيكدانان از سرتاسر جهان مي باشد. تعداد كشورهاي عضو اكنون به ١٩ رسيده كه اتريش، اسپانيا، جمهوري اسلواكي، پرتغال، جمهوري چك، فنلاند، لهستان و مجارستان به ليست اعضا اضافه و يوگسلاوي از آن خارج شده است. فيريك داناني از برخي كشورهاي غير عضو مانند ژاپن، امريكا و فدراسيون روسيه نيز با تدارك برخي تجهيزات، در تحقيقات شركت مي كنند.

در سرن از زمان آغاز به كار تاكنون، شتابدهنده هاي متعددي از جمله LEP – برخورد دهنده ي عظيم الكترون، پوزيترون – در ١٩٨٩ در بخش مركزي آن ساخته شده است كه بزرگترين شتابدهنده ي جهان است.

كشور هاي عضو CERN: آلمان، اتريش، اسپانيا، جمهوري اسلواكي، انگلستان، ايتاليا، بلژيك، پرتغال، جمهوري چك، دانمارك، سوئد، سوييس، فرانسه، فنلاند، لهستان، مجارستان، نروژ، هلند و يونان.

برخورد دهنده ي عظيم الكترون – پوزيترون

حلقه ي ٢٧ كيلومتري مدفون در عمق ١٠٠ متري زمين CERN كه از ساختمان هاي سطح زمين قابل دسترسي است.

LEP دسته اي از الكترون ها با دسته اي از پوزيترون ها را در حالي كه اين دو دسته در حال پرواز در جهت هاي مخالف در سرعت هايي نزديك به سرعت نور اند، در جايي در طول يك حلقه با محيط٢٧ كيلومتر، برخورد مي دهد. زماني كه اين دسته ها با هم برخورد مي كنند، برخي از الكترون ها و پوزيترون ها عمل نابودي زوج انجام داده و انفجار هاي پر انرژي را – در كسر هايي از ثانيه – كه شبيه سازي هايي از جهان آغازين هستند، موجب مي شوند ؛ البته در مقياسي كوچك. اين انرژي بي درنگ دوباره به سيلي از ذرات زير اتمي تبديل مي شود. چهار آشكارساز عظيم ، رد پا هاي اين ذرات به دست آمده را ثبت و به فيزيكدانان اجازه مي دهند تا نيم نگاهي به رفتار ماده در انرژي هاي بالا داشته باشند.

LEP دستگاهي به شكل دايره اي به مساحتي نزديك به مساحت لندن در زير زمين و فرزند بلا فصل دستگاه لاورنس و ليوينگستون در ٦٠ سال قبل است. اين دستگاه، داراي حلقه اي از آهنربا ها جهت هدايت دسته هاي ذرات در مسيري دايره اي در داخل يك لوله ي باريك است و اين ذرات به طور پيوسته از ناحيه هايي كه هر كدام به تنهايي شتاب اندكي به آنها مي دهند، مي گذرند. در LEP ، دو نوع ذره – چهار دسته از الكترو ن ها و چهار دسته از پوزيترون ها – در جهت هاي مخالف در داخل حلقه پرواز مي كنند. هر بار كه ذرات تحت شتاب، به بيشترين انرژي خود مي رسند ، مسير ذرات طوري عوض مي شود كه ناگهان در چهار نقطه اين مسير ها همديگر را قطع كنند؛ و بنا براين برخي از الكترون ها و پوزيترون ها مي توانند با هم برخورد نمايند. (با توجه به اينكه بيشتر ذرات هر جفت دسته كه به هم مي رسند، به اندازه ي كافي به هم نزديك نمي شوند كه نابودي زوج رخ دهد.) بنابراين در هر بار شتاب دادن به ذرات، LEP دسته هاي ذرات را محبوس مي كند تا ساعت ها به آنها شتاب بدهد، و در طول ٢٢ ميليونيم ثانيه آنها را برخورد دهد.

LEP بزرگترين شتابدهنده اي است كه تاكنون ساخته شده است. اين دستگاه در تونلي به پهناي ٨/٣ متر قرار دارد كه در مجموع حلقه اي با محيط ٢٧ كيلومتر مي سازد. تونل از مكان اوليه ي سرن – «مي رين» سوييس – آغاز مي شود؛ در گذر از زير حومه ي شهر هاي كشور فرانسه، از مرز عبور مي كند؛ به سوي دامنه هاي كوهستان «ژورا» پيش مي رود و از آنجا به سوي «مي رين » بر مي گردد. LEP شامل ٤٦٠٠ آهنربا است كه باريكه ي ذرات را هدايت مي كنند. نيز در دو مقطع، ذرات توسط امواج راديويي كه داخل ساختارهاي مسي توخالي – كه «كاواك» ناميده مي شوند- شتاب مي گيرند.

در يك شتابدهنده، آهنربا هاي انحراف و كانوني ساز، باريكه ي ذرات را هدايت مي كنند. كاواك هاي خلا فركانس بالاي ميكروويو، باريكه ها را در هنگام عبور از داخل خود، شتاب مي دهند. LEP به دليل بزرگي، نياز به هزاران از اين آهنربا ها دارد.

باريكه ي ذرات از حلقه ي آهنربا ها ي درون لوله ي باريكه – يك لوله ي ٢٧ كيلومتري از جنس آلومينيوم، كه بايد در خلا بسيار بالايي نگهداري شود تا برخورد هاي ذرات سرگردان موجب از مسير خارج شدن باريكه ي ذرات نشود - مي گذرند. اهميت حلقه ي بزرگ از اين جهت است كه ذرات را در مسيري با انحناي ملايم نگه مي دارد.

الكترون ها و پوزيترون ها در هنگام چرخش از خود انرژي الكترومغناطيسي ساطع مي كنند – اصلي فيزيكي كه هر ذره ي باردار شتابدار، از خود موج الكترومغناطيس ساطع مي نمايد- و اين اتلاف انرژي در هنگامي كه اين ذرات داراي انرژي جنبشي بيشتري باشند، يا مسير حركت آنها داراي انحناي بيشتري باشد، زياد تر خواهد شد. به اين دليل در انرژي هاي بالا، انحناي مسير در LEP بايد به كمترين مقدار ممكن برسد.

گامي به سوي LEP

الكترون ها و پوزيترون ها پس از سفري كوتاه در داخل شتابدهنده هاي كوچكتر كه در چندين مرحله موجب افزايش انرژي آنها مي شود، وارد LEP مي شوند. دو دستگاه از اين دستگاه ها، در اصل براي شتاب دادن به پروتون ها، تحت نظارت جان آدامز – مدير كل وقت سرن - ساخته شده بودند. از اين دو دستگاه، دستگاه كوچكتر در سال ١٩٥٩ ساخته شد و همچنان به عنوان جزء مركزي شبكه اي از دستگاه ها كه توانايي تامين باريكه ي پروتون، پادپروتون، هسته ي گوگرد يا هسته ي سرب را به همان خوبي تامين الكترون ها و پوزيترون ها دارند، در حال استفاده است.

نتيجه ي برخورد ذرات ماده و پادماده: آنها همديگر را نابود كرده و شرايطي مشابه شرايطي كه ممكن است در نخستين كسر هايي از ثانيه پس از مه بانگ بر جهان حاكم بوده، به وجود مي آورند.

آرايه اي از آشكار ساز ها

در نقطه اي كه دسته هاي الكترون و پوزيترون با هم روبرو مي شوند، چهار آشكارساز مركب، لوله ي باريكه ي LEP را احاطه مي كنند. هدف از بكارگيري هريك، آن است كه بيشترين ذرات توليد شده در نابودي زوج الكترون – پوزيترون را تا حد امكان آشكارسازي نمايند. بدين منظور، دستگاهي مورد نياز است، كه نقطه ي نابودي را احاطه نمايد. بعلاوه، فيزيكدانها نياز دارند بدانند جه نوع ذراتي پديد مي آيند و با چه انرژي هايي. بنابراين آنها از طيفي از آشكارساز ها بهره مي برند كه توانايي تعيين همزمان نوع ذرات مختلف را به همراه مقدار انرژيشان، داشته باشند. اين آشكار ساز ها به صورت لايه هايي در اطراف لوله ي باريكه جهت تشكيل يك مجموعه ي واحد در هر چهار نقطه ي رويارويي، پيچيده مي شوند.

نمايي از آشكارساز L٣ در LEP. در اين تصوير، درهاي آهنرباها باز شده اند تا فيزيكدان در داخل آشكارساز كار كند.

هر مجموعه آشكارساز، ساختاري عظيم را تشكيل مي دهد كه نوعا ١٠ تا ١٢ متر طول، عرض و ارتفاع– اندازه ي يك خانه ي بزرگ - و وزني در حدود چندين تن دارد. نيز هركدام از آنها آزمايشي جداگانه را بر عهده دارند؛ و با نامهاي اختصاري ALEPH، DELPHI، L٣و OPAL شناخته مي شوند. هر كدام از مجموعه آشكارسازها توسط تيمي ٢٠٠ تا ٣٠٠ نفره از فيزيكدانان از سراسر جهان و همكاراني از بسياري كشورهاي مختلف مورد استفاده قرار مي گيرد. نه تنها تمامي كشورهاي عضو سرن نمايندگاني در آزمايشها ي LEP دارند، بلكه شركت كنندگان ديگري از ساير كشورها همچون چين، فدراسيون روسيه ،ژاپن، رژيم اشغالگر قدس و ايالات متحده نيز در آنها مشاركت دارند.

آشكارساز سه لايه اي

مجموعه آشكارسازها همه از طراحي كلي يكسان، اما تفاوت هاي جزئي در ساختارها ي خود جهت تكميل كار هم، به دليل قدرتهاي متفاوتي كه دارند، برخوردار مي باشند. داخلي ترين لايه ي آشكارسازها يا آشكارساز هاي رد پا، كه در نزديكترين موقعيت نسبت به لوله ي باريكه قرار دارند، رد پا هاي ذرات باردار را آشكار مي كنند ( ذرات خنثي ردي به جا نمي گذارند) . يك آهنرباي الكتريكي ميدان مغناطيسي را براي خم كردن اين رد پا ها به كار مي برد؛ و بنابراين اندازه حركت خطي ذره مي تواند بعدا به وسيله ي ميزان اين خم شدن، مشخص شود.

آشكارساز DELPHI واقع در LEP ، دو افشانه (اسپري) از ذراتي كه به توسط كوارك و پادكوارك توليد شده به وسيله ي نابودي زوج الكترون – پوزيترون، به وجود آمده اند را آشكار كرده است.

در لايه ي بعد از آشكارساز هاي ردپا، لايه اي وجود دارد كه الكترون ها، پوزيترون ها و فوتون هايي كه در عبور از ماده ي چگالي همچون سرب به دام مي افتند را شناسايي مي كند. اين ماده – سرب - به وسيله ي آشكارسازها برگ برگ شده است تا ميزان انرژي كه ذره تا ايستادن كامل از دست مي دهد را محاسبه نمايد. هدف، ايجاد يك گرماسنج ( كالري متر) الكترومغناطيس است كه تمام انرژي الكترون ها، پوزيترون ها و فوتون ها را اندازه گيري نمايد. اين كار به تشخيص وجود پيون هاي خنثي، كه در لايه ي قبلي ردي از خود به جا نمي گذارند، اما به فوتون ها واپاشي مي كنند، مفيد خواهد بود. لايه ي سوم ، از آهن جهت تشكيل قسمت خارجي آهنرباي الكترومغناطيس استفاده مي كند. اين لايه، ذرات بسيار واكنش پذير، يعني هادرون ها – اين ها ذراتي شامل مزون ها و باريون ها هستند كه از كوارك ها و پادكوارك ها ساخته مي شوند- را متوقف كرده و انرژي آنها را اندازه گيري مي كند. اين لايه، از آنجا كه مجموع انرژي ذرات را اندازه گيري مي كند، يك گرماسنج هادروني را تشكيل مي دهد.

محفظه ي گرماسنج الكترومغناطيس آشكارساز OPAL ، كه شامل صدها بلوك شيشه ي سرب دار است.

دو نوع ذره از گرماسنج هادروني به خارج نفوذ مي كنند: موئون ها و نوترينو ها. خارجي ترين لايه ي مجموعه آشكارساز ها، رد پا هاي ذرات باردار نفوذ كننده ، خصوصا موئون ها را آشكار مي كند. تنها نوترينو ها از دستگاه بدون آشكارسازي مستقيم خارج مي شوند. البته فيزيكدان ها به طور غير مستقيم مي توانند وجود آنها را استنباط كنند. اين كار چنين انجام مي شود كه با دانستن انرژي كل حاصل از نابودي زوج الكترون - پوزيترون، و جمع كردن تمامي انرژي هاي ذرات آشكارسازي شده در قسمت هاي مختلف ، آنها با اعمال قانون پايستگي انرژي و اندازه حركت ( تكانه )، مي توانند ميزان انرژي از دست رفته توسط نوترينو ها و جهت حركت آنها را محاسبه كنند.

اهميت اجزاي الكتريكي

الكترونيك و محاسبات كامپيوتري، نقش كليدي در اينگونه آزمايش ها دارند. تمامي آشكارسازها از علائم الكتريكي استفاده مي كنند كه مدارهاي الكتريكي اين علائم را به اشكال قابل تفسير و ذخيره توسط كامپيوترها تبديل مي كنند. مدارهاي پيچيده تر ، جهت تجزيه و تحليل داده ها و تصميم گيري هاي سريع در مورد « مفيد» بودن اطلاعات به دست آمده، لازم هستند. اين نوع مدار ها، نقش راه انداز دارند كه زنجيره اي از اطلاعات كاملا پيچيده از آزمايش را جهت ثبت به رايانه مي فرستند. در آخر، رايانه جهت گرفتن اين داده ها و بازسازي آنچه روي داده بلافاصله پس از نابودي زوج، و به مجرد جاري شدن ذرات تازه ساخته شده از لوله ي باريكه به داخل دستگاه ، مورد نياز مي باشد. از طريق اين «رويداد» ها است كه فيزيكدانها عاقبت قادر به ساختن تصويري از وقايع فيزيكي كه در جريان است، مي باشند.

آشكارساز OPAL لايه هاي مختلفي كه هر كدام وظيفه ي مخصوص به خود را جهت تشكيل يك مجموعه ي آشكارساز كامل بر عهده دارند، در خود دارد.

١- راس آشكارساز كه واپاشي هاي لوله ي باريكه را آشكار مي كند.

٢- آشكارساز رد پا

٣- سيم پيچ آهنربا ي الكتريكي جهت خم كردن رد پا ها ي ذرات، براي اندازه گيري تكانه

٤- آشكارساز «زمان پرواز»، براي اندازه گيري سرعت

٥- گرماسنج الكترومغناطيس براي آشكارسازي الكترون ها و فوتون ها

٦- گرماسنج هادروني، براي آشكارسازي پروتون ها ، پيون ها و ...

٧- آشكارساز موئون

٨- آشكارساز هاي فوروارد، براي ذرات نزديك به لوله ي باريكه

آشكارساز ALEPH

سيم پيچ مغناطيسي ١٢ متري آشكارساز ALEPH

اين آشكارساز روي لوله ي باريكه ، درست روي نقطه ي نابودي زوج خورانده (فيت) مي شود و قسمت هاي اوليه ي رد هاي ذرات اسپري شده به بخش هاي بيروني را ثبت كرده و به فيزيكدانها در بازسازي دقيق تر رد پاي ذرات، كمك مي كند. اين آشكارساز از ساز و كار جديد زمان سنجي براي مكان يابي محل ردپا ها در طول آشكارساز استفاده مي كند.

نمايي از يك انتهاي آشكارساز ALEPH

لايه ي بعدي ALEPH، يك آشكارساز ردپاي بزرگ است و شامل يك محفظه ي پراز گاز، سيم و بالشتك هاي فلزي در دو انتها براي جمع آوري بار هاي الكتريكي كوچك كه به دنبال يك بار الكتريكي پرانرژي به وجود مي آيند مي باشد. تكنيك به كار رفته ، شامل يك پرتو ليزر براي آزاد كردن بار در محفظه و سپس شبيه سازي مسير عبور ذرات باردار است.

آشكارساز DELPHI

يكي از جديدترين قسمتهاي LEP، در آزمايش هاي DELPHI كه در آنها، از بزرگترين آهنرباي ابررسانا ي جهان استفاده مي شود قرار دارد. DELPHI همچنين شامل آشكارسازهاي كوچك سيليكوني براي تعيين محل دقيق قسمت هاي اوليه ي رد پاي ذرات اسپري شده به بخش هاي بيروني، و نيز شامل سيستم جامع تعيين ذرات ، مبتني بر شمارگر هاي چرنكوف مي باشد. براي تطبيق قسمت هاي مختلف DELPHI با هم، محفظه از حد معمول كوچكتر است، اما اين بدين معني نيست كه دقت آن در تعيين ردپا هاي ذرات كمتر از معمول است. لايه اي اضافي در خارج از شمارگر هاي چرنكوف براي افزايش دقت مسير يابي ها به حد ضخامت يك تار مو به كار رفته است.

آهنرباي ابررسانا ي DELPHI

خارجي ترين لايه ي DELPHI ، آشكارسازهاي موئون مي باشد. تشخيص موئون ها و مكان يابي دقيق رد آنها ويژگي مهم تمام آشكارسازي هاي DELPHI است. موئون ها زماني پديدار مي شوند كه ذراتي شامل كوارك هاي سنگين تر مانند كوارك هاي افسون و ته، به ذراتي سبك تر ، به وساطت نيروي ضعيف ، تبديل شوند. به عبارت ديگر، موئون ها علامت ذرات حاوي كوارك هاي افسون و ته مي باشند.

آشكارساز OPAL

يكي از دو سرپوش گرماسنج الكترومغناطيس OPAL. هر كدام از اين گرماسنج ها، حاوي ٥٦٦ بلوك شيشه ي سرب دار ، مجموعا به وزن ١٠ تن مي باشند.

در OPAL، دو گرماسنج الكترومغناطيس در دو انتهاي محفظه قرار دارند، كه هر كدام، از بلوك هاي بزرگ قالب بندي شده ي شيشه ي سرب دار صيقلي ، كه در آنها الكترون ها، پوزيترون ها و پروتون ها، جرقه هاي نوراني ايجاد مي كنند، تشكيل شده است. اين نور به واسطه ي تجهيزاتي به علائم الكتريكي تبديل مي شود.

لايه ي خارجي OPAL را آشكارسازهاي موئون تشكيل مي دهد؛ يك محفظه ي استوانه اي از آشكارساز ها كه توانايي مكان يابي ردپا ها را با دقت يك ميليمتر دارد.

داده هاي به دست آمده از LEP

پس از نخستين برخورد ميان الكترون و پوزيترون در سال ١٩٨٩، LEP داده هاي بسيار زيادي را پيش روي محققين قرار داد تا آنها را تجزيه و تحليل نمايند. نخستين نتايج حاصل از تجزيه و تحليل اين داده ها، اطلاعات بسيار ارزشمندي در مورد اينكه چند نوع نوترينو ي سبك را مي توان در ميان ذرات زير اتمي يافت بود .

بطور مثال، با تنظيم دقيق انرژي هاي ذرات شتاب يافته در LEP ، نابودي زوج هايي اتفاق مي افتد كه ذرات خنثاي Z - كه نمادي است براي نشان دادن بوزون هاي نيروي ]هسته اي[ ضعيف – را توليد مي نمايد. اين بوزون هاي نيروي ضعيف، بلافاصله به زوج هاي ديگر ماده – پادماده واپاشيده مي شوند ؛ و البته جرم اين ذرات جديدا تولد يافته، از جرم بوزوني كه آنها را به دنيا آورده كمتر است. اين جرم گمشده، همان جرم نوترينو – پاد نوترينو هايي است كه در اين واكنش به وجود مي آيند و بدون اينكه مستقيما قابل آشكارسازي باشند ، فرار مي كنند.

امير مهدي زربو

كارشناس فيزيك اتمي

كاوشي در منشا پيدايش جهان

قسمت اول

صد متر زير زمين، درست در زير مرز سوييس و فرانسه، دانشمندان در حال بازگشت به عقب در زمان هستند تا به مطالعه ي ماده، در كسر هايي از ثانيه پس از پيدايش جهان بپردازند. آنان از بزرگترين ابزار علمي جهان استفاده مي كنند تا به آنها در فهم اينكه اين ماده ي آغازين، چگونه تبديل به سنگ بناهاي نخستيني شد كه امروزه اين گوناگوني وسيع را به وجود آورده است، كمك كند. اين دانشمندان، كاوشگراني هستند كه افق هاي ديد ما را در زمان و مكان وسيع تر نموده، و مي خواهند به اين سوال اساسي پاسخ دهند كه : ما از كجا آمده ايم؟

شكل ١: در سرن - آزمايشگاه اروپايي فيزيك ذرات در نزديكي ژنو - مسير بزرگترين برخورد دهنده ي ذرات جهان در زير مرز فرانسه و سوييس با دايره هاي زرد نشان داده شده است.

مشاهده هاي ستاره شناسان دلالت بر اين دارد كه جهان هنوز هم در حال انبساط از يك توده ي بسيار چگال و پرانرژي، پس از يك «انفجار بزرگ داغ» رخ داده در حدود ١٥ ميليارد سال پيش است. اما سوال آنجا است كه ماده ي امروزي جهان، چگونه از چنين توده اي تحول پيدا كرده است؟ اين يكي از مهم ترين سوال هايي است كه پژوهش هاي نوين فيزيك ذرات، مايل به پاسخ گويي به آن است. برخورد هاي پر انرژي ذرات زير اتمي مي تواند ما را در زمان آنقدر به عقب ببرد تا آنجا كه بتوانيم ماده ي تشكيل شده در كسر هاي اوليه ي پس از مه بانگ ( انفجار بزرگ) را شبيه سازي نماييم. از اين راه، بررسي ماده در كوچكترين مقياس (ذرات زيراتمي) در ارتباط تنگاتنگ با بزرگترين مقياس ممكن (جهان) است. فيزيك ذرات امروز با ستاره شناسان، نيرو هاي خود را براي كاوش منشا پيدايش جهان و بطور اخص، منشا پيدايش ماده، بسيج كرده اند.

تاريخچه ي فيزيك ذرات

در طول دو قرن گذشته، دانشمندان به پيشرفت هاي بزرگي در فهم آنچه ما و جهان اطراف ما از آن ساخته شده ايم، دست يافته اند. نخست، درك اين مطلب بود كه ماده، از عناصر ي با خواص فيزيكي و شيميايي كاملا معين تشكيل شده است. اين عناصر در محدوده ي هيدروژن (به عنوان سبك ترين) و اورانيوم و عناصر فراتر از آن قرار دارند.

هر عنصر از واحد هاي ساختماني – اتم ها – كه براي هر كدام منحصر به فرد مي باشد، تشكيل شده و اتم هاي گوناگون، مي توانند با هم تركيب شوند و تنوع بي شماري تركيبات، از ماده ي ساده اي مانند آب گرفته تا مواد پيچيده اي مانند پروتئين ها را به وجود بياورند. با اينحال، چنانچه دانشمندان در اواخر سده ي نوزدهم كشف كردند، اتم ها ساده ترين واحد هاي سازنده ي ماده نيستند.

گايگر و رادرفورد در حال كشف هسته ي اتم

ما امروزه مي دانيم كه بيشتر جرم اتم در يك هسته ي كوچك، چگال و با بار مثبت متمركز شده است. ابر كوچكي از الكترون ها ي با بار منفي هسته را از فاصله اي دور احاطه كرده اند و بنابراين بيشتر فضاي اتم را فضاي خالي تشكيل مي دهد. در بيشتر اتم ها ، هسته حاوي دو نوع ذره با جرم تقريبا برابر است: پروتون هاي با بار مثبت و نوترون هاي بدون بار الكتريكي. براي خنثي نگه داشتن كل اتم، تعداد پروتون ها دقيقا با تعداد الكترون ها برابري مي كند.

در ١٨٩٠، دو فيزيكدان به طور جداگانه، شروع به كاوش در فضاي داخل اتم نمودند. اولي، جوزف (‘J.J.’) تامسون نخستين ذره ي زير اتمي – الكترون - را كشف كرد كه در همين حين، يكي از شاگردان او به نام ارنست رادرفورد، آغاز به كاوش در پديده ي جديد راديواكتيويته، كه در آن اتم از يك نوع به نوعي ديگر تبديل مي شد نمود. اين كاوش ها سرانجام به كشف هسته ي اتم، در همكاري با هانس گايگر ( كه با شمارگر راديواكتيويته ي گايگر مشهور است) و ارنست مارسدن در ١٩١٠-١٩٠٩ منتهي گرديد. سپس رادرفورد دريافت كه ذرات با بار مثبت موجود در هسته ي اتم، با هسته ي هيدروژن يكسان اند. او اين ذرات را پروتون ناميد. و در ١٩٣٢، جيمز چادويك نشان داد كه هسته ها بايد شامل نوترون ها هم باشند. از آن زمان به بعد بود كه رادرفورد و همكاران او، تصوير نوين اتم را بنا نهادند.

نخستين مشاهده ي كائون مثبت توسط كليفورد باتلر و جرج روچستر در ١٩٤٧ (كائون در ‘B’ واپاشي مي كند.)

اين تنها شروع ماجرا بود. الكترون، پروتون و نوترون اعضاي پيش قراول رژه ي باشكوه ذرات زير اتمي بودند. در خلال دهه هاي ١٩٣٠و ٤٠، بسياري از فيزيكدانان به مطالعه ي تابش كيهاني – بارش مداوم ذرات زير اتمي پر انرژي كه از فضا نشات مي گرفتند – پرداختند.

برخورد هاي تابش هاي كيهاني پر انرژي با ذرات جو زمين، موجب واپاشي هاي هسته اي مي شود كه آنها موجب توليد انواع جديدي از ذرات كوتاه عمر مي شوندكه تنها از طريق رد هاي بجا مانده در آشكارسازهاي حساس قابل مشاهده اند. از جمله ي اين ذرات مي توان از موئون كه كاملا شبيه الكترون رفتار مي كند اما ٢١٠ بار از آن سنگين تر است؛ پيون كه تنها اندكي از موئون سنگين تر است؛ كائون با جرمي اندكي بيش از نصف جرم پروتون؛ و لامبدا داراي جرمي %٢٠ بيش از پروتون نام برد.

پادماده

يكي از ذرات اسرار آميز ي كه در ١٩٣٢ توسط كارل آندرسن در انيستيتو ي تكنولوژي كاليفرنيا كشف شد، پوزيترون – با جرم برابر با الكترون، اما با بار مثبت الكتريكي - بود. وجود پوزيترون در آغاز معمايي بود كه توسط فيزيكدان تئوري دانشگاه كمبريج با نام پل ديراك حل شد.

بر طبق نظريه ي ديراك، پوزيترون ذره ايست با خواصي دقيقا متضاد با يك الكترون و به همين علت به آن نام پادالكترون را دادند. اين نظريه نشان مي داد كه يك الكترون و پوزيترون چگونه مي توانند به همراه هم از انرژي خالص توليد شوند؛ البته به شرط آنكه انرژي مورد بحث، بر طبق رابطه ي اينشتين – E=mc^٢- بتواند مقدار جرم اين دو ذره را تامين كند.

ماشين كوككرافت- والتون كه نخستين واپاشي هسته اي مصنوعي در ١٩٣٢ به كمك آن انجام شد.

اگر اين دو ذره با هم برخورد كنند، ذره و پادذره ناپديد شده و تنها انرژي بر جاي مي ماند – اين عمل نابودي متقابل را نابودي زوج مي نامند. آزمايش ها نشان داده اند كه بقيه ي ذرات، مانند پروتون ها، نوترون هاو موئون ها نيز داراي پادذره ي مخصوص به خود هستند.

در اوايل دهه ي ١٩٥٠، مطالعه ي اين ذرات، تبديل به شاخه اي از فيزيك شد كه به حق نام فيزيك ذرات يافت. در اين زمينه، فيزيكدانان ماشين هايي در اختيار گرفتند كه مي توانست به تقليد از تابش هاي كيهاني، منتها در شرايطي قابل كنترل تر ، پروتون ها و الكترون ها را تا انرژي هاي بالا شتاب دهد.

كوشش هاي اوايل دهه ي ١٩٣٠ كه توسط جان كوككرافت و ارنست والتون از دانشگاه كمبريج، و ارنست لاورنس و استنلي ليوينگستون از دانشگاه بركلي كاليفرنيا انجام گرفت، موجب توليد نخستين پروتون هاي شتاب گرفته به دست بشر شد. انديشه هاي پيشروي آنان، موجب تولد دستگاه هاي بزرگي كه توانايي توليد ميليونها پروتون، الكترون، پيون يا كائون را در هر ثانيه داشتند، در دهه هاي ١٩٥٠ و ٦٠ شد. با ابداع آشكارساز هاي پيچيده تر جديد جهت تكميل شتابدهنده ها، امروزه فيزيكدانها ابزار هايي براي بررسي تنوع هاي گوناگون ذرات، با جزئيات قابل توجه در اختيار دارند.

نخستين شتابدهنده ي مدور ساخته شده در ١٩٣٠ توسط ارنست لاورنس و استنلي ليوينگستون در بركلي.

فضاي داخلي

چنين يورشي به قلمرو «فضاي داخلي (اتم)»، نتايج تماشايي به دنبال داشت. ما مي دانيم كه ماده داراي بطن هاي داخلي است كه تنها زماني كه در بررسي تابش هاي كيهاني به كاوش در باره ي آنها مي پردازيم، آشكار مي شوند. پروتون، نوترون، پيون، كائون، لامبدا و بسياري ذرات زير اتمي ديگر، خود داراي ساختاري پيچيده تر، و مبتني بر تنها چند ذره ي پايه اي تر ديگر هستند : كوارك ها و پادكوارك هاي متناظر با آنها. شش نوع كوارك شناخته و نامگذاري شده اند: بالا، پايين؛ افسون، شگفت؛ سر و ته. اين كوارك ها در گروه هاي سه تايي تركيب شده و پروتون ها، نوترون ها، لامبدا ها و ذرات مشابه كه با نام كلي باريون ها شناخته مي شوند، را مي سازند. همچنين اين كوارك ها مي توانند با پادكوارك ها تركيب شده و ذراتي مانند پيون ها و كائون ها، كه با نام كلي مزونها شناخته مي شوند را بسازند.

از سوي ديگر، الكترون و موئون از كوارك ها ساخته نمي شوند، تا آنجا كه مي توان گفت غيرقابل تقسيم اند. آنها به خانواده ي ديگري از ذرات تعلق دارند با نام لپتونها كه شامل ذره ي سنگين تر باردار سومي به اسم تاو و همچنين ذره ي تقريبا بدون جرم، خنثي و تقريبا غير قابل آشكارسازي با نام نوترينو مي شوند.

در باره ي نيرو ها

«هر كنش داراي واكنشي مساوي و در جهت مقابل است.»

آنچه به اندازه ي كوارك ها و لپتون ها به عنوان سنگ بناهاي ماده اهميت دارد، نيرو ها ي عمل كننده بين آنها كه آنها را در قالب هاي قابل مشاهده در آورده اند، است. به نظر مي رسد چهار نيروي بنيادي بر مواد اثر دارند: نيروي گرانشي، نيروي الكترومغناطيسي، نيروي ضعيف و نيروي قوي.

نيروي گرانشي، ضعيف ترين نيرو از بين آنهاست؛ اما از فاصله هاي دور اثر مي كند و كهكشان ها و ستارگان را در كنار هم نگاه مي دارد. نيروي الكترومغناطيسي، قوي تر بوده و اتم ها و مولكول ها را در كنار هم نگاه مي دارد؛ و مانند گرانش، برد آن بينهايت است. نيروي ]هسته اي[ ضعيف و نيروي ]هسته اي[ قوي، كه در مقايسه داراي برد محدودتري هستند، تنها در محدوده ي ابعاد هسته ي يك اتم متوسط عمل مي كنند. نيروي ]هسته اي[ ضعيف، موجب انواع مشخصي از واپاشي هاي راديواكتيو بوده و در واكنش هاي هسته اي كه سوخت خورشيد را تامين مي كنند، دخالت دارد. آخري، كه قوي ترين نيرو ي شناخته شده است، كوارك ها و پادكوارك ها را در ذرات در كنار هم نگه مي دارد. به نظر مي رسد نيروي قوي به گونه اي عمل مي كند كه كوارك ها هميشه در داخل ذرات پيچيده تر محبوس شوند و بنابراين، يك تك كوارك آزاد هرگز مشاهده نشده است.

مدل استاندارد

امروزه فيزيكدانان ذرات بر اين باورند كه مي توانند رفتار تمام ذرات زير اتمي شناخته شده را با يك قالب تئوري ساده به نام مدل استاندارد توصيف كنند. اين مدل، كوارك ها و لپتون ها را به همان خوبي نظام مند نموده است، كه برهمكنش آنها را با نيروهاي ضعيف، قوي و الكترومغناطيسي. نيروي گرانشي، از مدل استاندارد بر كنار مانده است.

در مدل استاندارد، نيروهاي بنيادي توسط خانواده ي سومي از ذره ها، بين كوارك ها و لپتون ها مبادله مي شود. آنها بوزون هاي معيار هستند و به طور ساختاري با كوارك ها و لپتون ها – سنگ بنا هاي ماده - تفاوت دارند. براي هر نيرو، يك نوع ذره ي متفاوت وجود دارد: فوتونها (ذرات نور) حامل هاي نيروي الكترومغناطيسي اند؛ گلوئون ها حامل هاي نيروي قوي؛ و بوزون هاي باردار و خنثي، حامل نيروي ضعيف هستند. باور بر اين است كه ذره اي با نام گراويتون – كه هنوز مشاهده نشده – مسوول نيروي گرانشي است؛ اما هنوز امكان ارائه ي يك نظريه ي استوار كه شامل گراويتون باشد، قطعي نيست.

رد پا هاي به جا مانده از برخورد پروتون- پادپروتون پر انرژي كه در آزمايشUA 1 در سرن در ١٩٨٢ آشكارسازي شده است. رد هايي كه از آشكارساز مركزي خارج شده اند، از نابودي زوج الكترون – پوزيترون حاصل از نخستين بوزون Z مشاهده شده پديد آمده اند.

به نظر مي رسد نيرو هاي بنيادي مختلف، در مواد معمولي كاملا به طور متفاوت با هم عمل مي كنند؛ اما مدل استاندارد خاطر نشان مي سازد كه آنها اصولا در محيطي با انرژي بالا بسيار مشابه هم هستند. نظريه پردازان كشف كرده اند كه تنها راه مناسب جهت كار با نيروي ضعيف، قرار دادن آن به همراه نيروي الكترومغناطيسي در نظريه اي يگانه با عنوان نظريه ي «نيروي الكترو- ضعيف» است. اين كشف، يك پيشرفت غير منتظره بود؛ درست آنچنانكه جيمز كلارك ماكسول در نيمه ي قرن نوزدهم با كنار هم قرار دادن الكتريسيته و مغناطيس با هم و مطرح كردن نظريه ي الكترومغناطيس، انجام داد.

پيش به سوي يگانگي

در دنياي با انرژي پايين ما انسانها، نيروي الكترو- ضعيف به دو مولفه ي ضعيف و الكترومغناطيس تقسيم مي شود. اما آنچنانكه برهمكنش ذرات پر انرژي نشان داده اند، در انرژي ها بالاتر تمايز بين نيروي ضعيف و الكترومغناطيس، به صفر مي رسد و قدرت هر دو به يكتايي خواهد رسيد.

حال ما مايليم كه اين شرايط با انرژي بالا را به طور مصنوعي توليد كنيم؛ و اين كار را با برخورد هاي بين ذرات شتاب گرفته توسط ماشين مي توانيم انجام دهيم. اما ممكن است به نظر برسد در آغاز جهان، تمام ماده ي موجود، در اين حالت با انرژي بالا قرار داشت؛ اكنون ما مي دانيم كه نيروي ضعيف و الكترومغناطيس در انرژي هايي كه در كمتر از يك ميليارديم ثانيه پس از مه بانگ بر جهان حاكم بود، به مثابه يك نيروي الكترو- ضعيف رفتار مي كرد. اما قبل از آن چه؟ آيا حالت اوليه اي كه تمام نيرو ها در آن حالت تنها يك نيروي واحد بودند، وجود داشت؟ يافتن مدركي دال بر اين يگانگي نيرو هاي بنيادي، يكي از مهمترين اهداف تحقيقاتي در فيزيك ذرات است.

در مدل استاندارد، كوارك ها، لپتون ها و بوزون هاي معيار جرم هاي خود را از طريق ساز و كاري كه توسط پيتر هيگز از دانشگاه ادينبرو استفاده شد، به دست مي آورند. بر اساس اين ساز و كار، در برهمكنش ذرات با ذره ي جديدي به نام بوزون هيگز ، قدرت اين برهمكنش است كه جرم هر ذره را تعيين مي كند.

بوزون هاي معيار، كه نيرو هاي بنيادي را مبادله مي كنند، آشكار ساز هاي ميدان هاي آن نيرو ها هستند. بر همين اساس، بوزون هيگز يك ذره ي ميدان است. اين ميدان، داراي خواص متفاوتي نسبت به ديگر ميدان ها است، خصوصا آنكه منشا جرم مي باشد. هنوز مدرك تجربي دال بر وجود بوزون هيگز نداريم. اين، يك حلقه ي مفقوده در مدل استاندارد است ؛ بدين معني كه در مقابل آزمايش هاي سخت و دقيق مقاومت نشان مي دهد. يك كار مهم فيزيك ذرات در سالهاي آينده، جستجو به دنبال جزء گمشده اي – كه مي تواند بوزون هيگز يا چيز ديگري باشد – كه در پشت پرده ي نمايشنامه ي جرم قرار دارد، مي باشد.

سرن

فيزيكدان هاي ذرات بيشتر كشور هاي اروپا و ساير نقاط جهان به يك عمل متهورانه ي مشترك فوق العاده پيوسته اند تا پاسخ هايي براي سوالاتي كه ما را در مورد مه بانگ و منشا ماده به چالش كشيده اند، بيابند.

پايگاه آنها در سرن – آزمايشگاه اروپايي فيزيك ذرات – واقع در حومه ي ژنو، بر روي مرز فرانسه و سوييس قرار دارد. سرن نمونه اي از يك همكاري اروپايي خوب نه تنها در زمينه ي دانش، بلكه در هر زمينه ي ديگري است. تاسيس آن به سال ١٩٥٤ بر مي گردد؛ زماني كه بسياري از فيزيك دان هاي اروپايي شروع به درك اين مساله نموده بودند كه همكاري هاي مشترك تنها راه پيش رو براي انجام پروژه هايي به پيچيدگي ساختن يك شتابدهنده ي بزرگ ذرات است.

طرحي از سطح مقطع برخورد دهنده ي L.E.P با كوهها ي آلپ در پس زمينه؛ منطقه ي ژنو در ميان؛ و منطقه ي تحقيقاتي زير زمينيL.E.P در پيش زمينه ي تصوير.

© کپی رایت توسط .:مقاله نت

يكي از شگفتي هاي فضا وجود حفره هاي سياه در آن است. مكان هايي كه در اثر جاذبه بي نهايت حتي نور از آن قابل گريز نيست و هر چه در آن وارد شود ديگر خارج نخواهد شد. به اين حفره ها در دانش نجوم سياه چال هاي فضايي گفته مي شود كه در اين مقاله به آن مي پردازيم.
بر اساس قانون جاذبه نيوتن، هر جرمي داراي نيروي جاذبه بوده و مقدار آن رابطه عكس با مجذور فاصله از آن دارد.
در سال1795 لاپلاس با استفاده از قانون جاذبه نيوتن تئوري خود را چنين بيان كرد: اگر جسمي با جرم M آن قدر فشرده شود كه شعاع آن، rs كمتر از مقدار rs=2GM/c² شود [G ضريب ثابت جهاني نيروي جاذبه و c سرعت نور] ، در نتيجه سرعت فرار از آن از سرعت نور بيشتر خواهد بود. آلبرت انيشتن مي گويد: هيچ جسمي نمي تواند از نور سريع تر حركت كند. اگر دو جسم با سرعت نور در خلاف جهت هم نيز حركت كنند باز هم نسبت سرعت آنها به يكديگر برابر با سرعت نور است. در واقع سرعت نور حد مطلق سرعت است. با توجه به اين نكته كه چون سرعت گريز از حفره هاي سياه بيشتر از نور است پس فرار از آن غير ممكن است.
آلبرت انيشتن در سال1915 در تئوري نسبيت خود(رابطه نيروي جاذبه، زمان و حجم) وجود اين سياه چال ها را عنوان كرد. اثبات فيزيكي و فرمولي آن تا سال ها ميسر نبود. اما امروزه به وجود آنها پي برده شده است. در اين تئوري، زمان به عنوان يك بعد (زمان فضايي) نيز شناخته شده است. از آنجايي كه نور نمي تواند از حفره ها بگريزد پس در فضا چنين جسمي قابل رويت نيست.

پيدايش
نوع و اندازه سياه چال ها زمان پيدايش آنها را تعيين مي كند. برخي از آنها در ابتداي تشكيل كائنات بوجود آمده و اكثراً در مركز كهكشان ها بوده و به آنها سياه چال هاي عظيم يا غول پيكر (Supermassive Black Holes) گفته مي شود. نوع ديگر آن استلارها (Stellars) هستند كه در اثر انفجار سوپرنواها بوجود مي آيند. انواع كوچك تر آنها تا اندازه كوچكتر از يك الكترون با جرم زياد وجود دارند.

سياه چال هاي غول پيكر
جرم اين سياه چال ها از يك ميليون تا سه ميليارد برابر خورشيد بوده و در ابتداي تولد كيهان پيدايش يافته اند. زماني كه هر نوع ماده، ستاره و يا سياره اي در نزديكي آن گرفتار جاذبه اش شود، با سرعت سرسام آور و به صورت مارپيچ به سمت مركز آن كشيده شده و در اثر جاذبه شديد بتدريج به يك صفحه تبديل مي شود. در يكي از تحقيقات اخترشناسان سرعت ورود چندين سياره به درون مركز كهكشان راه شيري محاسبه و معادل4 ميليون كيلومتر در ساعت بوده است. حتي سيارات غول پيكر قبل از رسيدن به هسته اصلي در اثر نيروي جاذبه بسيار قوي آن تكه تكه مي شوند.
با افزايش سرعت و برخورد قطعات به يكديگر و توليد اصطكاك شديد، دما به دهها ميليون درجه سانتي گراد رسيده و در اين حرارت اشعه هاي ايكس و گاما توليد مي شوند. با رديابي اين تشعشعات، مي توان به موجوديت آنها پي برد. به علت اين برخورد و اصطكاك شديد در نزديكي حفره ها نور بسيار درخشنده اي توليد و در نتيجه، مكان اين نوع حفره ها در كهكشان ها قابل رد يابي است. نام ديگر آنها «كواسار» (ستاره دجاجه) بوده و درخشنده ترين اجسام در فضا هستند.
دانشمندان بر اين عقيده اند كه زمان پيدايش آنها در ابتداي تولد كائنات بوده و امكان بوجود آمدن مجدد آنها مقدور نيست. به مركز اين نوع كهكشان ها «AGN» كه مخفف هسته فعال كهكشان است گفته مي شود. دانشمند انگليسي «هاكينگ» معتقد است كه جرم اصلي عالم را حفره هاي سياهي تشكيل مي دهند كه در ابتداي پيدايش جهان بوجود آمده اند. در اين فاصله زماني، سياه چال هاي اوليه از بين رفته ولي بزرگترها باقي مانده اند. در سال1994 اولين سياه چال به جرم2/5 تا3/5 ميليارد برابر منظومه شمسي توسط تلسكوپ هاي قوي در مركز كهكشان M87 پيدا شد.
آيا تمام كهكشان ها داراي حفره سياه هستند؟ اين سوالي است كه تاكنون پاسخي براي آن وجود نداشته است. برخي مواد ورودي به آنها در اثر سرعت سرسام آور قبل از رسيدن از قطبين آن خارج مي شوند. اين پديده بنام «جت كهكشاني» معروف بوده و قابل رويت است.

استلارها
اين نوع حفره ها از انفجار سوپرنوايي بوجود مي آيند. براي تشكيل اين نوع حفره ها جرم ستاره ها بايد حداقل سه برابر خورشيد باشد و در واقع آنها از مرگ ستارگان غول پيكر به وجود مي آيند.
در زمان تولد، سوخت ستاره هاي جوان، هيدروژن است. در مركز هسته به علت نيروي جاذبه، فشار و حرارت شديد، واكنش اتمي اتفاق افتاده و هيدروژن تبديل به هليوم، نور، حرارت و تشعشع گشته و به سطح آن پرتاب مي شود. در اين زمان ستاره در حال درخشش و سوختن است. نيروي حاصل از گريز حرارت، نور و تشعشات ستاره، باعث خنثي شدن نيروي جاذبه مي شود. اين تعادل تا زماني برقرار است كه سوخت ستاره تمام نشود. اما پس از پايان سوخت (هيدروژن) و تبديل اكثر آن به هليوم، يك واكنش اتمي ديگر اتفاق افتاده و هليوم به كربن و باقيمانده آن به صورت تشعشع به انرژي تبديل مي شود. اين واكنش ادامه يافته و كربن به اكسيژن و بعد به سيليكون و در انتها به آهن تبديل مي شود. واكنش اتمي در زمان بوجود آمدن هسته آهني متوقف مي شود.
اگر ستارگان قديمي را دو نيم كنيم، ملاحظه خواهيم كرد كه از يك هسته آهني و لايه هاي فوقاني، بترتيب سيليكون، كربن، هليوم و هيدروژن تشكيل شده است. غير از هسته مركزي تمام لايه ها در حال سوختن هستند. در نهايت واكنش اتمي به علت نيروي شديد جاذبه و حرارت و فشار، تمام اجزاء عناصر هسته آهني را تبديل به نوترون مي كند. بتدريج با اتمام سوخت ستاره، نيروي گريز از مركز تشعشعات، حرارت و نور ديگر وجود ندارد تا بتواند نيروي جاذبه را خنثي كند. در نتيجه لايه هاي فوقاني به سمت مركز كشيده شده و بر اثر برخورد با هسته نوتروني منفجر و به سطح پرتاب مي شوند. اين واكنش را انفجار سوپرنوايي مي نامند. آنچه اتفاق مي افتد انفجار لايه هاي فوقاني بوده و ما فقط سطح خارجي آن را مشاهده مي كنيم. اين انفجار در واقع در اثر واكنش دروني بوده و فقط هسته باقي مي ماند.
در اين جا ستاره مي ميرد و اخترشناسان آن را مرگ ستاره ناميده اند.
وقتي كه يك ستاره سوختش تمام مي شود مانند يك بمب منفجر شده و در زمان وقوع آن درخشش به ميلياردها برابر خورشيد مي رسد. ستاره هايي تا جرم1/4 برابر خورشيد به كوتوله هاي سفيد،1/4 تا3 برابر خورشيد به ستاره هاي نوتروني و از سه برابر بزرگتر از خورشيد به سياه چال هاي فضايي تبديل خواهند شد. حداقل جرم مورد نياز براي ايجاد سياه چال ها بنام «لاندو اوپن هايمر ولكو» ناميده و محاسبه شده است.
نزديك ترين سياه چال به ما «سايگنوس ايكس يك» است كه در سال971 رصد شده است. كهكشان راه شيري داراي بيش از چند ميليون از آنهاست. به وجود آمدن اين نوع سياه چال ها تا كنون ادامه داشته و هم چنان در حال تشكيل است ولي پيدايش جديد نوع اول آن امكان پذير نيست. انواع بزرگتر سياه چال ها داراي جرمي بيش از5 تا100 برابر خورشيد بوده و قطر آنها بين32 الي650 كيلومتر است. تعداد25 عدد از آنها تاكنون در كهكشان ما، راه شيري، رصد شده است.

سياه چال هاي كوچك
در مقايسه با دو نوع ذكر شده، سياه چال هاي كوچك از ابعاد كوچكتري برخوردارند. نوع ميكروي آن داراي جرمي معادل يك كيلومتر مكعب آب بوده كه در ابعادي كوچكتر از يك الكترون فشرده شده است. جرم برخي نيز 1017 گرم است.

مشخصات سياه چال ها
همان گونه كه ذكر شد نيروي جاذبه آنها به قدري زياد است كه حتي نور قادر به فرار از آن نيست. اين جارو برقي ها و يا هيولاهاي كيهاني همه چيز را در خود مي بلعند و بهتر است به آن نزديك نشويم!
طبق تئوري هاي بيان شده، زمان در نزديكي سياه چال ها كند و درون آن متوقف مي شود. شايد براي سفر در زمان بتوان از آنها استفاده كرد. زمان و مكان در اينجا بر اثر نيروي جاذبه بي نهايت كاملاً به هم ريخته شده و آخرين شكل ماده در آن تحقق مي يابد. بسيار سخت است كه تصور كنيم يك ماده با چنين جرمي تقريباً داراي حجم نباشد ولي اين آن چيزي است كه در مركز حفره سياه وجود دارد.
به طور كلي آنها داراي دو محدوده هستند. مركز آن به نام يكتايي (Singularity) ناميده شده و در واقع جرم آن را تشكيل مي دهد. در اينجا كل جرم يك ستاره در ابعاد ميليون ها برابر كوچكتر فشرده شده است. در حاشيه آن منطقه ديگري بنام واقعه و يا حد افق (Event Horizon) وجود دارد كه در اصل اين يك فاصله فيزيكي نيست بلكه محدوده اي است كه بعد از آن امكان بازگشت وجود ندارد. هر قدر يكتايي بزرگتر باشد، واقعه افق آن بزرگتر خواهد بود. نور پس از عبور از اين محدوده ديگر نمي تواند از سياه چال بگريزد. تشعشعات آن بنام «شوارتست چايلد» نامگذاري شده است.

رديابي
ما مي دانيم، اكثر سيارات به علت جاذبه آن به دور يك ستاره بزرگ در گردش هستند. زماني كه اخترشناسان سياراتي را ديدند كه به دور مركزي مي چرخند كه ستاره اي وجود ندارد، نتيجه خواهند گرفت، كه يك سياه چال يا ستاره نتروني در آن وجود دارد. در كل آنها با سه عامل جرم، شارژ الكتريكي و سرعت گردشي شناخته مي شوند. اگر جرم خورشيد ما به اندازه يك كره به قطر6 كيلومتر كوچك شود تبديل به يك سياه چال خواهد شد.

لنزهاي فضايي
فرض كنيد كه زمين در يك سو و يك ستاره در طرف مقابل باشد. نور آن به طور معمول به زمين مي رسد. اگر يك سياه چال در حركت باشد و ميان زمين و آن ستاره قرار گيرد، به علت جاذبه بسيار قوي آن، نور متصاعد شده از ستاره به سمت سياه چال منحرف و متمركز مي شود. در اينجا ما آن ستاره را بسيار درخشنده تر از گذشته خواهيم ديد. اين واقعه را اثر لنز فضايي مي گويند. درست مشابه آن است كه ما يك ذره بين را در جلوي نور خورشيده قرار دهيم، خواهيم ديد كه پرتوهاي نور آن در يك نقطه متمركز و آنجا بسيار درخشنده تر مي شود. اين همان اثري است كه سياه چال در زمان عبور خود از ميان زمين و يك ستاره به وجود مي آورد و يكي از راههاي كشف آنهاست.
با توجه به وجود ميلياردها حفره و ايجاد انحراف در نور منتشره از ستارگان، در زمين، بسياري از آنها را درجاي اصلي خود نمي توانيم رصد كنيم، زيرا كه پرتوي آنها به سمت حفره سياه منحرف شده است.

پايان انرژي
پس از اتمام سوخت ستاره ها چه اتفاقي خواهد افتاد؟ آيا جهان تبديل به يك مجموعه سيارات سرد و خاموش خواهد شد كه در حال دور شدن از يكديگرند؟ اين سئوالي است كه جوابش براي بشر نامعلوم است.

نويسنده: مهندس سعيد صالحي
منبع : مجله نفت پارس

پي نوشته ها :

اصطلاح سياه چاله يا حفره هاي سياه را دانشمند بزرگ و اولين متخصص فيزيك نظري در زمينه سياه چاله ها،«جان ويلر» اين نام را براي آنها انتخاب كرد. كتاب گرانش وي كه به همراه «ميسنر» و « تورن» نوشته شد همچنان از نوشته هاي كلاسيك و مراجع مهم نسبيت است كه از پايه شروع كرده تانسور ها را توضيح مي دهد و به فيزيك كوانتم و ترموديناميك و مباحث پيشرفته ديگر مي رسد.

چگونگي تشکيل سياه چاله:

حفرههاي سياه بازمانده از ستارگان عظيمي هستند كه سوختشان به اتمام رسيده و به اصطلاح مرده اند. البته، فقط ستارگاني كه حجم آنها بيش از سه برابر خورشيد خودمان است، حفرههاي سياه بوجود ميآورند. بعضي از اين ستارگان عظيم، منفجر شده و بصورت يك "سوپر نوا"ي درخشان در ميآيند. بعضي سوپر نواها، بطور كامل منفجر شده و چيزي از خود باقي نمي گذارند. اما بعضي ديگر در مركز خودشان فرو ميريزند و همه مواد در آنها با هم محكم برخورد كرده و به هم مي چسبند. بستگي به اينكه مركز آنها چقدر عظيم و حجيم باشد، سوپر نواها تبديل به نوترون شده و يا تبديل به حفرههاي سياه ميشوند.

چرا حفره سياه ناميده شد؟

به اين خاطر كه ما نميتوانيم خود حفرههاي سياه را ببينيم، ممكن است فكر كنيم كه پيدا كردن آنها غير ممكن است. اما به كمك فنآوريهاي ستاره شناسي، اولين آنها در سال 1972 ميلادي كشف شد. نام اين حفره Cyghus x-1 و متعلق به كهكشان راه شيري است. با وجود اينكه خود حفرههاي سياه ديده نميشوند، اما تاثير قوة جاذبه عظيم آنها بر ستارههاي نزديكشان را ميتوان بررسي كرد. هميشه يك ستاره، با سوپر نوا جفت ميشود و گازهاي حاصل از آن ستاره بصورت مارپيچ به داخل سوپر نوا بلعيده ميشوند. حركت مارپيچي گازها، تصوير يك حفره سياه را در مركز سوپر نوا بوجود ميآورد و بدين جهت است كه آن را حفره سياه مينامند.

اندازه حفره هاي سياه

در اين زمينه ظاهر بين علما اختلاف است . در مقاله بالا ميزان آنرا از  يك ميليون تا سه ميليارد برابر خورشيد ذکر کرده . در مقاله اي ديگر به آدرس :http://parssky.com/news/articles/default.aspx?NewsID=1155227702&Cat=Astrophysics که تحت عنوان : سياهچاله ها از ابتدا تا انتها آمده اين ميزان را : بين جرم خورشيد و صد ميليون برابر جرم خورشيد  دانسته و در مقاله اي ديگر به آدرس :http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l2/black_holes.html و تحت عنوان :Black Holes: What Are They? اين ميزان را ازحداقل  10 تا 15 برابر جرم خورشيد دانسته است.(Black holes are the evolutionary endpoints of stars at least 10 to 15 times as massive as the Sun) بهر حال آنچه که مسلم است ، آنها جرم عظيمي دارند.

منابع ديگر :

•  آسمان شب ايران

• آسمان پارس

© کپی رایت توسط .:مقاله نت

سنگین آبی است که هیدروژن های آن، دوتریوم (ایزوتوپ سنگین هیدروژن) است. این آب در مقایسه با آب معمولی دیرتر می جوشد و زودتر یخ می زند و گیلبرت لوییس نخستین بار نمونه آن را از آب سنگین خالص در سال 1933 به دست آورد.

هیدروژن طبیعی دارای دو ایزوتوپ است. ایزوتوپ هیدروژن سبک که تقریبا 98/99 درصد هیدروژن موجود را تشکیل می دهد و ایزوتوپ هیدروژن سنگین یا دوتریوم که مقدار آن 15درصد است. ایزوتوپ دوتریوم برخلاف هیدروژن معمولی دارای یک نوترون است.آب معمولی از یک اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن تشکیل شده است.

در حالی که آب سنگین، از یک اتم اکسیژن و دو اتم دوتریوم(D) تشکیل شده است. برای تولید آب سنگین باید مولکول های آب حاوی هیدروژن سنگین (دوتریوم) را از مولکول های آب معمولی جدا کنند یا از داخل هیدروژن، اتم های هیدروژن سنگین یا دوتریوم را جدا و خالص کنند.

جرم مولکولی آب معمولی 18 و جرم مولکولی آب سنگین 20 است. از لحاظ خواص شیمیایی تفاوت چندانی با خواص آب معمولی نداشته و اختلافات جزئی وجود دارد اما از لحاظ هسته ای هیدروژن معمولی می تواند نوترون را جذب کند اما احتمال جذب نوترون توسط هیدروژن سنگین بسیار کم است.چنانچه بخواهیم یک راکتور هسته ای بسازیم که با آب خنک شود چون هیدروژن آب جاذب نوترون است، مجبوریم که اورانیوم غنی شده به کار ببریم، اما اگر از آب سنگین استفاده کنیم می توانیم برای نیروگاه هسته ای از اورانیوم طبیعی استفاده کنیم.

به دلیل تفاوت مشخصات هسته ای دوتریوم با هیدروژن از لحاظ تکانه زاویه ای و گشتاور مغناطیسی از آب سنگین و دوتریوم در زمینه های مختلف تحقیقاتی نیز استفاده می شود. به عنوان مثال رفتار آب سنگین در دستگاه های MRI با رفتار هیدروژن معمولی متفاوت است. در فعالیت های تحقیقاتی به منظور بررسی برخی خواص از موادی استفاده می کنند که هیدروژن طبیعی را در آن با هیدروژن سنگین (دوتریوم) جایگزین کرده اند. یکی از کاربردهای دوتریوم استفاده در تولید نوترون در شتاب دهنده ها و تولید انرژی در «راکتورهای گداخت» است.

فشرده اطلاعات آب سنگین

1ـ دوتریوم برای تولید تریتیم و کلاهک بمب هسته ای از اجزای اساسی به شمار می رود.
2ـ آب سنگین برای تعدیل نوترونی راکتورهای هسته ای با هدف آهسته کردن حرکت نوترون ها برای واکنش با اورانیوم طبیعی و تولید پلوتونیم به کار می رود.

3ـ آب سنگین به طور طبیعی به میزان ناچیزی با نسبت 1 به 5000 در آب معمولی وجود دارد.
4ـ از مزایای استفاده از آب سنگین حذف مراحل غنی سازی اورانیوم برای تولید پلوتونیم برای استفاده در سلاح های هسته ای است. راکتورهای آب سنگین برای تولید تریتیم می توانند به کار روند.

5ـ آب سنگین برای تعدیل سازی نوترونی راکتورهای آب سنگین به کار می رود.

منيع : خبرگزاری انتخاب

© کپی رایت توسط .:مقاله نت

در دو دهه اخير، پيشرفتهاي تكنولوژي وسايل و مواد با ابعاد بسيار كوچك به دست آمده است و به سوي تحولي فوق العاده كه تمدن بشر را تا پايان قرن دگرگون خواهد كرد ، پيش مي رود . براي احساس اندازه هاي مادون ريز ، قطر موي سر انسان را كه يك دهم ميليمتر است در نظر بگيريد ، يك نانومتر صدهزار برابر كوچكتراست 9- 10متر . تكنولوژي و مهندسي در قرن پيش رو با وسايل ، اندازه گيريها و توليداتي سروكار خواهد داشت كه چنين ابعاد مادون ريزي دارند . درحال حاضر پروسه هاي در ابعاد چند مولكول قابل طراحي و كنترل است . همچنين خواص مكانيكي ، شيميايي ، الكتريكي ، مغناطيسي ، نوري و... مواد در لايه ها در حدود ابعاد نانومتر قابل درك و تحليل و سنجش است . تكنولوژي درقرن گذشته در هرچه ريزتر كردن دانه هاي بزرگتر پيشرفت چشمگيري داشت ، بطوريكه به مزاح گفته شد كه ديگر كشف ذرات ريز اتمي ((Sub-Atomic)) نه تنها جايزه نوبل ندارد ، بلكه به آن جريمه هم تعلق مي گيرد ! تكنولوژي نو درقرن حاضر مسير عكس را طي مي كند . يعني مواد مادون ريز را بايد تركيب كرد تا دانه هاي بزرگتر كارآمد به وجود آ ورد .

درست همان روشي كه در طبيعت براي توليد كردن حاكم است . مجموعه هاي طبيعي ، تركيبي از دانه هاي مادون ريز قابل تشخيص با خواص مشابه و يا متفاوت با اندازه هاي در حدود نانو است .

اثر تحقيقات در فناوريهاي مادون ريز هم اكنون در درمان بيماريها و يا دست يافتن به مواد جديد به ظهور رسيده است . موارد بسياري در مرحله تحقيقات كاربردي و آزمايشي است .اكنون ساخت رايانه هاي بسيار كوچكتر و ميليونها بار سريعتر در دستور كار شركتهاي تحقيقاتي قرار دارد .

در بياني كوتاه نانوتكنولوژي يك فرايند توليد مولكولي است . همانطور كه طبيعت مجموعه ها را بطور خودكار مولكول به مولكول ساخته و روي هم مونتاژ كرده است ، ما هم بايد براي توليد محصولات جديد ، با اين اعتقاد كه هرچه در طبيعت توليد شده قابل توليد در آزمايشگاه نيز هست ، نظير طبيعت راهي پيدا كنيم . البته منظور اين نيست كه چند هسته از مواد راپيدا كنيم و با رساندن انرژي و خوراك پس از چند سال يك نيروگاه از آن بسازيم كه شهري را برق دهد . بلكه براي تركيب و تكامل خودكار توليدات مادون ريزكه به نحوي در مجموعه هاي بزرگتر مصرف دارد ، راهي بيابيم . در اندازه هاي مادون ريز ، روشها و ابزارآلات متعارف فيزيكي مانند تراشيدن و خم كردن و سوراخ كردن و...جوابگو تيستند .

براي ساختن ماشينهاي ملكولي بايد روش پروسه هاي طبيعي را دنبال كرد .

با تهيه نقشه هاي ساختاري بدن يعني آرايش ژنها و DNA كه ژنم ناميده شده است و به موازات آن دست يافتن به تكنولوژي مادون ريز ، در دراز مدت تحولات بسياري در هستي ايجاد خواهد شد . توليد مواد جديد ، گياهان ، جانداران و حتي انسان متحول خواهد شد . اشكالات ساختاري موجودات در طبيعت رفع مي شود و با تركيب و خواص اورگانيك گياهان و جانوران ، موجودات جديدي با خواص فوق العاده و شخصيتهاي متفاوت بوجود خواهد آمد .آينده علوم و مهندسي كه چندين گرايشي Multi- Disciplinary )) است ، به طرف توليد ماشينهاي مولكولي سوق داده خواهد شد تا در نهايت بتواند مجموعه هاي كارآيي از پيوندهاي ارگانيك و سايبريك را عرضه نمايد .

هستي را به رايانه ( سخت افزار ) و برنامه ( نرم افزار ) كه دو پديده مختلف ولي ادغام شده هستند ، مي توان تشبيه كرد . سخت افزار مصداق ماده ( اغلب اتم هيدروژن ) و نرم افزار يا برنامه ، قابليت نهفته در خلقت آن است .

اتم به نظر ساده و ابتدايي هيدروژن در طي ميلياردها سال با قابليت نهفته در خود توانسته است ميليونها نوع آرايش مختلف را در هستي بوجود آورد . بشر از بوجود آوردن اساس ماده عاجز است . ولي در برنامه ريزيهاي جديد و يافتن اشكال ديگري از آنچه در طبيعت وجود دارد ، پيش خواهد رفت . طبيعت را خواهد شناخت و به اصطلاح ، قفلهاي شگفت آور آن را باز خواهد كرد . احتمالا انسان در شرايط مناسبتري از درجه حرارت و فشار كه درتشكيل طبيعي مواد مختلف از هيدروژن لازم است ، بتواند اتمهاي مورد نباز خود را توليد كند ، سيارات ديگري را در نهايت در اختيار بگيرد و بعيد نيست كه نواده هاي دوردست ما بتوانند در نيمه هاي راه ابديت در اكثر نقاط جهان هستي و كهكشانها سكني گزينند.

به احتمال زياد قبل از پايان هزاره سوم انسانها در بدن خود انواع لوازم مصنوعي و ديجيتالي راخواهند داشت. . از بيماري ، پيري ، درد ستون فقرات ، كم حافظه اي و... رنج نخواهند برد .قابليت فهم و تحليل اطلاعات در مغز آنها در مقايسه با امروز بي نهايت خواهد شد . در هزاره هاي آينده انسانهاي طبيعي مانند امروز احتمالا براي مطالعات پژوهشي نگهداري شده و به نمونه هاي آزمايشگاهي و بطور حتم قابل احترام تبديل خواهند شد و مردمان آينده از اينهمه درد و ناراحتي كه اجداد آنها در هزاره هاي قبل كشيده اند ، متعجب و متاثر خواهند بود .

اكنون جا دارد همگام با تحولات جديد در مهندسي و علوم ، دانشگاهها و مراكز تحقيقاتي بطور جدي به پژوهشهاي تكنولوژي مادون ريز مشغول شوند تا حداقل ما هم بتوانيم مرزهاي دانش روز را به نسلهاي آينده تحويل دهيم و در تشكلهاي جديد هستي سهمي داشته باشيم . باشد هرچه زودتر به خود آييم و عمق شكوهمند و معجزه آساي انديشه بشررا دريابيم و از كوتاه بيني و افكار فرسوده موروثي فاصله بگيريم . گفته شيخ اجل سعدي در آينده مصداق واقعي تري خواهد داشت :

چه انتظاري بايد از نانوتكنولوژي داشت :

اين تكنولوژي جديد توانايي آن را دارد كه تاثيري اساسي بر كشورهاي صنعتي در دهه هاي آينده بگذارد . در اينجا به برخي از نمونه هاي عملي در زمينه نانوتكنولوژي كه بر اساس تحقيقات و مشاهدات بخش خصوصي به دست آمده است ، اشاره مي شود .

انتظار مي رود كه مقياس نانومتر به يك مقياس با كارايي بالا و ويژگيهاي منحصربفرد ، طوري ساخته خواهند شد كه روش شيمي سنتي پاسخگوي اين امر نمي تواند باشد .

· نانوتكنولوژي مي تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 ميليارد دلار براي صنعت نيمه هاديها و 900 ميليون دلار براي مدارهاي مجتمع ، طي 10 تا 15 سال آينده شود .

· نانوتكنولوژي ، مراقبتهاي بهداشتي ، طول عمر ، كيفيت و تواناييهاي جسمي بشر را افزايش خواهد داد .

· تقريبا نيمي از محصولات دارويي در 10 تا 15 سال آينده متكي به نانوتكنولوژي خواهد بود كه اين امر ، خود 180 ميليارد دلار نقدينگي را به گردش درخواهد آورد .

· كاتاليستهاي نانوساختاري در صنايع پتروشيمي داراي كاربردهاي فراواني هستند كه پيش بيني شده است اين دانش ، سالانه 100 ميليارد دلار را طي 10 تا 15 سال آينده تحت تاثير قرار دهد .

· نانوتكنولوژي موجب توسعه محصولات كشاورزي براي يك جمعيت عظيم خواهد شد و راههاي اقتصادي تري را براي تصويه و نمك زدايي آب و بهينه سازي راههاي استفاده از منابع انرژيهاي تجديد پذير همچون انرژي خورشيدي ارائه نمايد . بطور مثال استفاده از يك نوع انباره جريان گذرا با الكترودهاي نانولوله كربني كه اخيرا آزمايش گرديد ، نشان داد كه اين روش 10 بار كمتر از روش اسمز معكوس ، آب دريا را نمك زدايي مي كند .

· انتظار مي رود كه نانوتكنولوژي نياز بشر را به مواد كمياب كمتر كرده و با كاستن آلاينده ها ، محيط زيستي سالمتر را فراهم كند . براي مثال مطالعات نشان مي دهد در طي 10 تا 15 سال آينده ، روشنايي حاصل از پيشرفت نانوتكنولوژي ،مصرف جهاني انرژي را تا 10 درصد كاهش داده ، باعث صرفه جويي سالانه 100 ميليارد دلار و همچنين كاهش آلودگي هوا به ميزان 200 ميليون تن كربن شود.

در چند سال گذشته بازارچند ميليارد دلاري برپايه نانوتكنولوژي كسترش يافته اند . براي مثال در ايالات متحده ، IBM براي هد ديسكهاي سخت ، يك سري حسگرهاي مغناطيسي را ابداع كرده است .

Eastern Kodak و 3M تكنولوژي ساخت فيلمهاي نازك نانو ساختاري را به وجود آورده اند . شركت Mobil كاتاليستهاي نانو ساختاري را براي دستگاههاي شيميايي توليد كرده است و شركت Merck ، داروهاي نانوذره اي را عرضه كرده است . تويوتا در ژاپن مواد پليمري تقويت شده نانوذره اي را براي خودروها و Samsung Electronics در كره ، در حال كار بر روي سطح صفحات نمايش توسط نانولوله هاي كربني هستند . بشر درست در ابتداي مسير قرار دارد و فقط چندين محصول تجاري از نانوساختارهاي يك بعدي بهره مي گيرند ( نانو ذرات ، نانو لوله ها ، نانو لايه و سوپر لاستيكها ) . نظزيات جديد و روشهاي مقرون به صرفه توليد نانوساختارهاي دو و سه بعدي از موضوعات مورد بررسي آينده مي باشند.

نانو تكنولوژي يا كاربرد فناوري در مقياس يك ميليونيم متر، جهان حيرت انگيزي را پيش روي دانشمندان قرار داده است كه در تاريخ بشريت نظيري براي آن نمي توان يافت. پيشرفتهاي پرشتابي كه در اين عرصه بوقوع مي پيوندد، پيام مهمي را با خود به همراه آورده است: بشر در آستانه دستيابي به توانايي هاي بي بديلي براي تغيير محيط پيرامون خويش قرار گرفته است و جهان و جامعه اي كه در آينده اي نه چندان دور به مدد اين فناوري جديد پديدار خواهد شد، تفاوت هايي بنيادين با جهان مالوف آدمي در گذشته خواهد داشت.

به گزارش ايرنا نانو تكنولوژي نظير هر فناوري ديگري چونان يك تيغ دولبه است كه مي توان از آن در مسير خير و صلاح و يا نابودي و فنا استفاده به عمل آورد. گام اول در راه بهره گيري از اين فناوري شناخت دقيق تر خصوصيات آن و آشنايي با قابليت هاي بالقوه اي است كه در خود جاي داده است. در خصوص نانو تكنولوژي يك نكته را مي توان به روشني و بدون ابهام مورد تاكيد قرار داد: اين فناوري جديد هنوز، حتي براي متخصصان، شناخته شده نيست و همين امر هاله ابهامي را كه آن را در برگرفته ضخيمتر مي كند و راه را براي گمانزني هاي متنوع هموار مي سازد.

كساني بر اين باورند كه اين فناوري نظير هيولايي فرانكشتين در داستان مري شلي و يا همانند جعبه پاندورا در اسطوره هاي يونان باستان، مرگ و نابودي براي ابناي بشر درپي دارد. در مقابل گروهي نيز معتقدند كه به مدد توانايي هاي حاصل از اين فناوري مي توان عالم را گلستان كرد.

در حال حاضر 450 شركت تحقيقاتي- تجاري در سراسر جهان و 270 دانشگاه در اروپا، آمريكا و ژاپن با بودجه اي كه در مجموع به 4 ميليارد دلار بالغ مي شود سرگرم انجام تحقيقات در عرصه نانو تكنولوژي هستند. در اين قلمرو اتمها و ذرات رفتاري غيرمتعارف از خود به نمايش مي گذارند و از آنجا كه كل طبيعت از همين ذرات تشكيل شده، شناخت نحوه عمل آنها، به يك معنا شناخت بهتر نحوه شكل گيري عالم است. به اين ترتيب دانشمنداني كه در اين قلمرو به كاوش مشغولند، به يك اعتبار با ذهن و ضمير خالق هستي و نقشه شگفت انگيز او در خلقت عالم آشنايي پيدا مي كنند، اما از آنجا كه دانايي توانايي به همراه مي آورد، شناسايي رازهاي هستي مي تواند توان فوق العاده اي را در اختيار كاشفان اين رازها قرار دهد. تحقيق در قلمرو نانو تكنولوژي از اواخر دهه 1950 آغاز شد و در دهه 1990 نخستين نتايج چشمگير از رهگذر اين تحقيقات عايد گرديد.

از جمله آنكه يك گروه از محققان شركت آي بي ام موفق شدند35 اتم گزنون را بر روي يك صفحه از جنس نيكل جاي دهند و با كمك اين تك اتمها نامي را بر روي صفحه نيكلي درج كنند. محققان ديگر به بررسي درباره ساختارهاي ريز موجود در طبيعت نظير تار عنكبوت ها و رشته هاي ابريشم پرداختند تا بتوانند موادي نازك تر و مقاوم تر توليد كنند. در اين ميان ساخت يك نوع مولكول جديد كربن موسوم به باكمينسترفولرين يا كربن- 60 راه را براي پژوهشهاي بعدي هموارتر كرد. محققان با كمك اين مولكول كه خواص حيرت انگيز آن هنوز در درست بررسي است، لوله هاي موئينه اي در مقياس نانو ساخته اند كه مي تواند براي ايجاد ساختارهاي مختلف در تراز يك ميليونيم متر مورد استفاده قرار گيرد. بررسي هايي كه در ابعاد نانو بر روي مواد مختلف صورت گرفته و خواص تازه اي را آشكار كرده است. به عنوان مثال ذرات سيليكن در اين ابعاد از خود نور ساطع مي كنند و لايه هاي فولاد در اين مقياس از استحكام بيشتري در قياس با صفحات بزرگتر اين فلز برخوردارند.

برخي شركتها از هم اكنون بهره برداري از برخي يافته هاي نانوتكنولوژي را آغاز كرده اند. به عنوان نمونه شركت آرايشي اورال از مواد نانو در محصولات آرايشي خود استفاده مي كند تا بر ميزان تاثير آنها بيفزايد. ساخت ديودهاي نوري با استفاده از مواد نانو موجب مي شود تا 80درصد در هزينه برق صرفه جويي شود. توپهاي تنيسي كه با كربن 60 ساخته شده و روانه بازار گرديده سبكتر و مستحكمتر از توپهاي عادي است. شركتهاي ديگر با استفاده از مواد نانو پارچه هايي توليد كرده اند كه با يك بار تكاندن آنها مي توان حالت اتوي اوليه را به آنها بازگرداند و همه چين و چروكهايشان را زايل كرد. با همين يك بار تكان همه گردوخاكي كه به اين پارچه ها جذب شده اند نيز پاك مي شوند. نوارهاي زخم بندي هوشمندي با اين مواد درست شده كه به محض مشاهده نخستين علائم عفونت در مقياس مولكولي، پزشكان را مطلع مي سازند.

از همين نوع مواد همچنين ليوانهايي توليد شده كه قابليت خود- تميزكردن دارند. لنزها و عدسيهاي عينك ساخته شده از جنس مواد نانو ضد خش هستند و يك گروه از محققان تا آنجا پيش رفته اند كه درصددند با مواد نانو پوششهاي مناسبي توليد كنند كه سلولهاي حاوي ويروسهاي خطرناك نظير ويروس ايدز را در خود مي پوشاند و مانع خروج آنها مي شود. مهمترين نكته درباره موقعيت كنوني فناوري نانو آن است كه اكنون دانشمندان اين توانايي را پيدا كرده اند كه در تراز تك اتمها به بهره گيري از آنها بپردازند و اين توانايي بالقوه مي تواند زمينه ساز بسياري از تحولات بعدي شود. يك گروه از برجسته ترين محققان در حوزه نانوتكنولوژي بر اين اعتقادند كه مي توان بدون آسيب رساندن به سلولهاي حياتي، در درون آنها به كاوش و تحقيق پرداخت. شيوه هاي كنوني براي بررسي سلولها بسيار خام و ابتدايي است و دانشمندان براي شناخت آنچه كه در درون سلول اتفاق مي افتد ناگزيرند سلولها را از هم بشكافند و در اين حال بسياري از اطلاعات مهم مربوط به سيالهاي درون سلول يا ارگانلهاي موجود در آن از بين مي رود.

يك گروه از محققان كه در گروهي موسوم به اتحاد سيستمهاي زيستي گرد آمده اند، سرگرم تكميل ابزارهاي ظريفي هستند كه هدف آن بررسي اوضاع و احوال درون سلول در زمان واقعي و بدون آسيب رساندن به اجزاي دروني سلول يا مداخله در فعاليت بخشهاي داخلي آن است. ابزاري كه اين گروه مشغول ساخت آن هستند رديف هايي از لوله ها يا سيمهاي بسيار ظريفند كه قادرند وظايف مختلفي را به انجام برسانند از جمله آنكه هزاران پروتئيني را كه به وسيله سلولها ترشح مي شود شناسايي كند. گروههاي ديگر از محققان نيز به نوبه خود سرگرم توليد دستگاهها و ابزارهاي ديگر براي انجام مقاصد علمي ديگر هستند.

به عنوان نمونه يك گروه از محققان سرگرم تكميل فيبرهاي نوري در ابعاد نانو هستند كه قادر خواهند بود مولكولهاي مورد نظر را شناسايي كنند. گروهي نيز دستگاهي را دردست ساخت دارند كه با استفاده از ذرات طلا مي تواند پروتئين هاي معيني را فعال سازد يا از كار بيندازد. به اعتقاد پژوهشگران براي آنكه بتوان از سلولها در حين فعاليت واقعي آنها اطلاعات مناسب به دست آورد، بايد شيوه تنظيم آزمايشها را مورد تجديدنظر اساسي قرار داد. سلولها در فعاليت طبيعي خود امور مختلفي را به انجام مي رسانند: از جمله انتقال اطلاعات و علائم و داده ها ميان خود، ردوبدل كردن مواد غذايي و بالاخره سوخت و ساز و اعمال حياتي. يك گروه از روش تازه اي موسوم به الگوي انتقال ابر - شبكه استفاده كرده اند كه ساخت نيمه هاديهاي نانومتري به قطر تنها 8 نانومتر را امكان پذير مي سازد. هريك از اين لوله هاي بسيار ريز بالقوه مي توانند يك پادتن خاص يا يك اوليگو نوكلئو اسيد و يا يك بخش كوچك از رشته دي ان اي بر روي خود جاي دهند.

با كمك هر تراشه مي توان 1000 آزمايش متفاوت بر روي يك سلول انجام داد. براي دستيابي به موفقيت كامل بايد بر برخي از محدوديتها غلبه شود، ازجمله آنكه درحال حاضر براي بررسي سلولها بايد آنها را در درون مايعي قرار داد كه مصنوعاً محيط زيست طبيعي سلولها را بازسازي مي كند، اما يون موجود در اين مايع مي تواند سنجنده هاي موئينه را از كار بيندازد. براي رفع مشكل، محققان سلولها را درون مايعي جاي مي دهند كه چگالي يون آن كمتر است. گروههاي ديگري از محققان نيز در تلاشند تا ابزارهاي مناسب در مقياس نانو براي بررسي جهان سلولها ابداع كنند. يكي از اين ابزارها چنانكه اشاره شد يك فيبر نوري است كه ضخامت نوك آن 40 نانومتر است و بر روي نوك نوعي پادتن جا داده شده كه قادر است خود را به مولكول مورد نظر در درون سلول متصل سازد. اين فيبر نوري با استفاده از فيبرهاي معمولي و تراش آنها ساخته شده و بر روي فيبر پوششي از نقره اندود شده تا از فرار نور جلوگيري به عمل آورد. نحوه عمل اين فيبر نوري درخور توجه است.

از آنجاكه قطر نوك اين فيبر نوري، از طول موج نوري كه براي روشن كردن سلول مورد استفاده قرار مي گيرد به مراتب بزرگتر است، فوتونهاي نور نمي توانند خود را تا انتهاي فيبر برسانند، درعوض در نزديكي نوك فيبر مجتمع مي شوند و يك ميدان نوري بوجود مي آورند كه تنها مي تواند مولكولهايي را كه در تماس با نوك فيبر قرار مي گيرند تحريك كند. به نوك اين فيبر نوري يك پادتن متصل است و محققان به اين پادتن يك مولكول فلورسان مي چسبانند و آنگاه نوك فيبر را به درون يك سلول فرو مي كنند. در درون سلول، نمونه مشابه مولكول فلورسان نوك فيبر، اين مولكول را كنار مي زند و خود جاي آن را مي گرد. به اين ترتيب نوري كه از مولكول فلورسان ساطع مي شد از بين مي رود و فضاي درون سلول تنها با نوري كه به وسيله ميدان موجود در فيبر نوري بوجود مي آيد روشن مي شود و درنتيجه محققان قادر مي شوند يك تك مولكول را در درون سلول مشاهده كنند.

مزيت بزرگ اين روش در آن است كه باعث مرگ سلول نمي شود و به دانشمندان اجازه مي دهد درون سلول را در هنگام فعاليت آن مشاهده كنند. نانو تكنولوژي همچنين به محققان امكان مي دهد كه بتوانند رويدادهاي بسيار نادر يا مولكولهاي با چگالي �